茶坑水庫環境影響分析與評價

傅 春

（江西省水務集團有限公司,江西 南昌 330000）

水庫是集防洪、灌溉、發電等功能為一體的水力樞紐,通過其調蓄作用完成防洪抗旱、水資源優化配置等[1-2]。水庫及其他項目的環境影響評價主要是對工程的現狀、周邊區域和流域的生態環境進行分析和預測,并對其產生的負面影響提出相應的對策和措施。因此,在興建水庫前,必須充分考慮各因素對項目的環境影響,降低或避免環境的不利影響。

1 工程概況

龍南縣茶坑水庫位于南部的臨塘鄉塘口村茶坑,流經桃江二級支流、渥江一級支流石門河的中游臨塘鄉下蕉陂,集水面積約60 km2,壩址以上河長19.8 km,河道平均比降為11.9‰。茶坑水庫主要以供水和灌溉為主,且水庫正常蓄水位297.50 m,水庫總庫容2220 萬m3,興利庫容1684 萬m3,死庫容116 萬m3,水庫日供水量為6.6 萬t/d,灌溉面積320 畝。茶坑水庫工程于2020 年3 月2 日正式開工,截至目前大壩主體工程分兩期進行施工。一期工程大壩混凝土于2020 年10月份開始澆筑,目前已完成澆筑高程為298 m；二期工程大壩砼于2021 年11 月開始澆筑,目前已完成澆筑高程為274 m 高程。

2 環境影響評價

2.1 庫區水文情勢影響

2.1.1 水域形態變化

茶坑水庫壩址枯水期河床高程約265.8 m～268.5 m,河床寬10 m～15 m,水深約0.5 m～1.0 m。水庫建成后,干流回水為7.1 km,相比天然河道抬高了42 m,庫內平均水深約14.3 m,正常蓄水位時水庫水面面積為126 hm2,對應的庫容為1800×104m3。因河谷區水面逐漸變寬,流速變緩,水庫河段的河道從急流型變為變為湖泊緩流型。

2.1.2 水位變化

石門河徑流由降水形成,天然情況下,因流量隨降水的季節變化,河道水位汛期高,枯季低。水庫建成蓄水后,將根據石門河的水文狀況及茶坑水庫特性擬定水庫運行方式,屆時庫區水位將隨水庫調節運行變化,從而改變了天然狀況。茶坑水庫具有年調節能力,水庫消落對其下游的補償效益具有顯著作用,全年庫區水位將在死水位與正常蓄水位之間變動,年變幅變化在24.5 m 左右。

2.2 對水庫壩下水文情勢影響分析

2.2.1 水庫蓄水對水文情勢的影響

渥江一級支流石門河主要以降水補給為主,夏季水量大、冬季水量小,且年內差異變化較大。茶坑水庫正常蓄水位297.5 m,庫內平均水深比天然條件下水位明顯抬高。由于茶坑水庫最深處為42 m,75%以上水量通過輸水管網工程供給龍南縣城區生活飲用水,工程運行對庫水水溫和下游河段水文情勢產生影響很大。

2.2.2 對下游其他用水戶的影響

茶坑壩址以下至石門河口區間流域僅4 km,經調查無其他用水量大的水戶,主要有零散分布的小面積農業灌溉用水戶,農田面積約320 畝,取水多采用石門河上的水陂引水,壩址至石門河口區間面積約20 km2,區間多年平均來水量約1902 萬m3,來水較豐富,仍可滿足灌溉用水要求。

2.3 水庫蓄水對泥沙影響預測

茶坑水庫集水面積59.7 km2,水庫使用年限50 年泥沙淤積量為59.7 萬m3。因水庫攔截推移質和部分懸移質,壩址下游的總輸沙量將減少。水庫淤積高程約為268.11 m,低于死水位273 m,而水庫本身死水位以下留有淤沙庫容,不影響工程效益的發揮。

2.4 水庫水溫影響

2.4.1 水庫水溫結構類型判別

茶坑水庫的水溫變化與氣溫及水體流動息息相關。茶坑水庫的水溫分層與水的深度、水體交換的頻次、徑流總量等密切相關。采用分層評價模式,取用國內較為通用的徑流—庫容比,β指標大致判定水庫水溫結構,其判別指標如下：

茶坑水庫的分層及其穩定性判別見表1。

表1 茶坑水庫水溫分層及穩定狀況判別指標表

項目總庫容2220 萬m3,水庫壩址處多年均徑流量為5676 萬m3,校核洪水洪量1017 萬m3。則計算結果=2.56,β=0.46。因此,水庫水溫分層為穩定型分層水溫。

2.4.2 水庫水體水溫預測

對庫區垂直水溫的分布計算,采用下式各月水溫計算公式：

式中：Ty為壩前水溫,℃；T0為庫表面月平均水溫值,℃；Tb為庫底月平均水溫值,℃；m 為月份；Y 為壩前水深,m。

預測結果見表2。

表2 茶坑水庫水溫預測成果表 單位：℃

由表2 可以看出,茶坑水庫的水溫隨深度變化呈下降趨勢,到達一定深度后水溫變化速度減緩；水庫表層水溫隨季節變化較大,而水庫庫底水溫隨季節變化小。為了降低生態放水水溫過低對下游河道和農田、果園灌溉的影響,項目環評要求生態放水管必須設置進口,并設置在第一層～第三層,使生態放水水溫＞20℃。

2.5 水庫蓄水運行對庫區水質影響預測與評價

水庫蓄水初期,淹沒區庫底清理后的殘留物質會分解釋放出的有機質,分解后將使水體中BOD5、COD、氮和磷等濃度增加,溶解氧降低。水庫蓄水運行時,對其水質的評價選擇以下四個因子進行預測：總氮、總磷、高錳酸鹽指數和葉綠素a。

2.5.1 水庫水質分層預測

通過分析,中小型水庫蓄水初期,表層的IMn濃度大于來水的濃度,pH、總氮、總磷與來水幾乎一樣。蓄水后三年,水庫表層IMn小于來水,pH、總氮、總磷與來水相差不大。但總的來說,由于水庫復氧機制的變化,水庫表層DO 濃度低于上游來水,水庫除DO 分層明顯外（下層濃度低于上層）,IMn、pH、總氮、總磷分層不明顯。

2.5.2 水庫水質模型

根據茶坑水庫入庫水量、出庫水量、水庫形狀及運行方式情況分析,一年中進水口以上茶坑水庫大多數時間分層不明顯,處于混合或過渡狀態。根據導則,以水庫的水深和面積判斷,地表水域規模為小庫,由于IMn、pH、總氮、總磷等指標對茶坑水庫的分層不太明顯因此可以簡化。

可采用湖庫的安全混合衰減模型預測高錳酸鹽指數濃度,計算公式如下：

式中：C 為庫水污染物的預測濃度,mg/L；W0為污染物入庫速率,g/s；Q 為水庫出流量,m3/s；V 為水庫容積,m3；K 為污染物綜合降解系數,1/s；Kh為中間變量；1/s；Ch為湖庫現狀濃度,mg/L。

水庫總氮、總磷濃度根據狄隆模型計算,公式如下：

式中：C 為庫水總磷的預測濃度,mg/L；L 為水庫單位面積年度營養鹽的負荷量,g/（m2·a）；Q 為年入庫水量,m3；V 為水庫相應的容積,m3；Z 為水庫平均水深,m；R 為氮、磷的滯留系數,其與單位面積水負荷q 相關,q 等于年輸出水量與水庫表面積之比,R=0.426 exp（-0.271 Q/A）+0.574 exp（-0.00949 Q/A）。

2.5.3 水庫的污染物輸入量

茶坑水庫庫區流域主要涉及耕地、林地等,庫區上游無工業廢水排放,排入河道的污染源主要為生活污水和農業退水。因此,水庫建成后入庫的污染物的量可以用現狀污染源調查數據估算。根據地表流量取年平均流量為1.8 m3/s,估算流入茶坑水庫的高錳酸鹽指數、總磷、總氮量,結果見表3。

表3 庫區徑流入庫污染物輸入量

2.5.4 水庫水質預測結果

高錳酸鹽指數采用湖庫完全混合衰減模型,總磷、總氮采用狄隆模型,分蓄水初期和營運期兩種情況進行計算,水庫出流量取最小下泄流量0.36 m3/s（項目最小下泄流量確定為生態需水）與平均取水量0.77 m3/s 之和,即1.13 m3/s,高錳酸鹽指數綜合降解系數K 取0.04。估算水庫運行最不利條件下,即死水位時高錳酸鹽指數、總磷、總氮濃度,結果見表4。

表4 茶坑水庫水質預測結果 單位：mg/L

從表4 可知,茶坑水庫運營期水質優于蓄水初期,水庫蓄水初期水質滿足Ⅲ類水標準,運營期滿足Ⅱ類水標準,滿足水功能區水質目標要求。

3 結論

茶坑水庫建成后將為龍南縣城區提供6.6 萬t/d 的供水量,屬于對環境有正效益的項目,其建設符合流域綜合規劃、區域發展規劃、環境功能區劃和國家產業政策,建成后有著良好的社會、經濟效益。同時,從水文情勢分析,工程的興建對環境的影響是利多弊少。