陶淑蕓,王桂林,王 震,郭 濤,雷志詳
(1.江蘇省水文水資源勘測局連云港分局,江蘇 連云港 222004;2.連云港市石梁河水庫管理處,江蘇 連云港 222000)
近40年來,淮北地區(qū)冬春季出現(xiàn)嚴重干旱概率高達50%~80%,干旱是本地區(qū)最主要的農業(yè)氣象災害。20世紀90年代后,連云港地區(qū)干旱年份達6年,2009年、2019年更是達到60年一遇干旱。2019年7月2日,首次啟用通榆河北延送水工程以應對連云港市旱情。連云港水文分局隨即啟動為期6個月的通榆河水量、水質、生態(tài)監(jiān)測,為抗旱工作和通榆河調水提供實時數(shù)據(jù)和技術支持。
通榆河北延送水工程位于江蘇省東北部,東經118°24′~119°48′和北緯33°59′~ 35°07′之間,全長190 km,起自鹽城市濱海縣止于連云港市贛榆區(qū)柘汪工業(yè)區(qū)內,其中連云港境內150 km。工程于2007年開始實施,其主要任務一是解決沭新河薔送薇河水線在遭遇突發(fā)污染事故時向連云港城市供水的應急或備用水源;二是解決連云港城鄉(xiāng)發(fā)展生活、生態(tài)、港口及臨港產業(yè)所需增供水量;三是保證疏港航道通航水位,適當補充農業(yè)灌溉缺水。
引調水工程一般由取水樞紐、輸水建筑物、控制建筑物、交叉建筑物、調蓄水庫以及末端配套工程等組成[2]。通榆河北延送水工程分5段,分別為通榆河至新沂河段、新沂河南泓段、利用疏港航道段、鹽河至薔薇河段、薔薇河至贛榆段。通榆河北延送水工程連云港段包括灌河北泵站、新沂河南堤涵洞、新沂河北堤涵洞、善后河南泵站、薔薇河南堤涵洞等14個節(jié)點工程,沿線現(xiàn)設有2個雨量站、7個水位站、4個流量站、3個水質站,如表1所示。
表1 通榆河沿線水文測站
通榆河北延送水工程沿線(薔薇河以南段)共涉及各類水功能區(qū)7個,具體劃分為農業(yè)用水區(qū)4個、排污控制區(qū)1個、工業(yè)農業(yè)用水區(qū)2個,通榆河北延送水工程沿線(薔薇河以南段)水功能區(qū)劃基本信息見表2。
表2 通榆河北延送水工程沿線(薔薇河南段)水功能區(qū)劃一覽
根據(jù)江蘇省水環(huán)境監(jiān)測中心連云港分中心(國家計量認證資質)對通榆河沿線(薔薇河以南段)7個水功能區(qū)2010~2018年監(jiān)測成果,開展評價分析。評價方法按照《地表水資源質量評價技術規(guī)程》(SL395—2007),根據(jù)水功能區(qū)每個水質監(jiān)測斷面的水質監(jiān)測結果、權重(河長或面積)確定水功能區(qū)監(jiān)測結果代表值,依據(jù)《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838—2002),采用單因子評價法確定水功能區(qū)水質類別,其中全指標評價包括DO、CODMn、COD、COD5、NH3-N等29項指標,雙指標評價包括CODMn和NH3-N2項指標。
評價結果表明:沿線7個水功能區(qū)雙指標達標率介于8.3%~87.5%,達標率最高的為通榆河灌南工業(yè)農業(yè)用水區(qū),最低的為鹽河灌云連云港農業(yè)用水區(qū);全指標達標率介于5.6%~81.2%,達標率最高的為通榆河灌南工業(yè)農業(yè)用水區(qū),最低的為新沂河連云港農業(yè)用水區(qū)(南泓)。新沂河連云港農業(yè)用水區(qū)(南泓)達標率較低,主要是由于水功能區(qū)2020水質目標為Ⅱ類,按照Ⅲ類水目標評價,雙指標達標為84.9%、全指標達標率為70.6%,達標率總體較高。通榆河沿線水功能區(qū)歷年達標率匯總表見表3,達標率統(tǒng)計圖見圖1。
表3 通榆河沿線水功能區(qū)歷年達標率匯總
圖1 通榆河沿線水功能區(qū)歷年達標率統(tǒng)計
2019年5—7月,江蘇省淮河流域累計降水量195 mm(歷史同期最小為1978年的204 mm),較常年同期偏少50%以上,為中華人民共和國成立70年以來同期最小,據(jù)分析,干旱程度為60年一遇氣象干旱。5—12月,連云港市累計降水量585.6mm(歷史同期最小為1966年的489.6 mm),較常年同期偏少20%以上,連云港市發(fā)生春夏連旱后,8月下旬以來,全市再次持續(xù)干旱少雨,較常年同期偏少近20%。受60年一遇氣象干旱影響,連云港市境內的部分主要河庫水位持續(xù)降低。夏種夏插高峰期沭新渠、鹽河灌云段、叮當河—善后河沿線出現(xiàn)短時用水緊張,沿線農業(yè)用水受限,部分重點工業(yè)用水告急,危及城市生活供水。7月份,全市11個大中型水庫有石梁河、安峰山、昌黎、西雙湖4個水庫低于旱限水位,156座小型水庫中有33座達到死水位、15座病險小水庫空庫。石梁河水庫水位從5月份開始持續(xù)下降,7月3—29日低于旱限水位,最低水位為21.71 m(7月18日),嚴峻的旱情威脅東??h、贛榆區(qū)石梁河灌區(qū)用水,農業(yè)受旱面積逐步擴大至3.333萬hm2。7月3日,江蘇省水文水資源勘測局發(fā)布石梁河水庫枯水藍色預警。7月18日,我市啟動抗旱Ⅳ級響應。受降雨偏少影響,秋播期灌云、灌南縣部分旱地冬小麥出苗率低。10月下旬連云港市發(fā)生輕度干旱。9—10月份全市平均降水量為42.5 mm,比常年同期偏少68.4%,其中,9月份全市平均降水量為14.2 mm,比常年同期偏少84.7%;10月份全市平均降水量為28.3 mm,比常年同期偏少31.8%。近期,近60%的站點連續(xù)25 d無有效降水,全市連續(xù)20d無降水。11月連云港市發(fā)生干旱。9—11月全市平均降水量為71.9 mm,比常年同期偏少55.8%。其中,9月份全市平均降水量為14.2 mm,比常年同期偏少84.7%;10月份全市平均降水量為28.3 mm,比常年同期偏少31.8%;11月份全市平均降水量為29.4 mm,比常年同期偏少16.0%。
根據(jù)連云港市農村農業(yè)局統(tǒng)計,19年全年受旱面積達9.497萬hm2,成災面積0.196萬hm2,絕收面積0.02萬hm2。其中灌云受旱面積2.56萬hm2,成災面積0.02萬hm2。絕收面積0.02萬hm2,灌南受旱面積高達3.333萬hm2。11月上旬,東??h中西部丘陵地區(qū)墑情評價為極旱狀態(tài);贛榆區(qū)4.4萬hm2農作物普遍受旱,其中丘陵地區(qū)近2萬hm2旱情尤為嚴重,因旱不能播種及未出苗面積達0.312萬hm2。
2019年7月份以來,針對連云港市旱情,江蘇省水利廳實施3次通榆河北延送水工程應急調水過程。第1次應急調水于2019-07-02T16:00啟動,流量為30 m3/s。本次應急調水過程分2個階段,第一階段時間為7月2—7日,第二階段時間為7月11日至8月1日。第2次應急調水于2019年9月19日開始,流量為30 m3/s,至9月30日結束。第二次應急調水于2019年11月25日開始,流量為20 m3/s,至12月17日結束。
為全面準確掌握通榆河生態(tài)調水期間通榆河(連云港段)沿線閘門、泵站、涵洞進出口水位、流量及調水進度,為通榆河科學調度提供數(shù)據(jù)支撐,在充分利用連云港現(xiàn)有水文監(jiān)測站點的基礎上,共布設監(jiān)測斷面18處,其中流量監(jiān)測斷面7處、水位監(jiān)測斷面11處。具體斷面布設詳見表4。
表4 水文監(jiān)測斷面布設一覽
根據(jù)監(jiān)測結果,通榆河自上游至下游各節(jié)點實測流量水位如下:灌北泵站最大實測流量58.0 m3/s(7月6日),下游最高水位2.80 m(7月27日);新沂河南堤涵洞最大實測流量50.6 m3/s(7月14日),上游最高水位2.58 m(7月27日);新沂河北堤涵洞最大實測流量42.3 m3/s(7月5日),上游最高水位2.24 m(7月11日);善南泵站最大實測流量28.1 m3/s(7月16日),上游最高水位2.41 m(7月17日)。薔薇河南堤涵洞最大實測流量15.4 m3/s(7月22日),上游最高水位2.44 m(7月18日)。
由于灌北泵站與新沂河南堤涵洞相距較近(6.4 km),河道封閉,水位變化相關性好,水位成果合理。新沂河北堤涵洞與新沂河南堤涵洞受新沂河的河槽調蓄、疏港航道船閘開關閘、河道不封閉等影響(新沂河南偏泓有流量匯入),調水初期水位相關性不明顯,調水穩(wěn)定期(7月7—24日、9月20—29日、11月28日至12月17日),水位相關性逐漸變好,考慮到新沂河北堤涵洞與新沂河南堤涵洞相距較遠,水位相關呈現(xiàn)滯后性,成果合理。善南泵站與新沂河北堤涵洞相距較遠(26.6 km),受鹽河的河槽調蓄、疏港航道船閘開關閘、泵站調度指令影響,水位相關性不明顯。整個調水期間,通榆河重要節(jié)點水位變化過程符合水流運動規(guī)律和通榆河的河道特性,水位成果合理。
選擇穩(wěn)定調水期(2019-07-14 T08:00)通榆河沿線主要節(jié)點水位繪制河段水面線,與設計水面線進行比較分析。善南泵站以上段,在調水流量與設計流量基本一致的情況下,設計水面線與穩(wěn)定調水期水面線趨勢一致,穩(wěn)定調水期水面線更平緩,說明本段通榆河調水能力達到設計要求。由于善南泵站只開了2臺機組(設計水面線開3臺機組),善南泵站上下游水位與設計水位差距較大。
表5 沿線主要節(jié)點輸水量統(tǒng)計 單位:億m3
調水前共進行3次全線本底監(jiān)測。第1次7月1日,對灌北地涵到薔薇河地涵6個斷面進行監(jiān)測,其中善后河南泵站、薔薇河南堤涵洞水質劣于Ⅴ類;灌河北泵站(出水側)水質為Ⅴ類;鹽河灌云縣城段(灌云水位站)水質為Ⅳ類;其余斷面均在Ⅲ類及以上。第2次9月18日,對灌北地涵到薔薇河地涵7個斷面進行監(jiān)測,其中灌河北泵站(出水側)、新沂河北堤涵洞、鹽河灌云縣城段(灌云水位站)、善后河南泵站、薔薇河南堤涵洞水質為Ⅳ類;其余斷面均在Ⅲ類及以上。第3次11月22日,對灌北地涵到薔薇河地涵7個斷面進行監(jiān)測,其中鹽河灌云縣城段水質為劣Ⅴ類;其余斷面均在Ⅲ類及以上。
對調水水源水質進行監(jiān)測分析。7月2日至8月1日,對灌北泵站監(jiān)測斷面進行了18 d水質監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù),本次調水水質綜合評價為Ⅳ~Ⅴ類,Ⅳ類水占比83.3%,Ⅴ類水占比16.7%,超標項目為CODMn、NH3-N。9月20—30日,對灌北泵站監(jiān)測斷面進行了5 d水質監(jiān)測,根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù),本次調水水質綜合評價為Ⅳ~Ⅴ類,Ⅳ類水占比80.0%,Ⅴ類水占比20.0%,超標項目為CODMn、TP。兩次調水水源水質均未達到Ⅲ類水標準。11月25日至12月20日,對灌北泵站監(jiān)測斷面進行了13 d水質監(jiān)測,根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù),本次調水水質綜合評價為Ⅲ~Ⅳ類,Ⅲ類水占比84.6%,Ⅳ類水占比15.4%,超標項目為CODMn。調水水源水質類別評價圖見圖2。
圖2 調水水源水質類別評價
對各控制節(jié)點水質進行監(jiān)測分析。7月2日至8月1日,對新沂河南堤涵洞監(jiān)測斷面進行了17 d水質監(jiān)測,水質綜合評價為Ⅳ~Ⅴ類,Ⅳ類水占比88.2%,Ⅴ類水占比11.8%,9月20—30日,對新沂河南堤涵洞監(jiān)測斷面進行了5 d水質監(jiān)測,水質綜合評價為Ⅲ~Ⅳ類,Ⅲ類水占比20%,Ⅳ類水占比80%,11月25日至12月20日,對新沂河南堤涵洞監(jiān)測斷面進行了13 d水質監(jiān)測,水質綜合評價為Ⅲ~Ⅳ類,Ⅲ類水占比92.3%,Ⅳ類水占比7.7%,7月2日至8月1日,對新沂河北堤涵洞監(jiān)測斷面進行了17 d水質監(jiān)測,水質綜合評價為Ⅲ~劣Ⅴ類,Ⅲ類水占比52.9%,Ⅳ類水占比41.2%,劣Ⅴ類水占比5.9%。9月20—30日,對新沂河北堤涵洞監(jiān)測斷面進行了5 d水質監(jiān)測,水質綜合評價為Ⅲ類~Ⅳ類,Ⅲ類水占比40.0%,Ⅳ類水占比60.0%。11月25日至12月20日,對新沂河北堤涵洞監(jiān)測斷面進行了13 d水質監(jiān)測,水質綜合評價為Ⅱ類~Ⅲ類,Ⅱ類水占比30.8%,Ⅲ類水占比69.2%。7月2日至8月1日,對鹽河灌云縣城段(灌云水位站)監(jiān)測斷面進行了18 d水質監(jiān)測,水質綜合評價為Ⅲ~劣Ⅴ類,Ⅲ類水占比27.8%,Ⅳ類水占比55.5%,Ⅴ類水占比5.6%,劣Ⅴ類水占比11.1%。9月20—30日,對鹽河灌云縣城段(灌云水位站)監(jiān)測斷面進行了5 d水質監(jiān)測,水質綜合評價為Ⅲ~Ⅳ類,Ⅲ類水占比40.0%,Ⅳ類水占比60.0%,主要超標項目為CODMn。11月25日至12月20日,對鹽河灌云縣城段(灌云水位站)監(jiān)測斷面進行了13 d水質監(jiān)測,水質綜合評價為Ⅲ~劣Ⅴ類,Ⅲ類水占比92.3%,劣Ⅴ類水占比7.7%。7月2日至8月1日,對善后河南泵站監(jiān)測斷面進行了17 d水質監(jiān)測,調水水質綜合評價為Ⅳ~劣Ⅴ類,Ⅳ類水占比58.8%,Ⅴ類水占比17.6%,劣Ⅴ類水占比23.5%。9月20—30日,對善后河南泵站監(jiān)測斷面進行了5 d水質監(jiān)測,根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù),本次調水水質綜合評價為Ⅲ~Ⅳ類,Ⅲ類水占比40.0%,Ⅳ類水占比60.0%。11月25日至12月20日,對善后河南泵站監(jiān)測斷面進行了13 d水質監(jiān)測,水質綜合評價為Ⅲ~劣Ⅴ類,Ⅲ類水占比84.6%,Ⅴ類水占比7.7%,劣Ⅴ類水占比7.7%。7月2日至8月1日,對薔薇河南堤涵洞監(jiān)測斷面進行了17 d水質監(jiān)測,水質綜合評價為Ⅳ~劣Ⅴ類,Ⅳ類水占比17.6%,Ⅴ類水占比29.4%,劣Ⅴ類水占比53.0%。9月20—30日,對薔薇河南堤涵洞監(jiān)測斷面進行了5 d水質監(jiān)測,水質綜合評價均為Ⅳ類,Ⅳ類水占比100%。11月25日至12月20日,對薔薇河南堤涵洞監(jiān)測斷面進行了13 d水質監(jiān)測,水質綜合評價為Ⅱ類~Ⅲ類,Ⅱ類水占比7.7%,Ⅲ類水占比92.3%。
2019年5月以來,淮河流域降雨較常年同期偏少近50%,干旱程度為60年一遇氣象干旱。受流域范圍內旱情及上游基本無外來水補給等枯水影響,蘇北地區(qū)最重要水源地洪澤湖水位持續(xù)下降,至7月下旬甚至連續(xù)跌破死水位,水域面積縮小近一半,洪澤湖枯水預警一度由藍色升級為黃色。5月以來,江淮水通過新沂河南偏泓向連云港市補給水量比往年大大減小,來水量無法滿足區(qū)域用水需求。為有效緩解旱情,保障農業(yè)夏栽用水和重要生產生活用水,江蘇省水利廳啟動通榆河北延送水工程向連云港市應急供水,不僅確保了通榆河北延送水工程沿線基本生態(tài)用水,更確保了連云港市人民群眾生活生產不受影響、確保了實現(xiàn)連云港市有旱情但不形成旱災的目標。
通榆河北延送水工程應急調水期間,通榆河灌北泵站至新沂河南堤段水位上漲顯著,較常水位上漲了0.5~1.0 m;新沂河南堤至劉頂段水位較常水位略有上漲。通過嚴格落實應急水量調度方案和強化用水管理,通榆河北延送水工程連云港段河道水位在洪澤湖來水不足和氣象災害等不利因素影響期間,河道水位較往常相比不僅沒下降,還略有升高,不僅滿足生態(tài)水位要求,也滿足用水取水需求,也充分體現(xiàn)了通榆河北延送水工程應急調水的顯著成效。
(1)調水水質與本地水質對比分析
第1次調水期間,首末端灌河北泵站、善后河南泵站、薔薇河南堤涵洞3個斷面的CODMn質量濃度較本底值降低,線路中段新沂河南堤涵洞、新沂河北堤涵洞和鹽河灌云縣城段的CODMn質量濃度較本底值升高;線路前段灌河北泵站至鹽河灌云縣城段的NH3-N質量濃度較本底值升高,線路末端善后河南泵站和薔薇河南堤涵洞NH3-N質量濃度較本底值降低;TP6個監(jiān)測站點的質量濃度較本底值均降低。
第2次調水期間,除鹽河灌云縣城段CODMn質量濃度較本底值降低外,其余5個監(jiān)測站點的質量濃度較本底值均升高;灌河北泵站、新沂河南堤涵洞NH3-N質量濃度較本底值升高,線路中段3個監(jiān)測斷面新沂河北堤涵洞、鹽河灌云縣城段、善后河南泵站和線路末端薔薇河南堤涵洞監(jiān)測斷面NH3-N質量濃度較本底值降低;TP質量濃度的變化情況與NH3-N一致。
第3次調水期間,線路前段灌河北泵站、新沂河南堤涵洞兩斷面的CODMn、NH3-N和TP質量濃度較本底略有上升;線路中段3個監(jiān)測斷面較本底值升高,特別是鹽河灌云縣城段,水質明顯好轉;線路后端善后河南泵站3個指標質量濃度較本底有所上升,末端薔薇河南堤涵洞監(jiān)測斷面的CODMn和TP較本底值略有下降,但NH3-N有所上升。
(2)3次調水沿程水質變化分析
3個調水階段各控制節(jié)點水質變化總體趨勢基本一致。灌河北泵站至新沂河南堤涵洞段因涉及飲用水源保護區(qū),全線封閉,河道內無入河排污口,基本無污染源匯入,水質總體變化不大,水質優(yōu)劣程度主要受來水水源水質影響;新沂河南堤涵洞至新沂河北堤涵洞段因調水水源與新沂河南偏泓優(yōu)質水混合,水質提升較明顯;新沂河北堤涵洞至善后河南泵站段因灌云縣城段雨污分流系統(tǒng)尚未建成、入河排口較多,點源、面源污染物持續(xù)匯入,水質下降趨勢較明顯;善后河南泵站至薔薇河南堤涵洞段第一、第二階段因調水時間較短,薔薇河南堤涵洞開啟時間較晚、本底水質較差,調水影響有限,水質未發(fā)生變化,第三階段調水水質較好、調水時間較長,調水影響明顯,薔薇河南堤涵洞處水質顯著提升。
(3)各階段水質影響對比分析
3個階段調水對CODMn、NH3-N、TP的影響基本一致,第3階段水質優(yōu)于第2階段,第2階段水質優(yōu)于第1階段,這與來水水質和調水時間有關。
(4)調水線路首末端水質對比分析
3個階段調水對首末端CODMn、NH3-N、TP的影響基本一致。第1階段因調水時間較短、薔薇河南堤涵洞開啟較晚、調水影響程度有限,末端水質未有改善;第2階段和第3階段調水時間相對較長,調水效益顯現(xiàn),末端水質有所提升。
通榆河北延工程旨在作為連云港城市供水的應急備用水源,提供連云港市經濟社會發(fā)展所需增供水量,保證疏港航道通航水位和適當補充農業(yè)灌溉缺水。通榆河北延工程連云港境內71.2 km,調水線路、周期長,但調水效益明顯。本次調水提高了通航水位和通航能力,改善了河道水質,滿足了城市用水需求。為保障通榆河北延工程穩(wěn)定發(fā)揮效益,建議進一步論證,調整相機供水方式為穩(wěn)態(tài)供水,進一步改良河道水質,補充用水不足,改善生態(tài)環(huán)境。
跨流域調水對于調入?yún)^(qū)來說,是一種重要的開源,而開源又必須在節(jié)流的前提下進行。在多數(shù)情況下,調水應是對當?shù)厮吹难a充。只有實現(xiàn)了地區(qū)的節(jié)流,充分挖掘地區(qū)水資源潛力之后,實施調水才是最經濟、最合理的[3]。連云港地處淮河流域供水末端,水資源供給受工程調水影響較大,在優(yōu)化水資源配置的同時,須大力推行節(jié)水型社會建設,加快制定完善節(jié)水標準定額體系,以制度保障節(jié)水,同時加大宣傳,增加公眾的節(jié)水意識,要以提高水資源利用效率和效益,謀求經濟社會全面協(xié)調可持續(xù)發(fā)展,通過節(jié)水調整經濟結構和經濟增長方式,徹底摒棄高耗水行業(yè),完善用水總量控制與定額管理相結合的水環(huán)境保護機制。
根據(jù)通榆河沿線歷年水功能區(qū)監(jiān)測數(shù)據(jù),受通榆河鹽河段兩岸污水的影響,鹽河段水質達標率較低,建議在完善工程調控措施的同時,仍需要大力加強兩岸地區(qū)污染源調查與治理,繼續(xù)推進通榆河沿線截污導流工程的實施,同時加大船舶污染源管控,確保通榆河供水線路水質安全,充分發(fā)揮通榆河調水工程效益,實現(xiàn)調水工程效益最大化。
調水是解決水資源時空分布不均的最科學最有效的途徑之一[4]。實施抗旱應急水源工程,既是立足解決當前抗旱的實際需要,又是結合水利總體規(guī)劃,著眼提高農業(yè)抗旱減災能力整體目標的長遠之計,是人民群眾得實惠、惠及率最高的民心工程[5]。江蘇省水利廳于2019年3次啟用通榆河北延送水工程濱海站,向連云港市抗旱調水,有力保障了農業(yè)灌溉用水需求,實現(xiàn)了連云港市“有旱情但無旱災”的目標,實現(xiàn)了通榆河北延送水工程既定目標,圓滿了完成了抗旱工作。
整個調水期間,通榆河重要節(jié)點水位和流量變化過程符合水流運動規(guī)律和通榆河的河道特性,調水穩(wěn)定期,上、下游水位相關性非常好,成果合理。水質監(jiān)測數(shù)據(jù)表明,第1~2階段調水水源水質總體較差,榆河沿線控制節(jié)點水質較本底未有明顯提升;汛期后,第3階段調水水質提升明顯,3個調水階段沿程水質變化總體趨勢基本一致。
2019年度通榆河的調水是為抗旱服務,主要解決了農業(yè)灌溉用水和必要的生態(tài)用水,3次調水的水量只供至薔薇河,延供至東海縣,未向贛榆區(qū)供水,也未供給城市生活用水、港口及臨港產業(yè)區(qū)用水,因此對研究通榆河北延送水工程的全線效果還需待調水穩(wěn)態(tài)實施后進一步分析研究。