水利工程调水对江阴水环境改善研究

水利工程调水对江阴市水环境改善研究1

赵小兰，崔广柏

河海大学水资源环境学院，南京（210098）

E-mail：allenzhaoxl@

摘要：本文简单回顾了近年来水利工程调水在改善区域环境中的作用，结合江阴东部城区水体污染的情况，2005年9月23日，江阴市白屈港调水工程的实测数据，在定量上研究了调水对水体环境的改善程度。并结合本次实验数据和分析结论，提出了一些水系改造方案，合理调度水利工程，以期达到最佳的引水效果

关键词：水量，水质，江阴

1. 引言

随着社会经济的发展，水资源短缺，水体质量问题已经日益成为制约当地经济发展，影响人来生活质量的重要因素。水利工程调水不仅在解决受水区资源型缺水问题,而且在解决受水区水质型缺水问题发挥着越来越重要的作用。例如，加利福尼亚州的北水南调工程，是美国最具代表性的调水工程，德国的鲁尔河、俄国的莫斯科河等均试过引水修复水环境，效果良好[1-2]。我国的“引江济太”调水试验工程于2002年1月30日开始实施至今，近5年的调水为改善流域及区域的水环境起到了积极作用。其中2002年1月30日到2003年底，通过望虞河共调引长江水42.2亿m3，其中入太湖20.0亿m3，占常熟枢纽引水量的47%，通过太浦闸向下游供水32.2亿m3[3]。我国苏州河的治理中，通过调水试验将苏州河由双向流动变为单向流动，提高河水复氧、自净能力，加快污染物降解，使中下游河水污染物浓度下降15%~30%[4]。

调水工程为经济、社会发展，生态环境提供了充足的水源。但作为一种改善水环境的工程措施研究还不够深入。对引水工程的效果分析，经济评价，环境影响分析，各研究不约而同的提出了对于引水工程的调度方式，引水分配等问题需深入研究[5][6]。本文就江阴市调水工程的实测数据，对水利工程调水在改善水体环境方面发挥的作用进行了定量化分析研究。合理调度水利工程，合理配置水量，以最少的工程投入达到最佳的引水效果。

2．改善江阴水环境试验研究

2.1研究区域现状

江阴市位于江苏省南部，全市面积987.5平方公里，人口约117.7万。是著名的全国百强县，经济发展迅速，但该地区的水环境质量却日益下降。经调查2004年江阴市的污染源及水质现状情况后，主要存在问题是：地表水受污染程度非常严重；随着城镇人口的不断增长，城市生活污水对环境产生的压力越来越大；污染负荷量远远超出水体纳污能力,导致水体功能区达标率低，大部分水体丧失了原来的供水和环境功能。目前江阴已经成为典型的水质型缺水城市，水环境问题已然成为其社会经济发展的瓶颈。

2.2原型调水试验

为掌握江阴市区河道的输水能力、沿途分流情况以及引水量对市区河道的水质改善效果1本课题得到国家自然科学基金重点项目（项目编号：50239030）的资助。

等实测资料，然后可以在分析评价水资源与水环境承载能力的基础上，根据经济社会可持续发展和生态环境保护对水资源的要求，将防洪排涝、水系调整、水运等统筹考虑，提出适应社会主义市场经济需要的水资源合理开发、高效利用、综合治理、优化配置、全面节约、有效保护、科学管理的布局和方案，加快江阴市精神文明和物质文明和谐共进的步伐。基于上述目的，从2005年9月19日-2005年9月23日，在江阴市进行了三次原型调水试验。本文主要分析2005年9月23日原型调水实验的对改善江阴东部地区水环境状况。

2.2.1实验方案

2005年9月23日，从5：30到23：30，历时18小时，其中5:30-8:30为自引。白屈港闸门开启从长江引水直到长江潮位低于内河潮位时开始泵引，进行野外同步引水监测试验。水文水质监测断面布设见图

2.2.2各节制（套）闸调度方案

1）9月23日5 :30白屈港闸门开启直到长江潮位低于内河潮位时开始泵引；白屈港泵站（100 m3/s）开启引水，直到第二次涨潮时关泵自引；自引到长江潮位低于内河水位时关闭闸门。2）白屈港西岸闸门（东横河、应天河、斜泾河、冯泾河、青祝河）全部关闭。3）白屈港东岸东横河闸门关闭。4）白屈港调水主控制闸（璜塘）关闭。5）白屈港东岸卢墩浜节制闸、应天河套闸等其余闸门全部开启

图1 水文水质监测断面布设图（2005年9月23日）

2.2.3断面水量及分流比计算分析

通过20个流量监测断面所测流量资料，可根据流量过程线来计算断面水量。

W=Q×T

其中：W——一段时间内的断面水量，用万m3/s表示，保留两位小数

Q——断面流量，用万m3表示，保留一位小数

T——时段时间长度。

总Q Q R i

=

其中：R ——时段内分流比，用百分数(%)表示

i Q ——时段内支叉河道的水量，用万m3表示，保留两位小数

总Q ——到达此处的总水量，用万m3表示，保留两位小数

根据以上计算公式，分析得到2005年9月23日调水试验各断面过水量、流向、分流比，见图2

图2 调水试验各断面过水量、流向、分流比示意图

2.2.4各断面水质变化分析

各断面调水前后水质变化（COD ，NH 3-N ）可见图3，图4

图3 调水前后各断面CODMn 浓度对比图 图4 调水前后各断面NH3-N 浓度对比图

3．实验及结果分析

3.1 主要监测断面的水量，水质分析评价

3.1.1 白屈港引水分析

白屈港引水的大部分流入应天河和青祝河，分别占总引水量的28.8%，和16.2%。除了11，12，16，19号断面的COD值减少比较明显之外，可见，白屈港引水对长寿河，青祝河的水质改善效果比较明显，而氨氮的监测值表明：只有白屈港饮水断面附近的1，2，3号断面氨氮值减少明显，可见，白屈港引水对应天河的水质改善明显，而对其他附近河道，没有起到清洁水质的作用。原因有二：调水时间不长，对河道的水质改善不明显；一些河道淤积严重，导致过水能力减弱，清洁水质效果降低。

3.1.2 张家港河引水分析

白屈港引水进入张家港河的，在11号断面处为146.65万立方米，在19号断面处为56.16万立方米，占总引水量的29.2%，可见，白屈港引水对张家港河的水量影响还是比较明显的。根据各断面的水质监测值，调水后10，18号断面的COD值上升，原因是该断河道流经华士镇，该地区排污导致。而氨氮值在9，10号断面处呈现明显上升趋势，在6号断面，氨氮值减少，原因是白屈港调用的长江清水通过青祝河，再进入张家港河，对张家港河的南部水质起到改善作用。可见白屈港调水对张家港河南断水质改善所发挥的作用不大。原因有三：白屈港调水大部分水是通过应天河进入。但是流经华士镇境内，接受的排污量增大，且青祝河水量不大，导致水质在18号断面变差；调水时间不长，对河道的水质改善不明显；张家港河6号断面实测流速较小，流量也不大，是因为下游断面望虞河调水，导致望虞河水位抬高，张家港河的水流减缓，过水能力自然减弱。

3.1.3 南部几个实测河道水量分析

5号断面实测的，占总引水量的4.31%。20号断面占总引水量的1.89%。根据各断面的水质监测值，调水后，5，20号断面的COD值都减少，但减少的值很小，而氨氮值的实测结果说明，20号断面减少，5号断面反而上升，白屈港调水对南部的影响之所以很小，原因有三：白屈港调水水量进入富贝河，祝塘河的水所占比重不大，分别只占总引水量的1.89%，4.31%；南部水系淤积严重，影响了水流畅通性，导致本来就来水不多的河道水大部分积蓄在河道内，水质状况也就相应的变化很小；调水时间不长，对河道的水质改善不明显。由此可见，白屈港引水对南部水系的影响很小，

3.1.4 张家港河以东实测河道水量分析

17号断面实测得，华塘河的水量是86.25万立方米，分流比是25.3%。8号断面测得的水量减少到52.23万立方米，7号断面实测的蔡港河水量是42.50万立方米，分流比占8号断面测得水量得81.4%。调水后7，8，17号断面的COD 值上升，而且上升明显，只有6号断面的COD 值减少，但是减少的值也不大。而氨氮值在7，8，17号断面处呈现明显上升趋势，其中7号断面（蔡港河）氨氮值上升最为显著。原因有二：白屈港调水水量进入这一区域的比重很小（具体数值见上面分析）；调水时间不长，对河道的水质改善不明显。可见，白屈港引水对这一部分水系的影响也是很小的。