對五花山水庫水質預測及分析研究

富紅艷，甄貴生

(1.龍江縣水務局，黑龍江龍江161100;2.黑龍江省隆業水利水電工程公司，哈爾濱150001)

五花山水庫是一座以城鎮供水為主，兼顧發電、森林防火及改善生態環境等綜合利用功能的中型水庫工程。水庫建成后供水量可以滿足綏芬河市和綏陽鎮近遠期生產、生活用水需求，同時利用水頭及剩余水量發電，優化東寧電網電力系統結構，緩解電力電量供需矛盾。

1 五花山水庫地理位置

五花山水庫位于黑龍江省綏芬河流域小綏芬河干流上游，樞紐下游距東寧縣北部的綏陽鎮12 km，東南方向距綏芬河市約20 km。

2 五花山水庫建設任務

近期可為綏芬河市和綏陽鎮每年供水3 102萬m3，遠期年供水量4 673萬m3。水庫水量大，水質好，是綏芬河市和綏陽鎮居民生活和工業用水的理想水源。五花山水庫電站裝機容量為2 000 kW，近期保證出力388 kW，年發電量602 kW·h，遠期年發電量458 kW·h。

3 水庫水質預測分析

水庫在蓄水過程中及運行初期，土壤中的有機質等物質會部分溶解于水庫中，造成水體有機質含量增加，對庫水水質產生一定的影響，類比已有水庫土壤溶出試驗結果可知，土壤養分各項指標對庫區水質的貢獻值均較小，說明淹沒區土壤對水庫水質的影響程度較小。水庫蓄水初期土壤養分對庫水影響“較高”，隨著水庫蓄水量的增加，這種影響逐漸減小，至正常蓄水位時，這種影響趨于平衡，水庫達到正常蓄水位后運行3～5 a，隨著水體的不斷交換，這種影響會逐漸減弱，并達到新的動態平衡。由于目前水質狀況良好，只是平水期高錳酸鹽指數超標，建庫后，若嚴格按照水源保護措施的要求去做，預計水質將好于現狀。

3.1 預測模型

水庫建庫初期，其入庫流量和出庫流量是不一樣的，因此對于小綏芬河水質進入水庫后的變化情況，采用出入庫流量不相等條件的湖庫完全混合模型:

式中:Ct為污染物出庫濃度，mg/L);CO為水庫初始污染物濃度，mg/L;C1為小綏芬河入庫口斷面污染物濃度，mg/L;t為預測時段，d;Q1為小綏芬河入庫流量，m3/s;Q為水庫出庫流量，m3/s;T滯留時間，d。

式中:V為水庫正常蓄水位庫容，m3;Q1為入庫流量，m3/s。

3.2 參數取值

C0為水庫各水期初始污染物濃度。采用2005年平水期和枯水期壩址斷面高錳酸鹽指數、BOD5和氨氮監測濃度的平均值。C1為小綏芬河入庫口斷面污染物濃度。采用2005年小綏芬河入庫口斷面高錳酸鹽指數、BOD5和氨氮監測濃度平均值。Q1為小綏芬河入庫流量。Q為水庫出庫流量。根據五花山水庫工程建成后，每年為綏芬河市和綏陽鎮提供城鎮生活及工業用水量及發電量折合為供水流量。V為水庫正常蓄水位庫容。五花山水庫正常蓄水位425.20m時的庫容為0.7535×108m3。T為滯留時間。為水庫正常蓄水位庫容除以水庫入庫流量。預測參數確定為高錳酸鹽指數、五日生化需氧量和氨氮。

3.3 預測結果

表1 工程運行期水質預測結果 mg/L

由表1可以看出，工程運行期出庫水質高錳酸鹽指數仍然超過GB3838－2002中Ⅱ類水質標準，為Ⅲ類水質，其它預測參數滿足或好于Ⅱ類水質標準。雖然我們采用上述方法對出庫水質進行了預測，但是本計算方法沒有考慮水體的自凈作用，根據已有水庫水質監測資料顯示，水庫本身具有較強的自凈能力，天然來水經過水庫的攔蓄、沉淀、降解等一系列自然凈化作用，各項水質指標將得到一定程度的改善，因此，若考慮水庫水體的自凈作用，則出庫水質將較預測值有所改善。

4 對下游受納水域水質的影響分析

工程實施后，近期水平年向綏芬河市和綏陽鎮供水3 102萬m3/a，供水能力的提高在促進地區經濟發展的同時，也帶來了相應的環境問題，即工業廢水排放量和生活污水排放量將會相應增加，排入水體中的污染物總量也將增加，對綏陽鎮和綏芬河市下游河段水環境產生不利影響;另外，隨著水庫大壩的建設，大壩下游來水量將減少，勢必會降低小綏芬河下游河段水體的自凈能力，加大水體的污染負荷。

為了保護小綏芬河河流水質，改善城市環境，綏芬河市政府委托黑龍江省城市規劃勘測設計研究院于2004年編制完成了城市污水處理工程可行性研究報告，設計規模4萬t/d，城市的工業廢水及生活污水將統一進入市政排水管網，經處理達標后排入河道，污染物的排放量會大大削減，排污口下游河段水質將得到改善。

4.1 預測模型

為了進一步論證工程建設對下游水環境的影響程度，采用完全混合模型對下游水環境進行預測分析，模型如下:

式中:C為污染物混合濃度，mg/L;Cp為污染物排放濃度，mg/L;Ch為河流上游污染物濃度，mg/L;QP為廢水排放量，m3/s;Qh為河流流量，m3/s。

4.2 參數取值

Cp為工程建成后污染物排放濃度，考慮到綏芬河市污水處理廠已經設計完成，現正處在擬建階段，故本次預測綏芬河市污水排放濃度執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918－2002)一級標準的B級標準;QP為工程建成后城鎮廢污水排放量。預測參數確定為COD。

4.3 預測結果

表2 五花山水庫工程運行期水質預測結果 mg/L

由表2可以看出，工程運行期綏芬河市排污口以下河段水質中COD近期達到GB3838－2002中Ⅳ類水質標準，遠期達到Ⅴ類水質標準;綏陽鎮排污口以下河段近期和遠期均達到GB3838－2002中Ⅰ類水質標準。

5 小結

從以上分析開來首先，若考慮水體的自凈作用，在此基礎上根據功能區水質目標、水文狀況和水體自凈能力核定水域納污能力，確定限制排污總量，則可以從量上控制進入下游的污染物總量;其次若考慮從生產過程中降低單位產品耗水量，如采取水循環利用或中水回用等方法，則會大大降低用水量，污水排水量也相應減少。基于上述原因，若考慮其它因素，則河流中污染物濃度將會較預測值有所改善。

［1］ 崔長龍，邢敏毅，何建峰，劉艷.雞東縣八楞山水庫水質現狀評價［J］.黑龍江水利科技，2009，37(05):127.