錢塘江引水改善杭州市大江東河網(wǎng)水質(zhì)的初步探討

顧希俊 ，夏東梅 ，李 燦

（1.浙江廣川工程咨詢有限公司，浙江 杭州 310020；2.浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020）

杭州大江東產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)是2010年經(jīng)浙江省政府批準(zhǔn)的15個(gè)省級(jí)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)之一，緊鄰杭州主城區(qū)，是環(huán)杭州灣戰(zhàn)略要地和杭州城市發(fā)展的戰(zhàn)略地帶。大江東產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)東、北、西均以錢塘江為界，西南至杭州江東工業(yè)園區(qū)與杭州空港經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的邊界線，總面積約427.00 km2，其中陸域面積約348.00 km2。區(qū)域范圍內(nèi)包括義蓬、新灣、河莊、前進(jìn)和臨江5個(gè)街道。

大江東地處蕭山平原片下游，蕭山平原內(nèi)河網(wǎng)水質(zhì)受上游蕭山區(qū)來水、水流方向和流速的影響非常大，加之河莊、義蓬等區(qū)域工業(yè)污廢水收集體系尚不健全，導(dǎo)致區(qū)內(nèi)河道水質(zhì)大多為劣Ⅴ類，因此，改善區(qū)域水質(zhì)十分必要。

1 現(xiàn)狀水質(zhì)與存在問題分析

1.1 現(xiàn)狀水質(zhì)情況

大江東地處蕭山平原東部單元，區(qū)域內(nèi)河道縱橫交錯(cuò)，呈網(wǎng)格狀分布，主要有義南橫河、三工段橫河、四工段直河、六工段直河、八工段直河、十工段直河、沿塘河、搶險(xiǎn)河等，區(qū)域內(nèi)河道總長度540 km，河道常水位4.0 m，河流總水域面積為17.59 km2；區(qū)域內(nèi)現(xiàn)狀湖泊江東湖位于三工段橫河中部，現(xiàn)狀湖泊面積0.31 km2，現(xiàn)狀河流湖泊水面率為5.04%，略高于蕭山平原的總體水面率4.60%[1]。

2018年12月，大江東產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)內(nèi)三工段橫河、四工段橫河、八工段橫河、五工段直河、就工段直河、何莊橫河等骨干河道水質(zhì)大多為Ⅴ類，其余非骨干河道的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為劣Ⅴ類，主要污染因子為氨氮、總磷、化學(xué)需氧量等，現(xiàn)狀河道水質(zhì)離Ⅲ類 ～ Ⅳ類的目標(biāo)水質(zhì)相差甚遠(yuǎn)。

1.2 存在問題分析

經(jīng)過多年努力，大江東區(qū)域通過環(huán)境綜合綜合整治工程已經(jīng)慢慢改善了區(qū)域水質(zhì)，但現(xiàn)狀河道水質(zhì)與浙江省委、省政府提出的“大灣區(qū) 大花園 大通道 大都市區(qū)”重大戰(zhàn)略和“把杭州大江東打造成標(biāo)志性、戰(zhàn)略性改革開發(fā)大平臺(tái)”決策部署的具體行動(dòng)的要求還有較大的差距。

1.2.1 地處流域末端，污染物易聚集

大江東產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)位于蕭山平原末端，范圍內(nèi)一工段閘、四工段閘站、外六工段閘、外八工段閘等沿江閘站常處于關(guān)閉狀態(tài)，僅東江閘常年開啟。但蕭山平原本地水資源不足，河網(wǎng)整體流動(dòng)性較差，河道稀釋自凈能力弱，污染物只能常年累月的聚集在河道內(nèi)，無法有效的遷移出大江東地區(qū)。

1.2.2 城建理念滯后，歷史欠賬較多

近20 a來，大江東的義蓬、河莊等城鎮(zhèn)化較完善，產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對(duì)發(fā)達(dá)的地區(qū)在城市建設(shè)進(jìn)程中，忽視了區(qū)域內(nèi)水資源的功能，水生態(tài)環(huán)境功能未得到有效的保護(hù)和利用，工業(yè)廢水、農(nóng)村生活污水等還存在未經(jīng)處理就近排入河道的現(xiàn)象，部分實(shí)行雨污分流的區(qū)域存在著雨水管道與污水管道混接的情況，并未實(shí)現(xiàn)“雨污分流”，經(jīng)計(jì)算，2016年，大江東區(qū)域內(nèi)化學(xué)需氧量排放入河量約0.69萬t，氨氮排放量約0.10萬 t。

李孝安[2]等在2008年對(duì)蕭山區(qū)的河道水質(zhì)生態(tài)治理提出了底泥疏浚、人工浮床、水生動(dòng)物種群構(gòu)建等生態(tài)措施。近10 a來，大江東在環(huán)境治理中通過融合多學(xué)科多專業(yè)技術(shù)，通過對(duì)河道兩岸農(nóng)居點(diǎn)進(jìn)行截污納管綜合整治，沿線新建污水管網(wǎng)，徹底杜絕污水入河；工業(yè)污水達(dá)標(biāo)排放，雨水與生活污水徹底分流；對(duì)就近農(nóng)田廢棄農(nóng)藥包裝物實(shí)行回收和無害化處理；對(duì)河道實(shí)施清淤疏浚、生態(tài)改造及水質(zhì)改善等一系列工程生物措施，雖然取得了較大的成績，但河底中污染物濃度依然較高。

2 流域現(xiàn)狀生態(tài)引水工程

大江東產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)所在的蕭山平原現(xiàn)有多處生態(tài)引水工程，其中生態(tài)引水流量較大的引水泵站有錢江樞紐（20 m3/s）、江邊排灌站（50 m3/s）、華家泵站（20 m3/s）和小礫山排灌站（50 m3/s），2017年上述樞紐年引錢塘江水量約10億m3，通過生態(tài)引水，蕭山主城區(qū)河道水質(zhì)大幅度提高至Ⅳ類以上，僅少部分河道水質(zhì)為Ⅴ類，主城區(qū)內(nèi)基本實(shí)現(xiàn)剿滅劣Ⅴ類的目標(biāo)。大江東緊鄰蕭山主城區(qū)，但2個(gè)片區(qū)內(nèi)水質(zhì)差異較大，究其原因，錢江樞紐、江邊排灌站等引水樞紐引水后，大部分優(yōu)質(zhì)水由蕭山主城區(qū)沿江的大治河排澇閘、赭山灣閘及大江東區(qū)域東部的東江閘排出，優(yōu)質(zhì)水未能有效進(jìn)入大江東區(qū)域。

另外，流域內(nèi)有浙東引水工程蕭山樞紐，該工程設(shè)計(jì)引水規(guī)模為50 m3/s，多年平均引水量為8.9億m3，主要引富春江的水至曹娥江，經(jīng)曹娥江大閘閘上江道調(diào)劑后，向紹興市上虞、余姚、慈溪等地區(qū)提供工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水，并改善上述區(qū)域的水環(huán)境質(zhì)量[3]。該引水工程沿線有節(jié)制閘阻斷了工程與蕭山區(qū)以及大江東區(qū)域內(nèi)的水體交換。

3 大江東引水初步思路

對(duì)于區(qū)域引水來說來講，引水條件（水源水質(zhì)、水源水量、引水工程的可行性）和水質(zhì)改善情況是關(guān)注的重點(diǎn)。根據(jù)大江東周邊水源分析，較適合大江東引水的水源為錢塘江，取水位置為一工段附近。

3.1 引水條件分析

3.1.1 水 質(zhì)

錢塘江一工段附近水質(zhì)為Ⅱ類～Ⅲ類，河口受潮汐影響，水質(zhì)年度變化較大，但總體水質(zhì)情況較好。

3.1.2 徑 流

錢塘江流域年際間有連續(xù)豐水、枯水周期變化。20世紀(jì)60年代和80年代（除1983年）及21世紀(jì)初，徑流偏枯，20世紀(jì)50年代和70年代及90年代則偏豐。年內(nèi)徑流汛期徑流量占全年的60%左右，一次暴雨產(chǎn)生的洪水總量占全年的 30% ～ 40%[4]。

3.1.3 氯度變化特性

錢塘江河口含氯度受諸多因素的影響，包括徑流、潮汐、江道地形等。統(tǒng)計(jì)2000 — 2016年均日最大含氯度（見圖1 ～ 2），一工段附近的倉前站含氯度總體上呈減小趨勢(shì)，多年平均最大含氯度為0.44 g/L。含氯度的變化規(guī)律為:豐水年，如2002、2010、2012、2014 — 2016年徑流量大，含氯度小，日最大含氯度年平均值為0.18 ～ 0.33 g/L，小于0.35 g/L；徑流從豐轉(zhuǎn)枯的第1年，如2003年，因河床容積和潮差還較大，含氯度也較高；但連續(xù)枯水后河床淤高容積小，如2005 — 2009年，造成潮差小，所以含氯度也低。

圖 1 多年平均含氯度與徑流變化圖

圖 2 多年平均含氯度與潮差變化圖

因徑流和潮汐的季節(jié)性變化，導(dǎo)致錢塘江河口段氯度在年內(nèi)變化也十分明顯。統(tǒng)計(jì)2000 — 2016年各月平均日最大含氯度（見圖3 ～ 4），3 — 7月徑流較豐，且潮汐較弱，氯度含量較小；8 — 11月徑流減小，且為秋季大潮期，含氯度較大；12月、1月、2月雖為枯水期，徑流較小，但上下游河道淤積帶來的河口進(jìn)潮量減少，氯度反而較小。

圖 3 各月多年平均含氯度與徑流變化圖

圖 4 各月多年平均含氯度與潮差變化圖

3.1.4 取水保證率分析

大江東引水的目的是為改善大江東水質(zhì)，屬于景觀用水，目前在水體含氯度方面還沒有景觀用水標(biāo)準(zhǔn)。本次參考GB 5084 — 2005《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，按氯離子濃度≤0.35 g/L控制。

根據(jù)氯度控制標(biāo)準(zhǔn)及倉前站2000年以來逐日氯度最大值、最小值資料，分析引配水工程的取水情況。取水指標(biāo)分為可取水和不可取水2種情況，又將可取水天數(shù)細(xì)分為全天可取水和半天可取水，即可取水=全天可取水+半天可取水。

經(jīng)分析，多年平均可取水天數(shù)為296 d，占全年81%，其中全天可取水天數(shù)268 d，占全年73%，遠(yuǎn)大于半天可取水天數(shù)。2003年可取水天數(shù)最少，因2003年為徑流由豐轉(zhuǎn)枯的第1年，含氯度相對(duì)較高；2008年可取水天數(shù)最多，因該年在連續(xù)枯水年份中徑流有所增加，使得該年含氯度相對(duì)較低。倉前站各年各種取水情況取水天數(shù)、分布見圖5 ～ 6。

圖 5 倉前站各年各種取水情況取水天數(shù)示意圖

圖 6 倉前站各年各種取水情況分布圖

3.2 水質(zhì)改善分析

為了解錢塘江一工段引水對(duì)大江東水質(zhì)改善情況，本次建立大江東平原區(qū)一維水質(zhì)模型，從工程引水流量、閘門啟閉情況、出水口設(shè)置等方面考慮，當(dāng)引水流量達(dá)到20 m3/s時(shí)，年取水天數(shù)為296 d時(shí)，工程區(qū)打開外八工段閘、東江閘時(shí)，區(qū)域水質(zhì)改善效果較好，大江東核心區(qū)塊（八工段直河以西區(qū)塊，面積約75 km2）水質(zhì)可由現(xiàn)狀的Ⅴ類 ～ 劣Ⅴ類提升至Ⅳ類，河道換水周期約42 d，大江東其余地區(qū)水質(zhì)可提升至Ⅴ類，河道換水周期60 ～ 90 d。

4 結(jié) 論

進(jìn)行截污納管、河道綜合治理等環(huán)境工程減少污染物入河量是提升區(qū)域河網(wǎng)水質(zhì)十分有效的措施，同時(shí)為短期時(shí)間內(nèi)提升大江東區(qū)塊河網(wǎng)水質(zhì)，保障區(qū)域水環(huán)境，開展生態(tài)引水工程是十分必要的。本次從錢塘江一工段取水的引水條件和改善水質(zhì)情況分析，從錢塘江一工段取水在一定程度上可以滿足環(huán)境用水的需求，具有引水的可行條件，本次引水思路可以為今后大江東的水質(zhì)提升提供新的思路。