木兰县灌区取水若干问题探讨

李芳菲

(黑龙江省水利工程技术中心,黑龙江 哈尔滨 150001)

木兰县灌区取水若干问题探讨

李芳菲

(黑龙江省水利工程技术中心,黑龙江 哈尔滨 150001)

摘要：木兰县在新甸镇上游松花江沿线有灌区0.342万hm2。近几年松花江春季泡田期的水位比较低，泵站提水困难，每年都需要花费大量的精力、时间和费用，通过建临时工程尽可能的增加抽水量，最大程度的保证农业用水安全。本文结合近几年木兰县的实际情况，针对沿江灌区提水困难的问题以及木兰县灌区上游的大顶子山航电枢纽和松花江现状河道情况进行综合分析，研究探索解决木兰县灌区提水困难的临时和永久解决方案。

关键词：木兰县;灌区;取水

1概况

1.1木兰县社会经济概况

木兰县地处黑龙江省中部，松花江中游北岸，位于哈尔滨市下游128 km，大顶子山航电枢纽下游82 km处，北以青峰岭与庆安县分界，东与通河县为邻，南与宾县隔江相望，西与巴彦县毗连，总面积为3600 km2。木兰县属农业县，森林覆盖率达57.9%，矿产资源和无污染的水资源非常丰富。木兰县在新甸镇上游松花江沿岸有灌区0.342万hm2。

2015年，全县粮食总产达40万t，同比增长6.3%；全县农业总产值16亿元，同比增长25.6%。根据目前的发展状况，木兰县各乡镇正处于经济产业比较稳定和上升阶段，现有灌区主要为水田，在充沛的水量和科学的管理下，可以使区域农业生产和抗灾能力大幅度增强，成为高产、稳产的优质绿色水稻生产基地；这不仅能够直接增加当地农民收入，而且能够推动区域经济发展，带动农民增收，使农民尽快步入小康生活，成为当地经济增长的新引擎。

1.2大顶子山航电枢纽概况

大顶子山航电枢纽位于松花江哈尔滨下游72 km处，坝址北岸为呼兰县，南岸为宾县。坝址以上集水面积达到43.2万km2。大顶子山航电枢纽工程是我国平原封冻河流上建设的第一座低水头航电枢纽工程，是松花江干流第一座控制性工程，2008年末，机组陆续并网发电运行[1]。

大顶子山水库按冬季(非航运期)、航运期、汛期的划分，分别拟定不同的水库运行方式。

(1)冬季(非航运期)

水库不作调节，来多少水放多少水，水库放流等于入流。

(2)航运期(4月中旬—11月中旬)

当入流大于550 m3/s，且水库水位大于或等于正常蓄水位时，水库放流等于入流；当入流小于550 m3/s，或水库水位小于正常蓄水位时，水库用兴利库容为下游航运补水，按550 m3/s放流，若水库降至死水位，且入流仍小于550 m3/s，则来多少水放多少水。

(3)汛期

由于大顶子山航电枢纽为低水头航电枢纽，不承担防洪任务，从死水位115.0 m起调。

其调度原则为：汛期在预报发生洪水时，将水库水位预泄至死水位115.0 m；来水小于泄流能力时，来多少泄多少；来水大于泄流能力时，水库敞泄。

1.3木兰县灌区和5个泵站概况

木兰县新甸镇上游沿江有0.34万hm2灌区，灌区分别由5个抽水泵站负责抽水灌溉，5个抽水泵站分别为临时的毛家泵站和复兴泵站、大边外泵站、向阳泵站及2016年即将投入使用的柳河泵站。

毛家泵站为临时泵站，位于木兰县巴彦港镇下游3.2 km，在大、小石头河汇入松花江的河口之间，现状提水灌溉面积约为0.027万hm2，泵站提水能力约为0.5 m3/s。

大边外泵站为永久泵站，20世纪80年代就已经投入使用了，现已运行30余年，位于木兰县韩山头村下游500 m处，在大石头河汇入松花江的河口下游1.5 km处，现状提水灌溉面积为0.08万hm2，泵站设计提水能力为1.5 m3/s，现状引水渠底高程约为104.80 m。

复兴泵站为临时泵站，距离木兰县柳河镇1 km，在柳河汇入松花江的河口处，现状提水灌溉面积为0.025万hm2，泵站提水能力约为0.5 m3/s[2]。

向阳泵站为永久泵站，20世纪80年代投入使用，现已运行30余年，距离木兰县柳河镇1.2 km，在柳河汇入松花江的河口下游1.8 km处，原设计灌区面积为0.21万hm2，泵站设计提水能力为3.5 m3/s，现状引水渠底高程约为104.50 m，经过多年运行后，现状已经不能按设计情况运行。

柳河泵站为2015年新建泵站，2016年即将投入使用，位于向阳泵站下游1.5 km处，由于向阳泵站单独运行不能满足原设计灌区需水的要求，新建柳河泵站与向阳泵站将联合运行，共同为0.21万hm2灌区提水灌溉，柳河泵站设计提水能力为3.41 m3/s，前池设计运行水位为105.85 m，现状引水渠底高程为104.45 m。

2存在问题

木兰县灌区多沿江布设，近几年该区域水田提水十分困难，特别是5月中、下旬尤为明显，虽然每年花费了大量的时间、精力临时解决提水问题，但不能从根本上解决问题。

木兰县新甸镇上游沿江的0.342万hm2灌区在春季提水灌溉困难，尤其是5月中、下旬的泡田期最为明显。2011年泡田期时，向阳泵站处的松花江水位约为105 m，高出向阳泵站引水渠底高程0.5 m，向阳泵站和大边外泵站不能正常提水运行，达不到取水要求，木兰县政府组织人员启用二次倒水，通过人工挖渠和使用潜水泵、水泵等措施从江心主江道提水分别至向阳泵站和大边外泵站，费用约为15万元；2012年泡田期时，向阳泵站处的松花江水位约为105 m，高出向阳泵站引水渠底高程0.5 m，向阳泵站不能正常提水运行，启用二次倒水方案，费用约为2万元；2013年泡田期时，向阳泵站处的松花江水位约为105.3 m，高出向阳泵站引水渠底高程0.8 m，向阳泵站不能正常提水运行，通过抽泥船对引水渠的泥沙淤积进行清理，费用约为1.5万元；2014年，向阳泵站处的松花江水位约为105.2 m，高出向阳泵站引水渠底高程0.7 m，向阳泵站和大边外泵站不能正常提水运行，分别通过抽泥船对引水渠的泥沙淤积进行清理，费用约为2万元；2015年，向阳泵站处的松花江水位约为105.5m，高出向阳泵站引水渠底高程1.0 m，向阳泵站和大边外泵站不能正常提水运行，向阳泵站通过抽泥船对引水渠的泥沙淤积进行清理，费用约为0.8万元，大边外泵站由于水位低，滩途较长用挖掘机及人工方式合作清理引水渠费用约5万元。2016年柳河泵站投入使用。目前柳河泵站处的松花江水位约为104.95 m，江道开化后，水位亦有所下降，从目前的水位估算，在泡田期时，仍将会发生提水困难的问题。

3形成原因分析

结合木兰县实际情况，造成灌区提水困难的原因主要有以下几个方面：一是木兰县以上的松花江流域、嫩江流域和第二松花江流域的灌区面积逐年增加，导致泡田期用水量也有所增加；二是大顶子山航电枢纽的修建改变了本河段径流的时空分配；三是大顶子山航电枢纽的建设改变了枢纽下游河段的河势平衡；四是进水池前端的引水渠经过多年运行，存在淤积问题，改变了引水条件。

3.1上游灌区的发展增加了用水量

松嫩平原作为全国重要粮食生产基地之一，全部位于木兰县上游，随着社会经济逐年发展，根据流域规划统计资料，哈尔滨断面以上农田灌溉用水量从1980年的84亿m3增加至2010年的106亿m3，泡田期用水量按照总用水量的25%估算，泡田期的水量增加约为5.5亿m3，相应流量约为320 m3/s[3]。根据长系列实测资料分析，随着上游用水的增加，下游的来水量呈下降趋势；木兰县大边外泵站、向阳泵站由于设计建设年代早，与现状的来水情况不相符，造成设计水位偏高、取水困难的问题。

3.2大顶子山航电枢纽改变了径流的时空分布

根据大顶子山的记录资料分析，在2011—2014年的5月中、下旬共84 d内，有15 d的下泄流量小于入库流量，天数所占比例为18%，差值在100 m3/s以内的天数为5 d，差值在100～200 m3/s之间的天数为5 d，差值在200～300 m3/s之间的天数为3 d，差值在300 m3/s以上的天数为2 d；84 d内有69 d的下泄流量大于或等于入库流量，天数所占比例为82%，差值在100 m3/s以内的天数为33 d，差值在100～200 m3/s间的天数为21 d，差值在200～300 m3/s之间的天数为10 d，差值在300 m3/s以上的天数为5 d。根据大顶子山航电枢纽的实测资料分析，大部分天数的泄流都大于或等于来水，对木兰县的灌区提水是有利的，在泄流小于来水的15 d内(有7 d的泄流小于规划航运流量550 m3/s)，可能会对木兰灌区的提水产生不利影响。

3.3大顶子山航电枢纽对下游河道的影响

水库修建后，上游水流流速减缓，改变了河道来水来沙条件，沉淀在库中的泥沙量增加，下游的泥沙补给量减少，建成初期，由于泥沙被拦截在库内，下泄水流中的含沙量减少，一般会对下游河道造成一定程度的冲刷调整。工程修建后，水库泄流的流速增加，亦会对下游河道造成一定的冲刷影响。目前，木兰县松花江干流取水灌区均为无坝取水，河道下切影响了在相同流量下河道水位下降，导致泵站前水位降低。

3.4引水渠淤积改变了泵站取水条件

大部分的沿江提水泵站均是通过引水渠引水至前池，灌溉用水在经过泵站提水后自流进入渠道，引水渠是水流的必然通道，一侧延伸至河槽，一侧与前池相连；引水渠与河道水流方向一般大角度相交，渠底高程一般低于引水渠两侧的河滩地，易造成滩地冲刷的泥沙淤积在引水渠内。引水渠淤积常常是困扰许多抽水站的重大问题，易于淤积的部位往往集中在引水渠的进口段。大边外泵站和向阳泵站也是通过引水渠引水进入进水池的，近几年在运行初期的5月份都进行了清淤工作，无论是来水偏枯的2011年和2012年，或者来水偏丰的2013年，每年在清淤上都需要大量的投入。

综上所述，木兰县沿江灌区取水困难的主要原因有两个：一是上游灌区的发展，消耗了大量的用水，造成来水流量减少；二是大顶子山航电枢纽的建设对下游一段河道的主槽产生了下切影响，灌区处的河道主槽河底高程下降约为0.4 m。

在来水偏枯的年份，以上两个主要因素所带来的后果较为明显，需要二级提水或加大引水渠长度，费用较大。在来水偏丰的年份时，木兰县仅需花费较少的费用对引水渠进行清淤，泵站就可以正常运行。

4结论

由于存在着上述的客观因素，木兰县灌区现状取水困难，本文从临时和永久两个方面提出不同的解决方案。

4.1临时方案

加大大顶子山泄流。根据木兰县提供的情况，在泡田期时松花江的流量应尽量保持在750 m3/s以上，才能保证灌区正常取水。

根据大顶子山航电枢纽调度运行原则，在5月份的下泄流量尽管大部分时段都大于或等于入库流量，但会有很多时段小于750 m3/s，如大顶子山泡田期泄流按不小于木兰县提出的750 m3/s控制，在泡田期结束后，枢纽再按照正常调度运行，则对大顶子山航电枢纽的发电将会产生一定的影响。初步估计减少的发电量约为40万度，按上网电量系数0.9、上网电价0.385元/度估算每年减少的发电收入为14万元。

4.2永久方案

对泵站进行更新改造。根据木兰县提供的情况，在5月中、下旬的泡田期时一旦遇到枯水年就会发生取水困难的问题。从长远考虑，建议对现有泵站进行改造，或者加快推进松花江干流通河航电枢纽建设，彻底改善取水条件，更好的解决木兰县灌区取水问题。

参考文献：

[1]陈家厚,孙子孟,白羽军,等.大顶子山航电枢纽工程蓄水后对松花江哈尔滨江段着生藻类的影响[J].环境科学与管理,2010,35(5):46-50.

[2]韦富英.木兰县复兴提水灌区渠首位置淤积问题及方案比选[J].水利科技与经济,2012,18(11):40-41.

[3]付娜.松花江干流沿岸自流灌溉发展合理性分析[J].黑龙江水利科技,2015(4):27-29.

作者简介：李芳菲(1979-)，女，高级工程师，主要从事水利工程管理工作。

中图分类号：S274.2

文献标志码：A

文章编号：2096-0506(2016)06-0069-03