探讨吉林省东辽河生态补水方案

李 航，梁卫东，张仁波

(吉林省水利水电勘测设计研究院，吉林 长春 130012)

东辽河为辽河的一级支流，在辽宁省与西辽河汇合后流入辽河干流，东辽河全长360km，流域面积10364 km2，其中吉林省境内河长321km，流域面积9884 km2。现已建成杨木和二龙山2座大型水库和11座中型水库，分别为卡伦水库、椅山水库、金满水库、欢欣岭水库、聚龙潭水库、三良水库、二十家子水库、八一水库(东辽县)、川头水库、杨城子水库和八一水库(双辽市)等。如图1所示。

图1 吉林省辽河流域水系示意图

目前，东辽河流域水环境存在源头区水源涵养能力低、城市河段水体黑臭、支流普遍污染严重、水质型缺水和水量型缺水叠加等问题，已成为制约吉林省辽河流域经济社会可持续发展的瓶颈。要从根本上改善东辽河流域水污染和水环境状况，需在综合治理基础上，通过水库的生态调度，加大河道内生态水量，修复破碎化生态环境，恢复东辽河健康生命。

1 现状及存在问题

1.1 水资源方面

吉林省东辽河流域多年平均水资源总量12.17亿m3，地表水资源量和地下水资源量分别为7.64亿和6.62亿m3，地表水与地下水重复量2.09亿m3。

随着经济社会发展，城镇、工农业用水大量增加，东辽河流域水资源开发利用率较高。河道内生态流量无保障措施，生态基流不足，多数时段河道内流量较小，且存在河道断流现象，使河道内水生态环境遭到破坏。流域水资源开发利用率62.7%，远高于合理开发利用率40%范围。用水效率不高，灌溉水利用系数偏低，灌溉定额偏大，具有一定的节水潜力。水土流失问题突出，大量水土流失造成泥沙入河，从而影响水环境质量。

1.2 水环境及水污染方面

东辽河干流国、省控水质监测断面共设置11个，其中5个监测断面的水质在2016年达到Ⅲ类及以上，占比45%，杨木水库和二龙山水库作为饮用水水源地，水质均达到Ⅲ类，满足水源地水质目标要求；水质为Ⅲ类以下的监测断面为6个，占比55%，拦河闸、西孟桥、河清和城子上4个监测断面水质为劣Ⅴ类，占比36%。2017年，监测断面水质达到Ⅲ类及以上的为5个，Ⅲ类以下的为6个，其中劣Ⅴ类水质监测断面3个，分别为西孟桥断面、河清断面和城子上断面，占比27%。

存在的主要问题如下。

(1)流域范围内现有污水处理厂3座，均已满负荷运行，部分生活污水直排入河且污水管网尚未实现雨污分流。

(2)部分沿河乡镇(渭津镇、怀德镇等)未建设城镇污水集中处理设施；农村仅有少部分地区建有污水处理设施。

(3)东辽河流域现有灌区16个，灌溉规模44260hm2，大部分农药、化肥随农田退水进入河流。

(4)大部分规模化养殖场没有建立健全粪污收集、处理、利用系统，大量的散户养殖畜禽粪便随意堆置、倾倒问题突出。

(5)流域内主要工业企业集中在辽源市和公主岭市，大部分工业企业均建有污水处理设施，但部分尚未实现达标排放。

(6)仙人河黑臭水体、条子河支流蔺家河(南河)和红嘴河(北河)等黑臭水体严重影响人居环境。

(7)杨木水库、二龙山水库、下三台水库和山门水库作为饮用水水源地，主要污染来自于库区周边农业退水、上游来水和支流汇入。

2 水质目标

根据吉林省环保厅《关于印发吉林省所涉“十三五”国省控江河断面和湖库点位设置及水质目标表的通知》(吉林省环境保护厅文件，吉环办字〔2016〕70号)(以下简称“70号文”)中确定的各国、省控断面水质目标。见表1。

表1 东辽河水质监测断面统计

3 近中期生态补水方案

3.1 近期生态补水方案

3.1.1近期生态补水量

近期方案指在中部城市引松供水工程建成通水前(预计2021年建成)，按本流域现有水资源条件进行生态补水，研究至2021年11月。通过二龙山水库补水，满足河道内生态用水需求；且在综合治理措施按期发挥效力的条件下，使城子上、四双大桥断面水质均能满足“70号文”确定的水质目标。

东辽河二龙山水库以下断面生态环境需水量进行多次研究，包括东辽河流域水量分配方案、东辽河水量调度方案以及辽河流域生态补水方案。依据水利部发布的《河湖生态环境需水计算规范》，确定东辽河河道内基本和目标生态环境需水量。见表2。

表2 二龙山水库断面生态需水量 单位：亿m3

3.1.2近期生态补水方案

东辽河已建11座中型水库均有城市供水和农业供水任务，且调蓄能力不强，只有二龙山水库、杨木水库2座大型水库具备较强的多年调蓄性能，杨木水库主要任务是满足辽源市城市用水要求，设计年供水量2950万m3，辽源市近年来年用水量约为3600万m3，在中部城市引松供水工程建成之前杨木水库没有能力承担东辽河流域生态补水任务。二龙山水库库容大，目前蓄水较多，具有一定的生态补水能力。

(1)二龙山水库补水原则。二龙山水库现状兴利任务是城市供水和农业灌溉。二龙山水库下游农业设计供水量2.2亿m3。2016—2018年城市用水量分别为2589万、2896万、2498万m3，预测未来3a年用水量3000万m3。2018年11月24日，二龙山水库蓄水量为8.53亿m3，以该水量为起调水量。2021年11月末水库预留6个月城市用水1500万m3。生态补水使二龙山水库断面达到东辽河水量调度方案中生态需水量0.9242亿m3，同时保证COD、氨氮值满足城子上断面、四双大桥断面Ⅳ类水质目标要求。补水优先保证城市和生态用水，水量不足时减少农业灌溉面积。

(2)补水方案。① 按照COD、氨氮年均值满足“70号文”水质目标。生态补水量按照城子上、四双大桥断面水质满足“70号文”确定的水质目标，经调节计算，未来3a城市用水能够满足，丰水年、平水年灌溉用水也能够满足，枯水年灌溉用水不能够满足，灌溉年少供水0.16亿m3。② 按照COD、氨氮月均值满足“70号文”水质目标。生态水量按照2019年、2020年城子上、四双大桥断面水质不满足“70号文”确定的水质目标，经调节计算，未来3年城市用水能够满足，丰水年、平水年灌溉用水能够满足，枯水年灌溉用水不能够满足，灌溉年少供水0.44亿m3。见表3—4。

表3 年均值补水方案 单位：亿m3

表4 月均值补水方案 单位：亿m3

3.2 中期生态补水方案

中期方案指在中部城市引松供水工程建成通水后，考虑退还生态用水和城市用水条件下，按基本方案和目标方案，研究杨木水库、二龙山水库对下游河道进行生态补水。

引松供水工程设计水平年为2020和2030年，分别从丰满水库引水6.13亿和8.97亿m3，主要用水户为城镇工业、居民生活。工程建成后东辽河退还生态水量3299万m3，其中二龙山以上退还生态水量2696万m3(杨木水库退还500万m3，二龙山水库退还1400万m3)，二龙山以下退还生态水量603万m3。

3.2.1中期生态补水量

(1)二龙山水库生态补水量。二龙山水库中期生态补水方案，基本方案年补水0.9242亿m3，目标方案年补水1.496亿m3。

(2)杨木水库生态补水量。基本方案：中部城市引松供水工程建成后，杨木水库年需退还生态水量0.05亿m3，相当于按照杨木水库多年平均天然径流量的10%(即0.1585m3/s)，作为基本生态需水量。目标方案：生态需水量参考二龙山水库，采用多年平均来水量的33.3%，即年生态补水量0.19亿m3。

3.2.2中期生态补水方案

(1)杨木水库。① 杨木水库补水原则。杨木水库城市供水和下游生态补水，供水保证率均采用90%，破坏深度为30%。当城市供水被破坏时，生态供水也被破坏。② 杨木水库调节成果。基本方案：当采用基本方案时，保证生态年补水量为500万m3，多年平均补水量为482万m3；年城市供水量为2450万m3，多年平均供水量 2362万m3。城市供水、生态补水保证率为91%。年城市供水减少500万m3。目标方案：当采用目标方案时，生态年补水量为1900万m3，多年平均补水量为1836万m3；年城市供水量为1050万m3，多年平均供水量1008万m3。年城市供水减少1900万m3。③杨木水库生态调度原则。目标方案对辽源市城市供水影响较大，中期生态补水方案推荐基本方案。当杨木水库库容大于3000万m3保证生态补水；当水库库容小于3000万m3，按正常补水量70%供水；当水库库容达到死库容1023万m3停止生态补水。

(2)二龙山水库。① 二龙山水库补水原则。年径流系列为1956—2017年逐月天然径流资料。中部城市引松供水工程建成后，二龙山水库不承担城市供水任务。生态供水保证率均采用90%，破坏深度为30%。农业供水保证率75%，破坏深度40%。② 二龙山水库调节成果。基本方案：该方案经过1956—2017年系列调节，保证农业年供水量1.8亿m3，多年平均供水量1.66亿m3，农业供水保证率76.2%；生态保证年补水0.9242亿m3，多年平均补水0.884亿m3，供水保证率91.0%。农业供水减少0.40亿m3。目标方案：该方案经过1956—2017年系列调节，保证农业年供水量1.27亿m3，多年平均供水量1.20亿m3，农业供水保证率76.2%；保证生态年供水量1.496亿m3，多年平均供水量1.41亿m3，供水保证率90.6%。农业供水减少0.93亿m3。③ 二龙山水库生态调度原则。目标方案对下游农业用水影响太大，中期生态补水方案推荐基本方案。当二龙山水库库容大于3.9亿m3保证生态补水；当水库库容小于3.9亿m3，大于3.0亿m3，按正常补水量70%供水；当水库库容小于3.0亿m3，大于死库容2.34亿m3，按正常补水量40%供水；当水库库容达到死库容2.34亿m3停止生态补水。

4 结语

东辽河生态补水方案分别从近期和中期考虑，通过水库调度实施东辽河生态补水，防止河道断流，改善水生态和生物多样性，从而增加水环境容量和水体自净能力，遏制东辽河水生态系统恶化。近期在基本满足生产、生活条件下进行补水，有效改善下游生态环境，对城市供水没有产生影响，枯水年对农业灌溉有一定影响。中部引松供水工程建成通水后，中期利用各水库退还生态用水，满足水库下游生态水量要求。本文对东辽河生态补水具有一定指导意义，同时可为相关类似生态补水提供参考，但未能将东辽河13座大中型水库联合优化调度，仍需进一步研究优化本流域生态补水方案。