輝發(fā)河流域水量分配方案研究

王洪淼，張 軍，王 磊

(1.吉林省水利水電勘測設計研究院，吉林 長春 130021；2.水利部松遼水利委員會，吉林 長春 130021)

輝發(fā)河流域地處吉林省中東部，地理位置在東經(jīng)125°17′～126°58′，北緯42°13′～43°08′之間，屬松花江流域一級支流。輝發(fā)河流域面積14896km2，流域內有遼寧和吉林兩省，吉林省流域面積14107km2，河流長度234km，主要流經(jīng)通化市、吉林市、遼源市、梅河口市[1]。

輝發(fā)河流域內已建的主要骨干控制性水利工程有海龍水庫等，流域用水戶主要在海龍水庫下游，隨著流域社會經(jīng)濟發(fā)展對水資源的需求不斷增加，河道內外用水矛盾日益突出。因此，針對輝發(fā)河水量分配方案的研究，是實施最嚴格水資源管理制度的需要，更是實現(xiàn)流域經(jīng)濟、社會、資源、環(huán)境協(xié)調發(fā)展的內在要求，也為輝發(fā)河流域的水資源的合理配置提供科學的理論依據(jù)。

1 研究地區(qū)自然特征及研究方法

1.1 氣象、水文特征

輝發(fā)河流域地處于亞州大陸東端的中緯度地帶，大陸性氣候十分明顯，主要特點是四季分明，春季干燥多風，夏季溫熱多雨，秋季涼爽晴朗，冬季寒冷漫長。多年平均降水量在700～800mm之間，上游海龍站多年平均降水量為707.4mm，下游樺甸站多年平均年降水量754.6mm。降水量年內分配不均勻，主要集中在6～9月份，占年降水量的70%左右，受降雨影響，河水季節(jié)變化較大[2]。

輝發(fā)河流域的河川徑流量主要靠雨水補給，徑流的季節(jié)變化和降水季節(jié)變化關系十分密切。每年冬季降水普遍減少，河流封凍，河川徑流主要靠地下水補給。由于冬季寒冷，積存在流域內的降雪及一部分水量在3、4月份春暖消融，形成春汛。6月中下旬，輝發(fā)河開始進入夏汛，降水主要集中在7、8月份，汛期4個月徑流量占全年徑流量的70%左右。

1.2 研究方法

輝發(fā)河流域水量分配方案研究，根據(jù)近年吉林省水資源公報，提出需水預測成果，并結合流域水資源配置，對規(guī)劃水平年流域套市級行政區(qū)多年平均用水總量控制指標進行分解；并依據(jù)《水資源綜合規(guī)劃》配置成果和用水總量控制指標，在保障河道內生態(tài)環(huán)境用水要求的基礎上，確定輝發(fā)河流域內各市地表水可分配水量。結合水資源配置成果，綜合理確定流域分配給各級行政區(qū)河道外利用的地表水取用水量份額和地表水耗損量份額；最終確定輝發(fā)河水量分配方案，為流域的水資源開發(fā)、配合提供數(shù)據(jù)支撐[3]。

2 流域需水預測

2.1 流域水資源開發(fā)利用趨勢分析

2.1.1 供水量

根據(jù)輝發(fā)河各地市水資源公報成果，輝發(fā)河流域2014年供水量為13.74億m3，2008年供水量為10.09億m3，2013年供水量為13.78億m3，從近年來的水資源公報上看，供水量成上升趨勢；從供水水源來看，供水量以地表水為主，輝發(fā)河流域供水情況見表1。

表1 輝發(fā)河流域供水情況表 單位：億m3

2.1.2 用水量

2009～2014年輝發(fā)河流域用水量呈上升趨勢，其中農(nóng)業(yè)用水量占總用水量比例最大。近些年水田灌溉面積快速發(fā)展，2004～2014年水田面積由139.35萬畝增加到166.24萬畝，增加水田灌溉面積26.89萬畝，輝發(fā)河流域用水情況見表2。

表2 輝發(fā)河流域用水情況表 單位：億m3

2.2 需水預測成果

按照流域近年經(jīng)濟發(fā)展趨勢和用水量情況，本次水量分配方案預測到2020年多年平均總需水為14.32億m3，2030年多年平均總需水為14.77億m3。

詳細預測成果見表3。

表3各水平年河道外需水預測成果表單位：億m3

行政區(qū)劃水平年生活工業(yè)農(nóng)業(yè)生態(tài)合計通化市梅河口市吉林市遼源市輝發(fā)河流域現(xiàn)狀年0.410.604.090.015.112020年0.470.654.710.035.852030年0.480.684.880.046.07現(xiàn)狀年0.600.623.500.024.752020年0.680.672.640.034.012030年0.720.702.560.044.03現(xiàn)狀年0.240.291.850.052.442020年0.280.322.300.032.922030年0.290.432.310.043.07現(xiàn)狀年0.110.111.210.001.442020年0.130.131.270.011.542030年0.130.131.310.021.60現(xiàn)狀年1.371.6310.650.0813.742020年1.551.7610.910.1014.322030年1.631.9411.060.1414.77

3 流域用水總量控制指標

3.1 水資源配置工程

輝發(fā)河流域規(guī)劃大型水庫八里哨水庫。水庫總庫容1.36億m3，水庫多年平均農(nóng)業(yè)供水量為2310萬m3，可改善1.32萬畝水庫灌溉任務，引水灌溉面積10萬畝。新建石道河水庫和萬兩河水利樞紐，其中石道河水庫以灌溉為主，兼顧防洪、發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用，設計灌溉面積6萬畝；萬兩河水利樞紐以城市供水為主，兼顧灌溉、防洪綜合利用工程，遠期設計水平年2020年年供水能力1853萬m3，總庫容1434萬m3。磐石市供水工程為磐石城區(qū)居民及企事業(yè)單位提供安全用水，供水能力為657萬m3。輝發(fā)河擬建續(xù)建項目見表4。

3.2 流域用水總量控制指標

本次水量分配方案制定的規(guī)劃水平年為2020年、2030年，根據(jù)流域水資源配置方案，提出輝發(fā)河流域套地級行政區(qū)的2020年、2030年用水總量控制指標。

2020年輝發(fā)河流域用水總量控制指標為13.94億m3，2030年輝發(fā)河流域用水總量控制指標為14.37億m3，輝發(fā)河流域用水總量控制指標成果見表5。

表4 輝發(fā)河擬建續(xù)建項目表

表5輝發(fā)河流域用水總量控制指標成果單位：億m3

市區(qū)年份地表水地下水中水合計通化市梅河口市吉林市遼源市輝發(fā)河流域2020年5.320.280.095.692030年5.480.290.145.912020年3.350.350.223.912030年3.270.350.313.932020年2.420.370.062.842030年2.540.350.102.992020年1.120.350.031.492030年1.150.360.041.552020年12.211.340.3913.942030年12.441.340.5914.37

4 水量分配方案

4.1 輝發(fā)河流域可分配水量

根據(jù)《水量分配暫行辦法》，結合流域實際，輝發(fā)河流域水量分配方案的制訂以地表水用水量為主，同時提出地表水耗損量。

4.1.1 河道內需水保障情況

輝發(fā)河水量分配主要計算成果是最小生態(tài)環(huán)境需水量，最小生態(tài)環(huán)境需水量指能夠保證水體的基本功能，維持水體生態(tài)情況不持續(xù)惡化所需要的水量。本研究按照90%保證率最枯月流量法、近十年最枯月流量法、Tennant法分別計算輝發(fā)河的最小生態(tài)流量，其中Tennant法汛期按多年平均流量的30%、非汛期按多年平均流量的10%計算[4]。輝發(fā)河各控制斷面最小生態(tài)流量計算結果見表6。

表6輝發(fā)河流域最小生態(tài)流量計算單位:m3/s

控制斷面非汛期冰凍期(12～翌年3月)非冰凍期(4～5月、10～11月)汛期(6～9月)海龍水庫0.070.292.26五道溝站1.356.0457.71輝發(fā)河口1.647.3169.90

4.1.2 輝發(fā)河流域地表水可分配水量確定

根據(jù)輝發(fā)河流域可利用量、水資源配置成果和用水總量控制指標合理確定流域的地表可分配水量。水資源配置成果：2020年多年平均情況下，可分配的地表水量為12.21億m3。2030年多年平均情況下，可分配的地表水量為12.44億m3。輝發(fā)河流域用水總量控制指標采用水資源配置成果。在保證河道內生態(tài)環(huán)境用水的條件下，協(xié)調上下游用水關系，以流域用水總量控制指標作為上限，通過長系列供需平衡分析調算，按輝發(fā)河流域出口處天然來水量排頻，提出輝發(fā)河流域多年平均、50%、75%和90%來水頻率情況下水量分配方案，詳見表7、8。

表7輝發(fā)河流域地表水可分配取用水量表單位：億m3

水平年頻率本地地表水用水量2020年2030 年50%11.8375%12.4690%10.23多年平均12.2050%12.0775%12.5890%10.45多年平均12.44

表8輝發(fā)河流域地表水可分配耗損水量表單位：億m3

水平年頻率本流域地表水可分配耗損量2020年2030年多年平均9.22P=50%8.94P=75%9.41P=90%8.50多年平均9.56P=50%9.28P=75%9.76P=90%8.80

4.2 河道外水量分配方案

4.2.1 地表水取用水量

2020年多年平均條件下，輝發(fā)河流域地表水總分配水量為12.21億m3，本流域地表水分配水量中分配給通化市5.32億m3，占43.60%，梅河口市3.35億m3，占27.42%，吉林市2.42億m3，占19.82%，遼源市1.12億m3，占9.17%，

2030年多年平均條件下，輝發(fā)河流域地表水總分配水量為12.44億m3，本流域地表水分配水量中分配給通化市5.48億m3，占44.04%，梅河口市3.27億m3，占26.28%，吉林市2.54億m3，占20.40%，分配給遼源市為1.15億m3，占9.51%。

4.2.2 地表水允許的耗損量估算

根據(jù)規(guī)劃水平年分行業(yè)用水情況及耗損率，估算得到與本流域地表水可分配量相應的地表水允許耗損量。本流域地表水耗損量不包括調入水量的耗損量。2020年多年平均條件下，流域本地地表水允許耗損量為9.22億m3。

各水平年不同頻率來水條件下各地區(qū)耗損量的分配方案詳見表9、10。

5 結語

經(jīng)分析，2030年輝發(fā)河流域用水總量為14.37億m3。本次水量分配方案考慮到流域內未來經(jīng)濟發(fā)展加快，用水量逐步增加，為滿足社會經(jīng)濟發(fā)展用水需求在不突破用水總量控制的前提下適當增加。輝發(fā)河流域多年平均情況下地表水資源量為34.18億m3。本次水量分配2030年本流域內地表水分配水量為12.44億m3，流域地表水資源開發(fā)利用程度為36%，開發(fā)利用程度未突破利用紅線。因此，輝發(fā)河流域水量分配方案切實可行(本方案僅供參考)。

表92020年輝發(fā)河流域地表水允許耗損量單位：億m3

行政區(qū)劃頻率地表水耗損量通化市梅河口市吉林市遼源市輝發(fā)河流域多年平均4.02P=50%3.89P=75%4.11P=90%3.71多年平均2.43P=50%2.36P=75%2.48P=90%2.24多年平均1.87P=50%1.82P=75%1.91P=90%1.73多年平均0.90P=50%0.88P=75%0.91P=90%0.83多年平均9.22P=50%8.94P=75%9.41P=90%8.50

表102030年輝發(fā)河流域地表水允許耗損量單位：億m3