吉林省水资源特点及合理配置分析.docx

吉林省水资源特点及合理配置分析刘圣金刘志新(吉林省水利厅长春130033 )【摘 要 】 介绍了吉林省水资源状况及分布特点 , 分析了国民经济及社会发展对水资源的需求 , 提出了吉林省水资源合理配置思路 , 对水资源规划具有借鉴作用 。【关键词 】 水资源配置 吉林省【中图分类号 】 tv21212【文献标识码 】【文章编号 】 1672 - 2469 ( 2008) 05 - 0004 - 05a在 200m 左右。地表为黄土状堆积物 , 厚度为 5 20m 不等 , 东辽河、第二松花江、拉林河及其支流 穿行其间 , 各河流的沿岸平坦宽阔 , 阶地上则坡地 起伏 , 微地形变化复杂 。该地区耕地占土地面积的6116 % , 是国家粮食核心产区。11113 西部平原区该区属于松嫩平原 , 地势平坦 , 土地面积为4166万 km2 , 占吉林省总土地面积的 2419 % 。平 原上地势稍有起伏 , 霍林河、洮儿河 、嫩江、第二松花江、松花江等汇合于该区 , 各河沿岸地势低平 , 有一、二级阶地分布。该区土地资源十分丰 富 , 现状开发利用程度较低 , 有大量的可开垦荒级碱地 , 地形平坦 , 土地连片集中 , 是国家粮食后备产区。112 气候特性吉林省属大陆季风气候类型 , 春季干燥多风 , 夏季高温多雨 , 秋季凉爽晴朗 , 冬季漫长多雪 。全 年日照 时 数 2150 3000 h。多 年 平 均 年 降 水 量609mm , 由东部山区向西部平原呈递减趋势 , 东部的长白山天池海拔 2623m , 年降水量为 1349mm , 为吉林省之最 ; 西部年降水量为 390mm。蒸发量 由东南向西北递增 , 地处东部的通化市蒸发量不足700mm , 西部的白城市超过 1000mm。多年平均径流深由东部山区向西部平原呈递减趋势 , 东部的长 白山天池附近多年平均径流深为 550mm 以上 , 西 部的松嫩平原多年平均径流深不足 10mm。吉林省1 吉林省水资源分布状况及特点111 自然地理吉林省位于东经 1213813119,北纬 405246 18 之间 , 东部与俄罗斯接壤 , 东南部与朝鲜相邻 , 北接黑龙江省 , 南邻辽宁省 , 西部与内蒙古自治区相连 。总土地面积 18174 万 km2 ,土地面积的 2 % 。约占全国地势东南高西北低 ,由东南向西北倾斜 , 可划分为东部山区 , 中部丘陵区与西部松嫩平原区三部分 , 随着地形地势的变化 , 气候 、水文 、土壤及 农、林、牧 、副、渔业布局 , 都有明显的差别 。11111 东部山区东部长白山区总土地面积 7103 万 km2 , 占吉 林省总土地面积的 3715 % , 是一个较为典型的火山地貌区域 。按地貌成因分类 , 大体分为花岗岩玄武岩台地 、倾斜玄武岩高原、火山锥体和河谷等类 型。海拔高度在 500m 到 2600m 之间 。延边盆地及珲春盆地距海较近 ,到 200m 左右。11112 中部丘陵区地势较低 ,海拔高度在50m该区包括中东部低山丘陵区和中部丘陵平原区。中东部低山丘陵区总土地面积 2165 万 km2 , 占吉林省总土地面积的 1411 % , 是一个低山 、丘 陵和河谷盆地交互存在的较复杂的地貌区。中部丘陵平原区土地面积为 414 万 km2 , 占吉 林省总土地面积的 2315 % , 东部地区属于大黑山 的西侧丘陵地带 , 西部则进入松嫩平原。海拔高度4作者简介 : 刘圣金 ( 1953 年 - ) , 男 , 研究员 , 总工程师。规划战略水利规划与设计2008年第 5 期的干旱指数地域变化很大 , 东部山区干旱指数小于境内 , 在集安县浑江河口以下流入辽宁省。吉林省处在干流右岸 , 境内流域面积为 1154 万 km2 , 占 全省面积的 8122 % , 较大的支流有浑江。114 水资源量根据水资源综合规划成果 , 全省多年平均水资 源总量为 398183亿 m3 , 其中 : 天然河川径流量为344117亿 m3 , 地下水资源量为 12316 亿 m3 , 天然河川径流量与地下水资源量的重复量为 68194 亿 m3 。全省人均水资源量为 1446m3 , 约为全国人均 水平的 60 % , 亩均水资源量为 477m3 , 约为全国亩 均水平的 34 % 。全省多年平均入境水量 24916 亿 m3 , 其中嫩 江 24111亿 m3 , 西辽河 815亿 m3 。115 水资源分布特征吉林省水资源总量偏少 , 且时空分布不均 , 在 区域上呈现出 “南丰北欠、东多西少 ”、“边缘多、腹地少 ”的局面 , 与社会经济和人口呈逆向分布。 东部地处长白山区 , 湿润多雨 , 蒸发量小 , 水资源 丰富 , 占全省水资源量的 78 % , 人均水资源量在3000m3以上 , 但由于其地处山区 , 耕地面积较少。 中西部地区 , 土地资源较为丰富 , 中西部耕地面积占全省耕地面积的 80 %以上 , 但水资源量只 占全省的 22 % , 人均水资源量不足 800m3 。同时 , 径流年际、年内变化较大 , 降雨和径流 年内主要集中于 7 9 月 , 占全年径流量的 60 % 80 % , 年际丰枯水量变幅也较大 , 并具有连丰连枯 、丰枯交替出现的特点 , 一般连续枯水年 3 5年 , 最长可达 7 8年。116 水资源开发利用情况及存在的问题11611 水资源开发利用现状 吉林省现有供水工程总供水能力为 140133 亿m3 。其中 , 水库 1531 座 , 供水能力为 2515 亿 m3 ; 引水工程 754 处 , 供水能力 21176 亿 m3 ; 提水工 程 4657 处 , 供水能力 41186 亿 m3 ; 调水工程 6110 , 中西部地区干旱指数在 110216 之间 ,半湿润半干旱地区。113 河流水系属于吉林省河流众多 ,是东北主要江河的河源省份。松花江 、图们江 、鸭绿江、东辽河和绥芬河五大水系均发源于该省 。河长在 30 km 以上的河流有221条 。11311 松花江水系松花江 水 系 在 吉 林 省 境 内 面 积 为 13117 万km2 , 占全省面积的 70 % 。松花江是我国七大江河 之一 , 有两个源头 , 北源嫩江发源于大兴安岭伊勒呼里山 , 南源第二松花江 (简称二松 ) 发源于长白山天池。两江在三岔河汇合后称松花江干流(简称松干 ) , 向东流到同江市注入黑龙江。 第二松花江较大的支流有 : 辉发河、饮马河 。第二松花江在吉林省境内的流域面积为 7129 万km2 。松花江干流吉林省境内较大的支流有 :和牡丹江 , 境内流域面积为 212万 km2 。拉林河嫩江在吉林省境内较大的支流有洮儿河和霍林河 , 境内流域面积为 3169万 km2 。11312 图们江图们江干流为中国与朝鲜界河 ,河源在朝鲜境内 , 下游在珲春市土字界碑以下为俄罗斯与朝鲜界河 , 距日本海 15 km。吉林省处在干流左岸 , 境内 流域面积为 2124万 km2 , 占全省面积的 11198 % 。11313 绥芬河绥芬河是一条流域面积较小的国际河流 , 在俄 罗斯境内入海。吉林省处在绥芬河上游 , 境内流域 面积为 0124 万 km2 , 占全省面积的 113 % , 是该省最小的水系 。绥芬河在汪清县罗子沟乡流入黑龙江 省境内。11314 辽河水系 辽河水系河流有东辽河、西辽河及辽河干流的调水能力 5102亿 m3 。地下水水源工程供水能力为 50191亿 m3 。 吉林省现状用水量 117107 亿 m3 。其中 , 城镇生活用水 7121 亿 m3 , 农村生活用水 5136 亿 m3 ,工业用水 23135亿 m3 , 农田灌溉用水 77132 亿 m3 ,生态用水 3183亿 m3 。全省水资源开发利用率为 29 % , 其中地表水 为 21 % , 地下水为 53 % 。从吉林省用水情况分析 ,水资源开发利用率 (特别是地表水 ) 不高 , 但各地区水资源开发利用率呈现出明显的区域特征 , 在5处 ,一部分 , 境内面积 1154 万 km2 ,812 % 。占全省面积 的1104 万 km2 ,东辽河流域面积吉林省境内面积为 0199 万 km2 , 占东辽河流域面积的 9514 % 。西辽河下游流经吉林省 , 境内流域面积为 0135 万km2 。西辽河在福德店水文站上游与东辽河汇合后 流入辽河干流。11315 鸭绿江鸭绿江干流为中国 、朝鲜界河 ,河源位于朝鲜 1994-2013 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 规划战略水利规划与设计2008年第 5 期水资源丰富的东部地区 , 水资源开发利用率只有15 % , 中部地区水资源开发利用率已达 60 % , 已 超过水资源承受能力。西部地区当地水资源较少 , 主要利用过境水、地下水开采率达 60 % 。11612 存在的问题水资源时空分布与国民经济社会发展不协调。 吉林省经济社会重心在中部 , 粮食主产区和后备产区在中西部 , 而水资源 78 %在东部 , 水土资 源分布的不协调制约了吉林省土地资源的有效开发 利用和经济的发展。供水短缺和水资源浪费同时存在。县级以上城市有 44座供水不足 , 其中 32座城 市严重缺水 , 有些地区因缺水而超量开采地下水 , 甚至出现了漏斗区。同时有 665 万农村人口存在不 同程度饮水安全问题。农业灌溉率低 , 遇到干旱年 , 粮食减产 20% 30% , 西部地区大片耕地绝收。同时由于工程配套设施建设滞后 , 水资源用水 效率较低 。城市供水管网漏失率在 25 %以上 , 工 业用水重复率仅为 60 % 。农业灌溉供水设施落后 ,“一群 ”即是以长春 、吉林的一体化发展为核心 , 以四平 、辽源、松原等城市为辅助 , 以汽车、 化工、农产品加工、制药 、高新技术产业、现代服 务业为产业支撑 , 建设吉林省中部城市群。“两带 ”反映的是经济轴线的两大地带 , 即纵横两个经济聚集带。一是沿哈大电气化铁路与京哈 高速公路 , 构筑吉林省中部纵向的经济聚集带 。该 地带是国家提出的建设哈大经济走廊的重要组成部 分 , 其发展主要依托中心城市 , 建设好汽车工业基 地 、石油化学工业基地 、商品粮与农产品深加工基 地 、电子及其他高新技术产业基地 , 加快环保产业发展 , 走可持续发展工业与农业发展道路。二是横 向的珲白经济聚集带 , 东起图们江入海口和中俄边 境的长岭子口岸 , 经珲春 - 图们 - 延吉 - 吉林 - 长 春 - 松原 - 白城进入内蒙古。此经济带跨越了东中 西经济发展水平和资源条件差异巨大的三大地带 ,有层次不同 、发展水平各异、规模不等的众多城市 和城镇。主要是以各级城市、城镇为基础 , 以跨国 经济合作为支点 , 向东走向日本海周边国家 , 向西 经乌兰巴托可通向欧洲 , 形成一条贯穿吉林省的欧 亚大陆桥。“三组团 ”即培育三个区域增长极 。一是以延 吉 - 珲春为核心 , 以开发利用长白山资源、沿边开 发开放、旅游与民族经济发展为特色的图们江中下 游城镇组团 ; 二是以通化 - 白山为核心 , 以钢铁、 医药、资源开发和旅游为特色 , 注重生态环境保护的长白山中南部城镇组团 ; 三是以白城 - 松原为核 心 , 以发展石油资源开采、石化加工、畜牧养殖与 加工为特色 , 注重生态恢复与保护的西部城镇组团。“四通道 ”即四条对外开放的通道 : 一是长春- 大连、营口鲅鱼圈等辽南港口群通道 ; 二是图们 江下游的出海通道 , 充分利用环日本海的港口群 ;三是通化 - 丹东大东港通道 ; 四是长春 - 黑龙江口岸到俄罗斯的北部通道 。 农业发展按照国家提出的集中力量建设粮食核心区 , 开发粮食后备区 , 实施粮食战略工程的总体要求 , 吉林省立足提高中部粮食生产核心区 , 主攻 西部粮食生产后备区 , 稳定东部产粮区。在西部地灌溉水利用系数在 0135 0145 之间 ,后 , 旱田灌溉定额每亩 150 420m3 ,额每亩 800920m3 。灌水技术落水田灌溉定水资源污染严重 , 水生态问题突出。根据对 192 条主要河流的监测结果分析 , 在总长度为0159万1154 万 km 的河流中 , 水质超标河长为km , 占总河长的 3812 % , 受到严重污染的河流有 28 条 , 水质污染非常严重。湿地萎缩。20 世纪五十年代初吉林省共有沼 泽湿地约 8088103 km2 , 2002年吉林省沼泽湿地面 积为 1772129 km2 , 平均每年减少 126 km2 。盐碱地面积扩大 。吉林省盐碱地面积在 50 年间增加了 9896 km2 , 年扩展速度为 197 km2 , 几乎 全部分布在白城和松原两个地区 。2 国民经济和社会发展对水资源的需求分析211 国民经济和社会发展布局由于当前吉林省东 、中、西三个自然地域的自 然与社会条件、发展基础存在着较大差别 , 未来二 十几年 , 吉林省的经济布局将倾向于发挥区位优 势 , 强化专业分工与协作 , 提高规模效益 , 加快资 金、技术 、劳动力等生产要素在空间区域上的合理配置 , 实现产业在地区间的合理转移与组合 , 不断 提高资源的总体配置效率 , 构筑覆盖吉林省的 “一群、两带 、三组团 、四通道 ”的区域布局 。6区 ,田 ,积 ,推进松嫩平原灌区建设 , 大面积改造中低产综合治理沙化、碱化土地 , 增加有效灌溉面 充分发挥西部粮食增产的潜力 ; 在中部地区 ,利用现有较好的粮食生产基础 , 走内涵和集约发展之路 , 提高单位面积产量 ; 东部在现有水平基础 上 , 通过积极研发推广早熟 、抗低温冷害作物品 1994-2013 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 规划战略水利规划与设计2008年第 5 期种 , 充分利用水资源丰富的有利条件 ,积产量。212 水资源需求分析提高单位面质的要求 , 分质供水 , 加强污水处理 , 充分利用中水及回归水 , 做到一水多用 ; 在建设调引水工程 时 , 要坚持 “三先三后 ”原则 。312 总体思路根据吉林省水资源分布状况和国民经济和社会 发展总体布局 , 吉林省水资源配置根据东、中 、西三个地区不同特点提出相应的配置思路。31211 东部地区 吉林省东部地区包括延边朝鲜族自治州、通化市 、白山市三个市以及吉林市的蛟河 、桦甸、磐石 三个县 (市 ) , 地处长白山区 。该区大部分都属于高山丘陵地形 , 河系发达 , 水资源丰富 , 植被条件 较好 , 水土流失不严重 。该区是主要江河的发源 地 , 以水资源保护为主 , 加强小流域治理和治污工 程建设。该区供水工程少 , 属工程性缺水地区 , 水 资源配置主要解决城市缺水问题和现有灌区供水及农村人畜饮水安全问题 。该区域应加大国境界河水 资源的开发力度 , 重点开发利用鸭绿江、图们江丰 富的水资源 , 以水资源供给、水电开发、渔业资源 开发以及小水电代燃料工程建设为主 , 生态环境建 设主要是封山育林 , 涵养水源。31212 中部地区 吉林省中部地区地处高山向平原过渡地带 , 包括长春市、四平市 (双辽市属于西部 ) 、辽源市以 及吉林市的舒兰、永吉和吉林市区 , 该区经济发 达 , 是吉林省政治、经济 、文化中心 , 也是国家粮食核心产区。该区水资源匮乏 , 属资源性缺水地 区 , 现有水利工程已形成较为完整的供水体系 , 水 资源利用程度较高。水资源配置主要是加快现有工 程的加固配套和节水改造 , 尽快建设 “中部城市 引松供水 ”工程 , 解决中部城市群的严重缺水问题 , 退还挤占的农业用水和生态用水 , 压缩和控制 地下水超采 ; 加强污水处理工程建设 , 扩大中水利 用 。31213 西部地区 西部地区地处吉林省松嫩平原南部 , 包括松原市和白城市两个地区以及四平市的双辽市 , 该区是 吉林省主要牧业养殖区域 , 湿地资源分布带 (向 海 、英莫格 、查干湖三个国家级湿地保护区 ) , 土 地资源丰富 , 是国家粮食核心产区和主要后备产 区 。该区属半干旱气候 , 当地水资源量很少 , 但过境水资源量丰富 , 嫩江 、第二松花江 、松花江 、拉 林河均流经此地 , 属资源性、工程性缺水地区 。水 资源配置主要是在保证河道内生 (下转第 44页 )7根据吉林省水资源特点 ,经济社会发展状况和振兴东北老工业基地对水利发展的要求 , 合理开发和高效利用水资源 , 建设节水防污型社会 , 全面提 升水利基础设施服务于经济社会发展的能力 , 保障 人民群众饮水安全、国家粮食安全 、水资源供给安 全和生态环境水资源安全。经预测 , 吉林省今后二 十五年内 , 用水需求还将相应增加 。2005 年现状需水量 12017 亿 m3 , 其中生活用水 719 亿 m3 , 工 业用水 2518 亿 m3 , 农 业 用 水8312亿 m3 , 生态用水 318亿 m3 。经预测到 2030 年 , 吉林省各业总需水量为19613亿 m3 , 其中生活用水 1512 亿 m3 , 工业用水39亿 m3 , 农业用水 13714 亿 m3 , 生态环境用水417亿 m3 。从需水预测结果看 , 需水量增加 63 % , 年用 水增长率为 2 % , 与国内其他省份相比 , 增长速度 略高 , 主要原因是过去吉林省经济发展水平相对较 低 , 随着国家振兴东北老工业基地战略和粮食安全战略实施 , 用水量增加快一些 , 是符合经济发展规 律的。从水资源开发利用情况分析 , 吉林省现状水 资源开发利用率相对较低 , 增加供水是有潜力的 , 能够满足水资源承载能力要求。从水资源供给条件分析 , 保证各业供水还要进行许多艰苦的工作 , 应加快水利工程体系建设 ,高水资源调控能力 ; 加强节水防污型社会建设 ,吉林省提供安全和谐的水环境。提为3 水资源合理配置311 配置原则以中国特色社会主义理论为指导 ,全面贯彻科学发展观 。针对水资源开发利用中存在的问题 , 从提高人民群众生活水平和生活质量的要求出发 , 保 障人民供水安全 , 国家粮食安全 , 大力促进经济发展 , 改善生态环境 ; 在分析水资源承载能力和可持 续发展的基础上 , 坚持以人为本 , 根据老工业基地 经济结构调整对水的需求 , 提出解决水资源供需矛 盾的途径及可能的工程措施 , 优先为节水工业 、节 水农业配置水资源 , 严格控制高耗水、重污染项目 , 促进节水防污型社会建设 ;弱地区 , 要合理利用雨洪资源 ,自我修复能力 ; 坚持科学用水 ,在西部生态环境脆充分发挥大自然的 根据不同用户对水 1994-2013 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 科研与管理水利规划与设计2008年第 5 期1 / 21 / 2n r = l r = 11849 , tr21312 模型实验成果= l r = 61325 。( 3 )从台阶处压力分布表看 ,台阶上负压较小 ,宣泄校核洪水时 , 最大负压仅为 416 kpa, 满足规范 中对坝面负压小于 60 kpa的要求 ,同时从实验看没 有导致气蚀现象的发生 。( 4 )经实验观察及资料分析 , 坝脚一定范围水流均匀 ,水跃完整 ,两侧导墙后未产生回流。台阶高 度为 1. 0m 方案 ,在坝脚 20m 处流速分布趋于均匀 , 平均流速为 2135m / s, 小于五道白河河床允许抗冲 流速 215 m / s。( 5 )从台阶式溢流坝泄流曲线表看 , 实测泄流 量大于计算泄流量 ,泄量也满足泄洪要求 ,说明堰型选择是合理的 ,同时也表明台阶式溢流坝台阶的存 在并不影响泄流能力。215 台阶式溢流坝结构设计根据模型实验结论 ,台阶式溢流坝结构设计如 下 :溢流坝前缘长度为 5010m , 堰面为标准的 w es曲线 ,曲线方程为 y = 01242 x1185 , 自曲线与直线切 点以 下 由 连 续 的 直 角 台 阶 所 代 替 , 台 阶 高 度 为110m ,台阶宽度 018m ,根据模型实验测得的台阶上 的应力也不大 , 台阶采用钢筋混凝土结构 , 厚度为015m。在坝脚处无须设置消力池 ,只需设置 20m 长护坦即可。针对该工程 ,笔者对常规式溢洪坝方案和台阶 式溢流坝进行了详细的经济比较 ,常规式溢洪坝方 案投资 345 万元 , 台阶式溢流坝 240 万元 , 可节省30 %的投资 。模型实验成果如表 1、表 2、表 3所列。表 1 不同高度 /宽度台阶式溢流坝消能率实验成果表 2 台阶式溢流坝台阶处压力分布8 2412注 :实验时 6 号测压管损坏 ,“ - ”为负压。单位 :压力 kpa; 泄量 m3 / s。表 3 台阶式溢流坝泄流曲线214 模型实验结论( 1 )台阶式溢流坝消能原理 : 由于其下游坝面 台阶的存在 ,使下泄水流在台阶之间形成绕水平轴旋滚 ,并于坝面主流发生强烈的掺混作用 ,从而消散大部分能量 。( 2 )从台阶式溢流坝消能率实验成果表看 , 同 一流量情况下消能率随着台阶高度的增加而增大 , 同一台阶高度情况下随着泄流量的减少而增大 ,可 以看出台阶高度为 110m , 台阶宽度 018m 时 , 各种 流量情况下坝面消能率达 50 %以上 ,消能效果好。3 结论台阶式溢流坝消能效果良好 ,可节省下游消能 工的工程投资 ,特别适用于低坝 、单宽泄流量较小的 工程。(上接第 7 页 )