水庫型水源底層水體異常水質(zhì)調(diào)度實驗研究

王林

（遼寧省遼陽水文局，遼寧遼陽111000）

水庫型水源底層水體異常水質(zhì)調(diào)度實驗研究

王林

（遼寧省遼陽水文局，遼寧遼陽111000）

本文以湯河水庫為例，針對水庫型水源底層水體水質(zhì)異常應(yīng)急處理，開展水質(zhì)調(diào)度實驗研究。研究表明：隨著庫區(qū)底層水下泄，水質(zhì)逐漸好轉(zhuǎn)，并恢復(fù)到較好水平，為水庫性水源類似水污染事件的應(yīng)急處理提供了成功范例。

水質(zhì)調(diào)度；實驗；污染防治；湯河水庫

1 研究背景

湯河水庫是一座以防洪、工業(yè)及城市生活供水為主，兼顧灌溉、養(yǎng)魚、發(fā)電等綜合利用的大Ⅱ型水利樞紐工程，總控制面積1 228 km2，每年供水量為1.2億m3，是遼寧鞍山、遼陽兩市的重要飲用水源。近年來，底層水體發(fā)生異?，F(xiàn)象，散發(fā)出臭雞蛋氣味，導(dǎo)致水廠不能正常工作，嚴(yán)重威脅城市供水安全。在其污染防治研究中，開展了水質(zhì)調(diào)度實驗，取得了改善水庫水質(zhì)狀況的顯著成效。

2 水質(zhì)應(yīng)急調(diào)度實驗

2.1 實驗斷面布設(shè)

監(jiān)測斷面主要布設(shè)在輸水洞下的電廠出口、輸水洞出口、湯河入太子河河口，如圖1所示。

圖1 斷面布設(shè)示意圖

2.2 監(jiān)測項目及頻次

水質(zhì)監(jiān)測每0.5～1.0 h監(jiān)測1次，隨水質(zhì)變化情況監(jiān)測時間間隔作適當(dāng)調(diào)整，監(jiān)測項目主要為硫化物、錳、氨氮。水量監(jiān)測主要采用流速面積法，用流速儀實測。

2.3 水質(zhì)調(diào)度實驗方法

根據(jù)水質(zhì)狀況，調(diào)節(jié)水庫下泄量，使水庫底層污染物在推流的狀態(tài)下排出水庫，要求使用最少的水量排放最多的底層污染物，達(dá)到改善水庫水質(zhì)的目的，并采用Mike11水環(huán)境模型對水質(zhì)水量變化進行模擬預(yù)測。

2.4 調(diào)度過程

根據(jù)電廠出口、輸水洞出口水質(zhì)變化情況調(diào)節(jié)水庫下泄水量。10月4日8:40關(guān)閉遼陽取水口閥門，打開輸水洞大閘進行異常水體排泄；9:50進行輸水洞檢查，檢查管道有無裂痕漏水、淤積等現(xiàn)象；11:40輸水洞開始放水，流量60 m3/s；13:40加大為120 m3/s；15:40水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)，而且?guī)靺^(qū)遼陽取水口水面出現(xiàn)漏斗現(xiàn)象，說明表層水被排出，庫區(qū)水流不再是推流狀態(tài)，于是下泄量降為15 m3/s。10月6日11:30電廠大機組開啟流量15 m3/s，12:00輸水洞大閘關(guān)閉，電廠機組保持開啟。截止10月27日，水庫累計放水3 200萬m3。

3 水質(zhì)調(diào)度實驗分析

3.1 電廠出口硫化物變化趨勢

硫化物濃度變化范圍為0.04～0.28 mg/L，平均0.05 mg/L，實驗前濃度最高，達(dá)0.28 mg/L。實驗開始后，濃度下降明顯，至10月5日16:00下降至0.10 mg/L，至10月12日5:30下降至未檢出，水質(zhì)明顯得到改善并趨于穩(wěn)定，至10月26日水庫電廠大機組關(guān)閉，下泄水量降為1 m3/s，硫化物濃度又重新升高，至10月30日降至0.1 mg/L（Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)）以下，見圖2。

3.2 電廠出口錳變化趨勢

錳濃度變化范圍為 0.27～1.21 mg/L，平均0.57 mg/L，實驗前濃度最高，達(dá)1.21 mg/L。試驗后，呈下降趨勢并趨于穩(wěn)定，但下泄水量降為1 m3/s后，濃度再次反彈，濃度達(dá)到1 mg/L以上，至10月31日，濃度才降到0.1 mg/L左右，見圖2。

圖2 湯河電廠出口污染物濃度與水量變化圖

3.3 輸水洞出口硫化物、錳變化趨勢

輸水洞出口（距電廠出口100 m左右）硫化物濃度大大低于電廠出口，水庫放水后濃度明顯降低；錳與電廠出口相比濃度沒有明顯變化，水庫放水后濃度大大降低，見圖3。

圖3 輸水洞出口硫化物和錳濃度變化圖

3.4 湯河入太子河河口水質(zhì)變化趨勢

在水庫進行調(diào)度放水時，為避免對太子河水質(zhì)產(chǎn)生影響，在湯河入太子河河口設(shè)以臨時斷面。放水前經(jīng)監(jiān)測氨氮濃度為1.22 mg/L，錳濃度為0.4 mg/L，水質(zhì)達(dá)到Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。隨著水庫放水，水質(zhì)得到明顯改善，水質(zhì)達(dá)到Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，見圖4。

圖4 湯河入河口氨氮和流量變化圖

3.5 Mike11模擬分析

通過Mike11水環(huán)境模型研究水質(zhì)隨水量變化的特征，對水質(zhì)調(diào)度實驗進行驗證和預(yù)測。經(jīng)模擬分析，湯河入太子河河口斷面水量、水質(zhì)模擬值變化趨勢與實測值有較高的一致性，模擬的峰值和實測峰值也能夠較好地吻合；輸水洞出口斷面在水質(zhì)調(diào)度期間水質(zhì)模擬值變化趨勢與實測值有較好的一致性，但模擬的峰值和實測峰值吻合度不高，主要因為湯河水庫大閘放水水流較急，而且流量邊幅較大，導(dǎo)致水質(zhì)在非自然流動狀態(tài)下降解、吸附，模擬結(jié)果見圖5和圖6。

圖5 湯河入太子河河口斷面水量模擬結(jié)果

圖6 湯河輸水洞出口斷面錳模擬結(jié)果

4 結(jié)語

1）水質(zhì)調(diào)度在污染治理中成效顯著。水質(zhì)調(diào)度開始后，水質(zhì)逐漸好轉(zhuǎn)，并使水體水質(zhì)恢復(fù)到較好的水平，除錳以外，其他指標(biāo)均恢復(fù)到地表水Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)限值以內(nèi)。

2）調(diào)度水量的變化對水質(zhì)有較大影響。在調(diào)度水量由120 m3/s降到15 m3/s和由15 m3/s降到1 m3/s后，水質(zhì)均出現(xiàn)較大反彈現(xiàn)象，硫化物、錳、氨氮濃度大幅回升，但過一段時間后，又逐漸下降到較好水平。

3）硫化物、錳和氨氮隨水流空間變化顯著，致使湯河入太子河河口水質(zhì)明顯改善，水質(zhì)調(diào)度試驗未對太子河造成污染。

4）Mike11在水質(zhì)調(diào)度實驗中能夠起到很好的水質(zhì)水量預(yù)測作用。

X832；TV697.1+1

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2016-02-16