尼爾基水庫旱限水位確定初探

劉媛媛，孫啟偉

（松遼水利委員會(huì)水文局（信息中心），吉林 長(zhǎng)春 130021）

1 尼爾基水庫概況

尼爾基水庫位于黑龍江省與內(nèi)蒙古自治區(qū)交界的嫩江干流中游，壩址處于嫩江干流最后一個(gè)峽谷，控制面積66 382 km2，占嫩江流域面積的22.4%，右岸為內(nèi)蒙古自治區(qū)莫力達(dá)瓦達(dá)斡爾族自治旗尼爾基鎮(zhèn)，左岸為黑龍江省訥河市二克淺鄉(xiāng)，距齊齊哈爾市130 km，距嫩江河口585 km。水庫多年平均降水量475 mm，多年平均流量為332 m3/s，多年平均徑流量109.7億m3，徑流年內(nèi)分配不均勻，夏季占70%左右，年內(nèi)分配與降水一致。水庫總庫容86.10億m3，正常蓄水位216.00 m，興利庫容59.68億m3，死水位195.00 m，相應(yīng)庫容4.88億m3，為多年調(diào)節(jié)水庫。

樞紐工程于2001年6月開工，2005年12月完成主體建設(shè)，是一座以防洪、城鎮(zhèn)生活和工農(nóng)業(yè)供水為主，結(jié)合發(fā)電，兼顧改善下游航運(yùn)和水生態(tài)環(huán)境，并為松遼流域水資源的優(yōu)化配置創(chuàng)造條件的大型控制性工程，有效灌溉面積2.02萬hm2。

2 來水量與用水量分析

2.1 流域水資源情況

嫩江是松花江的北源，發(fā)源于大興安嶺伊勒呼里山，由北向南流經(jīng)黑龍江省黑河市、大興安嶺地區(qū)、齊齊哈爾市、大慶市、內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市及吉林省白城市和松原市等地，在黑龍江省肇源縣以上的三岔河與第二松花江匯合后，進(jìn)入松花江，干流全長(zhǎng)1 370 km，流域面積296 952 km2。嫩江流域行政區(qū)劃涉及黑龍江省、內(nèi)蒙古自治區(qū)和吉林省，主要城市有齊齊哈爾、大慶。2010年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值為3 894.66億元，其中一產(chǎn)481.83億元，二產(chǎn)2 424.06億元，三產(chǎn)988.77億元。人口1 635.53萬人，其中城鎮(zhèn)人口822.94萬人，農(nóng)村人口812.59萬人。齊齊哈爾、大慶兩市農(nóng)田有效灌溉面積104.45萬hm2，糧食產(chǎn)量1 339.65萬t。

2010年，嫩江流域地表水供水總量為103.585億m3，其中地表水供水量為54.523億m3，地下水供水量為49.062 1億m3。齊齊哈爾、大慶兩市地表水供水量59.804 7億m3，其中地表水供水量為40.925億m3，地下水供水量為18.879 7億m3。

2010年，嫩江流域用水總量10.358 5億m3，其中農(nóng)（林）業(yè)用水70.544 5億m3，工業(yè)用水25.256 2億m3，城鎮(zhèn)公共用水1.254 2億m3，居民生活用水4.729 4億m3，生態(tài)與環(huán)境補(bǔ)水量1.800 7億m3。齊齊哈爾、大慶兩市用水總量59.804 7億m3，其中農(nóng)（林）業(yè)用水34.834 6億m3，工業(yè)用水20.385 8億m3，城鎮(zhèn)公共用水0.602 2億m3，居民生活用水2.607 5億m3，生態(tài)與環(huán)境補(bǔ)水量1.373 6億m3。

2.2 用水指標(biāo)確定

尼爾基水利樞紐下游用水行業(yè)包括城鎮(zhèn)居民生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、航運(yùn)、濕地等，水庫以補(bǔ)償調(diào)節(jié)的方式對(duì)下游各業(yè)供水，補(bǔ)償供水的范圍為尼爾基水利樞紐至哈爾濱斷面的嫩江干流及松花江干流區(qū)間。4—10月為水庫補(bǔ)償供水期，11月至翌年3月為發(fā)電供水期。

1）城市供水

城市供水包括居民生活及工業(yè)生產(chǎn)用水。尼爾基以下城市供水主要引水口包括齊齊哈爾市區(qū)工業(yè)及生活用水，北引、中引、南引取水口，大唐長(zhǎng)山電廠等。取水庫2012年補(bǔ)償供水過程線數(shù)據(jù)，各月供水量見表1。

2）農(nóng)業(yè)灌溉

農(nóng)業(yè)供水主要取水口為白沙灘灌區(qū)、四方坨子灌區(qū)、塔虎城灌區(qū)等。取水庫2012年補(bǔ)償供水過程線數(shù)據(jù)，各月供水量見表1。

3）環(huán)境及航運(yùn)

河道內(nèi)環(huán)境控制斷面為富拉爾基斷面、江橋斷面、大賚斷面及哈爾濱斷面，其中富拉爾基斷面、江橋斷面、大賚斷面環(huán)境流量為50 m3/s，哈爾濱斷面環(huán)境流量為250 m3/s。哈爾濱斷面的近期航運(yùn)流量為550 m3/s，航運(yùn)期為5—10月。取水庫2012年補(bǔ)償供水過程線數(shù)據(jù)，各月供水量見表1。

4）調(diào)水任務(wù)

《尼爾基水庫初步設(shè)計(jì)報(bào)告》中以1998年作為水庫下游需水現(xiàn)狀年，以2010年為近期規(guī)劃年，以2015年為遠(yuǎn)期規(guī)劃年。但報(bào)告成文時(shí)間較早，近10年社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，使得遠(yuǎn)期規(guī)劃已無法全面覆蓋日益增長(zhǎng)的用水需求?！赌釥柣麡屑~近期興利調(diào)度運(yùn)行方案》（2008年）以2010年為設(shè)計(jì)水平年，按照該方案編制的調(diào)度計(jì)劃在一定程度上緩解了用水壓力。作為嫩江流域干流唯一大型控制工程，在下游供水出現(xiàn)緊張時(shí)，尼爾基水庫多次擔(dān)負(fù)緊急補(bǔ)水任務(wù)，為保證流域用水安全，在考慮預(yù)留流域應(yīng)急調(diào)水水量情況下，《尼爾基水利樞紐近期興利調(diào)度運(yùn)行方案》（2010年）興利調(diào)度圖編制原則中規(guī)定，流域應(yīng)急調(diào)水預(yù)留5億m3水量，該水量須經(jīng)松花江防總下令方可動(dòng)用。

2.3 水庫來水和應(yīng)供水量

1）水庫來水

根據(jù)水庫1956—2000年45年天然徑流系列逐月（旬）資料（水庫建成前取阿彥淺站資料），水庫多年平均徑流量為109.7億m3，尼爾基水利樞紐為多年調(diào)節(jié)水庫，按偏旱年景75%和干旱年景95%設(shè)計(jì)頻率，得出水庫各月來水量見表1。

2）水庫應(yīng)供水量

按3個(gè)月進(jìn)行滑動(dòng)，計(jì)算后，各月水庫應(yīng)供水量為滑動(dòng)用水總量與當(dāng)月來水量之差。當(dāng)來水量大于用水總量時(shí)，表示水庫可以滿足用水需求。計(jì)算結(jié)果見表1，其中，按75%年份供水時(shí)，水庫最大應(yīng)供水量出現(xiàn)在1月份的3.85億m3，按95%年份為7月份的4.72億m3。

3 旱限水位確定及合理性檢查

考慮水庫所承擔(dān)的城鄉(xiāng)供水、企業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)灌溉、交通航運(yùn)或環(huán)境生態(tài)等主要供水任務(wù)，結(jié)合一定設(shè)計(jì)來水情況，以逐月滑動(dòng)計(jì)算的水庫應(yīng)供水量與死庫容之和最大值所對(duì)應(yīng)的水庫水位作為依據(jù)，并考慮庫內(nèi)取水設(shè)施高程等因素，綜合分析確定。

表1 尼爾基水庫應(yīng)供水量逐月滑動(dòng)計(jì)算結(jié)果 億m3

3.1 旱限水位確定

尼爾基水利樞紐為多年調(diào)節(jié)水庫，根據(jù)《旱限水位（流量）確定辦法》，水庫旱限水位逐月滑動(dòng)計(jì)算的水庫應(yīng)供水量與死庫容之和最大值所對(duì)應(yīng)的水庫水位作為依據(jù)，并考慮庫內(nèi)取水設(shè)施高程等因素，綜合分析確定。按75%偏旱年景來水量計(jì)算的最大應(yīng)供水量為1月份的3.85億m3，加上死庫容4.88億m3，相應(yīng)庫容為8.73億m3，庫水位為198.17 m。按95%干旱年景來水量計(jì)算的最大應(yīng)供水量為7月份的4.72億m3，加上死庫容4.88億m3，相應(yīng)庫容為9.6億m3，庫水位為198.75 m。

尼爾基水庫在進(jìn)行興利調(diào)度時(shí)，在綜合流域抗旱需求和水庫自身調(diào)節(jié)能力的情況下，預(yù)留了近5億m3應(yīng)急水量，相應(yīng)水位為199.00 m，使水庫可應(yīng)急加大供水，該部分水量由松花江防總調(diào)度。以上各水位均高于水庫左右岸灌溉輸水建筑物底坎高程189.80，188.50 m。綜合考慮尼爾基水利樞紐旱限水位，取上述水位最高值199.00 m。

3.2 合理性檢查

東北區(qū)干旱災(zāi)害頻繁，據(jù)統(tǒng)計(jì)，平均每2～3年發(fā)生一次一般以上旱災(zāi)，每4～7年發(fā)生一次嚴(yán)重以上旱災(zāi)，每10～20年發(fā)生一次特大旱災(zāi)，歷史旱災(zāi)總受災(zāi)面積為洪災(zāi)的3倍，且具有連續(xù)性。東北區(qū)旱災(zāi)主要成因?yàn)楦邷?、降水不足及水質(zhì)不良，主要發(fā)生在中西部地區(qū)，嫩江沿岸的內(nèi)蒙古盟（市）和黑龍江省齊齊哈爾地區(qū)均在此列。尼爾基水利樞紐下游的齊齊哈爾地區(qū)為流域較重旱區(qū)，干旱年發(fā)生率為67%，春旱發(fā)生率為70%，夏旱發(fā)生率為38%（數(shù)據(jù)截止1990年）。自1998年嫩江流域大洪水后，嫩江流域進(jìn)入枯水年，氣候干旱使得水源補(bǔ)給偏枯，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，城市化程度不斷提高，生活生產(chǎn)用水急劇增加，各產(chǎn)業(yè)爭(zhēng)水情況加劇，地表水水量減少水質(zhì)惡化的同時(shí)，地下水資源也面臨超能力開發(fā)的局面，對(duì)本身就處于干旱地區(qū)的城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定造成一定程度的影響。

尼爾基水庫2006—2010年各月最低水位發(fā)生低于旱限水位的5，6月各1次，從年最低水位低于旱限水位的情況來看，有1年水庫年最低水位低于旱限水位，以上情況均發(fā)生在水庫蓄水初始年份2006年。尼爾基水庫建成后僅有5年資料，難以計(jì)算干旱年出現(xiàn)頻率。因此，尼爾基水庫旱限水位合理性需積累足夠資料后進(jìn)一步分析。

4 存在的問題

《旱限水位（流量）確定辦法》中以逐月水庫應(yīng)供水量為主要參考值進(jìn)行計(jì)算，未加入水庫蓄水能力指標(biāo)，水庫來水量可能大于水庫可蓄水量。目前，水庫興利調(diào)度并不完全依據(jù)逐月滑動(dòng)供水量進(jìn)行評(píng)估，部分水庫依據(jù)當(dāng)年來水情況及上一年蓄水情況，參考下游農(nóng)田種植面積及作物種類情況、取水口增減情況等，與下游用水單位進(jìn)行會(huì)商，調(diào)整水庫年度供水總量及供水過程。特別對(duì)于地處干旱區(qū)的水庫，或下游需水情況復(fù)雜、水庫沿程河道滲漏損失嚴(yán)重的水庫，需要多參數(shù)的評(píng)估方案。

［1］國(guó)家防汛抗旱指揮部辦公室，旱限水位（流量）確定辦法，辦旱一[2011]32號(hào).

［2］水利部松遼水利委員會(huì)，松遼流域水資源公報(bào)2010及附件，2010.

［3］水利部松遼水利委員會(huì)，尼爾基水利樞紐近期興利調(diào)度運(yùn)行方案，2010.

［4］尼爾基水利樞紐興利調(diào)度計(jì)劃（2010—2012年度）.

［5］吉林松遼水利水電咨詢有限責(zé)任公司，察爾森水庫興利調(diào)度運(yùn)行方案和2008年度興利調(diào)度計(jì)劃，2008.

［6］察爾森水庫興利調(diào)度計(jì)劃（2010—2011年度）.