淺析東風西沙水庫水環(huán)境影響因子的現(xiàn)狀

【摘要】東風西沙水庫位于長江口，水庫水質(zhì)與上游流域來水、下游潮汐、水力停留時間等諸多因素密切相關(guān)，本研究在前人相關(guān)研究成果基礎(chǔ)上的，利用目前建成的外圍自動監(jiān)測站網(wǎng)，對長江口水動力和水環(huán)境影響東風西沙水庫水源地的影響因素開展實地數(shù)據(jù)的搜集、分析、研究。通過研究成果對流域與區(qū)域一體化、水庫上下游與庫內(nèi)水體聯(lián)動的水文、水質(zhì)實時監(jiān)測和預(yù)報預(yù)警業(yè)務(wù)化系統(tǒng)的應(yīng)用建設(shè)，提高水源地應(yīng)對咸潮入侵和突發(fā)污染事故的風險防范能力提出建設(shè)性應(yīng)用建議。

【關(guān)鍵詞】東風西沙；水環(huán)境；水動力；預(yù)警預(yù)報；現(xiàn)狀調(diào)查

1、研究的背景及意義

1.1 研究的背景。崇明島位于長江河口，是我國第三大島，也是世界上最大的河口沙島。三面臨江，一面靠海，島內(nèi)的淡水資源主要取自長江。崇明島內(nèi)河網(wǎng)密布，經(jīng)過多年的水利建設(shè)，形成目前“1環(huán)28縱”的大水系格局。內(nèi)河水系相對島外獨立，島內(nèi)水體相通，河網(wǎng)密布，其中市級骨干河道有1條，即崇明環(huán)島河，全長179.60公里；縣級骨干河道28條，全長380.54公里。枯水期咸潮入侵使得島內(nèi)淡水資源的水質(zhì)和水量難以保障已成為崇明島的突出問題，枯季長江河口鹽水入侵成為影響崇明島淡水資源利用的根本原因。

崇明島上已建成的東風西沙水庫是一座避咸蓄淡水庫，為保障崇明島的淡水利用發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在東風西沙水庫建成前，崇明島沒有集中式供水水源地，以分散在全島的32座水廠供水為主。為改善全島的供水環(huán)境，東風西沙水庫于2011年11月29日開工，水庫位于長江口南支上段的北側(cè)、崇明島西南部，利用東風西沙島與崇明島之間的夾泓建成，面積約3.74km2，總庫容982.79萬m3，為加快崇明島供水集約化和改善供水水質(zhì)發(fā)揮著積極作用。

1.2 研究的意義。東風西沙水庫屬于高敏感環(huán)境風險受體，容易受到周邊地區(qū)重大環(huán)境風險源的威脅，不可避免地面臨突發(fā)性水污染事故，而突發(fā)性水污染事故的發(fā)生將直接影響崇明島供水安全和經(jīng)濟社會系統(tǒng)的正常運行。同時研究北支倒灌、周邊水閘引排水、上游大通徑流量變化等水動力因素也為東風西沙水庫水源地合理保護和科學管理提供依據(jù)。

2、東風西沙水庫水環(huán)境影響因子的調(diào)查

2.1 潮汐的影響。洪水是水庫入庫污染負荷的主要載體，會對水庫水質(zhì)造成重大影響。豐水年地表徑流豐沛，對于以農(nóng)業(yè)為主的崇明來說，豐水年的洪水沖刷會使得水庫周邊的農(nóng)業(yè)面源對水庫水質(zhì)造成很大影響。

崇明區(qū)現(xiàn)主要有南門、崇西閘、堡鎮(zhèn)、馬家港、橫沙等5站。（馬家港站因淤積，低潮位在0.60米以下無法測量）根據(jù)2015年全年崇明縣水文站潮水位資料分析各站全年潮位資料，匯總為表2-1。

以堡鎮(zhèn)站為例，據(jù)堡鎮(zhèn)站60年潮位資料統(tǒng)計顯示，2015年平均高潮位3.41m，較多年平均值高0.02m；年平均低潮位0.99m，較多年平均值高0.03m；年最高高潮位5.04m，較多年平均值高0.04m，重現(xiàn)期2.8年，2015年潮位屬偏豐年潮位范圍，水庫的水動力條件可以部分的人為控制，洪水期的運行水位以及后期的調(diào)蓄方案等，這些人控水動力條件對水庫水環(huán)境演化具有重要的影響。

2.2 北支水動力和咸潮倒灌的影響

2.2.1 北支現(xiàn)狀概況。自上世紀60年代以來，長江徑流在北支的分流比不斷降低，長江北支已成為主要受潮流控制的江段，加之水體含鹽度非常高，一旦發(fā)生北支倒灌南支，南支水體的含鹽度迅速增高。

2.2.2 北支咸潮對水庫取水口的影響。東風西沙水庫取水口所在河段屬感潮河段，受徑潮流影響的水動力條件復(fù)雜，北支水體倒灌南支影響東風西沙水庫取水口所在河段水質(zhì)。

（1）水動力條件。東風西沙水庫取水口所在河段屬感潮河段，每年枯水期的11月至次年4月由于上游來水量減少，受潮汐影響，容易發(fā)生北支倒灌南支，含鹽度高的水體會直接影響水庫取水的安全。

（2）水質(zhì)狀況。根據(jù)崇明縣水文站長江北支站點永隆沙站長期對長江北支氯化物的監(jiān)測結(jié)果分析，長江北支屬于高含鹽度水體，尤其是枯水期，氯化物含量值基本在10000mg/L以上，水質(zhì)不能滿足生產(chǎn)生活用水，永隆沙站氯化物特征值統(tǒng)計見表2-2。東風西沙水庫位于崇頭下游不遠處，易受北支倒灌的影響，枯水季節(jié)，北支水體一旦受水動力作用倒灌南支，水庫必須停止引水，保障取水的安全。

2.3 周邊水閘引排水的影響

2.3.1 崇明島水閘引排狀況。崇明四面環(huán)水，擁有星羅棋布、數(shù)量眾多的水系，全島有15108條河道，幾乎占全上海河道數(shù)置的3/5，水域面積共有150km2，占全島面積的12%。祟明本島河網(wǎng)水系以“1環(huán)、28豎、26閘”為代表“1環(huán)”即市級骨干河道崇明環(huán)島河，“28豎”為島內(nèi)28條南北走向的鎮(zhèn)級骨干河道，另外，沿島總凈寬264m，26座引、排水閘與河網(wǎng)水系共同構(gòu)成了全島引淡排澇系統(tǒng)、崇明島內(nèi)河水質(zhì)基本處于Ⅲ-Ⅳ類之間，河道水質(zhì)已受到一定程度的污染。

島內(nèi)水閘主要實行南引東排和南引北排方案，咸潮入侵北面的水閘全部關(guān)閉，非咸潮季節(jié)，利用島內(nèi)南面的崇西、新建及廟港等水閘引進長江清水，灌溉農(nóng)田及維持內(nèi)河水質(zhì)，同時通過北面的水閘把農(nóng)田流入河道里的水體向北排出。

2.3.2 東風西沙周邊水庫引排狀況。東風西沙水庫附近上游共有1座水閘和1座引排水涵閘，分別是新建水閘和明珠湖引排水涵閘；水庫下游有1座水閘，廟港水閘。見圖2-2。

新建水閘位于水庫上游，主要功能是引淡、排澇、擋潮；明珠湖引排水涵閘緊鄰水庫，是明珠湖引排水主要通道之一；廟港水閘位于水庫下游，主要功能是引淡、排澇、擋潮。

3、東風西沙水庫水環(huán)境影響因子的監(jiān)測現(xiàn)狀

3.1 水庫外圍水文監(jiān)測站點。東風西沙水庫周邊現(xiàn)有的水文潮位站點包括：易受長江咸潮上溯影響的堡鎮(zhèn)水文站、南門水文站，易受北支咸潮倒灌影響的崇西水文站；內(nèi)河水文站有新建站和南鴿龍站；雨量站有東風西沙雨量站。

站點的建設(shè)，為及時掌握水庫周邊水文數(shù)據(jù)提供了基礎(chǔ)。崇明水文事業(yè)經(jīng)過多年的行業(yè)發(fā)展，依托上海市水文1張網(wǎng)建設(shè)，目前已基本建成上海市防汛自動測報系統(tǒng)崇明分中心系統(tǒng)，該系統(tǒng)是集數(shù)字信號自動采集單元、遙測傳輸單元、中心站數(shù)據(jù)接收單元、中心站后臺數(shù)據(jù)處理單元及信息實時查詢、公布單元等眾單元為一體的水文信息綜合系統(tǒng)平臺，真正做到了水、雨情等各類信息的采集、傳輸、錄入全部實現(xiàn)自動化。依托網(wǎng)絡(luò)平臺，實現(xiàn)了崇明自動測報系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息在多個相關(guān)部門的實時共享，為島內(nèi)水體的調(diào)控提供了重要參考和依據(jù)。

3.2 水庫外圍水質(zhì)監(jiān)測站點。水庫周邊的水質(zhì)監(jiān)測站點參考上海市水環(huán)境監(jiān)測中心在全區(qū)的監(jiān)測斷面布設(shè)。按照“十三五”期間上海市河湖水質(zhì)監(jiān)測工作的要求，同時服務(wù)于崇明生態(tài)島建設(shè)，對崇明本島市縣級河道和部分水廠水源地31個監(jiān)測斷面和長江（崇明沿岸）3個水質(zhì)監(jiān)測斷面，長興島、橫沙島各1個水質(zhì)監(jiān)測斷面，共計36個監(jiān)測斷面進行了采樣分析，監(jiān)測項目有pH值、溶解氧、氨氮、化學需氧量和重金屬等35個。監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的建立為動態(tài)了解水庫水質(zhì)狀況及掌握水質(zhì)變化趨勢提供了數(shù)據(jù)支撐。

“十三五”期間，崇明為強化長江口水環(huán)境監(jiān)測預(yù)警，擬建設(shè)長江口水環(huán)境監(jiān)測預(yù)警平臺。預(yù)警平臺的建立標志著流域與區(qū)域一體化管理建設(shè)的完成，對流域水環(huán)境發(fā)展有著重大意義。對東風西沙水庫水環(huán)境安全研究同樣具有重要的意義。能夠?qū)⑺畮焖吹貞?yīng)對咸潮入侵和突發(fā)污染事故的風險防范能力提高一個臺階。

4、結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

4.1.1 東風西沙水庫位于陳行水庫和青草沙水庫的上游，具有重要的水質(zhì)預(yù)警前哨作用，對其開展水庫水環(huán)境安全研究具有重要的意義。

4.1.2 東風西沙水庫屬于相對封閉型水庫，周邊面源污染的影響屬于一般污染源，但要注意防止周邊水閘集中下泄超標水造成突發(fā)性的污染；水庫取水動力主要受長江潮汐動力影響，長江水位低時，取水動力完全來自取水泵站；枯水期取水水質(zhì)受北支咸潮倒灌的影響，崇明島被咸潮包圍期間，水庫必須暫停取水。

4.1.3 長江口水環(huán)境監(jiān)測預(yù)警平臺的建立標志著流域與區(qū)域一體化管理建設(shè)的完成，對流域水環(huán)境發(fā)展有著重大意義，能夠大大增強東風西沙水源地應(yīng)對咸潮入侵和突發(fā)污染事故的風險防范能力。

4.1.4 東風西沙水庫水質(zhì)預(yù)警體系的建立對提高流域與區(qū)域一體化管理，水庫上下游與庫內(nèi)水體聯(lián)動的水文、水質(zhì)實時監(jiān)測和預(yù)報預(yù)警業(yè)務(wù)化系統(tǒng)的應(yīng)用建設(shè)已納入崇明區(qū)政府“十三五”規(guī)劃，對水庫應(yīng)對咸潮入侵和突發(fā)污染事故的風險防范能力有著深遠的意義。

4.2 建議

4.2.1 長江順流而下挾裹了大量泥沙，東風西沙水庫本身的工程建設(shè)滯留了長江水體的流速，因此水庫工程設(shè)施周邊的淤沙會越來越嚴重，應(yīng)考慮及時清理，保障水庫的取水安全。

4.2.2 東風西沙水庫取水口既充分利用潮汐水動力條件也結(jié)合了取水泵站動力條件，保障了取水量的安全。但是東風西沙水庫是從長江大水體取水，應(yīng)考慮水體水質(zhì)分層的因素，為保障取水水質(zhì)安全，建議設(shè)置分層取水。

4.2.3 東風西沙水庫建成的時間尚短，水庫管理系統(tǒng)正在建立整套的防治藻類、有毒有害物質(zhì)、咸潮入侵的預(yù)警預(yù)案體系，水庫安全預(yù)警體系的建立需要逐步完善。

4.2.4 水庫與周邊水閘要加強溝通協(xié)調(diào)，減小周邊水閘排水、超標水集中下泄造成突發(fā)性水污染事故發(fā)生的概率，兼顧防洪需要的同時，更要滿足水庫取水口水質(zhì)要求。

4.2.5 水庫水源地的地標取水口附近劃分了一定的范圍作為飲用水地表水源保護區(qū)。對于該保護區(qū)范圍管理要從嚴從實。保護區(qū)的水質(zhì)需滿足國家的相關(guān)標準和規(guī)定要求，必須嚴格禁止一切可能破壞水源地環(huán)境的行為。