橋港周邊水利工程調水優化分析范文
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【摘要】本文針對無錫市桐橋港現有調水方案存在的問題，提出新的調水優化方案，并展開分析。結果表明:冷瀆港東風泵站與大寨河范古橋泵站、塔影河塔影泵站錯時調水，并提高調水流量，可以加快桐橋港河水流動，縮短調水時長，減小調水對桐橋港河水水質的影響，達到改善桐橋港及其周邊相關水體水質的目標。
1背景介紹
無錫地處江南平原水網地區，為提高區域防洪保安能力，在城市低洼地區建立圩區，控制區域內河道水位，為區域防洪排澇發揮了重要作用。圩區的建立有利于區域防洪排澇，但也阻礙了區域內河道水體自由流通，再加上面源污染、居民區截污不到位等因素，導致區域內水環境問題比較突出，部分河段水體黑臭現象時有發生，嚴重影響周邊居民生活質量。為了解決圩區內水環境問題，在確保防洪排澇的情況下，充分發揮現有水利工程作用，結合河道水環境改善要求，實施水利工程調水，可以有效增加圩區內河道水體流通，提高水體自凈能力和水環境容量。通過多年調水的實施，發現現有調水方案不完善，對下游水體存在一定影響等問題，為了更好地發揮水利工程調水作用，需對現有水利工程調水方案進行優化，解決由于水利工程調水引起的水環境問題，起到優化區域水資源配置的作用，從而更好地服務于當前生態河湖建設要求。桐橋港屬無錫市市級河道，呈南北走向，北起九里河，南止于冷瀆港，全長4.5km，地處梁溪區、錫山區和新吳區的交界處。其地理位置特殊，西岸是無錫市兩個大的圩區(廣唐聯圩、塔興聯圩)，廣唐聯圩范古橋泵站、塔興聯圩塔影泵站的排水全部排入該河道中部。由于廣唐聯圩、塔興聯圩片區內河道水質常年為Ⅴ類～劣Ⅴ類，部分河段水體時有黑臭現象，范古橋泵站、塔影泵站定期排水，帶動了相應圩區內河道水體流動，改善了圩區水環境質量，但排水水質較差，進入桐橋港后給桐橋港水環境質量帶來了較大影響。桐橋港南端冷瀆港上游建有東風泵站，定期排出冷瀆港上游兩岸支流水質較差河水，其排水后，抬高了桐橋港河南部河段水位，造成其南段水體不流通，水環境狀況較差。
2存在的主要問題
a.桐橋港西岸圩內河道大寨河、塔影河、冷瀆港等水體水質普遍較差，氮、磷含量較高，如不實施每日定時調水，河段黑臭水體將影響周邊民居生活質量。b.桐橋港是廣唐聯圩、塔興聯圩排水的主要通道，塔影河、大寨河河水只能排入桐橋港。同時，廣唐聯圩、塔興聯圩區域周邊尚無適合的調水水源，無法通過引水改善這兩個圩區內河段和桐橋港河道水質。c.受桐橋港河道條件和南端冷瀆港調水影響，桐橋港水體本身缺乏流動性，水環境容量較低，水質較差，急需優化調度周邊水利工程調度方案，降低調水帶來的負面影響。
3水利工程調水優化分析
為緩解桐橋港及其周邊圩區水利工程排水帶來的水環境問題，充分利用范古橋泵站、塔影泵站等現有水利工程，開展調水優化方案研究［1］，通過不同調度方案的運行試驗，尋求現有水利工程調度對改善區域水環境的優化方案，同時降低兩個泵站排水對桐橋港水質的影響，改善桐橋港水環境狀況。
3.1水利工程調水方案
在水利工程調水優化期間，為確保各泵站負責區域的排水任務和防洪安保任務不受影響，需對各泵站排水情況進行確認。調查發現，東風泵站周一到周六每天排水6h，塔影泵站、范古橋泵站每天至少排水2h。因此，本次調水方案結合圩區水環境現狀，對塔影泵站、范古橋泵站、東風泵站這三個泵站進行調水試驗，以確定各泵站單獨運行情況下各河段水質、水量變化情況，并分析各泵站組合運行對相關河段水質水量的影響［2］。在試驗過程中，需要分三周完成試驗，以周日、周三試驗結果為背景值。第一周，需施行調度方案1和2，在東風泵站排水條件下分別監測塔影泵站、范古橋泵站排水的水量、水質變化。第二周施行方案3和4，在東風泵站不排水條件下，對塔影泵站、范古橋泵站排水的水量、水質變化情況進行監測。第三周實施方案5和6，對塔影泵站、范古橋泵站2站和塔影泵站、范古橋泵站、東風泵站3站一起排水的水量、水質變化情況進行監測。
3.2工程調水水質監測結果
為對工程調水后的水質進行監測，需在塔影河、冷瀆港、桐橋港等位置完成10個水質、水量同步監測斷面設置，根據《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)標準開展水質評價。監測時間安排:每周一、二、四、五9:00—12:00進行第一次監測，14:00—17:00進行第二次監測，周三8:00—13:00對泵站停運條件下的水質、水量進行監測，并以周日監測水量、水質為參照值。在監測過程中，需在泵站開機1h后監測。桐橋港三個主要河段的水質監測指標變化情況統計結果見表2。調水期間，桐橋港主要水質指標:pH為7.37～8.63，平均為7.90;溶解氧最低為0.5mg/L，比Ⅴ類要差，最高達到12.7mg/L，為Ⅰ類，平均值為5.1mg/L，屬于Ⅲ類;高錳酸鹽指數為4.3mg/L(Ⅲ類)～11.5mg/L(Ⅴ類)，平均值7mg/L，為Ⅳ類;氨氮最低1.54mg/L，屬于Ⅴ類，最高達12.8mg/L，平均為5.49mg/L，未達到Ⅴ類;總磷為0.214mg/L(Ⅳ類)～1.32mg/L(劣Ⅴ類)，平均值0.567mg/L，比Ⅴ類差;總氮最低4.48mg/L，最高13.7mg/L，平均7.24mg/L。在調水期間，總體水質評價為Ⅲ類～劣Ⅴ類。
3.3工程調水方案優化方法
在對水利工程的調水方案進行優化時，要遵循區域防洪保安優先的原則，滿足區域總體水環境保護需求。三泵站定時錯時調水，確保各河段水體不黑臭，科學設置調水流量和調水時長，避免污染物集中進入桐橋港，減少桐橋港與冷瀆港調水水流相互干擾。a.為改善廣唐聯圩、塔興聯圩圩內水質情況，塔影泵站、范古橋泵站實施每日錯時調水，改善水環境。錯時調水也使河道河水流動時間得到延長，增加水動力［3］。通過試驗可以看出，綜合考核上游河道限制，塔影泵站可6:00—10:00開機，范古橋泵站可11:00—14:00開機，分別以4m3/s的調水量運行，有利于桐橋港水體流動，加快河道河水流速。b.在塔影泵站、范古橋泵站錯時調水的過程中，還應尋求方法避免調水導致下游水位抬高，從而導致河道水體流動受到阻礙。因此，塔影泵站、范古橋泵站不與東風泵站同時調水，防止東風泵站調水影響桐橋港內河水南排，東風泵站可15:00—18:00開機，建議流量為2～3臺泵以4～6m3/s的調水量運行3h，縮短調水時長，確保河水滯流時間縮短，避免河段出現水體黑臭的問題。c.桐橋港水質較差，但其又是大寨河、塔影河的排水通道，排水對桐橋港水環境帶來更大的壓力，因此，錯時調水，科學調控，勢在必行。針對區域內主要河段水體流動不暢的情況，可以利用南邊運東大包圍利民橋水利樞紐調水，從而使區域周邊水體南流，可以使桐橋港內河水長時間流動，同時也能防止東風泵站排水給桐橋港內河水南排帶來影響，達到改善區域調水條件的目的。
4建議
在區域水環境質量較差的狀況沒有較大轉變的現狀情況下，積極利用現有水利工程實施調水，加快水體流動，更換區域水體，消除水體黑臭，是較為快速有效的方法。a.水利工程調水增加了水體動力，避免污染物積聚造成水體惡化。但要實現區域水環境持續有效改善，需要大幅消減區域入河污染物量，結合“河長制”管理，開展“一河一策”研究，加強大寨河、塔影河上游河段及相關河浜的綜合管控。b.水污染，表象在水里，根子在岸上，源頭在產業結構、經濟增長方式之中。從本次試驗也可看出，泵站運行后，上游來水水質明顯相對較差，主要污染物來源還是區域內面源污染。目前，對桐橋港地區的區域面源污染情況、進入相關河道污染物情況還不完全掌握，缺乏科學決策依據，需開展相關課題研究，為區域水環境綜合治理提供技術依據。c.桐橋港相關河道調水應結合運東大包圍調水方案。冷瀆港東風泵站、塔影河塔影泵站、大寨河范古橋泵站運行結合利民橋水利樞紐調水同步進行，提高區域河道水體流動速度。
參考文獻
［1］杜小洲，白濤，馬旭，等．引漢濟渭工程調水區水庫群調水模式研究［J］．水利水電技術，2017，48(8):2-7，136．
［2］朱乾德，張曉紅，潘海蓉，等．重大調水工程建設與管理發展史———以江蘇省為例［J］．江蘇水利，2016(10):7-13．
［3］畢重薪，李卿 ．新時期跨流域調水工程的和諧建設與管理［J］．黑龍江水利，2016，2(9):42-44.60.
作者：姚華；鄭建中 單位：江蘇省水文水資源勘測局無錫分局
