关于青年水库设置前置库的研究

2011-03-20于洪忠张顶策胡永富

黑龙江水利科技 2011年1期

于洪忠，张顶策，胡永富

(1.密山市青年灌区水利水保总站，黑龙江密山158300;2.密山市湖滨涝区水利水保总站白泡子分站，黑龙江密山158300)

1 基本情况

密山市青年水库位于密山市北部，始建于1958年，1977年竣工。是一座以防洪、灌溉为主的大型水库，流域面积1 138 km2，100 a一遇设计、1000 a一遇校核，多年调节。总库容4.01亿m3，兴利库容1.84亿m3，兴利水位126.80 m。核定库区淹没线水位127.80 m。(比兴利水位高1.0 m)，淹没线以上为保留耕地。多年平均来水量1.68亿m3，水量调节系数0.86，设计灌溉面积2.5万hm2，其中水田8.26万hm2。

2 存在的环境问题

2.1 水质污染

农业生产和群众生活垃圾是青年水库水体的主要污染源。流域内有耕地5.87万hm2，每年每公顷施用化肥(折标)量150 kg，化肥施用总量为8 805 t。按北方土地施肥方式，农作物化肥利用率40%，土壤残留量25%计算，化肥流失量为35%，每年全流域流失化肥总量3 082 t，其中氮肥1 307 t，磷肥937 t。这部分化肥除河道自净少量减少外，全部随水流进入青年水库，对水库水质造成较大的污染。近几年水库一直处于低水位运行，库容在0.7～0.9亿m3，库内水体为Ⅳ－Ⅴ类，总氮＞1.5 mg/L，总磷＞0.15 mg/L，化学需氧量CODCr＞32 mg/L，氮、磷含量超过富营养水体限界值(氮0.6 mg/L，磷0.02 mg/L)的2.5和7.5倍，水质呈富营养化状态。

2.2 水土流失淤积库容

流域水土流失面积5.46万hm2，占流域面积的38%，其中耕地流失4.08万hm2，占耕地面积的69.5%，占流域水土流失面积的74%。大面积坡耕地水土流失给青年水库造成了严重的淤积。据测算每年因水土流失淤积青年水库的土量达到130～160万t。

3 设置前置库的作用

前置库就是在水库内(一般在最高洪水位以下)入库河流的河口处设置规模相对较小的水库，将河道来水先蓄存在小水库内，通过促进小水库的生物反应和土壤渗透等自然净化能力对水体净化，沉淀河流挟带的泥沙后再排水入大库的工程设施。前置库能有效地减少污染物质和减轻对水库的淤积。在前置库中，其食物链是一个复杂的系统，它包括水生植物、湖(库)底生物和水鸟等。前置库的净化作用，不仅是物理的(沉淀、吸收)，也包括生化和生态的作用，其工作效率较高。

4 前置库设置规划

青年水库有6条来水河道，根据河道的流域面积和河口水深及已修建通乡公路的具体情况，本文规划在金沙河、小裴德里河、珠山沟3条较大入库河流的河口处设置前置库(见青年水库前置库规划示意图)，前置库正常蓄水位为126.80 m，即水库的兴利水位;最高水位为127.80 m，既水库设计淹没线水位(淹没线以下土地已全部征用)。前置库最高运行水位为127.80 m，比正常蓄水位高1.0 m，这部分库容作为河流洪水期的调洪库容，见青年水库前置库规划特征值表。

表1 青年水库前置库规划特征值表

5 效益分析

前置库的效益主要体现在环境效益、生态效益、经济效益和社会效益等。本文仅对环境效益和经济效益做分析计算。

图1 青年水库前置库规划示意图

5.1 环境效益

3处前置库控制流域面积1 000.1 km2，占青年水库流域面积的88%，对水库的拦污、减於和改善水质将发挥较大的作用。

1)有效拦截杂物。通过前置库溢洪道上游设置的拦污栅，可拦截作物秸秆、农药瓶、生活垃圾等河道漂浮物，减轻对水库的杂物污染;

2)减少水库淤积。经水库流域流失土壤量计算和与同类型前置库拦沙效果比较，3处前置库每年可拦蓄沉淀泥沙90～110万t，减少水库泥沙淤积量近70%。

3)净化水质。利用前置库水面、水体进行芦苇等水生植物和鱼、蟹等水产养殖，可有效吸收和降解水体中的氮、磷、COD等有机污染物质，净化水质。芦苇适宜生长水深为0.5～1.0 m，前置库适宜芦苇种植水面为521.3 hm2，每公顷可产干芦苇8 505 kg，芦苇秸秆中含氮1.59 mg/g，含磷0.75 mg/g，每年收获芦苇可从前置库中带走氮7.03 t、磷3.33 t。前置库可养鱼水面为1 280 hm2，每公顷养鱼1 500尾，年产商品鱼50 kg，根据中科院南京地理所研究，每克鱼含氮2.1%，含磷1.1%，每年捕鱼从前置库带走氮20 t，磷12.7 t。根据已建前置库净化水质类比和对青年水库前置库净化水质能力分析，确定青年水库前置库污染物综合去除率氮、磷为70%，COD为50%。青年水库水体主要污染物下降至总氮＜0.45 mg/L，总磷＜0.05 mg/L，化学需氧量CODCr＜16 mg/L。青年水库水质达到Ⅱ－Ⅲ类标准。