從引黃濟(jì)津工程看南水北調(diào)東線工程水環(huán)境保護(hù)

1、收稿日期:2009-10-20作者簡介:史洪飛,男,河北省滄州水文局工程師,大學(xué)?？飘厴I(yè),主要從事水資源研究工作5水資源研究6第31卷第1期(總第114期2010年3月水環(huán)境從引黃濟(jì)津工程看南水北調(diào)東線工程水環(huán)境保護(hù)史洪飛1,哈建強(qiáng)1,李春光2(1.河北省滄州水文局,河北滄州061000; 2.河北省張家口水文局,河北張家口075000摘 要:通過對引黃濟(jì)津工程調(diào)水水質(zhì)變化情況的分析,類比分析了南水北調(diào)東線工程水質(zhì)變化情況及其水環(huán)境保護(hù)效果,并提出了保護(hù)意見。關(guān)鍵詞:引黃濟(jì)津;南水北調(diào);水環(huán)境;保護(hù)1997年以后,華北北部地區(qū)持續(xù)嚴(yán)重干旱,降雨量僅為多年同期平均降雨量的30%,潘家口水庫蓄水量

2、為3.3億m 3,蓄水量接近了死庫容,已不能滿足天津市的用水之需,天津市城市用水發(fā)生了危機(jī)。天津市雖千方百計采取節(jié)水措施,實施限量供水,日供水量由正常的220萬m 3壓縮至158萬m 3,2002年甚至壓縮151.7萬m 3,仍不能滿足城市用水要求,經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)分別于2000、2002、2003年和2004年4次實施引黃濟(jì)津應(yīng)急調(diào)水工程,共計引水15.88億m 3,有效地緩解了天津市水資源的緊張局面,保證了天津經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。1 引黃濟(jì)津工程概況1.1 工程概況最近4次引黃濟(jì)津工程調(diào)水路線主要利用現(xiàn)有渠道和河道,從山東省聊城市東阿縣位山閘引水(Q =100m 3/s,經(jīng)位山三干渠到臨清市

3、引黃穿衛(wèi)樞紐,然后進(jìn)入河北省境內(nèi)的清臨渠、清涼江、清南連接渠,在泊頭市進(jìn)入南運(yùn)河,在九宣閘進(jìn)入天津市,再分兩條路線,分別進(jìn)入市區(qū)和北大港水庫,輸水線路全長580k m 。1.2 水環(huán)境保護(hù)措施1.2.1 輸水沿線保護(hù)措施調(diào)查表明引黃濟(jì)津工程沿線每天排入輸水線路的污水達(dá)到7.75萬t ,主要污染物COD 排放量為209t 。為確保水質(zhì)安全,采取清污分流,實施截污改排工程,共完成河道清淤44萬m 3,土方537萬m 3,改建橋梁45座,封堵排污口門1386處。北大港水庫位于天津市大港區(qū)的獨(dú)流減河尾閭南側(cè),是一座平原水庫,占地面積160k m 2,正常蓄水位為7.0m ,相應(yīng)庫容為5.0億m 3,引

4、黃濟(jì)津工程期間作為調(diào)節(jié)水庫向市區(qū)供水。北大港水庫所在地區(qū)在歷史上為洪瀝水之古瀉湖,逐漸演變?yōu)楹＿M(jìn)海退鹽堿荒蕪的漬水之地。1982年人工圍堰建壩形成水庫,水庫周邊地區(qū)及庫底土壤屬于鹽化土壤,含鹽量較高一般在0.2%1.5%之間,水質(zhì)極易咸化。為保護(hù)北大港水庫水質(zhì),調(diào)水前采取了/先清庫、后洗庫0的保護(hù)措施,建設(shè)50m 3/s 排咸閘一座,在庫內(nèi)開挖8.75k m 排咸溝,將水庫內(nèi)原有的近1000萬m 3咸水排出,并對庫底進(jìn)行清洗。2 引黃濟(jì)津工程水質(zhì)變化趨勢分析2.1 沿線水質(zhì)變化趨勢分析2000年引黃濟(jì)津工程統(tǒng)一布設(shè)4個水質(zhì)監(jiān)測斷面:崔莊(位山引黃渠首沉淀池下、劉口(穿衛(wèi)樞紐,山東與河北省界、代

5、莊(入南運(yùn)河,并向滄州分水、九宣閘(入天津市。從2000年10月位山閘開啟至2001年2月關(guān)閉,黃河位山閘累計供水8.66億m 3,歷時112d 。從黃河位山引水流量為100m 3/s ,水質(zhì)為Ó類,到達(dá)天津九宣閘流程共8d ,從輸水第4天開始水質(zhì)逐步穩(wěn)定后,各斷面水質(zhì)均能達(dá)到地面水Ó類標(biāo)準(zhǔn),大部分時段水質(zhì)達(dá)到Ò類。因河道內(nèi)存積的污水,大約4000萬m 3黃河水不能達(dá)到Ó類要求。由于河道內(nèi)原蓄存有部分積水及污染物,水頭到達(dá)天津市九宣閘時,水質(zhì)較差,為超Õ類,氯化物、高錳酸鹽指數(shù)、非離子氨等污染物均超標(biāo)。隨后水質(zhì)逐步好轉(zhuǎn),至第4天各項指標(biāo)已達(dá)到地

6、面水Ó類標(biāo)準(zhǔn),高錳酸鹽指數(shù)由17.8m g/L 下降到4.1mg /L ,揮發(fā)酚、氰化物、砷、汞、銅、鉛、鋅、鎘等重金屬均未檢出。23第10天以后,水質(zhì)基本穩(wěn)定在Ò類。表1 九宣閘斷面水質(zhì)監(jiān)測情況 m g/L日期溶解性總固體溶解氧氯化物高錳酸鹽指數(shù)非離子氨氟化物亞硝酸鹽水質(zhì)類別2000/10/21(第1天11705.728517.80.041.260.108>Õ2000/10/24(第4天5426.81284.10.020.790.097Ó2000/10/30(第10天5126.396.23.60.010.720.078Ò輸水期間,從位山

7、劉口代莊九宣閘沿程除溶解性總固體稍有減少的趨勢外,高錳酸鹽指數(shù)及氯化物等各項參數(shù)沒有呈現(xiàn)出明顯的減少或增加的規(guī)律性變化,其含量水平相當(dāng),且各監(jiān)測斷面從第10天輸水穩(wěn)定后至輸水結(jié)束也沒有明顯的隨時間變化規(guī)律。主要是由于水質(zhì)達(dá)到Ò、Ó類后,平原地區(qū)河道的高錳酸鹽指數(shù)、非離子氨等污染指標(biāo)已基本達(dá)到當(dāng)?shù)厮h(huán)境背景值的水平,因此不會呈現(xiàn)出明顯的沿途自凈規(guī)律。表2 引黃濟(jì)津輸水期主要污染物平均值 m g/L8.146584.53.90.73 圖12002年引黃濟(jì)津過程中,12月21日山東與河北交界的穿衛(wèi)樞紐監(jiān)測斷面氨氮超過III 類標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的1m g/L ,為I V 類。此后,沿線位

8、山至穿衛(wèi)樞紐段氨氮持續(xù)輕微超標(biāo),介于III 類I V 類之間,但經(jīng)過沿途的降解,到達(dá)天津九宣閘時氨氮達(dá)到III 類,仍然滿足輸水要求。從2003年1月6日起,九宣閘斷面水質(zhì)開始超標(biāo),為I V 類。至1月16日九宣閘斷面水質(zhì)一直在I V 超V 類之間,主要超標(biāo)項目為氨氮和高錳酸鹽指數(shù)。經(jīng)過對黃河干流花園口、高村及位山、穿衛(wèi)樞紐、九宣閘等5個斷面水質(zhì)分析,自2002年12月21日至2003年1月16日引黃沿線水質(zhì)超標(biāo)主要是由黃河干流花園口至位山段污染造成的。2.2 北大港水庫水質(zhì)變化趨勢分析為說明北大港水庫水質(zhì)咸化程度,2004年引黃濟(jì)津工程期間選取九宣閘和十號口門(北大港向天津市區(qū)供水口做了專門

9、對比分析。此次引黃濟(jì)津調(diào)水過程從2003年9月開始,至2004年1月7日結(jié)束,北大港水庫共收水3億m 3。北大港水庫向天津市供水從2004年1月6日開始,至2004年5月21日結(jié)束。表3 北大港水庫氯離子變化趨勢分析 mg/L監(jiān)測斷面監(jiān)測日期氯離子濃度監(jiān)測斷面監(jiān)測日期氯離子濃度九宣閘2003-09-2347.9十號口門2003-08-176972003-10-1097.22003-10-015982003-10-2137.72003-10-311842003-10-3143.22003-11-111772003-11-1247.62004-12-011552003-11-2157.42004-

10、02-021552003-12-1871.82004-02-251752003-12-3176.22004-04-192372004-01-0578.12004-05-11258引黃濟(jì)津期間九宣閘斷面黃河水氯離子平均濃度為61.9mg /L ,波動范圍在37.797.2m g/L 之間。北大港水庫蓄水前氯離子濃度大約在600700m g/L 之間,隨著黃河水的不斷引入氯離子濃度不斷下降,降低到155m g/L 。經(jīng)過4個月的蓄存后氯離子濃度回升到258m g/L 。3 對南水北調(diào)東線水環(huán)境保護(hù)的指導(dǎo)意義3.1 與南水北調(diào)東線工程的相似點南水北調(diào)東線工程于位山附近穿過黃河后,接小運(yùn)河至臨清,立交

11、穿過衛(wèi)運(yùn)河,經(jīng)臨吳渠在吳橋城北入南運(yùn)河送水到九宣閘,再由馬廠減河送水到天津北大港。從長江到天津北大港水庫輸水主干線長約1156k m,其中黃河以北493k m 。過黃河水質(zhì)達(dá)Ó類標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計流量100m 3/s ,到天津50m 3/s 。輸水時間安排在汛后的10月至翌年5月。引黃濟(jì)津工程路線與南水北調(diào)東線(黃河以北段規(guī)劃輸水路線走向、輸水規(guī)模、輸水方案、輸水時間和環(huán)境背景基本相同。引黃濟(jì)津工程采取清污分流措施,對沿線的排污口門進(jìn)行了封堵,形成清水走廊。南水北調(diào)東線工程采取截污導(dǎo)流工程,對現(xiàn)在排入輸水干線的污水進(jìn)行治、截、蓄、導(dǎo)、用,處理后污水不再進(jìn)入輸水干線。兩者水環(huán)境保護(hù)方式基本相同

12、。3.2 對南水北調(diào)東線工程水環(huán)境的類比分析引黃濟(jì)津工程路線與南水北調(diào)東線(黃河以北段規(guī)劃輸水路線走向、輸水規(guī)模、輸水方案、輸水時間和環(huán)境背景基本相同,因此引黃濟(jì)津工程輸水期間水質(zhì)的動態(tài)變化分析可以說明南水北調(diào)東線工程的水質(zhì)變化情況,即采取截污倒流工程后,過黃河水質(zhì)達(dá)到III 類,南水北調(diào)東線工程小運(yùn)河臨吳渠南運(yùn)河天津輸水線路,沿線收水水質(zhì)均能滿足Ó類要求。2000年引黃濟(jì)津工程受河道內(nèi)存積的污水的影響,到天津后大約4000萬m 3黃河水水質(zhì)不能滿足III 類要求。輸水沿線(下轉(zhuǎn)第27頁24圖是通過標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來檢查分析方法的變異性,評估與控制分析測試的質(zhì)量,從而達(dá)到實驗室內(nèi)質(zhì)量控制的目

13、的。而可以嘗試將標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)用同月監(jiān)測的水樣參數(shù)代替制作均值質(zhì)控表,從而達(dá)到方便、快捷地了解同月水樣水質(zhì)的變化情況,分析可疑值出現(xiàn)的原因。所以,在水環(huán)境監(jiān)測工作中,我們只要對每個監(jiān)測站點所檢測的參數(shù)建立逐月均值質(zhì)控表,就可以很快知道所檢測數(shù)據(jù)是否異常,如檢測數(shù)據(jù)異常,為了保證化驗員出具數(shù)據(jù)的可靠性和有效性,可及時啟動5離群實驗室的糾正程序6Y WEC/CX282008程序文件查找原因,進(jìn)行及時糾正。如離群原因不屬儀器或試劑造成,而是由于水體本身受到污染所致,我們可以根據(jù)逐月均值質(zhì)控表,第一時間向水行政主管部門匯報水污染的種類及濃度,為領(lǐng)導(dǎo)決策提供科學(xué)依據(jù)。參考文獻(xiàn):1李青山,李怡庭.水環(huán)境監(jiān)測實用

14、手冊M.北京:中國水利水電出版社.2姚運(yùn)先.水環(huán)境監(jiān)測M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社.(上接第24頁清涼江、南運(yùn)河和北大港水庫等處底泥中的重金屬和氰、揮發(fā)酚等有毒有害物質(zhì),并未對輸水水質(zhì)造成污染,說明河道底泥對水質(zhì)的污染程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于入河排污口。因此可以推斷底泥對南水北調(diào)東線輸水水質(zhì)不會產(chǎn)生較大的影響。從引黃濟(jì)津工程的情況看,北大港水庫水質(zhì)受地理條件和氣候條件的影響,不可避免地咸化,氯離子濃度逐漸升高,4個月后超出地面水Ó類標(biāo)準(zhǔn),水中的氯離子含量比所調(diào)水有較大變化。3.3對南水北調(diào)東線工程水環(huán)境保護(hù)的啟示通過對引黃濟(jì)津工程輸水的水質(zhì)類比分析,可以得出如下結(jié)論。南水北調(diào)東線工程在通水初期,水頭

15、不可避免地受河道內(nèi)蓄存積水和污染物的影響,輸水水質(zhì)暫時不能達(dá)到III類要求,必須棄去部分水頭。因此,應(yīng)在北大港水庫進(jìn)水口前設(shè)置涵閘,將每年的輸水水頭棄去,用于農(nóng)業(yè)灌溉。通過對2000年度引黃濟(jì)津應(yīng)急輸水的水質(zhì)變化趨勢分析,南水北調(diào)東線工程黃河以北段水質(zhì)沒有明顯的自凈規(guī)律,若過黃河的長江水質(zhì)達(dá)不到III類,輸水沿線各分水口門的水質(zhì)將得不到有效的保證。在南水北調(diào)東線工程黃河以北段的各項截污導(dǎo)流工程正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下,黃河以北段的水質(zhì)將取決于過黃河后的調(diào)水水質(zhì)。要確保黃河以北段的輸水水質(zhì),必須使過黃河水質(zhì)達(dá)到III 類水標(biāo)準(zhǔn)。在輸水過程中,底泥中的重金屬等污染物的溶出,對南水北調(diào)東線輸水水質(zhì)不會產(chǎn)生較大的影響。有部分河段現(xiàn)在過水能力不足,需要進(jìn)行擴(kuò)挖,無需另行疏浚底泥,如南運(yùn)河(捷地九宣閘段、馬廠減河等。南水北調(diào)東線工程冬四月冰期輸水,輸水渠道渠首與渠尾同日氣溫極低值相差3e4e,使得流冰及冰蓋的形成時間差較大,極易發(fā)生了冰阻,使水位抬高,流量降低,堤防漫溢決口,使輸水完全中斷,威脅輸水安全。北大港水庫作為南水北調(diào)東線工程的調(diào)節(jié)水庫,水質(zhì)咸化不可避免,為減少廢棄水量,節(jié)約水資源,可以通過減小水面面積,增加水庫深度,/先清庫、后洗庫0,合理調(diào)度運(yùn)用等保護(hù)