對五花山水庫水質(zhì)預(yù)測及分析研究

富紅艷，甄貴生

(1.龍江縣水務(wù)局，黑龍江龍江161100;2.黑龍江省隆業(yè)水利水電工程公司，哈爾濱150001)

五花山水庫是一座以城鎮(zhèn)供水為主，兼顧發(fā)電、森林防火及改善生態(tài)環(huán)境等綜合利用功能的中型水庫工程。水庫建成后供水量可以滿足綏芬河市和綏陽鎮(zhèn)近遠(yuǎn)期生產(chǎn)、生活用水需求，同時利用水頭及剩余水量發(fā)電，優(yōu)化東寧電網(wǎng)電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，緩解電力電量供需矛盾。

1 五花山水庫地理位置

五花山水庫位于黑龍江省綏芬河流域小綏芬河干流上游，樞紐下游距東寧縣北部的綏陽鎮(zhèn)12 km，東南方向距綏芬河市約20 km。

2 五花山水庫建設(shè)任務(wù)

近期可為綏芬河市和綏陽鎮(zhèn)每年供水3 102萬m3，遠(yuǎn)期年供水量4 673萬m3。水庫水量大，水質(zhì)好，是綏芬河市和綏陽鎮(zhèn)居民生活和工業(yè)用水的理想水源。五花山水庫電站裝機容量為2 000 kW，近期保證出力388 kW，年發(fā)電量602 kW·h，遠(yuǎn)期年發(fā)電量458 kW·h。

3 水庫水質(zhì)預(yù)測分析

水庫在蓄水過程中及運行初期，土壤中的有機質(zhì)等物質(zhì)會部分溶解于水庫中，造成水體有機質(zhì)含量增加，對庫水水質(zhì)產(chǎn)生一定的影響，類比已有水庫土壤溶出試驗結(jié)果可知，土壤養(yǎng)分各項指標(biāo)對庫區(qū)水質(zhì)的貢獻(xiàn)值均較小，說明淹沒區(qū)土壤對水庫水質(zhì)的影響程度較小。水庫蓄水初期土壤養(yǎng)分對庫水影響“較高”，隨著水庫蓄水量的增加，這種影響逐漸減小，至正常蓄水位時，這種影響趨于平衡，水庫達(dá)到正常蓄水位后運行3～5 a，隨著水體的不斷交換，這種影響會逐漸減弱，并達(dá)到新的動態(tài)平衡。由于目前水質(zhì)狀況良好，只是平水期高錳酸鹽指數(shù)超標(biāo)，建庫后，若嚴(yán)格按照水源保護(hù)措施的要求去做，預(yù)計水質(zhì)將好于現(xiàn)狀。

3.1 預(yù)測模型

水庫建庫初期，其入庫流量和出庫流量是不一樣的，因此對于小綏芬河水質(zhì)進(jìn)入水庫后的變化情況，采用出入庫流量不相等條件的湖庫完全混合模型:

式中:Ct為污染物出庫濃度，mg/L);CO為水庫初始污染物濃度，mg/L;C1為小綏芬河入庫口斷面污染物濃度，mg/L;t為預(yù)測時段，d;Q1為小綏芬河入庫流量，m3/s;Q為水庫出庫流量，m3/s;T滯留時間，d。

式中:V為水庫正常蓄水位庫容，m3;Q1為入庫流量，m3/s。

3.2 參數(shù)取值

C0為水庫各水期初始污染物濃度。采用2005年平水期和枯水期壩址斷面高錳酸鹽指數(shù)、BOD5和氨氮監(jiān)測濃度的平均值。C1為小綏芬河入庫口斷面污染物濃度。采用2005年小綏芬河入庫口斷面高錳酸鹽指數(shù)、BOD5和氨氮監(jiān)測濃度平均值。Q1為小綏芬河入庫流量。Q為水庫出庫流量。根據(jù)五花山水庫工程建成后，每年為綏芬河市和綏陽鎮(zhèn)提供城鎮(zhèn)生活及工業(yè)用水量及發(fā)電量折合為供水流量。V為水庫正常蓄水位庫容。五花山水庫正常蓄水位425.20m時的庫容為0.7535×108m3。T為滯留時間。為水庫正常蓄水位庫容除以水庫入庫流量。預(yù)測參數(shù)確定為高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量和氨氮。

3.3 預(yù)測結(jié)果

表1 工程運行期水質(zhì)預(yù)測結(jié)果 mg/L

由表1可以看出，工程運行期出庫水質(zhì)高錳酸鹽指數(shù)仍然超過GB3838－2002中Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，為Ⅲ類水質(zhì)，其它預(yù)測參數(shù)滿足或好于Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。雖然我們采用上述方法對出庫水質(zhì)進(jìn)行了預(yù)測，但是本計算方法沒有考慮水體的自凈作用，根據(jù)已有水庫水質(zhì)監(jiān)測資料顯示，水庫本身具有較強的自凈能力，天然來水經(jīng)過水庫的攔蓄、沉淀、降解等一系列自然凈化作用，各項水質(zhì)指標(biāo)將得到一定程度的改善，因此，若考慮水庫水體的自凈作用，則出庫水質(zhì)將較預(yù)測值有所改善。

4 對下游受納水域水質(zhì)的影響分析

工程實施后，近期水平年向綏芬河市和綏陽鎮(zhèn)供水3 102萬m3/a，供水能力的提高在促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的同時，也帶來了相應(yīng)的環(huán)境問題，即工業(yè)廢水排放量和生活污水排放量將會相應(yīng)增加，排入水體中的污染物總量也將增加，對綏陽鎮(zhèn)和綏芬河市下游河段水環(huán)境產(chǎn)生不利影響;另外，隨著水庫大壩的建設(shè)，大壩下游來水量將減少，勢必會降低小綏芬河下游河段水體的自凈能力，加大水體的污染負(fù)荷。

為了保護(hù)小綏芬河河流水質(zhì)，改善城市環(huán)境，綏芬河市政府委托黑龍江省城市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院于2004年編制完成了城市污水處理工程可行性研究報告，設(shè)計規(guī)模4萬t/d，城市的工業(yè)廢水及生活污水將統(tǒng)一進(jìn)入市政排水管網(wǎng)，經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排入河道，污染物的排放量會大大削減，排污口下游河段水質(zhì)將得到改善。

4.1 預(yù)測模型

為了進(jìn)一步論證工程建設(shè)對下游水環(huán)境的影響程度，采用完全混合模型對下游水環(huán)境進(jìn)行預(yù)測分析，模型如下:

式中:C為污染物混合濃度，mg/L;Cp為污染物排放濃度，mg/L;Ch為河流上游污染物濃度，mg/L;QP為廢水排放量，m3/s;Qh為河流流量，m3/s。

4.2 參數(shù)取值

Cp為工程建成后污染物排放濃度，考慮到綏芬河市污水處理廠已經(jīng)設(shè)計完成，現(xiàn)正處在擬建階段，故本次預(yù)測綏芬河市污水排放濃度執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918－2002)一級標(biāo)準(zhǔn)的B級標(biāo)準(zhǔn);QP為工程建成后城鎮(zhèn)廢污水排放量。預(yù)測參數(shù)確定為COD。

4.3 預(yù)測結(jié)果

表2 五花山水庫工程運行期水質(zhì)預(yù)測結(jié)果 mg/L

由表2可以看出，工程運行期綏芬河市排污口以下河段水質(zhì)中COD近期達(dá)到GB3838－2002中Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，遠(yuǎn)期達(dá)到Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);綏陽鎮(zhèn)排污口以下河段近期和遠(yuǎn)期均達(dá)到GB3838－2002中Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

5 小結(jié)

從以上分析開來首先，若考慮水體的自凈作用，在此基礎(chǔ)上根據(jù)功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)、水文狀況和水體自凈能力核定水域納污能力，確定限制排污總量，則可以從量上控制進(jìn)入下游的污染物總量;其次若考慮從生產(chǎn)過程中降低單位產(chǎn)品耗水量，如采取水循環(huán)利用或中水回用等方法，則會大大降低用水量，污水排水量也相應(yīng)減少。基于上述原因，若考慮其它因素，則河流中污染物濃度將會較預(yù)測值有所改善。

［1］ 崔長龍，邢敏毅，何建峰，劉艷.雞東縣八楞山水庫水質(zhì)現(xiàn)狀評價［J］.黑龍江水利科技，2009，37(05):127.