伊通河大中型水库生态补水泄放调度研究

王晓昕，陈 娟

（松辽水利委员会流域规划与政策研究中心，吉林长春130021）

1 研究区概况

1.1 流域概况

伊通河是饮马河左岸最大支流，发源于伊通满族自治县河源镇大酱缸村青顶子山北麓，流经伊通满族自治县、东丰县、长春市城区、德惠市、农安县，在农安县靠山镇汇入饮马河。河长342.50 km，河道平均比降为0.03%，流域面积为9 336 km2，有流域面积100 km2以上的支流12条，其中1 000 km2以上的1条为新凯河。

伊通河流域2019年总人口506万人，其中城镇人口359万人，农村人口146万人，国内生产总值4 289亿元，工业增加值1 942亿元，耕地面积58.0万hm2，灌溉面积8.2万hm2。

1.2 流域水利工程情况

伊通河流域共有大中型水库9座，总库容为8.79亿m3。其中大型水库为新立城水库和太平池水库。中型水库为两家子水库、石门水库、净月潭水库、头道岗水库、三联水库、共青团水库和平洋水库。

流域有大型引水工程1处——吉林省中部城市群引松供水工程，从第二松花江调水至吉林省中部地区，输水总干线采用自流输水，2013年12月开工，2019年12月完工。输水干线线路全长283.46 km，设计引水流量为38 m3/s。

1.3 历年生态放流情况

2013年至2018年6月，新立城水库累计为伊通河生态补水2.07亿m3，各年补水量：2013年12 031万m3，2014年1 982万m3，2015年405.6万m3，2016年576万m3，2017年4 953万m3，2018年上半年700万m3。2015和2016年由于伊通河城区段进行伊通河综合整治工程，因此放流量减少。

2 水资源及其开发利用情况

2.1 水资源量

伊通河流域1956—2010年多年平均地表水资源量为5.07亿m3，水资源总量为11.18亿m3。地下水资源量为5.06亿m3，地下水可开采量为3.96亿m3。

2.2 现状供用水情况

伊通河流域2019年现状地表水供水量为2.01亿m3，地下水供水量为3.78亿m3，其他水源供水量为0.51亿m3，总供水量为6.30亿m3。2017年，伊通河流域农业用水量为3.59亿m3，工业用水量为0.93亿m3，生活用水量为1.48亿m3，人工生态与环境补水量为0.28亿m3。水资源开发利用程度为56%，其中地表水开发利用程度为39%。

3 流域生态环境需水分析

3.1 主要控制断面

综合流域上下游协调、生态保护对象用水需求，结合伊通河水资源及其开发利用、水量调度管理等情况，选定伊通河流域主要控制断面为新立城断面和农安断面。

3.2 河道内生态环境需水

按照Tennant法，以多年平均流量的百分数（一般取10%～20%，北方地区取10%～15%）作为河流最小生态流量，因伊通河属于北方河流，为保障生态流量，非汛期采用多年平均流量的10%作为河流最小生态流量，汛期6—9月采用多年平均流量的15%作为河流最小生态流量。伊通河流域主要控制断面生态环境需水量成果见表1。

表1 伊通河主要控制断面生态环境需水量

4 生态应急补水水库的确定

伊通河流域9座已建大中型水库的调节能力差异很大，对控制断面生态补水作用大小不一，综合考虑各种因素后选取确定生态应急调度的水库。经分析，三联水库、石门子水库、平洋水库为大型水库上游中型水库，头道岗、共青团、净月潭水库为旁侧水库，两家子水库位于控制断面以下无法进行生态补水，太平池水库为农业灌溉供水水源，不具备冬季生态补水的条件，综合考虑，伊通河流域新立城水库位于控制断面上游且具有一定的调节能力，对伊通河流域主要控制断面的生态用水安全能够起到保障作用。因此将新立城水库确定为生态应急补水泄放水库。

新立城水库位于伊通河上游，枢纽工程在长春市南关区新立城镇，距长春市市区16 km，是以防洪、工业和城市生活供水为主，兼顾除涝、环保、旅游与养鱼的大型水库，集水面积为1 970 km2。水库运行以来，发挥了较显著的防洪兴利综合效益。

5 水库生态补水调度方案

5.1 调度原则

1）伊通河流域各地市应在已批取水许可的取水额度内取水。

2）上游太平池水库按现有调度规则运行。

3）根据水资源现状和水库调节性能，新立城水库属于年调节水库。发生供水矛盾时，水库供水以城市供水为主，供水保证率为95%。

4）农安断面生态用水由新立城水库、区间来水组成，正常年份应保证河道内生态用水。

5）应根据新立城水库10月末库容及第二年来水预测成果启动年度水量调度，如遇特别干枯年份，为保障农安断面河道内生态用水，在保障生活供水的基础上，下游各取水口可按计划取水量同比例缩减。

5.2 水库兴利调节计算方法

水库在保障河道内生态流量要求的前提下，以下游生活、工业、农业灌溉用水为主要供水目标，采用长系列法，以月为单位进行水库径流调节计算。

水库径流调节计算的水量平衡计算公式：

式中：Vi+1——水库第i时段末的蓄水量；Vi——水库第i时段初的蓄水量；W入——第i时段水库来水量；W城镇——第i时段城镇生活工业供水量；W农——第i时段农业灌溉供水量；W生——第i时段河道内生态用水量；W损——第i时段水库蒸发、渗漏等损失水量之和；W弃——第i时段水库弃水量；式中的变量单位为m3。

5.3 新立城水库调度运行方式

新立城水库在汛期7—8月份，控制水库水位不超过汛限水位运行。水库在满足防洪任务的前提下，兴利调度按如下原则调度运行：

1）水位位于正常供水区时，各行业正常供水，水库按生态基流放流。

2）水位位于限制供水区时，工业供水按20%削减，生活供水按10%削减，水库按0.9倍生态基流放流，并视情况启动调水工程。

新立城水库调度图见图1。

图1 新立城水库调度图

5.4 水库补水方案

为确保新立城水库和农安断面河道的生态环境需水量，经长系列水库调节计算，分析计算不同来水情况下的水库补水方案。各来水频率的补水方案见表2。

经分析计算得知，在水库目前供水任务基本不变的情况下，来水频率为25%和50%时水库在满足自身供水任务的同时也能满足河道内生态需水；来水频率为75%和90%时，按照确定的干旱年份生态补水方案，同时启动中部城市引松供水工程进行生态补水。

5.5 下游供水满足程度分析

从各种来水年型径流调节计算成果看，各典型来水频率下，水库水位均位于正常供水区内，水库供水可以满足水库下游生活、工业用水要求。

伊通河流域河道内生态用水主要控制断面为新立城水库断面和农安断面，经新立城水库补偿调节后，在目前水库蓄水情况下，50%，75%，90%来水频率条件时，新立城水库断面和农安断面最小生态流量均能得到满足，保证率为99%。

6 结语

新立城水库的生态补水对改善伊通河水质、优化市区环境效果，展示美丽长春的景观带和长春市水生态文明建设作出应有贡献。针对伊通河流域特点，根据主要控制断面及生态环境需水量，确定新立城水库为伊通河流域生态补水水库，提出了水库生态补水调度方案。按调度方案，在汛期结束后的10月1日至11月31日生态放流量为1 m3/s，补水量为527万m3；冰冻期12月1日至翌年3月31日生态放流量为0.63 m3/s，补水量为665万m3；冰冻期过后，4月15日至4月30日的生态放流量为2 m3/s，补水量为518万m3；5月1日至9月30日生态放流量为1 m3/s，补水量为1 322万m3。根据生态环境部公布的2019年国家地表水考核断面水环境质量变化情况，长春市变化幅度为-36.70%，考核断面所在水体为松花江、伊通河、饮马河和双阳河，位于全国第五位，生态应急补水泄放计划取得了良好的社会效益。

表2 新立城水库生态补水方案