關于青年水庫設置前置庫的研究

于洪忠，張頂策，胡永富

(1.密山市青年灌區水利水保總站，黑龍江密山158300;2.密山市湖濱澇區水利水保總站白泡子分站，黑龍江密山158300)

1 基本情況

密山市青年水庫位于密山市北部，始建于1958年，1977年竣工。是一座以防洪、灌溉為主的大型水庫，流域面積1 138 km2，100 a一遇設計、1000 a一遇校核，多年調節。總庫容4.01億m3，興利庫容1.84億m3，興利水位126.80 m。核定庫區淹沒線水位127.80 m。(比興利水位高1.0 m)，淹沒線以上為保留耕地。多年平均來水量1.68億m3，水量調節系數0.86，設計灌溉面積2.5萬hm2，其中水田8.26萬hm2。

2 存在的環境問題

2.1 水質污染

農業生產和群眾生活垃圾是青年水庫水體的主要污染源。流域內有耕地5.87萬hm2，每年每公頃施用化肥(折標)量150 kg，化肥施用總量為8 805 t。按北方土地施肥方式，農作物化肥利用率40%，土壤殘留量25%計算，化肥流失量為35%，每年全流域流失化肥總量3 082 t，其中氮肥1 307 t，磷肥937 t。這部分化肥除河道自凈少量減少外，全部隨水流進入青年水庫，對水庫水質造成較大的污染。近幾年水庫一直處于低水位運行，庫容在0.7～0.9億m3，庫內水體為Ⅳ－Ⅴ類，總氮＞1.5 mg/L，總磷＞0.15 mg/L，化學需氧量CODCr＞32 mg/L，氮、磷含量超過富營養水體限界值(氮0.6 mg/L，磷0.02 mg/L)的2.5和7.5倍，水質呈富營養化狀態。

2.2 水土流失淤積庫容

流域水土流失面積5.46萬hm2，占流域面積的38%，其中耕地流失4.08萬hm2，占耕地面積的69.5%，占流域水土流失面積的74%。大面積坡耕地水土流失給青年水庫造成了嚴重的淤積。據測算每年因水土流失淤積青年水庫的土量達到130～160萬t。

3 設置前置庫的作用

前置庫就是在水庫內(一般在最高洪水位以下)入庫河流的河口處設置規模相對較小的水庫，將河道來水先蓄存在小水庫內，通過促進小水庫的生物反應和土壤滲透等自然凈化能力對水體凈化，沉淀河流挾帶的泥沙后再排水入大庫的工程設施。前置庫能有效地減少污染物質和減輕對水庫的淤積。在前置庫中，其食物鏈是一個復雜的系統，它包括水生植物、湖(庫)底生物和水鳥等。前置庫的凈化作用，不僅是物理的(沉淀、吸收)，也包括生化和生態的作用，其工作效率較高。

4 前置庫設置規劃

青年水庫有6條來水河道，根據河道的流域面積和河口水深及已修建通鄉公路的具體情況，本文規劃在金沙河、小裴德里河、珠山溝3條較大入庫河流的河口處設置前置庫(見青年水庫前置庫規劃示意圖)，前置庫正常蓄水位為126.80 m，即水庫的興利水位;最高水位為127.80 m，既水庫設計淹沒線水位(淹沒線以下土地已全部征用)。前置庫最高運行水位為127.80 m，比正常蓄水位高1.0 m，這部分庫容作為河流洪水期的調洪庫容，見青年水庫前置庫規劃特征值表。

表1 青年水庫前置庫規劃特征值表

5 效益分析

前置庫的效益主要體現在環境效益、生態效益、經濟效益和社會效益等。本文僅對環境效益和經濟效益做分析計算。

圖1 青年水庫前置庫規劃示意圖

5.1 環境效益

3處前置庫控制流域面積1 000.1 km2，占青年水庫流域面積的88%，對水庫的攔污、減於和改善水質將發揮較大的作用。

1)有效攔截雜物。通過前置庫溢洪道上游設置的攔污柵，可攔截作物秸稈、農藥瓶、生活垃圾等河道漂浮物，減輕對水庫的雜物污染;

2)減少水庫淤積。經水庫流域流失土壤量計算和與同類型前置庫攔沙效果比較，3處前置庫每年可攔蓄沉淀泥沙90～110萬t，減少水庫泥沙淤積量近70%。

3)凈化水質。利用前置庫水面、水體進行蘆葦等水生植物和魚、蟹等水產養殖，可有效吸收和降解水體中的氮、磷、COD等有機污染物質，凈化水質。蘆葦適宜生長水深為0.5～1.0 m，前置庫適宜蘆葦種植水面為521.3 hm2，每公頃可產干蘆葦8 505 kg，蘆葦秸稈中含氮1.59 mg/g，含磷0.75 mg/g，每年收獲蘆葦可從前置庫中帶走氮7.03 t、磷3.33 t。前置庫可養魚水面為1 280 hm2，每公頃養魚1 500尾，年產商品魚50 kg，根據中科院南京地理所研究，每克魚含氮2.1%，含磷1.1%，每年捕魚從前置庫帶走氮20 t，磷12.7 t。根據已建前置庫凈化水質類比和對青年水庫前置庫凈化水質能力分析，確定青年水庫前置庫污染物綜合去除率氮、磷為70%，COD為50%。青年水庫水體主要污染物下降至總氮＜0.45 mg/L，總磷＜0.05 mg/L，化學需氧量CODCr＜16 mg/L。青年水庫水質達到Ⅱ－Ⅲ類標準。

5.2 經濟效益

前置庫年產蘆葦4 434 t，純收益為46萬元;年產商品魚960 t，純收益為158萬元。蘆葦和養魚年純收益為204萬元。

6 結論及建議

青年水庫設置前置庫可以有效地限制和減少污染物質進入水庫，對改善水庫水質，減少淤積有較大的作用和較好的效果。前置庫攔污柵攔阻的漂浮雜物要安排專業設備和人員及時清除和處理;清除的前置庫內淤泥可作為水稻、考煙育苗的營養土綜合利用;合理開發利用前置庫的水面資源，在充分發揮工程效益的同時追求最大的經濟效益。

［1］ 金相燦，劉鴻量，等.中國湖泊富營養化［M］.北京:中國環境科學出版社，1990.

［2］ 黑龍江省水利勘測設計院.密山縣青年水庫技施設計［M］.哈爾濱:黑龍江省水利勘測設計院，1986.