大庆防洪工程辖区雨洪资源利用研究
2012-04-10刘北
刘 北
(黑龙江八一农垦大学经济管理学院，黑龙江大庆163000)
大庆防洪工程辖区雨洪资源利用研究
刘 北
(黑龙江八一农垦大学经济管理学院，黑龙江大庆163000)
大庆地区位于松嫩平原腹地，地势低平，经常遭受周边客洪和内涝的侵袭。为保护石油石化和人民群众生命财产安全，大庆地区防洪工程体系发挥了巨大的作用。近年来，随着治水理念的改变和现实的需要，我们对工程保护范围内的雨洪、污水资源的再利用进行了深入的研究，取得了一定的成效。
大庆地区;防洪工程;雨洪资源利用;研究方法;技术路线;成果分析
1 研究区概况与主要特点
1.1 研究区地理概况
研究区位于黑龙江省西部嫩江干流左岸，呼兰河分水岭以西，乌裕尔河分水岭以南，松花笺干流以北的松嫩平原。是国家和黑龙江省石油化工和农牧业生产的重要基地，总面积约 63 000余km2。
1.2 研究区自然环境条件
1.2.1 气候
研究区属中温带大陆性半干旱季节性冻土区，冬季漫长、严寒干燥，夏季温暖多雨，降雨量年际年内时空分配不均。
1.2.2 地质构造、地形地貌、土壤
本区地形地貌的特征是北、东部地势较高。南部、西部地势较低，泡沼较多，并有盐渍、沼泽化发育。由于地形低，汛期常受洪水危害。土壤有暗棕壤、黑土、黑钙土、草甸土、砂土、沼泽土、草甸盐土、草甸碱土等土类。
1.2.3 水文
研究区河流主要有嫩江支流的乌裕尔河和双阳河两条天然河流，还有安肇新河和肇兰新河两条人工河流。区内尚分布数以百计碟形洼地，常年或季节性积水，形成自然的闭流区。
2 研究意义及立题依据
2.1 研究意义
水资源短缺和水污染是研究区面临的两大水资源问题。其中，水污染问题越来越突出，并且，水污染使得水资源短缺问题更加严重。从辨证治污角度上讲，雨洪污混合水的利用既是污水处理和处置的有效手段，也极大的解决了研究区内水资源短缺问题。为此，对研究区内水资源，污水的形成、排放量、水质进行系统的研究，并利用生态工程，综合治理，变废为宝，使污水成为可利用的再生资源，具有现实和深远的意义。
2.2 立题的依据
1)20世纪60年代中期，为解决区域内涝、盐碱等自然灾害，研究区内兴建了安肇新河、肇兰新河和王花泡、北二十里泡、中内泡、库里泡、青肯泡、双阳河等滞洪区、水库。在新的治水理念下，这部分雨洪资源将成为控制、净化污水的有力支撑。
2)70年代以来，研究区内先后兴建了北部、中部、南部3个引嫩江水工程，近期引水总量达12亿m3。这部分洁净的嫩江水既为研究区生产生活提供了充足的水源，也为区内的污水治理提供了有利的保证。
3)80年代中期以来，全国人大先后制定并颁布实施了《中华人民共和国水污染防治法》等法律、条例。为保护环境和水资源、防治水污染、实现水资源可持续利用，提供了法律保证。
4)区内的重要排洪纳污水系—安肇新河建成了雨量监测、洪水调度自动化系统，为合理调蓄雨洪，实现雨洪污混合水的再生资源化，提供了安全保障。
5)区内产生的污水绝大部分是生活污水和地面盐碱，通过处理和工程调控，有利用的价值和可能。
3 研究方法与采取的技术路线
研究的路线与方法:运用系统工程与生态学的原理，站在研究区域整体的角度，以科学发展观为指导，以兴利避害、变废为宝、防治污染、改善生态环境为原则，实现把污水转化为可利用的水资源的目标。
坚持定位定期与专题研究相结合;区域生态环境与小区试验研究相结合;引、蓄、用水与排、滞、泄水相结合;研究与学术交流相结合;研究与实践应用结合，边研究便产生效益，进行污水处理利用的系统性研究。
4 研究的主要内容
主要内容包括:
1)收集并研究相关文献资料，编写研究项目技术路线。
2)进行地表水、地下水资源量与质的研究，以评价区域水环境以及利用污水的必要性和可行性。
3)研究区内引蓄、用、水工程和排、滞、泄工程的新功能、新定位。
4)研究区内污水对自然泡沼、滞洪区水库的影响及水质状况。
5)利用雨洪污混合水进行鱼、苇、农田(玉米作物)和牧草(引进杂交酸模植物)养殖以及灌溉可行性的研究。
6)研究富养水体内水蚤(水虫子)的利用价值。
7)研究污水沉积物对土壤的影响。
5 研究的主要成果
5.1 对松嫩低平原水资源状况进行系统的评价
水质评价:通过嫩干与松干环境地面水质监测研究表明，嫩江干流水质好于松花江干流，松干主要因受承泄了安肇新河、肇兰新河、拉林河、阿什河等支流的水质的影响。但仍是较好的农田灌溉和改善生态的优质水资源。
5.2 对区域内的污水总量进行研究
根据2005年研究区内依安等16个市县的不完全统计，工业废水与生活污水排放量共29 021.38万t，其中工业废水占排污水总量的49.75%，城镇居民生活污水占排污水总量的50.25%。
5.3 污水水质研究结果与分析
5.3.1 农田灌溉、土壤改良为目的水质研究
安肇新河系统有王花泡等5个滞洪区。从pH、矿化度、农田灌溉系数、氟化物含量以及自然植被覆盖率观测，以北二十里泡较好，由于有王花泡泄水和城镇生活污水(处理后)水的补给，水量较稳定，未出现过干涸的时候，其次是王花泡滞洪区，来水均来自盐碱草原，未受工业废水和生活污水的影响，仍处于自然状态。
中内泡滞洪区水质略次于王花泡和北二十里泡滞洪区，但在有排水措施基础上仍可用于农田和草原灌溉。
库里泡和老江身滞洪区，水质不如以上3个滞洪区。老江身滞洪区为劣质水，只有在有完善的排水措施并结合农业技术措施，才可有控制性进行灌溉。
牛毛沟水库水质研究结果不适于农田和草原灌溉之用，但在特旱年水源极缺并有完善排水和农业技术措施，可有控制性的用于农田和草原的灌溉。
青肯泡滞洪区是肇兰新河的源头，2003—2007年研究期间对水质进行了研究，可以用于农田、草原的灌溉，但盐分和氟含量较高，应采取排水工程措施。
青肯泡污水库是肇兰新河另一源头。蓄水量较为稳定，水质受工业废水影响较大。可用于灌溉，但应有排水措施。
八一水库位于肇州镇境内，在有完善的排水工程条件下，可用于农田和草原灌溉。
东吐莫泄水闸是乌双二流域末端的排水泄水闸工程，通过水质研究，可以用于农田和草原的灌溉。
5.3.2 环境地面水水质研究结果与分析
研究期间对区内主要排雨洪污混合水的安肇新河、肇兰新河和滞洪区，及研究区内封闭纳污泡沼的水质，进行了环境地面水水质的研究。根据国家已制定的五类标准进行了分类，对未规定标准的各项成果亦汇总予以说明。现将研究结果概述如下:
安肇新河分别在王花泡等滞洪区，于2005年10月的同期对环境地面水质进行了研究，根据国家制定的环境地面标准分类:
4个滞洪区，属I类标准的项目有7项，占总研究项的50%;属IV-劣V类有BOD5一项占总研究项目的7.1%;属III类为一项。占总研究项目的7.1%。
5.4 用雨洪污水灌溉玉米作物和牧草(杂交酸模)
是指用经过一定处理的工业废水、生活污水与雨洪混合的水，灌溉农田、牧草。为此，课题组选择区内中内泡与库里泡滞洪区进行污灌研究，为区内进行大面积污水灌溉提供了经验。
5.4.1 地理位置
试验研究区设在安肇新河下游的中内泡与库里泡两个滞洪区管理站1 km范围内，每处面积约0.2 hm2。污灌植物为玉米作物和牧草(杂交酸模植物)。
5.4.2 基本情况
灌溉的水源、水质分析:灌溉水源均来自安肇新河雨洪污混合水，灌溉水源充足;农田灌溉系数5.974。
土壤类型:库里泡与中内泡牧草试验小区均为石灰性黑钙土。玉米灌溉试验区:为石灰类草甸黑钙土。
玉米种子引自安达市种子站九单玉49种子。牧草(杂交酸模植物)来自乌克兰共和国科学院新物种研究所，经中科院封丘生态站试种多年的原种。
耕作、施肥:均为垄作，单位面积施底肥二铵50 kg/666.7 m2;追肥结合灌溉进行，亩追施尿素40 kg/666.7 m2。
5.4.3 实验研究实施方案
玉米用污水灌溉试验研究:设灌溉试验对比地块，灌与不灌地块对照区的地形地貌、土壤类型、耕作、施肥、种子、播期和田间管理措施均相同。灌溉的水源为邻近的中内泡雨洪污的混合水。牧草污水灌溉试验研究分别在中内泡与库里泡管理站林地和农田进行。
5.4.4 研究结果与分析
污灌玉米增产增收:经过2007年9月下旬田间测产调查，灌溉的玉米平均产量630 kg/666.7m2。
污灌玉米对土壤的影响:2007年6月27日与秋收的10月初对耕层土壤进行了采样分析，各项指标均在国家规定标准允许范围之内。
污灌玉米品质鉴定:经农业部农产品质量安全监督检验测试中心(哈尔滨)检测鉴定，各项控制指标均在国家标准范围内，未见异常。
污灌牧草(杂交酸模)结果与分析:2006年5月末移栽后，一个生长期折合产鲜草2 500 kg/666.7 m2左右，可以直接喂鸡、猪。
污灌牧草酸模植物对土壤的影响:经对耕层土壤进行了采样分析，各项指标均在国家规定标准允许范围之内。
5.5 开展雨洪污混合水养鱼
养鱼试验研究区分北区南区2个试验研究区。总面积100 hm2。
初步结论:
1)在严重退化的苏打盐碱地，可以用安肇新河排出的雨洪、工业废水与城镇生活污水的混合水进行养鱼。
2)利用工业废水、城镇生活污水混合水作为鱼池的水源，是否含有不利人体健康的微量元素，需进行长期研究。
3)如能引入优质的嫩江水稀释以改善安肇新河的水质，不仅可提高鱼的产量，更可改善鱼的品质。
5.6 开发水蚤(水虫子)的经济和利用价值
水虫子学名为水蚤。属于节肢动物门甲壳纲中低级的种类。广泛分布于富营养的泡沼、湖泊、水库静水环境之中。2006年6月繁殖旺季对品质进行研究，全量养分中全氮5.346%，全磷7.052%，有机质52.67%。经农业部农产品质量安全监督检验测试中心(哈尔滨)检测鉴定，各项控制指标均在国家标准范围内，未见异常。
水虫子的经济效益显著，正常年产量库里泡、中内泡2个滞洪区达1 500余t，按干水虫子80元/kg计算，总收入达12 000万元，
由于水虫子喜肥，在生长繁殖过程中，从水体中吸收大量的N、P、K营养物质和微量元素，有利于水环境净化和改善生态环境。
5.7 北二十里泡滞洪区水生物生态环境研究
北二十里泡滞洪区位于大庆市区，紧邻石化总厂和东风新村，经厂内处理达标排放的污水直接排入滞洪区内，又北邻王花泡滞洪区无工业废水污染水的补给。
由于本课题研究需要，在确保行洪安全的前提下，使区内水量稳定保持在4 000万m3以上。使水的环境质量有明显改善，现有维管束植物314种，野生动物207种。为此，北二十里泡滞洪区已列为省二级湿地自然保护区，成为大庆的“城市名片”。
滞洪区还为城市绿化植物提供灌溉水源，由于污水中还含有丰富的氮、磷、有机质等植物需要营养元素，为植物提供所需的水分和养分，减轻城市水资源供需的压力。
5.8 利用封闭纳污泡(沼)改良地面生态环境
封闭纳污泡(沼)是林源炼厂、兰星石化集团与肇源皮革厂工业园区的工业废水经厂内达标处理后排入的专用封闭的纳污泡(沼)。
封闭纳污泡均是用重盐碱严重退化的草原上筑堤而建的专用纳污泡(沼)，盐碱土和盐碱化草甸土壤呈复区分布，盐碱土和重盐碱化土壤占复区的面积在50%以上，农作物不能种植，牧草产量也不高。封闭纳污后，植被尤其是芦苇生长茂盛，水生动物也大量出现。
5.9 重新认识了大庆防洪工程的功能
60年代中期为防治洪涝灾害，研究区内兴建了王花泡等滞洪区，水面面积470.60 km2，库容最大蓄水量78 351万m3。
进入21世纪以来，雨量偏小，加以上游兴建了双阳河水库，汛期来水减小，干旱、盐渍又成为制约农牧业生产和生态脆弱的主要原因。为此，在建设了大庆防洪工程自动化调度系统的基础上，通过科学的核算来水量，对滞洪区原为防洪单一功能适时进行了调整，尽可能多蓄少排，达到了予期的改善生态，增加综合效益目的。
6 结论、问题和建议
6.1 结论
1)研究区内部缺少水资源，但是边缘过境水量十分丰富，而且从农田灌溉、土壤改良、生态恢复的角度都是优质水源，如大量引入该区域，可以在大的方面解决水体盐碱化污染问题。
2)研究区内的污水大部分是生活污水，其中有机物和氮、磷、钾等营养物的含量较高，用以灌溉农作物，即是对污水中营养物的充分利用，起到净化污水的作用，同时也可以促进作物的生长，达到节水、节肥、消除污染的目的。
3)污水虽然大量排入水体会造成富营养化，但是只要对污水进行适当处理，达到用途要求的水质标准，可在很大程度上缓解水资源的紧缺状况。充分利用防洪工程的雨洪资源，稀释混合以生活污水为主的不良水体，用以发展水产养殖是可行的。
4)利用重度盐碱退化草原潴留雨洪污混合水，能促进水生植物的快速生长，从而营造出良性循环的动植物生态环境。
5)以防洪安全为主的蓄泄工程，在科学调度，确保安全的前提下，是能够发挥治理水污染、造福社会的生态功能的。
6.2 问题
1)区域内工业废水除大庆地区以外，其它各地，尤其是小县城，处理率都不是很高。虽然绝对量不是很大，但是会造成局部的环境污染。
2)从大的角度来讲，盐碱化仍是本地区最大的水体污染源。
3)污水的治理存在着“治标不治本”的现象，只是从如何处理的角度考虑，在如何减排的措施上下的功夫不够。
4)研究治理污水的深度不够，尤其是污水对环境破坏的深远影响方面的研究。
6.3 建议
1)加大区域内工业污水的处理力度，尤其是小的地方工业产生的废水。
2)加大加快引进优质外来水源，最大限度的改善区域水环境。3)加大节能减排力度，制定严格的污水排放定额标准。4)加大研究治理污水的重视程度，发掘、引进、培养人才，加大科研资金投入。
［1］王郁，林逢凯.水污染控制工程［M］.北京:化学工业出版社，1980.
［2］彭少麟.恢复生态学［M］.北京:气象出版社，2007.
TV213
A
1007-7596(2012)02-0043-03
2012-03-20;
2012-04-23
刘北(1982-)，男，黑龙江安达人，工程师。
