無錫市桐橋港周邊水利工程調(diào)水 優(yōu)化分析

(江蘇省水文水資源勘測局無錫分局，江蘇 無錫 214031)

1 背景介紹

無錫地處江南平原水網(wǎng)地區(qū)，為提高區(qū)域防洪保安能力，在城市低洼地區(qū)建立圩區(qū)，控制區(qū)域內(nèi)河道水位，為區(qū)域防洪排澇發(fā)揮了重要作用。圩區(qū)的建立有利于區(qū)域防洪排澇，但也阻礙了區(qū)域內(nèi)河道水體自由流通，再加上面源污染、居民區(qū)截污不到位等因素，導致區(qū)域內(nèi)水環(huán)境問題比較突出，部分河段水體黑臭現(xiàn)象時有發(fā)生，嚴重影響周邊居民生活質(zhì)量。為了解決圩區(qū)內(nèi)水環(huán)境問題，在確保防洪排澇的情況下，充分發(fā)揮現(xiàn)有水利工程作用，結(jié)合河道水環(huán)境改善要求，實施水利工程調(diào)水，可以有效增加圩區(qū)內(nèi)河道水體流通，提高水體自凈能力和水環(huán)境容量。通過多年調(diào)水的實施，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有調(diào)水方案不完善，對下游水體存在一定影響等問題，為了更好地發(fā)揮水利工程調(diào)水作用，需對現(xiàn)有水利工程調(diào)水方案進行優(yōu)化，解決由于水利工程調(diào)水引起的水環(huán)境問題，起到優(yōu)化區(qū)域水資源配置的作用，從而更好地服務(wù)于當前生態(tài)河湖建設(shè)要求。

桐橋港屬無錫市市級河道，呈南北走向，北起九里河，南止于冷瀆港，全長4.5km，地處梁溪區(qū)、錫山區(qū)和新吳區(qū)的交界處。其地理位置特殊，西岸是無錫市兩個大的圩區(qū)(廣唐聯(lián)圩、塔興聯(lián)圩)，廣唐聯(lián)圩范古橋泵站、塔興聯(lián)圩塔影泵站的排水全部排入該河道中部。由于廣唐聯(lián)圩、塔興聯(lián)圩片區(qū)內(nèi)河道水質(zhì)常年為Ⅴ類～劣Ⅴ類，部分河段水體時有黑臭現(xiàn)象，范古橋泵站、塔影泵站定期排水，帶動了相應(yīng)圩區(qū)內(nèi)河道水體流動，改善了圩區(qū)水環(huán)境質(zhì)量，但排水水質(zhì)較差，進入桐橋港后給桐橋港水環(huán)境質(zhì)量帶來了較大影響。

桐橋港南端冷瀆港上游建有東風泵站，定期排出冷瀆港上游兩岸支流水質(zhì)較差河水，其排水后，抬高了桐橋港河南部河段水位，造成其南段水體不流通，水環(huán)境狀況較差。

2 存在的主要問題

a.桐橋港西岸圩內(nèi)河道大寨河、塔影河、冷瀆港等水體水質(zhì)普遍較差，氮、磷含量較高，如不實施每日定時調(diào)水，河段黑臭水體將影響周邊民居生活質(zhì)量。

b.桐橋港是廣唐聯(lián)圩、塔興聯(lián)圩排水的主要通道，塔影河、大寨河河水只能排入桐橋港。同時，廣唐聯(lián)圩、塔興聯(lián)圩區(qū)域周邊尚無適合的調(diào)水水源，無法通過引水改善這兩個圩區(qū)內(nèi)河段和桐橋港河道水質(zhì)。

c.受桐橋港河道條件和南端冷瀆港調(diào)水影響，桐橋港水體本身缺乏流動性，水環(huán)境容量較低，水質(zhì)較差，急需優(yōu)化調(diào)度周邊水利工程調(diào)度方案，降低調(diào)水帶來的負面影響。

3 水利工程調(diào)水優(yōu)化分析

為緩解桐橋港及其周邊圩區(qū)水利工程排水帶來的水環(huán)境問題，充分利用范古橋泵站、塔影泵站等現(xiàn)有水利工程，開展調(diào)水優(yōu)化方案研究[1]，通過不同調(diào)度方案的運行試驗，尋求現(xiàn)有水利工程調(diào)度對改善區(qū)域水環(huán)境的優(yōu)化方案，同時降低兩個泵站排水對桐橋港水質(zhì)的影響，改善桐橋港水環(huán)境狀況。

3.1 水利工程調(diào)水方案

在水利工程調(diào)水優(yōu)化期間，為確保各泵站負責區(qū)域的排水任務(wù)和防洪安保任務(wù)不受影響，需對各泵站排水情況進行確認。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，東風泵站周一到周六每天排水6h，塔影泵站、范古橋泵站每天至少排水2h。因此，本次調(diào)水方案結(jié)合圩區(qū)水環(huán)境現(xiàn)狀，對塔影泵站、范古橋泵站、東風泵站這三個泵站進行調(diào)水試驗，以確定各泵站單獨運行情況下各河段水質(zhì)、水量變化情況，并分析各泵站組合運行對相關(guān)河段水質(zhì)水量的影響[2]。調(diào)水方案計劃表見表1。

表1 調(diào)度方案計劃

圖2 水質(zhì)水量監(jiān)測斷面位置示意圖

在試驗過程中，需要分三周完成試驗，以周日、周三試驗結(jié)果為背景值。第一周，需施行調(diào)度方案1和2，在東風泵站排水條件下分別監(jiān)測塔影泵站、范古橋泵站排水的水量、水質(zhì)變化。第二周施行方案3和4，在東風泵站不排水條件下，對塔影泵站、范古橋泵站排水的水量、水質(zhì)變化情況進行監(jiān)測。第三周實施方案5和6，對塔影泵站、范古橋泵站2 站和塔影泵站、范古橋泵站、東風泵站3站一起排水的水量、水質(zhì)變化情況進行監(jiān)測。

3.2 工程調(diào)水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

為對工程調(diào)水后的水質(zhì)進行監(jiān)測，需在塔影河、冷瀆港、桐橋港等位置完成10個水質(zhì)、水量同步監(jiān)測斷面設(shè)置，根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)標準開展水質(zhì)評價。監(jiān)測時間安排：每周一、二、四、五9：00—12：00進行第一次監(jiān)測，14：00—17：00進行第二次監(jiān)測，周三8：00—13：00對泵站停運條件下的水質(zhì)、水量進行監(jiān)測，并以周日監(jiān)測水量、水質(zhì)為參照值。在監(jiān)測過程中，需在泵站開機1h后監(jiān)測。桐橋港三個主要河段的水質(zhì)監(jiān)測指標變化情況統(tǒng)計結(jié)果見表2。

調(diào)水期間，桐橋港主要水質(zhì)指標：?pH為7.37～8.63，平均為7.90；?溶解氧最低為0.5mg/L，比Ⅴ類要差，最高達到12.7mg/L，為Ⅰ類，平均值為5.1mg/L，屬于Ⅲ類；?高錳酸鹽指數(shù)為4.3mg/L(Ⅲ類) ～11.5mg/L(Ⅴ類)，平均值7mg/L，為Ⅳ類；?氨氮最低1.54mg/L，屬于Ⅴ類，最高達12.8mg/L，平均為5.49mg/L，未達到Ⅴ類；?總磷為0.214mg/L(Ⅳ類) ～1.32mg/L(劣Ⅴ類)，平均值0.567mg/L，比Ⅴ類差；?總氮最低4.48mg/L，最高13.7mg/L，平均7.24mg/L。在調(diào)水期間，總體水質(zhì)評價為Ⅲ類～劣Ⅴ類。

表2 桐橋港主要水質(zhì)指標統(tǒng)計

從水質(zhì)指標統(tǒng)計情況來看，新明西路段水質(zhì)相對較好，上馬墩段次之，太湖大道南段最差。從水量分析情況來看，主要原因是塔影河排出的水大部分向南，再加上太湖大道南段流水不暢，因而水質(zhì)較差。

3.3 工程調(diào)水方案優(yōu)化方法

在對水利工程的調(diào)水方案進行優(yōu)化時，要遵循區(qū)域防洪保安優(yōu)先的原則，滿足區(qū)域總體水環(huán)境保護需求。三泵站定時錯時調(diào)水，確保各河段水體不黑臭，科學設(shè)置調(diào)水流量和調(diào)水時長，避免污染物集中進入桐橋港，減少桐橋港與冷瀆港調(diào)水水流相互干擾。

圖3 桐橋港主要水質(zhì)指標(氨氮、總磷)變化

a.為改善廣唐聯(lián)圩、塔興聯(lián)圩圩內(nèi)水質(zhì)情況，塔影泵站、范古橋泵站實施每日錯時調(diào)水，改善水環(huán)境。錯時調(diào)水也使河道河水流動時間得到延長，增加水動力[3]。通過試驗可以看出，綜合考核上游河道限制，塔影泵站可6:00—10:00開機，范古橋泵站可11:00—14:00開機，分別以4m3/s的調(diào)水量運行，有利于桐橋港水體流動，加快河道河水流速。

b.在塔影泵站、范古橋泵站錯時調(diào)水的過程中，還應(yīng)尋求方法避免調(diào)水導致下游水位抬高，從而導致河道水體流動受到阻礙。因此，塔影泵站、范古橋泵站不與東風泵站同時調(diào)水，防止東風泵站調(diào)水影響桐橋港內(nèi)河水南排，東風泵站可15:00—18:00開機，建議流量為2～3臺泵以4～6m3/s的調(diào)水量運行3h，縮短調(diào)水時長，確保河水滯流時間縮短，避免河段出現(xiàn)水體黑臭的問題。

c.桐橋港水質(zhì)較差，但其又是大寨河、塔影河的排水通道，排水對桐橋港水環(huán)境帶來更大的壓力，因此，錯時調(diào)水，科學調(diào)控，勢在必行。針對區(qū)域內(nèi)主要河段水體流動不暢的情況，可以利用南邊運東大包圍利民橋水利樞紐調(diào)水，從而使區(qū)域周邊水體南流，可以使桐橋港內(nèi)河水長時間流動，同時也能防止東風泵站排水給桐橋港內(nèi)河水南排帶來影響，達到改善區(qū)域調(diào)水條件的目的。

4 建 議

在區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量較差的狀況沒有較大轉(zhuǎn)變的現(xiàn)狀情況下，積極利用現(xiàn)有水利工程實施調(diào)水，加快水體流動，更換區(qū)域水體，消除水體黑臭，是較為快速有效的方法。

a.水利工程調(diào)水增加了水體動力，避免污染物積聚造成水體惡化。但要實現(xiàn)區(qū)域水環(huán)境持續(xù)有效改善，需要大幅消減區(qū)域入河污染物量，結(jié)合“河長制”管理，開展“一河一策”研究，加強大寨河、塔影河上游河段及相關(guān)河浜的綜合管控。

b.水污染，表象在水里，根子在岸上，源頭在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟增長方式之中。從本次試驗也可看出，泵站運行后，上游來水水質(zhì)明顯相對較差，主要污染物來源還是區(qū)域內(nèi)面源污染。目前，對桐橋港地區(qū)的區(qū)域面源污染情況、進入相關(guān)河道污染物情況還不完全掌握，缺乏科學決策依據(jù)，需開展相關(guān)課題研究，為區(qū)域水環(huán)境綜合治理提供技術(shù)依據(jù)。

c.桐橋港相關(guān)河道調(diào)水應(yīng)結(jié)合運東大包圍調(diào)水方案。冷瀆港東風泵站、塔影河塔影泵站、大寨河范古橋泵站運行結(jié)合利民橋水利樞紐調(diào)水同步進行，提高區(qū)域河道水體流動速度。