河道攔蓄工程水資源論文

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1概況

涢水流域處于曾都區(qū)西南和東北大部分，屬于大洪山和桐柏山區(qū)的延伸地帶，平均海拔約200m，最高點(diǎn)為大洪山1055m，最低點(diǎn)為干流出口。流域內(nèi)山巒疊翠，地勢(shì)曾都北部與曾都南部較陡峻，中部較為平坦，壩址以上流域內(nèi)建有大（二）型水庫(kù)5座，中型水庫(kù)6座。流域內(nèi)林草茂密，植被覆蓋較好，森林覆蓋率達(dá)21.5%，對(duì)徑流和洪水均有一定的滯蓄和調(diào)節(jié)功能。流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)性氣候，氣候溫和，多年平均氣溫15.7℃，極端最高氣溫41.4℃（1959年8月21日），極端最低氣溫-16.3℃（1969年1月31日和1977年1月30日），多年平均日照時(shí)數(shù)2144小時(shí)，無(wú)霜期232天。年平均風(fēng)速3m/s，最大風(fēng)速14m/s，夏季多為東南風(fēng)，冬季多為北風(fēng)和西北風(fēng)。

2區(qū)域水資源量分析

2.1分析資料來(lái)源

白云湖水庫(kù)工程可供水分析論證主要依據(jù)隨州水文站實(shí)測(cè)徑流資料。隨州水文站1953年5月由湖北省水利廳設(shè)立，保存有設(shè)立之初至今的觀測(cè)水位、流量、降水等水文資料，集水面積3827km2。白云湖水庫(kù)壩址在隨州水文站斷面下游4.5km，白云湖水庫(kù)以上流域面積3865km2，為隨州水文站控制面積的99.02%。依據(jù)隨州站長(zhǎng)系列徑流資料進(jìn)行計(jì)算，確定白云湖水庫(kù)工程的可供水量。

2.2降水量年際變化分析

區(qū)域內(nèi)降雨時(shí)空分布不均，多年平均降雨量977.6mm，4～10月降雨量占全年的82.9%，6、7、8三個(gè)月的降雨占全年的46.5%。最大年平均降水量1279.3mm，最小年平均降水量640.1mm，年際變化2倍左右。區(qū)域內(nèi)多年平均降水量折合水量68.32億m3，p=50%降水量961.0mm，折合水量67.16億m3，p=75%降水量804.0mm，折合水量56.19億m3，p=95%降水量617.8mm，折合水量43.18億m3。區(qū)域內(nèi)降水變化趨勢(shì)是東北部向西北地區(qū)遞減，年降水量在1840.5mm～485.5mm之間。全區(qū)年降水量變差系數(shù)Cv在0.17～0.24之間，年降水量最大最小比值在1.8～2.9之間。降水量年內(nèi)分配不均，暴雨多，強(qiáng)度大，降水主要集中在4～10月。

2.3區(qū)域水量分析

區(qū)域內(nèi)多年平均地表水資源量為20.16億m3，折合徑流深288.6mm，徑流系數(shù)為0.29，徑流分布總趨勢(shì)與年降水基本一致，自東北向西北遞減，全區(qū)多年平均徑流模數(shù)為28.8萬(wàn)m3/km2。由于降水年內(nèi)分配不均，使得徑流季節(jié)變化很大。根據(jù)隨州站1962～2005年實(shí)測(cè)資料，采用水文比擬法按面積比轉(zhuǎn)換至白云湖壩址。最大年平均流量67.8m3/s（1963年），最小年平均流量7.81m3/s（1967年），多年平均流量31.2m3/s，年徑流量9.85億m3，徑流深254.9mm。

2.4區(qū)域水質(zhì)現(xiàn)狀分析

涢水干流布設(shè)有環(huán)潭、隨州2個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)站，水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面均在河流中央垂線上設(shè)置一個(gè)表層采樣點(diǎn)進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有pH值、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總硬度、總磷、銅、氟化物、砷、汞、鎘、六價(jià)鉻、鉛、鋅、氰化物、揮發(fā)酚、氯化物、硝酸鹽等19項(xiàng)。根據(jù)水質(zhì)現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)結(jié)果，按《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3838-2002采用單因子法對(duì)現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。涢水干流環(huán)潭、隨州站均設(shè)在城鎮(zhèn)下游，由于城區(qū)的工業(yè)廢水、生活污水未經(jīng)任何處理直接排入河流，導(dǎo)致水質(zhì)污染。環(huán)潭站水質(zhì)為V類(lèi)，隨州站水質(zhì)為劣V類(lèi)，主要污染物為氨氮。

2.5區(qū)域水資源平衡分析

分析白云湖水庫(kù)供用水，水庫(kù)不同保證率下的來(lái)水量、棄水量、來(lái)水量利用率、棄水率。白云湖水庫(kù)用水對(duì)水質(zhì)的要求為III～I(xiàn)V類(lèi)，隨州城區(qū)下水管網(wǎng)改造后，城區(qū)所有污水集中匯入白云湖水庫(kù)下游，經(jīng)污水處理廠處理達(dá)標(biāo)排放，白云湖水庫(kù)水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn),水質(zhì)可以滿足取水要求。

3工程影響分析及預(yù)測(cè)

3.1取用水對(duì)水資源狀況和其它取水戶的影響

白云湖水庫(kù)取水量較少，絕大部分是來(lái)水下泄至下游干流，不產(chǎn)生污染，對(duì)區(qū)域水資源狀況影響甚微。水庫(kù)以下不存在對(duì)其它取水戶的影響與補(bǔ)償問(wèn)題。

3.2社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益影響分析

隨著城市的快速發(fā)展，隨州市城市供水不足，新建白云湖水庫(kù)解決當(dāng)?shù)氐墓I(yè)、農(nóng)業(yè)用水，實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用、合理配置。府河大橋至望城崗段，河道在規(guī)劃城區(qū)范圍內(nèi)長(zhǎng)4813.7m，河道寬度300～350m，無(wú)堤防工程，右岸為山腳階地，為隨州市政治中心所在地，左岸為隨州市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)，地勢(shì)較平坦低洼，防洪標(biāo)準(zhǔn)不足20年一遇，對(duì)隨州市城區(qū)防洪構(gòu)成威脅。白云湖水庫(kù)的修建提高了城市防洪能力。枯水季節(jié)，上游河道流量小，河床裸露，建造人工湖泊，淹沒(méi)裸露河道，形成寬闊的水域，調(diào)節(jié)城市小氣候，美化沿河及周邊環(huán)境景觀，創(chuàng)造人水和諧的旅游休閑環(huán)境，具有較強(qiáng)的觀光旅游服務(wù)開(kāi)發(fā)潛力。白云湖水庫(kù)的興建促進(jìn)了城區(qū)排水管網(wǎng)的改造，實(shí)現(xiàn)雨污分流，污廢水的集中整治，有利于涢水的水資源保護(hù)。

3.3退水影響及水資源保護(hù)措施

工程通過(guò)采取各種環(huán)境保護(hù)措施切實(shí)保護(hù)水環(huán)境和水資源。運(yùn)行期由于上游存在面源污染，加之水庫(kù)容量較小，水深較淺，水庫(kù)容易產(chǎn)生富營(yíng)養(yǎng)。汛期通過(guò)水庫(kù)的蓄滯洪作用可使得下泄流量不大于天然狀態(tài)中已經(jīng)發(fā)生的洪峰流量，在枯水期水庫(kù)下泄流量應(yīng)維持天然狀態(tài)流量。由于水庫(kù)抬高河流的水位，水流通過(guò)溢流壩下泄水流流速增加，對(duì)下游河道、堤防產(chǎn)生的沖刷作用加強(qiáng)，管理單位要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況對(duì)下游河段的河堤進(jìn)行襯砌。

3.4工程取水水源的可行性分析

白云湖水庫(kù)工程筑壩建庫(kù)攔截涢水干流來(lái)水作供水水源。農(nóng)業(yè)灌溉供水保證率要求為75%，設(shè)計(jì)灌溉面積2.5萬(wàn)畝，供水量938萬(wàn)m3；工業(yè)用水保證率要求為95%，設(shè)計(jì)供水量6278萬(wàn)m3。白云湖水庫(kù)攔水壩壩址處多年平均來(lái)水量為9.85億m3，多年平均可供水量9.235億m3，水源的水量能夠滿足取水要求。涢水干流在入隨州市區(qū)（茶庵王福窖水廠）前河道水質(zhì)狀況良好，水質(zhì)為III類(lèi)，入市區(qū)后，共有十六個(gè)排污口的工業(yè)廢水、生活污水未經(jīng)任何處理直接排入涢水河，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，水體污染；厥水在入隨州市區(qū)（厥水二橋）前河道水質(zhì)狀況良好，水質(zhì)為II～I(xiàn)II類(lèi)，入市區(qū)后，共有七個(gè)排污口的工業(yè)廢水、生活污水未經(jīng)任何處理直接排入厥水河，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，水體污染。（1）納污能力計(jì)算涢水流域納污能力采用一維模型計(jì)算：[M]=[Cs-C0exp（-kl/u）]exp（kl/2u）Q計(jì)算參數(shù)選擇：Q─斷面設(shè)計(jì)流量；u─設(shè)計(jì)流速，u=0.60m/s；C0─背景濃度，根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料氨氮C0=0.55mg/l，高錳酸鹽指數(shù)C0=4.5mg/l；K值，根據(jù)實(shí)測(cè)資料分析，選用氨氮K=0.50/d，高錳酸鹽指數(shù)K=0.27/d。對(duì)涢水白云湖河段氨氮和高錳酸鹽指數(shù)納污能力進(jìn)行計(jì)算，涢水白云湖水庫(kù)以下區(qū)域水質(zhì)目標(biāo)III類(lèi)，主要污染物控制高錳酸鹽指數(shù)、銨氮排放量分別為1679t/a、500t/a。（2）水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化預(yù)測(cè)根據(jù)白云湖水庫(kù)工程水環(huán)境現(xiàn)狀和特點(diǎn)，選取總磷、總氮作為庫(kù)區(qū)水質(zhì)的主要預(yù)測(cè)因子。富營(yíng)養(yǎng)化的預(yù)測(cè)采用荻隆模型預(yù)測(cè)氮、磷的濃度。根據(jù)荻隆模型c=L（1-R）/H/ρω，計(jì)算得出，庫(kù)區(qū)水體中氮、磷濃度分別為1.99mg/l和0.18mg/l。以水庫(kù)、湖泊中的磷濃度為判定富營(yíng)養(yǎng)化程度的標(biāo)準(zhǔn)，水庫(kù)分為貧營(yíng)養(yǎng)型（＜0.01mg/l）、中營(yíng)養(yǎng)型（0.01～0.02mg/l）和富營(yíng)養(yǎng)型（＞0.02mg/l）。白云湖水庫(kù)建成后其總磷濃度為0.18mg/l，由此可以判定水庫(kù)蓄水運(yùn)行后容易導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題。

4結(jié)論與建議

4.1經(jīng)分析論證

河道攔蓄工程主要攔蓄上游來(lái)水，取用水量較少，絕大部分來(lái)水又回歸干流河道，有利于水資源的開(kāi)發(fā)利用，改善水環(huán)境狀況，美化城市環(huán)境，提高隨州市城區(qū)防洪能力。工程運(yùn)行不污染水質(zhì)，工程建成對(duì)水資源的開(kāi)發(fā)利用、有效保護(hù)利多弊少。

4.2河道攔蓄工程興建后

庫(kù)區(qū)河段由天然河道形成湖泊，水體流速將發(fā)生較大變化。由于大壩的阻擋作用而形成的水庫(kù)容量比天然河道容量大，使整個(gè)水庫(kù)內(nèi)的水流趨于緩流狀態(tài)。庫(kù)區(qū)易發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化，建議全面改造城區(qū)的排水管網(wǎng)，將市區(qū)工業(yè)廢水、生活污水集中綜合處理達(dá)標(biāo)后排放，改善河道城區(qū)段的水環(huán)境，屆時(shí)水質(zhì)將改善為III～I(xiàn)V類(lèi)，水質(zhì)完全滿足工程取水要求。

4.3河道攔蓄工程的主要功能

以城鎮(zhèn)供水、灌溉為主，兼有城區(qū)防洪、景觀娛樂(lè)等綜合效益，同時(shí)，水庫(kù)能改善居民生活環(huán)境，增加市區(qū)濕地面積，調(diào)節(jié)城區(qū)小氣候，促進(jìn)城區(qū)排水管網(wǎng)的改造和污廢水的集中整治，有利于水資源的保護(hù)。建議水行政主管部門(mén)加大污水排放監(jiān)控力度，嚴(yán)禁湖區(qū)出現(xiàn)未經(jīng)處理的污染源。

作者：王全益 單位：湖北省孝感市水文水資源勘測(cè)局