南水北調東線梁濟運河段菹草辯證治理方法研究

賈新勝

摘要：南水北調東線梁濟運河段輸水與航運結合工程輸水渠道與南四湖相接，菹草蔓生對調度運行造成較大影響。本文提出高水位調度運行菹草辯證治理方法，有效緩解了菹草對調度運行壓力和調水水質的影響。

關鍵詞：南水北調;菹草;治理

Abstract： Liangji canal connects with the Nansihu lake. Potamogeton crispus has a great influence on the scheduling and operation.This paper puts forward a dialectical control method of Potamogeton crispus in high water stage. The influence of Potamogeton crispus on operation pressure and water quality was alleviated effectively.

1? 概述

南水北調東線梁濟運河段工程，既是東線工程調水通道和水運的航道，又是濟寧、菏澤等地行洪排澇的主要河道，沿線各支流直接匯入梁濟運河，位于南四湖湖口至東線第十二級鄧樓泵站站下，總長度58.25km。該渠段中建設有東線第十一級長溝泵站及配套的長溝節(jié)制閘，其中長溝節(jié)制閘以南段25.5km，渠底高程為28.70m，長溝節(jié)制閘以北段32.75km，渠道底高程為30.80m，設計輸水流量100m3/s，渠道設計為邊坡襯砌、底部不襯砌。

2? 菹草對調度運行及水質的影響

菹（zū）草多年生沉水草本植物，春末夏初開花結果，夏季開始逐漸衰退腐爛，同時形成鱗枝（石芽）以度過不適環(huán)境。梁濟運河段渠道與南四湖直接相連，水體中的氮磷含量和土壤條件滿足了菹草生長，湖區(qū)內菹草一旦蔓延生長至南水北調輸水河道內，能迅速覆蓋整個河床，對南水北調東線工程運行產生較大影響。

2.1 菹草對調度運行造成壓力

南水北調東線山東段自2013年運行以來，主要集中在秋末初夏之間的時節(jié)調水，而春季恰是菹草生長旺盛的季節(jié)，河道內菹草爆發(fā)性瘋長，特別是春末大量菹草爛根隨水流堆積在鄧樓泵站清污機前。由于清污機能力所限，清理效率偏低，造成攔污柵堵塞，攔污柵前后形成較大水位差，鄧樓泵站前池水位低于設計運行最低水位，導致泵站機組被迫停機。鄧樓泵站與東線第十三級八里灣泵站為單線渠道輸水，鄧樓泵站停機勢必造成八里灣泵站停機，從而影響整個東線調水工作的開展。

2.2 過量菹草對調水水質造成影響

適量菹草在水體中能夠吸收氨氮和重金屬鹽類等，起到凈化水質增加水體可溶性氧和提高透明度的作用，還可以對藻類生長有一定的抑制作用，對鋅和砷有富集、凈化能力。所以適量的菹草可以改善水環(huán)境。

菹草泛濫則會降低調水的動力條件，阻抑水體流動，不利于工程調度運行和航運。同時，春季水草的大量繁殖生長導致水體的可溶性氧下降。而晚春死亡的菹草沉入水底，腐爛變質造成水體污染，使水體發(fā)黑發(fā)臭并滋生大量細菌，隨著晚春水溫的上升，迅速釋放出大量有機物質和營養(yǎng)鹽，使河水富營養(yǎng)化，藻類滋生，造成水生態(tài)系統(tǒng)失衡。

3? 菹草生長分析及傳統(tǒng)治理方法

3.1 菹草生長規(guī)律周期分析

經過幾年來現(xiàn)場實地觀察和考察，菹草屬于冬性水草，秋季發(fā)芽，冬春生長，其最適生長溫度為10℃左右，每年3、4月份為菹草的最佳生長期，是喜低溫的沉水植物，生長速率極快，合適的環(huán)境一天能生長十幾公分。在此期間整個河床內都覆蓋生長著大量菹草，嚴重影響調度運行和航運。菹草耐受高溫能力極差，4～5月開花結果，超過25℃便停止生長，5～6月植物體逐漸衰退腐爛，大量菹草會隨著調水水流堆積到泵站清污機前方。同時，大約在4月底～5月菹草的初生殖芽會落入水底進入夏季休眠期，等待水溫適宜時再開始萌發(fā)生長。

3.2 菹草生長的水環(huán)境需求分析

經分析，影響菹草生長的因素主要有：一是在15～25℃溫度范圍內，溫度越低菹草石芽的發(fā)芽率越高，在此區(qū)間內，溫度與發(fā)芽率呈負相關;二是菹草株高與水深呈拋物線關系，在0.5～2m的水深范圍內，隨著水深的增加株高增加，但超過2.5m隨著水深的增加株高減小，超過3m以上的深水弱光環(huán)境下植株高度越發(fā)矮小且節(jié)間長度增加;三是菹草單顆石芽產生的分株群生物量的變化與水深呈負相關，水深大于4m時的分株生物量是水深小于0.5m時是的1/5～1/6。

3.3 菹草泛濫傳統(tǒng)治理方法

菹草的傳統(tǒng)治理方法有：一是使用除草劑，但清理效果差，容易造成除草劑的二次污染;二是對渠道內的淤泥進行清理，但影響調度運行，且治理成本高;三是組織打撈水草，如增加撈草船、改造清污機和購置長臂挖掘機等措施，成本較高，且治理效果不理想，并會造成廠區(qū)內水草腐爛的二次污染。無法從根本上解決菹草對渠道調度運行的不利影響。

3.4 適量菹草對水質的作用

適量菹草在水體中能夠吸收氨氮和重金屬鹽類等，起到凈化水質增加水體可溶性氧和提高透明度的作用。適量菹草還可以對藻類生長有一定的抑制作用，降低浮游植物量，改善水環(huán)境質量。菹草對鋅有較高的富集能力，對砷有較強的凈化能力，同時，菹草還具有一定的食用和藥用價值，是畜禽和魚類飼料的良好選擇。所以適量的菹草對水環(huán)境質量改善以及生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定具有重要意義，因此菹草治理要做到趨利避害，辯證治理，不可“斬草除根”。

4? 結合高水位運行治理菹草的方法研究

4.1 菹草治理最佳時間探究

根據(jù)菹草石芽發(fā)芽、生長和出生殖芽成熟的時間節(jié)點，結合南水北調東線調水的實際情況，治理時間確定為春季3～4月份為宜，治理時間要定在菹草生長爆發(fā)期之前，還要避開溫度高于25℃時菹草爛根對調水水質的影響。

4.2 高水位調度菹草辯證治理效果

從2017年開始，結合工程高水位調度運行，對菹草的治理方法進行了研究。

為方便觀察水深對菹草生長的影響，將梁濟運河渠道以長溝節(jié)制閘為界分為南段和北段，長溝節(jié)制閘至湖口為南段，長溝節(jié)制閘到鄧樓節(jié)制閘為北段。

根據(jù)菹草生長需要的水環(huán)境條件，從水深與單株生物量、石芽分株生物量和株高等幾個參數(shù)關系分析，在滿足5m水深調度運行的情況下，觀察以下問題的答案或結論：一是否能有效控制和抑制菹草生長？二是加大水深時菹草是否就會消失？三是從能夠“恰到好處”地調節(jié)水質的角度考慮，如何確保菹草在調水運行中的適量存在？四是如何利用泵站經濟運行的機會，根據(jù)趨利避害的原則，尋找辯證治理的最佳方法？

①2016年3月份南段運行水位為33.09m，水深4.39m，北段運行水位為34.24m，水深為3.44m。通過清理水草統(tǒng)計，2016年長溝泵站清理水草量1160m3，鄧樓泵站清理水草量為3588m3。鄧樓泵站菹草清理壓力較大，導致泵站數(shù)次停機運行。調動數(shù)臺長臂挖掘機及其他設備，打撈的水草集中在泵站棄土區(qū)平臺上，由于外運周轉慢，氣溫較高，造成菹草腐爛，滋生大量蚊蠅，對廠區(qū)空氣和環(huán)境造成污染。

②2017年春季以來梁濟運河水位居高，不僅滿足了泵站經濟運行的條件，同時也滿足了菹草治理高水位聯(lián)合調度運行的水位要求，為高水位運行下觀察菹草生長提供了機會。3月份南段運行水位為34.38m，水深5.68m，北段運行水位34.56m，水深為3.76m。通過觀察，南段與北段菹草生長差異較大，南段漂浮水面的菹草分布以點狀分布，水體較清澈，而在北段整個河道水面除邊坡外布滿了菹草，水體也比較渾濁。經統(tǒng)計，2017年長溝泵站清理水草量為822m3，鄧樓泵站清理水草量為1100m3。鄧樓泵站菹草清理相比2016年壓力減輕，但仍對廠區(qū)空氣和環(huán)境造成一定污染。

③2018年3月份南段運行水位為34.25m，水深5.55m，北段運行水位33.52m，水深為2.72m。2018年長溝泵站清理水草量為72m3，鄧樓泵站清理水草量為900m3。鄧樓泵站菹草清理從三年前的3588m3降到900m3，配置兩臺抓斗式撈草機基本可以滿足水草清理要求，備用長臂挖掘機爆發(fā)期進行使用，打撈的水草量少，可及時外運，未造成廠區(qū)環(huán)境污染。下面表1和表2分別為：鄧樓泵站1～5月份菹草清理工程量和長溝泵站1～5月份菹草清理工程量。

④通過高水位聯(lián)合調度菹草治理，并非要把菹草全部清理干凈，而且在滿足泵站清污能力的基礎上，保證河道內菹草適量生長，達到提高水質的目的。通過聯(lián)合調度辯證治理，2016年在春末調水期需要全程對爆發(fā)菹草進行清理，造成泵站頻繁停機，調水發(fā)生數(shù)次中斷;2017年泵站僅需在較短時間段對爆發(fā)菹草進行集中清理，泵站運行中停機次數(shù)明顯減少;2018年泵站運行中基本實現(xiàn)了調度運行、水質保障和環(huán)境治理相平衡的目標，梁濟運河南段菹草治理效果較為明顯。根據(jù)梁濟運河南段的高水位聯(lián)合辯證治理的經驗，進一步推廣到北段治理，最終實現(xiàn)梁濟運河段調度運行、水質保障和環(huán)境治理全面平衡治理的效果。

5? 結語

梁濟運河段高水位聯(lián)合調度菹草辯證治理方法與南水北調經濟運行、提高輸水效率、保證調水水質相結合，增強航運能力相結合，提高了梁濟運河段輸水與航運結合工程的綜合效益，也為南水北調東線工程類似渠段菹草辯證治理提供了經驗。

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