防洪調蓄湖引水工程引水規模論證

帥志勇

（南昌縣贛撫平原水資源保護中心，江西 南昌 330200）

1 引水規模論證

1.1 一工段年取水狀況分析

根據某中心2017年的研究成果，統計某站2000年以來，逐年各種取水情況的天數以及百分比，統計結果見圖1，各年全天可取水、半天可取水及不可取水等情況分別占比73%、8%和19%。從統計結果可知，多年平均可取水天數為296 d，占全年81%，其中全天可取水天數268 d，占全年73%，遠大于半天可取水天數。2003 年可取水天數最少，因2003 年為徑流由豐轉枯的第一年，含氯度相對較高。2008年可取水天數最多，因該年在連續枯水年份中徑流有所增加，使得該年含氯度相對較低。

圖1 某站各年各種取水情況分布圖

根據統計結果進行排序，并計算各種取水情況的保證率，可知，在10%的保證率下，全天可取水天數可達309 d，大致相當于2007年全天可取水水平（306 d）；不可取水天數有125 d，相當于2011年不可取水水平（122 d）。在50%的保證率下，全天可取水天數有272 d，相當于2005年全天可取水水平（272 d）；不可取水天數有65 d，相當于2006年不可取水水平（65 d）。在90%的保證率下，全天可取水天數有204 d，相當于2000 年全天可取水水平（204 d）；不可取水天數有30 d，大致相當于2015年不可取水水平（31 d）。

目前中國尚沒有環境用水保證率標準，參考《灌溉與排水工程設計規范》，濕潤地區以水稻為主的灌溉設計保證率為80%～95%，因環境用水功能低于灌溉用水，故本報告中保證率取其下限80%。可見在80%保證率時，該工程全年可取水（包括全天、半天可取水）天數237 d，占全年65%。

1.2 一工段月取水情況分析

1.2.1 全天可取水天數

根據取水指標說明，統計某站2000年以來，逐年逐月全天可取水情況的天數以及百分比。從統計結果可知，3-6月份全天可取水天數最高，可達26-28 d；1-2 月、7 月、12 月全天可取水天數次之，為23-24 d；8-11 月全天可取水天數最少，為14-19 d，而其中又數10月為全年中全天可取水天數最少月份。

根據以上統計結果，計算逐月全天可取水情況保證率，根據結果可知，在10%、50%和90%的保證率下，月全天可取水天數分別為22-31 d、14-24 d、4-23 d，全年總天數分別為348 d、286 d、137 d，分別占全年可取水天數的95%、78%、38%。根據上半年和下半年各保證率全天可取水天數（圖2和圖3），上半年取水條件好于下半年。上半年，保證率在30%～50%以下時，都能滿足整月全天可取水；在70%保證率及以上時，可取水天數隨著保證率的升高而急速下降，但在90%保證率時可取水天數仍有11-23 d。下半年，可取水天數隨著保證率的升高而勻速下降，在90%保證率時，為5-14 d；取水條件仍是10月最差，9月次之。

圖2 上半年各保證率全天可取水天數圖

圖3 下半年各保證率全天可取水天數圖

1.2.2 半天可取水天數

根據取水指標說明，統計該站2000年以來，逐年逐月半天可取水情況的天數以及百分比。從統計結果可知，2-6月份半天可取水天數較少，平均為1 d；9月份半天可取水平天數最多，有4 d，其余月份半天可取水天數為2-3 d。根據統計結果，逐月計算半天可取水情況保證率的情況下，在10%、50%、90%的保證率下，月半天可取水天數分別為4-10 d、0-3 d、0 d，全年總天數為77 d，分別占全年可取水天數的21%、5%和0%，即在90%的保證率下全為全天可取水或不可取水。

根據上半年和下半年各保證率全天可取水天數的統計可見，下半年半天可取水天數明顯比上半年多。上半年，在50%～70%保證率以上時，半天可取水天數基本都為0 d，下半年在90%保證率時才基本沒有半天可取水情況的出現。但總的來講，半天可取水的天數在全年里還是不多的，在平均水平下，即50%保證率時，全年半天可取水天數一共18 d，占全年的5%。

1.2.3 不可取水天數

根據取水指標說明，統計該站2000年以來，逐年逐月不可取水情況的天數以及百分比。從統計結果可知，1-6月份不可取水天數相對較少僅為1-4 d；7、12 月不可取水天數一般為5 d；8-11 月份不可取水平天數為9-14 d，與全天可取水天數分布相對應，10 月份不可取水天數最多。根據逐月不可取水情況保證率的計算結果，在10%、50%、90%的保證率下，月全天可取水天數分別為22-31 d、14-24 d、4-23 d，分別占全年總天數的95%、78%、38%。上半年和下半年各保證率全天可取水天數的分析結果表明，上半年在50%保證率及以上時，不可取水天數均為0，整月均能取水；保證率為20%～10%時，不可取水天數急劇上升，10%保證率時，天數為6-19 d。下半年可取水天數隨著保證率的升高而勻速下降；下半年不可取水天數相對較多，在50%保證率下，不可取水天數有3-14 d，最差的10 月份有14 d 不可取水；在10%保證率時不可取水天數為15-25 d。總體而言，在保證率50%的平均水平下，全年不可取水天數一共有44 d，只占全年的12%。

1.3 一工段引水改善水質方案

在全天可引水條件下，該防洪調蓄湖及周邊調蓄湖最大需水規模為6.50 萬t/d。此次考慮從一工段引水，同時改善該湖及以西周邊河網水質，因此，還需考慮河道需水。整體需水量根據該湖及周邊河網蓄量放大，計算得到該湖及輸水河道最大需水規模為26×104t/d，即3 m3/s。由于一工段泥沙、含氯度變化復雜，難以實現全天引水。故在引水規模確定時，需要進一步分析不同時期的可引水時間。

根據以往含氯度、含沙量和水質濃度的同步監測情況，含氯度、含沙量和水質濃度的同步變化與潮位、徑流量均有一定的關系：一般小潮期間潮差較小，含氯度和含沙量最小，水質濃度也相對較低；隨著潮差的增大，含氯度和含沙量升高，水質濃度波動變大，濃度值也有升高的趨勢。同時徑流量越大，相應的含氯度和含沙量也越小。同時含氯度對水生動植物有一定的影響，一般認為較高的含氯度會抑制植物和魚類的生長繁殖。根據《地表水環境質量標準》，集中式生活飲用水地表水源地含氯度應在0.25 g/L以下。該湖引水時應盡量選擇含氯度較低的時段，以改善較高含氯度，故確定該湖的外江引水條件為含氯度不大于0.25 mg/L。

2 結論

在文中所進行的外排工程—防洪調蓄湖引水工程引水規模論證的基礎上，通過進一步參考國內主要湖泊、城市的換水周期，建議該湖換水周期為30 d，引水泵站每天運行時間約2 h，增強湖區的水體流動性，經計算，該湖的引水規模將達到5 m3/s。遠期一工段引水工程周邊調蓄湖均建成后，通過一工段引水泵站引入并通過沉淀河道沉淀后，經由三工段橫河改善整個片區的水質。遠期當湖區水質劣于Ⅳ類時，立即啟用引水泵站，將水質提升后的三工段橫河的河道水引入該湖及周邊調蓄湖。外排工程—防洪調蓄湖引水工程按照文中論證所確定的引水規模，能有效提高區域排澇調蓄能力并兼顧改善區域水環境。