臺州市桐嶼低地調蓄區(qū)水質保障的思考

黃若秋

(臺州市水利水電勘測設計院,浙江 臺州 318000)

1 問題的提出

臺州市區(qū)位于浙江省溫黃平原中北部,東面東海,北臨椒江,下轄椒江、路橋、黃巖3區(qū)。桐嶼低地調蓄區(qū)位于路橋區(qū)桐嶼地界,是臺州市柵嶺汪排澇調蓄工程的主體工程,是以蓄洪排澇為主,兼顧改善城市水環(huán)境及提供工業(yè)應急備用水源的綜合性水利工程。

路橋區(qū)桐嶼、螺洋等地處溫黃平原腹地,距離溫黃平原東、北方向沿海、沿江的排水出口均較遠,排水條件差;區(qū)域3面環(huán)山,山洪量大峰急,僅靠平原河道難以攔蓄,且該處平原田地地勢低洼,遇暴雨低洼農田極易成為天然滯蓄區(qū)。2009年編制完成的 《浙江省溫黃平原水利規(guī)劃》[1]針對桐嶼等地澇災成因提出興建臺州市柵嶺汪排澇調蓄工程,采用“蓄排結合”、“南水北排”的治理方式改善澇情,即一方面在低洼地帶開挖桐嶼低地調蓄區(qū)攔蓄山水,另一方面在調蓄區(qū)上下游配套河道、隧洞、水閘等排澇設施,將多余澇水北引排入椒江。臺州市區(qū)水系示意見圖1。

圖1 臺州市區(qū)水系示意圖

根據《臺州市城市總體規(guī)劃》[2],桐嶼低地調蓄區(qū)正好處于臺州市區(qū)3區(qū)交界的 “綠心”位置,(“綠心”是由臺州市3個主城區(qū)圍合出的自然生態(tài)環(huán)境,是城市的生態(tài)、景觀中心),是“綠心”生態(tài)景觀建設的重點工程,也是臺州市對外展示城市形象的一張新名片,水質標準要求在Ⅳ類以上。但目前平原河網水質基本在Ⅴ類至劣Ⅴ類,時有發(fā)黑發(fā)臭現(xiàn)象出現(xiàn)。桐嶼低地調蓄區(qū)位于南水北排線路的中部,與平原河網水體互為連通,發(fā)揮調蓄區(qū)蓄洪排澇的主導功能,同時保障Ⅳ類以上水質目標,實現(xiàn)改善城市水環(huán)境和工業(yè)應急備用水源的功能,是工程建設的焦點。

2 水質狀況分析

2.1 現(xiàn)狀水質狀況

桐嶼低地調蓄區(qū)場址處基本為農田,西、北、東3面環(huán)山,村落均分布在山腳地勢較高位置。經對調蓄區(qū)上游山溝及平原河道水質進行監(jiān)測,結果顯示:調蓄區(qū)上游支流水質基本達到Ⅲ類標準;平原河道水體出現(xiàn)的劣Ⅴ類指標主要是總氮、氨氮,主要是受周邊農田面源污染及農村生活污水影響所致。

2.2 水質預測分析

為深入分析不同運行工況下調蓄區(qū)的水質情況,將調蓄區(qū)概化為淺水湖泊,并采用水質完全混合衰減模式進行預測分析:

式中:cp為進水濃度,mg/L;Qp為進水水量,m3/s;V為湖水體積,m3;W0為湖中現(xiàn)有污染物速率,g/s;c為污染物濃度,mg/L;t為時間,s;Qh為湖水出流量,m3/s;其中K1為污染物降解系數(shù),L/d。

預測結果顯示:

(1)汛期天然來水充沛,如調蓄區(qū)不與外河連通獨立運行,水質可維持在Ⅳ類,但調蓄區(qū)所處是南面螺洋一片澇水北排的必經之路,調蓄區(qū)不與外河連通,對周邊排澇影響巨大。

(2)如蓄洪排澇時考慮調蓄區(qū)與外河連通,由于河網較差水質的混入,調蓄區(qū)水質僅為Ⅴ類。

(3)由于非汛期降雨量少,水體得不到有效置換,調蓄區(qū)水質成劣Ⅴ類。

3 主要措施

根據水質監(jiān)測及預測結果,保障調蓄區(qū)水質Ⅳ類以上的水質標準,重點要解決以下問題:一是控制生活污水、工業(yè)廢水及農業(yè)面源污染等進入調蓄區(qū);二是汛期排澇時,避免外河污水混入調蓄區(qū);三是保證非汛期及非常情況下調蓄區(qū)水體的置換。針對影響調蓄區(qū)水質的主要因素,提出水質保障措施。

3.1 控制污染源

保障水質的最重要措施為控制污染源。由于桐嶼低地調蓄區(qū)位于溫黃平原河網地區(qū),只有通過對全流域河道水環(huán)境的治理,實現(xiàn)流域整體水環(huán)境的改善,才能從根本上杜絕進入調蓄區(qū)的污染源,保障調蓄區(qū)較為穩(wěn)固的目標水質。

目前流域平原河網水環(huán)境治理正在有序進行中,但由于量大面廣,河網整體水質難以在短期內實現(xiàn)較大改觀。在流域全面治理的基礎上,應根據調蓄區(qū)建設進程同步推進調蓄區(qū)周邊的截污、控污工作,以有效控制直接進入調蓄區(qū)的污染源:禁止污染型工礦企業(yè)進入調蓄區(qū);庫周設置截污系統(tǒng),實行“雨污分流、集中治理、防治結合、達標排放”;禁止高毒、高殘留農業(yè),控制化肥的施用量,控制畜禽養(yǎng)殖,防止農業(yè)面源污染。

3.2 改進工程布置

《浙江省溫黃平原水利規(guī)劃》中提出了調蓄區(qū)2.2 km2的規(guī)模,兼有蓄、排2項功能?？紤]可否將調蓄區(qū)一分為二:小面積水域與外河連通承擔排澇任務;大面積主體水域封閉承擔蓄洪功能,避免受外河污水影響,可有效調解蓄洪排澇與水質保障的矛盾沖突。

考察調蓄區(qū)的地形地勢及周邊排澇河道的分布,發(fā)現(xiàn)與調蓄區(qū)相連的上下游排澇河道均位于調蓄區(qū)東部,調蓄區(qū)場址中部現(xiàn)有1條南北貫通的公路,將場址分為西大東小2部分。故可利用現(xiàn)有地形條件,分蓄、排2部分進行工程布置:公路以東區(qū)域土地空間較小,開挖成河道型帶狀水域,并連通上下游排澇河道,作為澇區(qū)排澇通道;東區(qū)與上下游排澇河道規(guī)模相匹配,水域面積0.4 km2。公路以西區(qū)域空間較大,開挖成大面積調蓄區(qū),獨立調蓄山洪。東、西區(qū)可通過水閘等建筑物連通,正常情況下西區(qū)封閉蓄水,避免區(qū)外惡劣水體進入影響水質;當西區(qū)水位為超警戒水位時,打開控制閘進行泄水。西區(qū)水域面積1.8 km2,正常庫容415萬m3,總庫容621萬m3。

3.3 增設引水工程

非汛期降雨量不足以及排洪過程中非常情況下的外水匯入,都要求對調蓄區(qū)水體進行置換,以滿足保障水質的需要。

3.3.1 引水水源

目前溫黃平原境內的大型水庫長潭水庫每年向平原河網輸送水質優(yōu)良的灌溉水量約4.0億m3,其中豐水期(4—10月份)3.6億m3,枯水期約 (11月至次年3月份)4 000萬m3,分配至調蓄區(qū)南面的南官河壩頭閘的設計流量為18 m3/s,如將清潔過境灌溉用水引入調蓄區(qū)進行水體置換,可有效改善非汛期調蓄區(qū)水質。

3.3.2 引水工程設置

溫黃平原在臺州市區(qū)范圍內有2大河網水系,一是西江水系,二是金清水系,兩水系通過壩頭閘等節(jié)制閘控制水位。長潭水庫配給的灌溉水先流經西江水系,再往東流入金清水系。調蓄區(qū)正好位于兩水系交界處,壩頭分界閘的北面。為實現(xiàn)引水,可在壩頭閘上游設置引水河連通至調蓄區(qū),在長潭水庫放水時,將壩頭等分界閘關閉,使過境灌溉水通過引水河、閘進入調蓄區(qū)。

3.3.3 引水水質

經對壩頭閘上游水質進行實地監(jiān)測,長潭水庫不放水情況下該處水質為劣Ⅴ類。為了解長潭水庫放水情況下壩頭閘處河道水質情況,通過臺州市防汛指揮部辦公室收集到了長潭水庫2008—2010年的部分水庫調度單,根據調度資料至環(huán)保部門收集了壩頭閘處放水前后的自動測站水質監(jiān)測資料,以此分析長潭水庫放水與壩頭閘處水質的相關性。

長潭水庫通過電站發(fā)電尾水進行放水,電站3臺機組滿負荷發(fā)電后尾水下泄流量為50 m3/s,單臺機組尾水下泄流量約17 m3/s。經分析發(fā)現(xiàn),長潭水庫1臺機組發(fā)電放水后,約需經過4～5 d,其發(fā)電尾水能置換壩頭閘處的死水,水質從劣Ⅴ類提高至優(yōu)于Ⅳ類,改善明顯,在連續(xù)發(fā)電放水的4 d里,壩頭閘處優(yōu)于Ⅳ類的水質能維持3 d左右。

水庫2臺以上機組發(fā)電放水后,僅需1～2 d發(fā)電尾水即能到達壩頭閘處,使水質達到Ⅲ類,5 d左右的放水,使壩頭閘處維持10 d左右Ⅲ～Ⅳ類的水質。結束調水后的第11天左右,壩頭閘處的水質呈Ⅴ類。

總結相關分析,長潭水庫放水后壩頭閘處的水質有大幅度地改善,從壩頭閘處引長潭水庫發(fā)電尾水用于置換調蓄區(qū)水體改善其水質是可行的。

3.4 加強調度運行

通過截污、控污,設置蓄排分離、引水河閘等工程措施后,調蓄區(qū)水質保障具備了一定的硬件條件。調度各相關設施,實現(xiàn)工程有效運行,也是保障水質的重要手段。工程運行主要考慮3種工況:

3.4.1 正常運行

調蓄區(qū)位于西江水系與金清水系交界處,西江水系正常水位在2.4 m,金清水系正常水位1.6～1.9 m。調蓄區(qū)正常水位可蓄高至2.40 m,與西江水系正常水位持平,以增加蓄水量。正常情況下調蓄區(qū)與河道相關的節(jié)制閘均關閉,以免調蓄區(qū)水質受外河污染。

3.4.2 排澇調度

根據氣象預報,金清水系在雨前打開沿江、沿海水閘進行水量預泄,調蓄區(qū)即時也打開節(jié)制閘進行水量預泄,降低水位至金清水系預泄水位1.4 m左右;降雨中,當外江水位降落,河道開閘搶排時,可先保持調蓄區(qū)高水位,讓河道水先排,以利于盡快降低河道水位。待河道水位降至3.0 m以下時,再將調蓄區(qū)蓄水排出。

3.4.3 引換水調度

當調蓄區(qū)水質標準低于Ⅳ類或水量不足(水位低于2.0 m)時,通過引長潭水庫送往溫黃平原的清潔水源,來置換調蓄區(qū)水量。

引、換水時,先將調蓄區(qū)周邊節(jié)制閘打開,將調蓄區(qū)水位降至金清水系水位,再關閉壩頭閘等水系分隔閘,打開調蓄區(qū)引水閘,引入清潔水進行置換。至引水最后一天,關閉節(jié)制閘,將調蓄區(qū)水位蓄高至正常水位。引水結束后,關閉引水閘,打開壩頭閘等。

4 結 語

桐嶼低地調蓄區(qū)是溫黃平原洪澇治理骨干工程,同時具有改善城市水環(huán)境等綜合功能。通過分析影響調蓄區(qū)水質的主要問題,在保證蓄洪排澇功能發(fā)揮的前提下,針對性地提出了各項水質保障應對措施,其中以控制污染源為最根本最重要措施,在此基礎上,通過改進工程布置、增設引水工程、加強管理調度,進一步強化水質保障,為臺州市區(qū)增添一片潔凈水域。

[1]曾金年.浙江省溫黃平原水利規(guī)劃 (2009—2025年)[R].杭州:浙江省水利水電勘測設計院,2009.

[2]李萍萍.臺州市城市總體規(guī)劃 (2004—2020年)[R].廣州:廣州市城市規(guī)劃勘測設計研究院,2004.