李 航，梁衛(wèi)東，張仁波

(吉林省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，吉林 長(zhǎng)春 130012)

東遼河為遼河的一級(jí)支流，在遼寧省與西遼河匯合后流入遼河干流，東遼河全長(zhǎng)360km，流域面積10364 km2，其中吉林省境內(nèi)河長(zhǎng)321km，流域面積9884 km2?，F(xiàn)已建成楊木和二龍山2座大型水庫(kù)和11座中型水庫(kù)，分別為卡倫水庫(kù)、椅山水庫(kù)、金滿水庫(kù)、歡欣嶺水庫(kù)、聚龍?zhí)端畮?kù)、三良水庫(kù)、二十家子水庫(kù)、八一水庫(kù)(東遼縣)、川頭水庫(kù)、楊城子水庫(kù)和八一水庫(kù)(雙遼市)等。如圖1所示。

圖1 吉林省遼河流域水系示意圖

目前，東遼河流域水環(huán)境存在源頭區(qū)水源涵養(yǎng)能力低、城市河段水體黑臭、支流普遍污染嚴(yán)重、水質(zhì)型缺水和水量型缺水疊加等問(wèn)題，已成為制約吉林省遼河流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。要從根本上改善東遼河流域水污染和水環(huán)境狀況，需在綜合治理基礎(chǔ)上，通過(guò)水庫(kù)的生態(tài)調(diào)度，加大河道內(nèi)生態(tài)水量，修復(fù)破碎化生態(tài)環(huán)境，恢復(fù)東遼河健康生命。

1 現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

1.1 水資源方面

吉林省東遼河流域多年平均水資源總量12.17億m3，地表水資源量和地下水資源量分別為7.64億和6.62億m3，地表水與地下水重復(fù)量2.09億m3。

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，城鎮(zhèn)、工農(nóng)業(yè)用水大量增加，東遼河流域水資源開(kāi)發(fā)利用率較高。河道內(nèi)生態(tài)流量無(wú)保障措施，生態(tài)基流不足，多數(shù)時(shí)段河道內(nèi)流量較小，且存在河道斷流現(xiàn)象，使河道內(nèi)水生態(tài)環(huán)境遭到破壞。流域水資源開(kāi)發(fā)利用率62.7%，遠(yuǎn)高于合理開(kāi)發(fā)利用率40%范圍。用水效率不高，灌溉水利用系數(shù)偏低，灌溉定額偏大，具有一定的節(jié)水潛力。水土流失問(wèn)題突出，大量水土流失造成泥沙入河，從而影響水環(huán)境質(zhì)量。

1.2 水環(huán)境及水污染方面

東遼河干流國(guó)、省控水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面共設(shè)置11個(gè)，其中5個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)在2016年達(dá)到Ⅲ類及以上，占比45%，楊木水庫(kù)和二龍山水庫(kù)作為飲用水水源地，水質(zhì)均達(dá)到Ⅲ類，滿足水源地水質(zhì)目標(biāo)要求；水質(zhì)為Ⅲ類以下的監(jiān)測(cè)斷面為6個(gè)，占比55%，攔河閘、西孟橋、河清和城子上4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)為劣Ⅴ類，占比36%。2017年，監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)達(dá)到Ⅲ類及以上的為5個(gè)，Ⅲ類以下的為6個(gè)，其中劣Ⅴ類水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面3個(gè)，分別為西孟橋斷面、河清斷面和城子上斷面，占比27%。

存在的主要問(wèn)題如下。

(1)流域范圍內(nèi)現(xiàn)有污水處理廠3座，均已滿負(fù)荷運(yùn)行，部分生活污水直排入河且污水管網(wǎng)尚未實(shí)現(xiàn)雨污分流。

(2)部分沿河鄉(xiāng)鎮(zhèn)(渭津鎮(zhèn)、懷德鎮(zhèn)等)未建設(shè)城鎮(zhèn)污水集中處理設(shè)施；農(nóng)村僅有少部分地區(qū)建有污水處理設(shè)施。

(3)東遼河流域現(xiàn)有灌區(qū)16個(gè)，灌溉規(guī)模44260hm2，大部分農(nóng)藥、化肥隨農(nóng)田退水進(jìn)入河流。

(4)大部分規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)沒(méi)有建立健全糞污收集、處理、利用系統(tǒng)，大量的散戶養(yǎng)殖畜禽糞便隨意堆置、傾倒問(wèn)題突出。

(5)流域內(nèi)主要工業(yè)企業(yè)集中在遼源市和公主嶺市，大部分工業(yè)企業(yè)均建有污水處理設(shè)施，但部分尚未實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

(6)仙人河黑臭水體、條子河支流藺家河(南河)和紅嘴河(北河)等黑臭水體嚴(yán)重影響人居環(huán)境。

(7)楊木水庫(kù)、二龍山水庫(kù)、下三臺(tái)水庫(kù)和山門水庫(kù)作為飲用水水源地，主要污染來(lái)自于庫(kù)區(qū)周邊農(nóng)業(yè)退水、上游來(lái)水和支流匯入。

2 水質(zhì)目標(biāo)

根據(jù)吉林省環(huán)保廳《關(guān)于印發(fā)吉林省所涉“十三五”國(guó)省控江河斷面和湖庫(kù)點(diǎn)位設(shè)置及水質(zhì)目標(biāo)表的通知》(吉林省環(huán)境保護(hù)廳文件，吉環(huán)辦字〔2016〕70號(hào))(以下簡(jiǎn)稱“70號(hào)文”)中確定的各國(guó)、省控?cái)嗝嫠|(zhì)目標(biāo)。見(jiàn)表1。

表1 東遼河水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面統(tǒng)計(jì)

3 近中期生態(tài)補(bǔ)水方案

3.1 近期生態(tài)補(bǔ)水方案

3.1.1近期生態(tài)補(bǔ)水量

近期方案指在中部城市引松供水工程建成通水前(預(yù)計(jì)2021年建成)，按本流域現(xiàn)有水資源條件進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水，研究至2021年11月。通過(guò)二龍山水庫(kù)補(bǔ)水，滿足河道內(nèi)生態(tài)用水需求；且在綜合治理措施按期發(fā)揮效力的條件下，使城子上、四雙大橋斷面水質(zhì)均能滿足“70號(hào)文”確定的水質(zhì)目標(biāo)。

東遼河二龍山水庫(kù)以下斷面生態(tài)環(huán)境需水量進(jìn)行多次研究，包括東遼河流域水量分配方案、東遼河水量調(diào)度方案以及遼河流域生態(tài)補(bǔ)水方案。依據(jù)水利部發(fā)布的《河湖生態(tài)環(huán)境需水計(jì)算規(guī)范》，確定東遼河河道內(nèi)基本和目標(biāo)生態(tài)環(huán)境需水量。見(jiàn)表2。

表2 二龍山水庫(kù)斷面生態(tài)需水量 單位：億m3

3.1.2近期生態(tài)補(bǔ)水方案

東遼河已建11座中型水庫(kù)均有城市供水和農(nóng)業(yè)供水任務(wù)，且調(diào)蓄能力不強(qiáng)，只有二龍山水庫(kù)、楊木水庫(kù)2座大型水庫(kù)具備較強(qiáng)的多年調(diào)蓄性能，楊木水庫(kù)主要任務(wù)是滿足遼源市城市用水要求，設(shè)計(jì)年供水量2950萬(wàn)m3，遼源市近年來(lái)年用水量約為3600萬(wàn)m3，在中部城市引松供水工程建成之前楊木水庫(kù)沒(méi)有能力承擔(dān)東遼河流域生態(tài)補(bǔ)水任務(wù)。二龍山水庫(kù)庫(kù)容大，目前蓄水較多，具有一定的生態(tài)補(bǔ)水能力。

(1)二龍山水庫(kù)補(bǔ)水原則。二龍山水庫(kù)現(xiàn)狀興利任務(wù)是城市供水和農(nóng)業(yè)灌溉。二龍山水庫(kù)下游農(nóng)業(yè)設(shè)計(jì)供水量2.2億m3。2016—2018年城市用水量分別為2589萬(wàn)、2896萬(wàn)、2498萬(wàn)m3，預(yù)測(cè)未來(lái)3a年用水量3000萬(wàn)m3。2018年11月24日，二龍山水庫(kù)蓄水量為8.53億m3，以該水量為起調(diào)水量。2021年11月末水庫(kù)預(yù)留6個(gè)月城市用水1500萬(wàn)m3。生態(tài)補(bǔ)水使二龍山水庫(kù)斷面達(dá)到東遼河水量調(diào)度方案中生態(tài)需水量0.9242億m3，同時(shí)保證COD、氨氮值滿足城子上斷面、四雙大橋斷面Ⅳ類水質(zhì)目標(biāo)要求。補(bǔ)水優(yōu)先保證城市和生態(tài)用水，水量不足時(shí)減少農(nóng)業(yè)灌溉面積。

(2)補(bǔ)水方案。① 按照COD、氨氮年均值滿足“70號(hào)文”水質(zhì)目標(biāo)。生態(tài)補(bǔ)水量按照城子上、四雙大橋斷面水質(zhì)滿足“70號(hào)文”確定的水質(zhì)目標(biāo)，經(jīng)調(diào)節(jié)計(jì)算，未來(lái)3a城市用水能夠滿足，豐水年、平水年灌溉用水也能夠滿足，枯水年灌溉用水不能夠滿足，灌溉年少供水0.16億m3。② 按照COD、氨氮月均值滿足“70號(hào)文”水質(zhì)目標(biāo)。生態(tài)水量按照2019年、2020年城子上、四雙大橋斷面水質(zhì)不滿足“70號(hào)文”確定的水質(zhì)目標(biāo)，經(jīng)調(diào)節(jié)計(jì)算，未來(lái)3年城市用水能夠滿足，豐水年、平水年灌溉用水能夠滿足，枯水年灌溉用水不能夠滿足，灌溉年少供水0.44億m3。見(jiàn)表3—4。

表3 年均值補(bǔ)水方案 單位：億m3

表4 月均值補(bǔ)水方案 單位：億m3

3.2 中期生態(tài)補(bǔ)水方案

中期方案指在中部城市引松供水工程建成通水后，考慮退還生態(tài)用水和城市用水條件下，按基本方案和目標(biāo)方案，研究楊木水庫(kù)、二龍山水庫(kù)對(duì)下游河道進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水。

引松供水工程設(shè)計(jì)水平年為2020和2030年，分別從豐滿水庫(kù)引水6.13億和8.97億m3，主要用水戶為城鎮(zhèn)工業(yè)、居民生活。工程建成后東遼河退還生態(tài)水量3299萬(wàn)m3，其中二龍山以上退還生態(tài)水量2696萬(wàn)m3(楊木水庫(kù)退還500萬(wàn)m3，二龍山水庫(kù)退還1400萬(wàn)m3)，二龍山以下退還生態(tài)水量603萬(wàn)m3。

3.2.1中期生態(tài)補(bǔ)水量

(1)二龍山水庫(kù)生態(tài)補(bǔ)水量。二龍山水庫(kù)中期生態(tài)補(bǔ)水方案，基本方案年補(bǔ)水0.9242億m3，目標(biāo)方案年補(bǔ)水1.496億m3。

(2)楊木水庫(kù)生態(tài)補(bǔ)水量?；痉桨福褐胁砍鞘幸晒┧こ探ǔ珊?，楊木水庫(kù)年需退還生態(tài)水量0.05億m3，相當(dāng)于按照楊木水庫(kù)多年平均天然徑流量的10%(即0.1585m3/s)，作為基本生態(tài)需水量。目標(biāo)方案：生態(tài)需水量參考二龍山水庫(kù)，采用多年平均來(lái)水量的33.3%，即年生態(tài)補(bǔ)水量0.19億m3。

3.2.2中期生態(tài)補(bǔ)水方案

(1)楊木水庫(kù)。① 楊木水庫(kù)補(bǔ)水原則。楊木水庫(kù)城市供水和下游生態(tài)補(bǔ)水，供水保證率均采用90%，破壞深度為30%。當(dāng)城市供水被破壞時(shí)，生態(tài)供水也被破壞。② 楊木水庫(kù)調(diào)節(jié)成果?；痉桨福寒?dāng)采用基本方案時(shí)，保證生態(tài)年補(bǔ)水量為500萬(wàn)m3，多年平均補(bǔ)水量為482萬(wàn)m3；年城市供水量為2450萬(wàn)m3，多年平均供水量 2362萬(wàn)m3。城市供水、生態(tài)補(bǔ)水保證率為91%。年城市供水減少500萬(wàn)m3。目標(biāo)方案：當(dāng)采用目標(biāo)方案時(shí)，生態(tài)年補(bǔ)水量為1900萬(wàn)m3，多年平均補(bǔ)水量為1836萬(wàn)m3；年城市供水量為1050萬(wàn)m3，多年平均供水量1008萬(wàn)m3。年城市供水減少1900萬(wàn)m3。③楊木水庫(kù)生態(tài)調(diào)度原則。目標(biāo)方案對(duì)遼源市城市供水影響較大，中期生態(tài)補(bǔ)水方案推薦基本方案。當(dāng)楊木水庫(kù)庫(kù)容大于3000萬(wàn)m3保證生態(tài)補(bǔ)水；當(dāng)水庫(kù)庫(kù)容小于3000萬(wàn)m3，按正常補(bǔ)水量70%供水；當(dāng)水庫(kù)庫(kù)容達(dá)到死庫(kù)容1023萬(wàn)m3停止生態(tài)補(bǔ)水。

(2)二龍山水庫(kù)。① 二龍山水庫(kù)補(bǔ)水原則。年徑流系列為1956—2017年逐月天然徑流資料。中部城市引松供水工程建成后，二龍山水庫(kù)不承擔(dān)城市供水任務(wù)。生態(tài)供水保證率均采用90%，破壞深度為30%。農(nóng)業(yè)供水保證率75%，破壞深度40%。② 二龍山水庫(kù)調(diào)節(jié)成果。基本方案：該方案經(jīng)過(guò)1956—2017年系列調(diào)節(jié)，保證農(nóng)業(yè)年供水量1.8億m3，多年平均供水量1.66億m3，農(nóng)業(yè)供水保證率76.2%；生態(tài)保證年補(bǔ)水0.9242億m3，多年平均補(bǔ)水0.884億m3，供水保證率91.0%。農(nóng)業(yè)供水減少0.40億m3。目標(biāo)方案：該方案經(jīng)過(guò)1956—2017年系列調(diào)節(jié)，保證農(nóng)業(yè)年供水量1.27億m3，多年平均供水量1.20億m3，農(nóng)業(yè)供水保證率76.2%；保證生態(tài)年供水量1.496億m3，多年平均供水量1.41億m3，供水保證率90.6%。農(nóng)業(yè)供水減少0.93億m3。③ 二龍山水庫(kù)生態(tài)調(diào)度原則。目標(biāo)方案對(duì)下游農(nóng)業(yè)用水影響太大，中期生態(tài)補(bǔ)水方案推薦基本方案。當(dāng)二龍山水庫(kù)庫(kù)容大于3.9億m3保證生態(tài)補(bǔ)水；當(dāng)水庫(kù)庫(kù)容小于3.9億m3，大于3.0億m3，按正常補(bǔ)水量70%供水；當(dāng)水庫(kù)庫(kù)容小于3.0億m3，大于死庫(kù)容2.34億m3，按正常補(bǔ)水量40%供水；當(dāng)水庫(kù)庫(kù)容達(dá)到死庫(kù)容2.34億m3停止生態(tài)補(bǔ)水。

4 結(jié)語(yǔ)

東遼河生態(tài)補(bǔ)水方案分別從近期和中期考慮，通過(guò)水庫(kù)調(diào)度實(shí)施東遼河生態(tài)補(bǔ)水，防止河道斷流，改善水生態(tài)和生物多樣性，從而增加水環(huán)境容量和水體自凈能力，遏制東遼河水生態(tài)系統(tǒng)惡化。近期在基本滿足生產(chǎn)、生活條件下進(jìn)行補(bǔ)水，有效改善下游生態(tài)環(huán)境，對(duì)城市供水沒(méi)有產(chǎn)生影響，枯水年對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉有一定影響。中部引松供水工程建成通水后，中期利用各水庫(kù)退還生態(tài)用水，滿足水庫(kù)下游生態(tài)水量要求。本文對(duì)東遼河生態(tài)補(bǔ)水具有一定指導(dǎo)意義，同時(shí)可為相關(guān)類似生態(tài)補(bǔ)水提供參考，但未能將東遼河13座大中型水庫(kù)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，仍需進(jìn)一步研究?jī)?yōu)化本流域生態(tài)補(bǔ)水方案。