調(diào)水引流在太湖水環(huán)境綜合治理中的作用分析

展永興，季軼華，沈 利

（1.江蘇省太湖水利規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，215128，蘇州；2.江蘇省蘇州市水利局，215128，蘇州）

太湖流域經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口密集、城市集中，涉及江蘇、浙江、上海和安徽3省 1市，流域面積 3.69萬 km2。太湖位于流域中心，是流域內(nèi)重要的水源地和洪澇水調(diào)蓄中心。自20世紀(jì)80年代以來，流域水環(huán)境污染日益嚴(yán)重，湖體呈富營養(yǎng)化狀態(tài)。水環(huán)境不斷惡化的趨勢及2007年無錫供水危機(jī)事件，嚴(yán)重影響到流域廣大群眾的飲用水安全和流域可持續(xù)發(fā)展。國家發(fā)改委會同有關(guān)部門編制了《太湖流域水環(huán)境綜合治理總體方案》（以下簡稱 《總體方案》），2008年5月國務(wù)院批復(fù)同意?！犊傮w方案》確定太湖流域水環(huán)境綜合治理以污染物總量控制為核心、保障飲用水安全，采取污染源治理、提高太湖流域水環(huán)境容量（納污能力）、生態(tài)修復(fù)及建設(shè)、節(jié)水減排建設(shè)、能力建設(shè)等保障措施，達(dá)到近、遠(yuǎn)期治理的階段性目標(biāo)。其中提高太湖流域水環(huán)境容量 （納污能力）是太湖水環(huán)境綜合治理措施之一，遵循“先治污，后調(diào)水”的原則，擴(kuò)大引江濟(jì)太調(diào)水規(guī)模，實施調(diào)水引流工程。

發(fā)生無錫供水危機(jī)事件3年來，水利部門充分利用現(xiàn)有望虞河“引江濟(jì)太”等調(diào)水引流工程的實踐，進(jìn)行了系統(tǒng)化的水文、水質(zhì)監(jiān)測，積累了大量珍貴的數(shù)據(jù)。通過實測數(shù)據(jù)說明調(diào)水引流工程在應(yīng)急處理無錫供水危機(jī)和提高太湖水環(huán)境容量的作用，分析污染源近遠(yuǎn)期治理效果，并對照治理目標(biāo)，結(jié)合太湖流域河網(wǎng)特征提出進(jìn)一步擴(kuò)大調(diào)水引流工程的必要性，同時利用太湖二維水流水質(zhì)模型等分析調(diào)水引流工程實施后效果，以期科學(xué)、客觀地反映調(diào)水引流工程在太湖流域水環(huán)境綜合治理中發(fā)揮的作用。

一、調(diào)水引流工程實踐作用分析

1.引江濟(jì)太在應(yīng)對無錫市供水危機(jī)中的作用

2007年5月底，太湖西北部貢湖、梅梁湖藍(lán)藻大規(guī)模暴發(fā)，引發(fā)無錫市飲用水水源地供水危機(jī)。為抑制藍(lán)藻暴發(fā)趨勢，緩解供水危機(jī)，望虞河實行大流量調(diào)水，同時啟動梅梁湖泵站抽水。調(diào)水引流后，水源地水質(zhì)得到明顯改善，貢湖高錳酸鹽指數(shù)、NH3-N、TP和TN分別從引水前的6.9 mg/L、1.06 mg/L、0.161 mg/L 和 3.73 mg/L 下降到 4.3 mg/L、0.39 mg/L、0.105 mg/L和1.93 mg/L，減少了 38%、63%、35%和48%；梅梁湖灣高錳酸鹽指數(shù)、NH3-N、TP和 TN也分別減少了 30%、83%、24%和 68%。同時，調(diào)水引流后，太湖水位基本維持在3.00～3.25 m之間，湖灣內(nèi)水體流動明顯加快，藍(lán)藻生長得到了一定的抑制，貢湖灣錫東水廠的葉綠素a含量由調(diào)水前的53 μg/L逐步降低到10.5 μg/L。望虞河引江濟(jì)太等現(xiàn)有調(diào)水引流工程在應(yīng)對無錫供水危機(jī)的突發(fā)水污染事件中，發(fā)揮了不可替代的重要作用。

2.調(diào)水引流工程改善太湖水環(huán)境的作用

（1）合理調(diào)控太湖水位，提高太湖水環(huán)境容量，有效抑制藍(lán)藻暴發(fā)的時間和強(qiáng)度

供水危機(jī)以來，望虞河抽引56億m3的長江水進(jìn)入河道，其中經(jīng)望亭立交直接進(jìn)入太湖27億m3，經(jīng)望虞河沿線兩岸口門進(jìn)入太湖周邊河網(wǎng)29億m3；經(jīng)梅梁湖泵站抽水出流21.5億m3。通過調(diào)水引流工程的實施，太湖置換周期從原來的309 d縮短至250 d，加快了太湖水體的置換速度，太湖大部分時間保持3.00～3.40 m的適宜水位，增加了太湖水環(huán)境容量，對藍(lán)藻的發(fā)育生長有明顯的抑制作用。2009年太湖水位比2007年偏高0.15～0.40 m，使太湖藍(lán)藻大面積發(fā)生的時間推遲了近1個月，且發(fā)生的強(qiáng)度也明顯降低。2007年太湖藍(lán)藻水華首次大面積生成時間是4月4日，面積為65 km2；2009年首次出現(xiàn)藍(lán)藻水華聚集時間是4月26日，面積只有4.5 km2，藍(lán)藻暴發(fā)的次數(shù)和累計面積呈逐年下降的趨勢。

（2）改善入湖水質(zhì)，促進(jìn)湖區(qū)水源地以及受益區(qū)河網(wǎng)水質(zhì)持續(xù)改善

實施大流量引江濟(jì)太，優(yōu)化了入湖水源結(jié)構(gòu)，同時加快了湖區(qū)水體置換，持續(xù)改善這部分湖區(qū)的水體質(zhì)量，保證了蘇州、無錫城市供水水源地以及東太湖往下游供水的水質(zhì)。據(jù)對太湖水源地水質(zhì)逐日檢測資料分析，這些水源地水質(zhì)溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮等指標(biāo)基本穩(wěn)定在Ⅰ～Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)；總磷指標(biāo)東太湖水源地穩(wěn)定在Ⅲ類，梅梁湖水源地穩(wěn)定在Ⅳ類；總氮指標(biāo)東太湖水源地穩(wěn)定在Ⅳ類；梅梁湖水源地穩(wěn)定在Ⅴ類。水質(zhì)普遍提高了一個以上等級，過去水質(zhì)一直較差的梅梁湖的主要水質(zhì)指標(biāo)已與水質(zhì)較好的東太湖有接近的趨勢。望虞河引水進(jìn)入太湖周邊河網(wǎng)后，加大了水流動力，促進(jìn)了有序引排，增加了環(huán)境容量，加之控源截污和河道疏浚整治措施，受益水體水質(zhì)得到明顯的改善。

（3）合理引排調(diào)度，有效減少湖體內(nèi)源污染

通過梅梁湖泵站的排水，直接減少湖體中的內(nèi)源污染。供水危機(jī)后，梅梁湖泵站長年抽排梅梁湖水體，加快了梅梁湖的水體交換，還可把湖體內(nèi)的污染和藍(lán)藻物質(zhì)大量排出。根據(jù)梅梁湖泵站進(jìn)水口水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測算,梅梁湖泵站排水 21.2億 m3，相當(dāng)于從梅梁湖湖體中帶走了化學(xué)需氧量 3.8 萬 t，總氮 4 480 t，總磷 252 t，氨氮 900 t。

（4）增加太湖水資源量，保障流域供水安全

太湖流域多年平均水資源總量177億 m3，2004年用水量已達(dá) 320億m3，流域水資源量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用水需求。引江濟(jì)太增加了流域供水量，緩解了流域旱情，改善了水質(zhì)、水環(huán)境、水生態(tài)，保證了重要水源地供水安全及工農(nóng)業(yè)供水需要。至2007年引江濟(jì)太共調(diào)引長江水105.6億 m3，相當(dāng)于兩個半太湖的水量，大大提高了太湖流域水資源的承載能力。

二、擴(kuò)大調(diào)水引流工程的必要性

1.調(diào)水引流是《太湖流域水環(huán)境綜合治理總體方案》明確的重要措施之一

根據(jù) 《太湖流域水環(huán)境綜合治理總體方案》和《江蘇省太湖水污染綜合治理工作方案》中對污染源治理的安排，江蘇太湖地區(qū)水污染治理措施包括：加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，淘汰落后生產(chǎn)能力；加快城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)，全面提高污水處理率和處理標(biāo)準(zhǔn)；加大農(nóng)業(yè)面源污染治理力度等。按照上述污染源綜合治理措施，《總體方案》提出近期CODCr削減率為 16.4%，NH3-N削減率為23.6%；遠(yuǎn)期CODCr削減率為41.0%，NH3-N削減率為58.9%。據(jù)此模擬計算分析污染治理后的水質(zhì)改善效果。

采用太湖二維水流水質(zhì)數(shù)學(xué)模型，根據(jù)2005年實測環(huán)湖各支流出入湖水量資料，分別計算現(xiàn)狀工程條件下區(qū)域現(xiàn)狀污染物排放和遠(yuǎn)期污染物達(dá)到允許排放量情況下太湖主要水質(zhì)指標(biāo)的變化情況。分析表明，江蘇太湖地區(qū)污染治理達(dá)到遠(yuǎn)期允許排放量后，太湖湖區(qū)的水環(huán)境雖然得到明顯改善，但主要水質(zhì)指標(biāo)類別基本沒有改變，TP和TN仍是主要超標(biāo)項目。因此，需在加強(qiáng)污染治理的同時，進(jìn)一步實施擴(kuò)大引江濟(jì)太，合理調(diào)水引流，提高太湖水環(huán)境容量，滿足規(guī)劃水質(zhì)目標(biāo)的實現(xiàn)。

2.調(diào)水引流工程是增強(qiáng)太湖流域河湖有序流動、改善水環(huán)境的有效措施之一

太湖流域是我國典型的平原水網(wǎng)地區(qū)，河網(wǎng)水體流動極其困難。為增強(qiáng)河網(wǎng)水體的有序流動，2002年開始進(jìn)行望虞河引江濟(jì)太調(diào)水工程試驗。通過望虞河引江濟(jì)太調(diào)水試驗、2007年無錫供水危機(jī)后實施望虞河引水、梅梁湖泵站排水聯(lián)合調(diào)度，以及近年調(diào)水引流工程實踐，實測的水文水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，均說明調(diào)水引流工程服務(wù)區(qū)內(nèi)的水質(zhì)得到明顯改善，提高了受水區(qū)水體的稀釋能力，同時水體流速的提高增大了水體的自凈能力。

3.實現(xiàn)江湖互動、有序引排符合太湖流域河網(wǎng)水系特征

太湖流域通過河網(wǎng)與長江緊密聯(lián)系起來，在歷史上沿江口門未實施控制時，與長江實屬一個整體。為抵御長江洪水的侵襲，經(jīng)多年的水利建設(shè)，現(xiàn)已建成由堤防、沿江口門建筑物等組成的沿江控制線，既可擋潮御鹵減少泥沙淤淀，又可根據(jù)內(nèi)部河網(wǎng)引、排水需要，實現(xiàn)河網(wǎng)與長江有序、有節(jié)制的互動。

根據(jù)太湖流域沿江口門實測引排水量分析和不同時期排江水量（1956—2006年和 2000—2006年月平均值，2000年后太湖流域加大沿江口門引排調(diào)度）對比分析，太湖流域年均排江量從47.57億m3陡然減少到38.56億m3，特別是主汛期后（9—12月）排江水量由多年平均的15.69億 m3明顯減少到 5.81億 m3。引江水量對比分析也可以看出，為改善流域、區(qū)域河網(wǎng)水環(huán)境，引水量猛增，太湖流域1956—2006年系列多年平均主汛期后（9—12月）引江水量14.72億 m3， 而 2000—2006年系列多年平均主汛期后引江水量29.19 億 m3。

隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，流域內(nèi)用水需求發(fā)生了明顯變化，目前太湖流域沿江引排呈現(xiàn)為引水量增加而排水量逐年減少特別是汛后排水量減少幅度較大的特征。為形成太湖河網(wǎng)地區(qū)水的有序流動，提高水環(huán)境容量，在加大引江水量的同時需要進(jìn)一步加大排江水量，實現(xiàn)河網(wǎng)與長江引排關(guān)系的良性互動，達(dá)到引排合理調(diào)度的目標(biāo)。

三、進(jìn)一步實施調(diào)水引流工程的作用分析

1.新增調(diào)水引流工程的總體思路

太湖雖屬長江水系，但與長江的引排系統(tǒng)并不通暢，除望虞河外，長期以來沒有主干河溝通，長江的優(yōu)質(zhì)水過不來，區(qū)域內(nèi)的劣質(zhì)水排不出。為恢復(fù)長江和太湖之間的暢引暢排，按照國家《總體方案》的要求，在總結(jié)引江濟(jì)太實踐的基礎(chǔ)上，江蘇省太湖地區(qū)擬規(guī)劃實施“三大調(diào)水循環(huán)”：①“長江→望虞河→貢湖→太湖→太浦河”循環(huán)，即通過望虞河調(diào)引長江水入太湖，增加太湖水體流動。②“長江→望虞河→貢湖→梅梁湖→梁溪河→無錫城區(qū)河網(wǎng)→走馬塘→長江”循環(huán)，即利用望虞河引入的長江水和大太湖水進(jìn)入梅梁湖，再用梅梁湖水改善運(yùn)河和無錫城區(qū)河網(wǎng)水體排入走馬塘入江。③“長江→新孟河→滆湖→太湖→梅梁湖→新溝河→長江”循環(huán)，即通過新孟河引長江優(yōu)質(zhì)水入太湖，進(jìn)一步促進(jìn)太湖和梅梁湖、竺山湖水體流動，部分水量由新溝河排入長江，大部分水量進(jìn)入大太湖并通過太浦閘下泄，提高太湖湖體流動的范圍和強(qiáng)度。

2.分析方法簡介

采用丹麥Mike21軟件中平面二維數(shù)學(xué)模型進(jìn)行全太湖的水動力與水質(zhì)模擬計算。Mike21模型是丹麥水力學(xué)研究所開發(fā)的二維數(shù)學(xué)模擬軟件，廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外水動力模擬當(dāng)中，取得了較好的效果，是目前國際上較為先進(jìn)的模型之一。該模型選用2005年實測水質(zhì)進(jìn)行率定，結(jié)果表明計算成果與實測成果基本接近，主要區(qū)域內(nèi)水質(zhì)濃度的最大偏差不超過10%。計算范圍為整個太湖，采用太湖1∶50 000水下地形資料，局部水域采用新的地形資料進(jìn)行修正。旁側(cè)入流采用環(huán)湖主要口門2005年的實測年平均入湖流量和入湖污染物量作為水流和水質(zhì)的控制條件，初始水位取3.11 m，即太湖多年平均水位，風(fēng)速取4.0 m/s的恒定風(fēng)速和SE方向的恒定風(fēng)向。

3.進(jìn)一步實施調(diào)水引流工程改善太湖水環(huán)境效果的初步分析

經(jīng)計算，走馬塘等3項調(diào)水引流工程全面實施后，在現(xiàn)狀排污條件下，全太湖平均CODMn、TP和TN濃度可下降35%、21%和34%，梅梁湖、竺山湖下降幅度更大，其中梅梁湖平均 CODMn、TP和 TN濃 度 可 下 降53%、44%和58%；竺山湖平均CODMn、TP和 TN濃度可下降 66%、51%和64%。在污染源削減條件下，全太湖平均CODMn、TP和TN濃度可下降41%、27%和42%，水質(zhì)可以由現(xiàn)狀的劣Ⅴ類提高到近Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。

四、結(jié) 論

通過以上分析，可以得到以下結(jié)論：

①太湖流域水環(huán)境綜合治理首要任務(wù)是加強(qiáng)污染源治理，從源頭上加強(qiáng)污染防控和治理。切實控污減排是太湖水環(huán)境改善的基礎(chǔ)。

②調(diào)水引流實踐證明，為增強(qiáng)太湖流域平原水網(wǎng)河湖水體的有序流動，提高水環(huán)境容量，科學(xué)合理的調(diào)水引流是一項十分必要且有效的措施。

③太湖流域水環(huán)境治理是一項綜合性任務(wù)，只有實施污染源治理、調(diào)水引流提高水環(huán)境容量等綜合治理措施，才能實現(xiàn)太湖流域水環(huán)境的治理目標(biāo)。

④進(jìn)一步擴(kuò)大調(diào)水引流工程，進(jìn)行科學(xué)合理調(diào)度，更大程度地改善太湖、梅梁湖、竺山湖水環(huán)境。

[1]翟淑華，張紅舉，胡維平，等.引江濟(jì)太調(diào)水效果評估[J].中國水利，2008（1）.

[2]金科，王船海，俞曉亮，等.引江濟(jì)太水量水質(zhì)聯(lián)合調(diào)度模型在應(yīng)急調(diào)水中的應(yīng)用[J].中國水利，2008（1）.

[3]呂振霖.關(guān)于當(dāng)前我省水利發(fā)展中的幾個重要問題的思考[J].江蘇水利，2009（9）.