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1概況
涢水流域處于曾都區西南和東北大部分,屬于大洪山和桐柏山區的延伸地帶,平均海拔約200m,最高點為大洪山1055m,最低點為干流出口。流域內山巒疊翠,地勢曾都北部與曾都南部較陡峻,中部較為平坦,壩址以上流域內建有大(二)型水庫5座,中型水庫6座。流域內林草茂密,植被覆蓋較好,森林覆蓋率達21.5%,對徑流和洪水均有一定的滯蓄和調節功能。流域屬亞熱帶季風性氣候,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),多年平均日照時數2144小時,無霜期232天。年平均風速3m/s,最大風速14m/s,夏季多為東南風,冬季多為北風和西北風。
2區域水資源量分析
2.1分析資料來源
白云湖水庫工程可供水分析論證主要依據隨州水文站實測徑流資料。隨州水文站1953年5月由湖北省水利廳設立,保存有設立之初至今的觀測水位、流量、降水等水文資料,集水面積3827km2。白云湖水庫壩址在隨州水文站斷面下游4.5km,白云湖水庫以上流域面積3865km2,為隨州水文站控制面積的99.02%。依據隨州站長系列徑流資料進行計算,確定白云湖水庫工程的可供水量。
2.2降水量年際變化分析
區域內降雨時空分布不均,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。區域內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。區域內降水變化趨勢是東北部向西北地區遞減,年降水量在1840.5mm~485.5mm之間。全區年降水量變差系數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。降水量年內分配不均,暴雨多,強度大,降水主要集中在4~10月。
2.3區域水量分析
區域內多年平均地表水資源量為20.16億m3,折合徑流深288.6mm,徑流系數為0.29,徑流分布總趨勢與年降水基本一致,自東北向西北遞減,全區多年平均徑流模數為28.8萬m3/km2。由于降水年內分配不均,使得徑流季節變化很大。根據隨州站1962~2005年實測資料,采用水文比擬法按面積比轉換至白云湖壩址。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區域水質現狀分析
涢水干流布設有環潭、隨州2個水質監測站,水質監測斷面均在河流中央垂線上設置一個表層采樣點進行水質監測。監測項目有pH值、溶解氧、高錳酸鹽指數、氨氮、總硬度、總磷、銅、氟化物、砷、汞、鎘、六價鉻、鉛、鋅、氰化物、揮發酚、氯化物、硝酸鹽等19項。根據水質現狀監測結果,按《地面水環境質量標準》GB3838-2002采用單因子法對現狀監測結果進行評價。涢水干流環潭、隨州站均設在城鎮下游,由于城區的工業廢水、生活污水未經任何處理直接排入河流,導致水質污染。環潭站水質為V類,隨州站水質為劣V類,主要污染物為氨氮。
2.5區域水資源平衡分析
分析白云湖水庫供用水,水庫不同保證率下的來水量、棄水量、來水量利用率、棄水率。白云湖水庫用水對水質的要求為III~IV類,隨州城區下水管網改造后,城區所有污水集中匯入白云湖水庫下游,經污水處理廠處理達標排放,白云湖水庫水質明顯好轉,水質可以滿足取水要求。
3工程影響分析及預測
3.1取用水對水資源狀況和其它取水戶的影響
白云湖水庫取水量較少,絕大部分是來水下泄至下游干流,不產生污染,對區域水資源狀況影響甚微。水庫以下不存在對其它取水戶的影響與補償問題。
3.2社會、經濟效益影響分析
隨著城市的快速發展,隨州市城市供水不足,新建白云湖水庫解決當地的工業、農業用水,實現水資源的高效利用、合理配置。府河大橋至望城崗段,河道在規劃城區范圍內長4813.7m,河道寬度300~350m,無堤防工程,右岸為山腳階地,為隨州市政治中心所在地,左岸為隨州市經濟開發區,地勢較平坦低洼,防洪標準不足20年一遇,對隨州市城區防洪構成威脅。白云湖水庫的修建提高了城市防洪能力。枯水季節,上游河道流量小,河床裸露,建造人工湖泊,淹沒裸露河道,形成寬闊的水域,調節城市小氣候,美化沿河及周邊環境景觀,創造人水和諧的旅游休閑環境,具有較強的觀光旅游服務開發潛力。白云湖水庫的興建促進了城區排水管網的改造,實現雨污分流,污廢水的集中整治,有利于涢水的水資源保護。
3.3退水影響及水資源保護措施
工程通過采取各種環境保護措施切實保護水環境和水資源。運行期由于上游存在面源污染,加之水庫容量較小,水深較淺,水庫容易產生富營養。汛期通過水庫的蓄滯洪作用可使得下泄流量不大于天然狀態中已經發生的洪峰流量,在枯水期水庫下泄流量應維持天然狀態流量。由于水庫抬高河流的水位,水流通過溢流壩下泄水流流速增加,對下游河道、堤防產生的沖刷作用加強,管理單位要根據當地的實際情況對下游河段的河堤進行襯砌。
3.4工程取水水源的可行性分析
白云湖水庫工程筑壩建庫攔截涢水干流來水作供水水源。農業灌溉供水保證率要求為75%,設計灌溉面積2.5萬畝,供水量938萬m3;工業用水保證率要求為95%,設計供水量6278萬m3。白云湖水庫攔水壩壩址處多年平均來水量為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(茶庵王福窖水廠)前河道水質狀況良好,水質為III類,入市區后,共有十六個排污口的工業廢水、生活污水未經任何處理直接排入涢水河,導致水質惡化,水體污染;厥水在入隨州市區(厥水二橋)前河道水質狀況良好,水質為II~III類,入市區后,共有七個排污口的工業廢水、生活污水未經任何處理直接排入厥水河,導致水質惡化,水體污染。(1)納污能力計算涢水流域納污能力采用一維模型計算:[M]=[Cs-C0exp(-kl/u)]exp(kl/2u)Q計算參數選擇:Q─斷面設計流量;u─設計流速,u=0.60m/s;C0─背景濃度,根據水質監測資料氨氮C0=0.55mg/l,高錳酸鹽指數C0=4.5mg/l;K值,根據實測資料分析,選用氨氮K=0.50/d,高錳酸鹽指數K=0.27/d。對涢水白云湖河段氨氮和高錳酸鹽指數納污能力進行計算,涢水白云湖水庫以下區域水質目標III類,主要污染物控制高錳酸鹽指數、銨氮排放量分別為1679t/a、500t/a。(2)水庫富營養化預測根據白云湖水庫工程水環境現狀和特點,選取總磷、總氮作為庫區水質的主要預測因子。富營養化的預測采用荻隆模型預測氮、磷的濃度。根據荻隆模型c=L(1-R)/H/ρω,計算得出,庫區水體中氮、磷濃度分別為1.99mg/l和0.18mg/l。以水庫、湖泊中的磷濃度為判定富營養化程度的標準,水庫分為貧營養型(<0.01mg/l)、中營養型(0.01~0.02mg/l)和富營養型(>0.02mg/l)。白云湖水庫建成后其總磷濃度為0.18mg/l,由此可以判定水庫蓄水運行后容易導致富營養化問題。
4結論與建議
4.1經分析論證
河道攔蓄工程主要攔蓄上游來水,取用水量較少,絕大部分來水又回歸干流河道,有利于水資源的開發利用,改善水環境狀況,美化城市環境,提高隨州市城區防洪能力。工程運行不污染水質,工程建成對水資源的開發利用、有效保護利多弊少。
4.2河道攔蓄工程興建后
庫區河段由天然河道形成湖泊,水體流速將發生較大變化。由于大壩的阻擋作用而形成的水庫容量比天然河道容量大,使整個水庫內的水流趨于緩流狀態。庫區易發生富營養化,建議全面改造城區的排水管網,將市區工業廢水、生活污水集中綜合處理達標后排放,改善河道城區段的水環境,屆時水質將改善為III~IV類,水質完全滿足工程取水要求。
4.3河道攔蓄工程的主要功能
以城鎮供水、灌溉為主,兼有城區防洪、景觀娛樂等綜合效益,同時,水庫能改善居民生活環境,增加市區濕地面積,調節城區小氣候,促進城區排水管網的改造和污廢水的集中整治,有利于水資源的保護。建議水行政主管部門加大污水排放監控力度,嚴禁湖區出現未經處理的污染源。
作者:王全益 單位:湖北省孝感市水文水資源勘測局