程海湖補(bǔ)水可行性研究

和繼華

(云南省水文水資源局麗江分局，云南 麗江 674100)

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程海湖補(bǔ)水可行性研究

和繼華

(云南省水文水資源局麗江分局，云南 麗江 674100)

摘要：程海湖是云南省九大高原湖泊之一，近年來一直處于輕度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，且蓄水量下降趨勢(shì)明顯，年虧水量近1700萬m3。外流域補(bǔ)水是唯一可以解決程海湖水資源矛盾的辦法。補(bǔ)水水源水質(zhì)類別必須要達(dá)到Ⅲ類以上，水量要在滿足自身流域用水要求外至少能保證每年向程海補(bǔ)水1700萬m3。程海湖周邊水源有仙人河、五郎河和金沙江，可行性分析后認(rèn)為五郎河引水比較可行。

關(guān)鍵詞：高原湖泊；湖泊補(bǔ)水；可行性研究；程海湖

1程海湖概況

程海又名黑伍海，是云南省九大高原湖泊之一，位于云南省麗江市永勝縣西南方向的程海鎮(zhèn)境內(nèi)，距縣城約45km，地理坐標(biāo)為東經(jīng)100°38′～100°41′，北緯26°17′～26°28′。程海匯水面積318.3km2，其中陸地面積242.5km2，水面面積75.8km2，平均水深25.7m，最大水深35.1m，蓄水量19.8億m3，屬金沙江水系。當(dāng)前程海最高運(yùn)行水位為1501m(黃海高程，下同)，最低控制水位1499.2m。

程海流域?qū)僦衼啛釒Ц咴撅L(fēng)氣候，主要盛行南風(fēng)，年平均氣溫17.8℃，最冷月平均氣溫8～11℃。流域多年平均降水量725.5mm，蒸發(fā)量為2269.4mm；湖面年平均降水量為733.6mm，蒸發(fā)量為2169mm，蒸發(fā)量大約是降水量的3倍。程海主要入湖河流和沖溝有47條，但流程十分短小，多數(shù)河流為季節(jié)性溪流。

2程海湖水體質(zhì)量現(xiàn)狀

近年來，程海湖環(huán)境污染問題日趨突出，水環(huán)境質(zhì)量下降，湖泊萎縮，水體富營(yíng)養(yǎng)化加速發(fā)展，對(duì)程海湖可持續(xù)利用構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

2.1水質(zhì)現(xiàn)狀及評(píng)價(jià)

為了能直觀清晰地反映程海湖水環(huán)境現(xiàn)狀，對(duì)程海河口街、程海湖心、程海東巖村、程海半海子4個(gè)站點(diǎn)2005年、2010年、2015年水質(zhì)平均監(jiān)測(cè)值用《GB3838-2002 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果見表1，表中未列其余地表水常規(guī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目(除pH和氟化物)均小于檢出限，即達(dá)到I類水標(biāo)準(zhǔn)。

表1　程海湖水質(zhì)及富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)成果表

監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果表明， 程海湖TN 2005年為0.516mg/L，2015年上升到0.790mg/L；TP 2005年為0.040mg/L， 2015年上升為0.055mg/L；水體透明度2005年為2.6m， 2015年下降到1.6m；葉綠素含量2010年為0.0068mg/L，2015年上升到0.0142mg/L。根據(jù)富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)項(xiàng)目評(píng)分，程海營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)由2005年的中營(yíng)養(yǎng)逐步漸變?yōu)?010年的輕度富營(yíng)養(yǎng)，近年來一直處于輕度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，其水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象呈加劇趨勢(shì)。在春夏季節(jié)，其水體水面有或多或少的綠色藻團(tuán)，特別是在水溫較高的7、8月份，程海藻密度數(shù)量級(jí)到達(dá)978×104個(gè)/L，藻細(xì)胞含量水平評(píng)價(jià)為高等，水華風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為強(qiáng)預(yù)警。

2.2水質(zhì)變化趨勢(shì)分析

利用2005—2015年程海湖的各監(jiān)測(cè)斷面資料，選擇對(duì)程海湖水質(zhì)有影響的TP、TN、CODMn、BOD5、NH3-N、pH、F-，用Kendall檢驗(yàn)進(jìn)行趨勢(shì)分析，具體結(jié)果見表2。

從湖泊的4個(gè)斷面水質(zhì)變化趨勢(shì)得出，程海的CODMn、TN和F-均呈高度顯著上升趨勢(shì)，TP湖心顯著上升，NH3-N、BOD5無明顯升降趨勢(shì)。可能是因?yàn)槊嬖次廴臼沟谞I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、有機(jī)物富集于湖中，不斷增加湖內(nèi)這些物質(zhì)的含量；程海湖屬封閉型湖泊，與外界水體交換基本沒有，入湖來水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于蒸發(fā)量，近年來水位呈明顯下降趨勢(shì)，增加了水中的氟化物、氮磷等物質(zhì)富集，使?jié)舛仍黾印?/p>

表2　程海湖監(jiān)測(cè)站趨勢(shì)分析表

2.3水量現(xiàn)狀

2.3.1湖容變化分析

根據(jù)程海湖水位容積曲線，利用程海湖河口街水位站1961—2015年長(zhǎng)系列水位資料統(tǒng)計(jì)年均湖容，程海湖中水量減少明顯。從圖1可以看出，程海湖歷年湖泊水容量只有1990—2002年上升，原因是1994—2002年仙人河對(duì)程海年均1700萬m3的補(bǔ)給；其余時(shí)間連續(xù)下降，主要原因是連續(xù)干旱，降雨量偏少，湖面蒸發(fā)量增大，流域用水量增大。1966—2015年實(shí)測(cè)資料顯示，程海多年平均水位1501.32m，湖容19.8億m3；最高水位為1967年1504.25m，湖容22億m3；最低水位為2015年1496.88m，湖容16.1億m3。程海湖減少蓄水量5.9億m3。特別是2008—2015年，受連續(xù)干旱的影響，程海湖蓄水量下降趨勢(shì)明顯，并還在持續(xù)。

2.3.2流域水量平衡分析

根據(jù)河口街站實(shí)測(cè)降水、蒸發(fā)量資料及2013年度《永勝年鑒》程海鎮(zhèn)工農(nóng)林及生活用水量情況，分別計(jì)算出程海流域來水和耗水量。以水位1498.0m對(duì)應(yīng)湖面積73.02km2及多年平均降水量740.6mm和蒸發(fā)量2000.3mm計(jì)算出程海湖湖面降雨、地表徑流量和水面蒸發(fā)量；參照程海鎮(zhèn)每畝農(nóng)田用水量、人畜用水量及程海抽水站數(shù)據(jù)推算出沿湖耗水量；進(jìn)行水量平衡計(jì)算，得出程海湖年虧水量近1700萬m3。

表3　程海湖流域水量平衡分析　萬m3

2.4程海湖存在問題

通過對(duì)程海湖水體質(zhì)量分析，可以看出水資源問題相當(dāng)突出：水量持續(xù)下降，水質(zhì)不斷惡化，且趨勢(shì)比較顯著，迫切需要找到解決的可行辦法。

由于程海湖是封閉湖泊，外流域補(bǔ)水是唯一可以解決程海湖水資源矛盾的辦法?！冻毯：芾?xiàng)l例》規(guī)定補(bǔ)水水源水質(zhì)類別不能低于Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過對(duì)程海湖水體質(zhì)量現(xiàn)狀分析，要滿足或改善程海湖水體質(zhì)量，補(bǔ)水水源水質(zhì)類別必須要達(dá)到Ⅲ類以上，水量要在滿足自身流域用水要求外至少能保證每年向程海補(bǔ)水1700萬m3。

針對(duì)以上情況，提出理論上可能為程海湖補(bǔ)水的水源為仙人河、五郎河和金沙江。

3補(bǔ)水水源質(zhì)量現(xiàn)狀分析

程海湖周邊水源有仙人河、五郎河和金沙江，詳見圖2。根據(jù)監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行水質(zhì)和水量總體情況分析研究。仙人河為馬過河一級(jí)支流，發(fā)源于永勝縣永北鎮(zhèn)壺山，在程海湖東面，設(shè)置有水文和水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面。五郎河屬金沙江一級(jí)支流，發(fā)源于寧蒗縣跑馬坪鄉(xiāng)彎鉤梁子，于永勝縣大安鄉(xiāng)金安橋匯入金沙江，流域形狀為扇形，流域總面積為2196km2，總管田水文站以上流域面積2083km2，河道長(zhǎng)86.1km，是麗江市最大的一條金沙江支流，具有豐富的水資源和水能資源，設(shè)置總管田水文和水質(zhì)斷面。金沙江流域多年平均流量4920m3/s，多年平均年徑流量1550億m3，約占長(zhǎng)江宜昌站來水量的1/3，設(shè)置有紅光水質(zhì)斷面。

3.1水質(zhì)評(píng)價(jià)及趨勢(shì)分析

利用普渣子站、總管田站、紅光站2015年水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，選取對(duì)程海湖水質(zhì)影響比較大的pH、DO、NH3-N、BOD5、CODMn、F-、TP參數(shù)用《GB 3838-2002 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行評(píng)價(jià)，并進(jìn)行趨勢(shì)分析，結(jié)果見表4和表5。

表4　補(bǔ)水水源水質(zhì)評(píng)價(jià)表　(mg/L)

由表4、表5可看出，仙人河水質(zhì)類別在Ⅴ類以上，主要是TP超Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。五郎河和金沙江水質(zhì)達(dá)到Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)。由于仙人河水質(zhì)資料只有兩年，不作趨勢(shì)分析。五郎河和金沙江水質(zhì)變化無明顯升降趨勢(shì)。

表5　補(bǔ)水水源水質(zhì)變化趨勢(shì)分析表

3.2水量分析

仙人河補(bǔ)水工程于1993年建成，根據(jù)專用水文資料，設(shè)計(jì)年調(diào)水量為3560萬m3。

五郎河流域(總管田水文站控制斷面)多年平均流量29.1m3/s，折合年徑流量9.16億m3。最大年份(1966年)為16.8億m3，最小年為(1960年)4.95億m3。徑流主要來源于降水補(bǔ)給，河川基流小，洪峰水量集中，洪峰水量的大小取決于降水。因此，河川徑流的變化與降水存在明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系。也可以說，降水的時(shí)空分布決定了徑流在年內(nèi)、年際及時(shí)段上的分配特征。徑流量的年內(nèi)分配，地表徑流量的年內(nèi)分配與降水的年內(nèi)分配極為相近，徑流主要集中于夏秋雨季，6—10月的徑流量占全年徑流量的83%。從年降雨量和年徑流量相關(guān)關(guān)系分析，五郎河流域多年平均雨量為1087.4mm，平均徑流深435mm，年徑流系數(shù)為0.40。

金沙江龍開口電站水庫(kù)根據(jù)預(yù)可研階段設(shè)計(jì)成果，電站正常蓄水位1303.00mm，總庫(kù)容5.44億m3。

4可行性評(píng)估

仙人河水源水質(zhì)超標(biāo)，不宜作為程海湖補(bǔ)水水源。五郎河和金沙江均能滿足程海補(bǔ)水質(zhì)量要求，即水質(zhì)類別達(dá)到Ⅲ類以上，并且目前沒有明顯升降變化趨勢(shì)，水量都能保證向程海補(bǔ)水1700萬m3以上，可作為補(bǔ)水水源。因地制宜，五郎河補(bǔ)水可以在原來三川鎮(zhèn)團(tuán)結(jié)大溝上改擴(kuò)建，可自流到程海湖，距離在25km左右。金沙江補(bǔ)水需要從龍開口電站水庫(kù)經(jīng)提水到程海湖，距離在30km左右。五郎河引水比較可行，并且該流域上游只有少數(shù)農(nóng)村，更有利于進(jìn)行水資源保護(hù)，維持和提高水質(zhì)量。

5建議

(1)保護(hù)好補(bǔ)水水源，保證現(xiàn)狀水質(zhì)質(zhì)量，并進(jìn)一步提高質(zhì)量；

(2)建設(shè)農(nóng)灌外流域引水工程，減少直接從程海湖取水農(nóng)灌；仙人河引水已建成，完善渠系配套工程，作為程海湖流域農(nóng)灌的組成部分；

(3)建設(shè)環(huán)湖截污工程，減少面源和點(diǎn)源污染直接排放入湖；

(4)做好程海湖流域合理開發(fā)規(guī)劃，經(jīng)濟(jì)發(fā)展應(yīng)與水資源支撐能力相適應(yīng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]董云仙,鄒銳.程海湖生態(tài)系統(tǒng)研究[M].昆明：云南科技出版社,2011.

[2]云南省程海湖管理?xiàng)l例[Z].

[3]GB 3838-2002 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

Water Replenishment Feasibility in Chenghaihu Lake

HE Ji-hua

(Bureau of Hydrology and Water Resources in Yunnan Province, Lijiang Branch, Lijiang Yunnan 674100 ,China)

Abstract：Chenghaihu Lake, as one of the nine plateau lakes in Yunnan province, is an enclosed alkaline lake. Its pH and fluoride background values are higher than other fresh water lakes. Due to the rapid water demand in the basin, water resource shortage has become more and more serious. The water lost 1,700,000 cubic meters every year. Meanwhile, the water quality of the lake has been becoming worse in recent year. Replenishing water from other watersheds seemed to be the only way to alleviate the water shortage problem of Chenghaihu Lake. The replenishment water quality needs to be above the third class of national water standard in order to ensure the good water quality state of the lake. There are several rivers nearby Chenghaihu Lake, namely Xianren River, Wulang River and Jinshajiang River. The water sources could replenish 1,700,000 cubic meters of water to the lake every year and leave itself enough water. After comparing the water volume of each potential water sources, Wulang River might meet all requirements.

Key words：plateau lake; water replenishment in lake; feasibility study; Chenghaihu Lake

中圖分類號(hào)：X52

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1673-9655(2016)01-0035-04

收稿日期：2015-07-01