基于多水源跨流域調(diào)水的流域水環(huán)境綜合整治方法及應用研究

趙燕 劉麗梅 張洪波 吳俊杰

摘 ?要：跨流域調(diào)水能夠有效地解決水資源時空分布不均的問題。文章針對異龍湖水環(huán)境惡化和流域水資源短缺的問題，分析了當?shù)氐乃Y源分布情況，制定了以石屏縣北部山區(qū)為調(diào)水水源和以早期建成的三岔河引水工程線路為基礎向北拓展作為調(diào)水線路的多水源跨流域調(diào)水方案，并分析了各水源的可供水量。研究表明，跨流域調(diào)水能有效地緩解異龍湖流域社會生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境用水不足的問題，提升了異龍湖水環(huán)境質(zhì)量，本研究能為其他流域的跨流域調(diào)水應用提供有益的借鑒。

關鍵詞：跨流域調(diào)水;多水源;異龍湖流域;水環(huán)境;可供水量

中圖分類號：U224 ? ? ? ? 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）28-0178-03

Abstract： Cross-basin water transfer can effectively solve the problem of uneven temporal and spatial distribution of water resources. As regards the deterioration of the water environment of Yilong Lake and the shortage of water resources in the river basin， this paper analyzes the distribution of local water resources. In this paper， a multi-source cross-basin water transfer scheme based on the north mountain area of Shiping County as the water diversion source and the early Sancha River diversion project as the water diversion line is formulated， and the available water supply of each water source is analyzed. The study shows that cross-basin water transfer can effectively alleviate the shortage of social production and eco-environmental water use in Yilong Lake basin， and improve the water environmental quality of Yilong Lake. This study can provide a useful reference for the application of cross-basin water transfer in other river basins.

Keywords： cross-basin water transfer; multiple water sources; Yilong Lake Basin; water environment; available water supply

1 概述

本課題以云南省石屏縣境內(nèi)異龍湖水環(huán)境綜合治理工程為例，分析了異龍湖水污染和流域水資源短缺的現(xiàn)狀，研究了異龍湖流域當前已有的水利工程措施、地區(qū)可供調(diào)用的水源分布和地區(qū)地形變化等因素，提出了多水源跨流域調(diào)水方案，并對方案應用效果進行了評價。研究結(jié)果表明，多水源跨流域調(diào)水措施能有效地緩解異龍湖水污染問題和區(qū)域水資源短缺問題。

2 研究對象

異龍湖位于云南省紅河州石屏縣境內(nèi)，地理坐標北緯N23°40′42.67″ 東經(jīng)E102°33′0.21″，地處珠江支流的源頭，緊靠珠江支流南盤江與紅河兩大流域分水嶺，屬珠江水系，流域面積360.4km2，湖泊面積31km2，最大水深6.55m，平均水深2.75m，正常蓄水位為1414.2m（黃海高程），對應水量約為11600萬方，最低運行水位為1412.08m，對應水量約為5100萬方，是中國最南端的高原淡水湖泊，被譽為石屏縣的“母親湖”。異龍湖具有蓄水防洪、農(nóng)田灌溉、生產(chǎn)生活供水、觀光旅游、調(diào)節(jié)氣候等多種功能，對紅河州經(jīng)濟社會發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護具有極其重要的意義。

異龍湖當前存在以下水資源和水環(huán)境問題：（1）異龍湖流域水資源短缺。近年來，異龍湖流域降雨量減少，與此同時，流域區(qū)域內(nèi)工農(nóng)業(yè)用水逐年增加，以及湖區(qū)滲漏的問題共同導致了水面面積呈現(xiàn)逐年減小的趨勢，水量連續(xù)幾年沒有完成蓄水任務;資源性缺水問題也同時導致湖體自凈功能下降，加大水質(zhì)改善難度。異龍湖流域徑流區(qū)年產(chǎn)水量4182萬方;而現(xiàn)狀需水量為5700萬方，其中農(nóng)業(yè)灌溉需水量2400萬方，年均蒸發(fā)量3300萬方，資源性缺水問題突出。（2）異龍湖水污染嚴重，屬于重度富營養(yǎng)化，是云南省九大高原湖泊中4個水質(zhì)長期處于V類或劣V類的湖泊之一[1-3]。其中，外流域調(diào)水方案是本文的主要研究對象。

3 對策研究及應用

3.1 調(diào)水水源的選擇

關于對石屏縣境內(nèi)水資源分布研究發(fā)現(xiàn)，石屏縣的北部山區(qū)屬高中山地區(qū)，山高林密，植被良好，雨量充沛，多年平均降雨量達1100mm左右，水資源較為豐富。該區(qū)地形、地質(zhì)適合建設骨干水源水庫工程的位置較多，區(qū)內(nèi)農(nóng)作物主要以旱作為主，農(nóng)業(yè)需水量小。同時該區(qū)海拔高程在1800～2500m之間，相對于異龍湖流域（異龍湖海拔1414m，赤瑞湖海拔1427.5m）海拔較高，適合建設自流式調(diào)水渠道。因此，綜合認為石屏縣北部山區(qū)是較合適的南部壩區(qū)的外流域調(diào)水水源區(qū)。不足之處在于該地區(qū)存在水源分散，缺少大流量水源的特點，因此需要采用多點取水的方式進行跨流域調(diào)水。

3.2 引水路線的選擇

三岔河引水工程線路位于異龍湖的北部，與北部山區(qū)來水方向一致，跨流域調(diào)水可基于三岔河引水工程線路根據(jù)水源地位置向北拓展，逐步形成多點供水的樹狀網(wǎng)絡。三岔河引水工程建成的高沖水庫已連通異龍湖上游的赤瑞湖，調(diào)水水流可通過赤瑞湖沿河道向下游異龍湖輸送。因此，高沖水庫可作為跨流域調(diào)水進入異龍湖流域的橋頭堡，形成以黃草壩水庫、阿白沖水庫和高沖水庫為主要節(jié)點構(gòu)成的調(diào)水主干線路，龍武水尾供水點-黃草壩水庫、小岔河供水點-高沖水庫干渠、小箐水庫供水點-阿白沖水庫、小路南龍?zhí)豆┧c-入阿白沖水庫干渠和杉老林水庫-阿白沖水庫等取水點匯入主干線路形式的樹狀跨流域調(diào)水網(wǎng)絡。

3.3 各水源可供水量分析

根據(jù)水文分析成果，考慮供水保證率設為P=75%，扣除10%下游生態(tài)用水后，龍武尾水、小岔河供水點、小箐水庫和杉老林水庫年供水量分別可達800.2萬方、261.8萬方、1023.7萬方和226.8萬方。加上三岔河引水工程2000萬方，小路南、北水南調(diào)和阿白沖水庫共約4300萬方，湖堤滲漏減少量410萬方，以上工程建成后，可向異龍湖流域年輸送9022.5萬方清水。其中用于流域灌溉和湖水蒸發(fā)水量約為5700萬方（2017年），剩余3322.5萬方，加上流域多年平均徑流量約4182萬方，跨流域年輸入異龍湖新鮮水量約為7504.5萬方，約占異龍湖正常水量11605萬方的64.7%，可有效緩解流域缺水和異龍湖水環(huán)境現(xiàn)狀。

4 結(jié)果及分析

項目實施以來，石屏縣水環(huán)境監(jiān)測部門對異龍湖水質(zhì)進行了以月為周期的連續(xù)監(jiān)測，本文收集了2015-2018年期間化學需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）、總氮（TN）和總磷（TP）等四項月水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過分析發(fā)現(xiàn)：COD、NH3-N和TN濃度四年期間整體呈下降趨勢，尤其是COD濃度下降明顯;總磷總體較為穩(wěn)定，變化不很明顯（圖1～圖4）。

從COD變化來看，2015-2018年期間，COD最高濃度為106.65mg/L，出現(xiàn)在2015年8月，2016年、2017年和2018年最高濃度分別為88.69mg/L（4月）、61.97mg/L（3月）和51.33mg/L（7月）;2015-2018逐年化學需氧量均值分別為82.93mg/L、70.53mg/L、50.61mg/L和42.61mg/L;2015年以來的最小濃度出現(xiàn)在2018年12月，為33.33mg/L。無論是歷年COD最高濃度還是平均濃度，都呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢，平均下降率達到48.62%。

從NH3-N和TN來看，NH3-N在2015-2018各年最高濃度分別為0.35mg/L（2015.09）、0.32mg/L（2016.07）、0.1832mg/L（2017.04）和0.23mg/L（2018.01），平均濃度分別為0.21mg/L、0.21mg/L、0.14mg/L和0.13mg/L;TN為3.67mg/L（2015.08）、2.65mg/L（2016.09）、2.28mg/L（2017.11）和2.3mg/L（2018.06），平均濃度分別為2.56mg/L、2.27mg/L、2.02mg/L和1.94mg/L。總體來看，各年最高濃度和平均濃度都呈下降趨勢，濃度平均下降率分別達到NH3-N 38.1%和TN 24.22%。

從TP來看，研究期間濃度變化不明顯，各年濃度均值依次為0.05mg/L、0.06mg/L、0.06mg/L和0.06mg/L，多數(shù)時間徘徊在Ⅲ類和Ⅳ類水臨界值附近。

5 結(jié)束語

本課題針對異龍湖流域自產(chǎn)水量少，流域缺水嚴重和異龍湖水環(huán)境惡化等問題，在分析石屏縣水資源分布特點制定了多水源跨流域調(diào)水補充異龍湖流域社會和生態(tài)用水的方案，并確定了調(diào)水水源地、調(diào)水線路和各水源可供水量。方案選擇從石屏縣北部山區(qū)作為調(diào)水水源地，在早期已經(jīng)建成的三岔河引水工程線路的基礎上向北部拓展建設調(diào)水渠道網(wǎng)。工程建設完工后，在滿足異龍湖流域現(xiàn)狀社會生產(chǎn)用水的情況下，仍能向異龍湖補充約占異龍湖正常水量64.7%的水量;配合異龍湖流域面源污染治理措施，使得異龍湖水環(huán)境得到較大改善。研究表明，跨流域調(diào)水通過向受水區(qū)提供清潔水源，增加受水流域的可用水量，能夠有效緩解當?shù)氐纳鐣a(chǎn)和生態(tài)環(huán)境缺水問題，本研究能為其他流域的跨流域調(diào)水應用提供有益的借鑒。

參考文獻：

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