王民

（遼寧省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，遼寧 沈陽 110006）

隨著福州市“全面開發(fā)南臺島，建設(shè)福州新城區(qū)”的發(fā)展規(guī)劃，對倉山區(qū)環(huán)島堤防防洪體系提出了更高的要求，為了滿足南臺島閩江北港南岸防洪排澇要求，工程新建堤防7.6 km，新建壁頭排澇泵站（閘）、馬杭洲排澇泵站（閘）及清富水閘。

工程建設(shè)將帶動島內(nèi)開發(fā)建設(shè)，改善交通，建成后可防御外江洪水的侵害，排除內(nèi)漬澇水，保障經(jīng)濟(jì)建設(shè)及人民生命財(cái)產(chǎn)安全。但是堤防及閘站建設(shè)占用了一定的河道水面和灘涂，將對河道水文情勢產(chǎn)生一定的影響，進(jìn)而對閩江河道鹽度上溯及河流水質(zhì)產(chǎn)生影響。文中在建立工程區(qū)域二維水動力模型的基礎(chǔ)上，對工程建設(shè)前后的水動力及水質(zhì)進(jìn)行數(shù)值模擬研究，判斷工程建設(shè)的影響程度和環(huán)境合理性，并提出工程方案的合理化建議。

1 模型建立

采用平面二維水動力方程組進(jìn)行水動力場模擬，采用守恒形式的二維對流擴(kuò)散方程進(jìn)行水質(zhì)、鹽度模擬，并采用有限體積法（FVM）進(jìn)行水動力學(xué)計(jì)算，采用全變差縮小格式（TVD）計(jì)算各跨單元邊的水量、動量與污染物通量[1]。

模型以水口水電站最小生態(tài)流量308 m3/s為上邊界，以典型枯水期大潮日王官頭及瑯岐大橋水位隨時(shí)間的變化值為下邊界，以典型枯水期大樟溪流量過程為支流邊界，分別對天然岸線（工況一）及擬建岸線（工況二）狀態(tài)下閩江下游水動力、水質(zhì)及咸潮上溯情況進(jìn)行模擬分析。

利用2期（大、小潮）閩江下游河道全潮水位、流量觀測結(jié)果，對水動力模型中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行率定與驗(yàn)證，同時(shí)期實(shí)測竹岐～閩江口氯離子濃度過程用于率定、驗(yàn)證水質(zhì)及鹽度模型中的擴(kuò)散系數(shù)。經(jīng)過率定及驗(yàn)證，模型計(jì)算結(jié)果的水位、流量相位均與實(shí)測值基本吻合，斷面潮量偏差小于10%，符合《海岸與河口潮流泥沙模擬技術(shù)規(guī)程》[2]，可見該二維水動力模型可以較好的適用于閩江下游河段的水動力模擬。

2 工程對河流水文情勢的影響

2.1 南北港流量變化分析

南北港分流比對閩江福州段水體水質(zhì)影響較大，故計(jì)算出南北港漲退潮流量對閩江水質(zhì)預(yù)測及下游水源保護(hù)具有重大意義。各工況南北港進(jìn)口文山里斷面及科貢斷面流量見表1。

工況一文山里斷面漲、退潮水量約占南北港總水量的31.7%、29.8%，科貢斷面漲退潮水量約占總水量68.3%、70.2%；工況二文山里斷面漲、退潮量約占總水量的31.8%、29.7%，科貢斷面漲退潮水量約占總水量的68.2%、70.3%。由此可知，工程建設(shè)對南、北港流量過程及分流比影響很小。

表1 計(jì)算工況下南北港流量對比

2.2 蘆岐洲水道流量變化分析

蘆岐洲水道水動力狀況對蘆岐洲濕地保護(hù)具有重大意義，為了解工程前后該水道水動力變化情況，選取水道上三個(gè)典型斷面，對其流量進(jìn)行比較。各計(jì)算工況蘆岐洲水道流量過程見表2。

表2 計(jì)算工況下蘆岐洲水道流量對比

由表2可知，相比天然岸線，擬建岸線占用部分蘆岐洲水道，使得該水道水動力條件出現(xiàn)了一定的減弱。

2.3 河道局部流態(tài)影響分析

根據(jù)枯水期工程所在河段建設(shè)前后流場圖（圖略）?？芍?，枯水期工程水域未被防洪堤圍起部分大潮漲、落急時(shí)刻工程前后的總體流向及流速均變化不大。北港河道主流靠近左岸，沖淤狀態(tài)仍保持著左岸沖刷為主，右岸淤積為主的特點(diǎn)。南港烏龍江峽谷至道慶洲河道主流位于中泓，兩岸均有不同程度的淤積，道慶洲兩邊南港主流則分為兩汊，其中南汊特點(diǎn)較為明顯，為左淤右沖。

3 工程對鹽度上溯的影響

不同工況咸潮上溯計(jì)算結(jié)果表3，從結(jié)果可知：

表3 250 mg/L氯化物等濃度線上溯距離

由于北港河道防洪堤擋潮作用，工況二條件下250 mg/L氯化物等濃度線，比工況一往下游后退了0.11 km；南港河道250 mg/L氯化物等濃度線基本不變，還是維持在廣序水廠取水口上游5.68 km處。綜合比較可知，這次工程建設(shè)對咸潮上溯有少許的壓制作用，但仍不足以根本解決鹽水上溯的問題。

4 工程對閩江水質(zhì)的影響

閩江下游主要超標(biāo)污染物為氨氮[3]，故在數(shù)值模擬中選取氨氮為特征因子進(jìn)行模擬計(jì)算。

4.1 對南、北港水質(zhì)的影響分析

福州市區(qū)各規(guī)劃排污口主要分布于閩江干流及南北港兩側(cè)，共10個(gè)排污口，各排污口執(zhí)行（GB18918-2002）《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級B標(biāo)準(zhǔn)，因此模型計(jì)算中氨氮源強(qiáng)濃度以15 mg/L計(jì)算。根據(jù)實(shí)地調(diào)查，各排口污水日排放量3×104～60×104t/d不等。

計(jì)算防洪排澇工程建設(shè)前后各排污口排放污染物，對閩江下游水體影響的變化情況，計(jì)算結(jié)果可知，由于工程建設(shè)前后對南北港分流比影響幾乎沒有影響，南北港整體水動力條件變化極小，故工程前后南北港污染帶分布基本沒有變化。

4.2 排澇對水質(zhì)的影響分析

防洪排澇工程建設(shè)完成后，將會改變工程區(qū)沿岸污染物的入河方式，原本通過各內(nèi)河匯入閩江水體的污染物將分別通過壁頭、馬杭洲及清富水閘（泵）進(jìn)入閩江。排澇水中除氨氮等污染物質(zhì)外，泥沙含量也較大，選取氨氮及SS分別計(jì)算區(qū)域排澇對閩江下游水體影響，可知，漲憩時(shí)區(qū)域澇水對閩江下游水體影響較小，僅在三個(gè)水閘沿岸形成小范圍污染帶；落憩時(shí)沿岸污染帶影響大于漲憩，特別是蘆岐洲水道水動力條件較弱，壁頭水閘排放污染物會對該水道水體造成一定影響。由于閩江下游整體漲退潮量較大，具有較強(qiáng)的稀釋能力，故集中排澇水不會對下游水源地取水口水質(zhì)造成影響[4]。

5 結(jié)論與建議

福州閩江北港南岸防洪工程建設(shè)對閩江南北港分流比影響幾乎沒有影響，南北港整體水動力條件變化極小，故工程前后南北港污染帶分布基本沒有變化。同時(shí)，閩江下游整體漲退潮量較大，具有較強(qiáng)的稀釋能力，故集中排澇的內(nèi)河水不會對下游水源地取水口水質(zhì)造成影響。

但是根據(jù)計(jì)算分析，工程對盧岐州水道的占用導(dǎo)致了該水道水動力條件出現(xiàn)了一定的減弱，將對水道內(nèi)的水環(huán)境和盧岐州濕地的生態(tài)環(huán)境造成一定影響。因此建議減少對盧岐州水道的占用，盡量沿現(xiàn)狀自然岸線布置堤線，維持盧岐州水道的水動力現(xiàn)狀，降低工程帶來的環(huán)境影響。

［參 考 文 獻(xiàn)］

［1］戴楓勇，程永隆，沈恒，等.閩江下游河床演變對水動力影響分析［C］.福建省科協(xié)第12屆學(xué)術(shù)年會水利分會場論文集.2012：266-270.

［2］TJT/T233-98，海岸與河口潮流泥沙模擬技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］洪小筠.閩江下游感潮河段水污染特性分析［J］.水利科技，2010（03）：4-5+16.

［4］石成春.閩江下游感潮河段城市排污規(guī)劃對飲用水源水質(zhì)影響研究［J］.海峽科學(xué)，2011（11）：3-8.