白马湖出入湖污染物通量之水资源量分析

韩国民

摘要：自黄河北徙后，上游来水量减少，白马湖湖水位渐降，湖中筑圩兴垦，与水争地，湖面逐渐缩小。随着区域经济高速发展，湖泊开发利用程度不断提高，水环境保护工作相对滞后，白马湖逐渐出现水质污染与湖泊富营养化状况，湖体水质明显下降，威胁区域生态系统安全，制约区域经济社会的可持续发展。

关键词：白马湖；出入湖水量；水资源

随着实行“河（湖）长制”管理，加强白马湖水量水质专业间的协调和沟通，在充分利用白马湖监测资料和有关成果的基础上，对白马湖入出湖污染物通量分析，为白马湖及周边区域水环境保护、水生态修复提供强有力的技术支撑和决策依据，以实现白马湖及区域水资源的可持续利用，支撑经济社会的可持续发展。

1 基本情况

1.1 地理位置

白马湖古称马濑湖，地处淮河流域下游，是江苏省十大淡水湖之一，位于淮安市境东南边缘，分属淮安市金湖县、洪泽区、淮安区和扬州市宝应县，东经119°02′～119°12′，北纬33°09′～33°19′。地貌特征为江淮湖洼平原，属古泻湖堆积和黄淮冲积平原。

1.2 水文特征

白马湖南北长17.8km，东西平均宽6.4km，总面积113.4km2。湖底高程4.80m（1985国家高程基准，下同）～5.30m。设计死水位5.50m；正常蓄水位6.30m，相应蓄水面积42.8km2；排涝水位7.30m，相应蓄水面积58.4km2；防洪水位7.80m，相应蓄水面积101.9km2。

白马湖多年平均水位为6.36m，历史最高水位7.96m，历史最低水位5.22m。白马湖区域设计排涝能力为610.7m3/s，实际排涝能力不足250m3/s，以淮安一、二站抽排为主。

降水量年内分配不均匀，暴雨主要集中在6～9月，特别是7、8月份。多年平均年雨量961.7mm，最大1677.0mm，最小417.0mm； 6～9月份多年平均雨量631.7mm，最大1320.0mm，最小259.0mm；多年最大一日平均雨量196.7mm，最大三日平均雨量304.7mm，最大七日平均雨量403.0mm。

年蒸发量在1177.0～1594.0mm，平均1415.0mm。各年内，6月份蒸发量最大，多年平均269.0mm；1月份蒸发量最小，多年平均29.2mm。除7月份外，全年各月蒸发量均大于月降水量。

2 出入湖主要河流

白马湖主要出湖河流有运西河、新河、阮桥河、温山河、大寨河等等。

白马湖主要入湖河流有草泽河、浔河、花河、运西河（南水北调东线工程运行时）、大荡河等等。

3 出入湖水量分析

3.1 出湖水量分析

白马湖出湖水量包括出湖河道排水、湖面蒸发损失、湖区渗漏损失。据调查在运西河、新河、阮桥河、温山河、大寨河等出湖河道中，温山河与白马湖交汇处的东闸口套闸，因年久失修，近几年未投入运行，温山河与白马湖无水量交换；大寨河与山阳河主要承担白马湖湖东区域区间排涝任务，且于白马湖交汇处分别建有大寨河闸和码头套闸，据了解近年这两处涵闸基本没有运行。运西河、新河、阮桥河三条出湖河道上均设立监测站点，实时监测出湖水量。湖面蒸发损失量借用白马湖周边运东闸站E601蒸发皿观测资料，由于水面蒸发折算系数，除受蒸发皿类型影响外，基本不受其它因素的影响，考虑近期没有这方面的试验资料，故延用1976年刊布的《江苏省水文手册》中的计算成果，将E601蒸發皿资料换算为湖面蒸发损失量。湖区渗漏损失量借用南四湖的分析成果，即月渗漏损失量为月平均蓄水量的0.00143倍，根据白马湖估算的月平均蓄水量计算月渗漏损失量。

（一）主要控制断面出湖水量分析：主要出湖河流运西河、新河、阮桥河，分别于北运西闸、镇湖闸和阮桥闸已设立水文监测站点，连续多年出湖监测流量过程，通过水文资料整编，可得各主要控制断面出湖月平均流量。以北运西闸控制断面为例，北运西闸断面出湖月平均流量乘以该月历时即得北运西闸断面该月的出湖水量，年内各月出湖水量之和即为北运西闸断面该年出湖水量。以此类推，可得镇湖闸、阮桥闸控制断面的月出湖水量和年出湖水量。

W北运西闸月出i=Q北运西闸月平均i·t月i

W北运西闸年出i=∑W北运西闸月出i

式中：W北运西闸月出i、W北运西闸年出i—运西河北运西闸月、年出白马湖水量；

W镇湖闸月出i=Q镇湖闸月平均i·t月i

W镇湖闸年出i=∑W镇湖闸月出i

式中：W镇湖闸月出i、W镇湖闸年出i—新河镇湖闸月、年出白马湖水量；

W阮桥闸月出i=Q阮桥闸月平均i·t月i

W阮桥闸年出i=∑W阮桥闸月出i

式中：

W阮桥闸月出i、W阮桥闸年出i—阮桥河阮桥闸月、年出白马湖水量。

（二）湖面蒸发、湖区渗漏损失量分析：白马湖蒸发损失量，借用各年运东闸站蒸发皿的观测资料，利用1976年刊布的《江苏省水文手册》中的水面蒸发折算系数及白马湖湖区面积，推算得各年白马湖湖面逐月蒸发损失量。

E湖面日蒸发i=αi·E601日蒸发i

W蒸发月损i=A·∑E湖面日蒸发i

W蒸发年损i=∑W蒸发月损i

式中：

E湖面日蒸发i—白马湖湖水面日蒸发量；

E601日蒸发i—E601蒸发皿日观测蒸发量；

αi—水面蒸发折算系数；

A—白马湖湖区面积，113.4km2；

W蒸发月损i—白马湖湖面月蒸发损失量；

W蒸发年损i—白马湖湖面年蒸发损失量。

白马湖渗漏损失量借用南四湖的分析成果，即月渗漏损失量为月平均蓄水量的0.00143倍，根据白马湖水位～库容关系，推求月渗漏损失量。

W渗漏月损i=β·W月均蓄i

W渗漏年损i=β·∑W月均蓄i

式中：

W渗漏月损i—白马湖月渗漏损失量；

W渗漏年损i—白马湖年渗漏损失量；

β—经验系数，0.00143；

W月均蓄i—白马湖月平均蓄水量。

白马湖蒸发渗漏损失量由白马湖湖面蒸发损失量和白马湖湖区渗漏损失量两部分组成，它也是白马湖出湖水量的重要组成部分。

W湖月损i= W蒸发月损i +W渗漏月损i

W湖年损i= W蒸发年损i +W渗漏年损i

式中：

W湖月损i、W湖年损i—白马湖月、年蒸发、渗漏损失量之和。

（三）出湖总水量分析：白马湖出湖总水量为运西河北运西闸、新河镇湖闸、阮桥河阮桥闸三个主要控制断面出湖水量及湖面蒸发、湖区渗漏损失水量之和。各参数分析时段相同。

W出湖i= W北运西闸i +W镇湖闸i+W阮桥闸i +W湖损i

式中：

W出湖i—白马湖总出湖水量。

3.2 入湖总水量分析

白马湖入湖总水量包括入湖河道排入水量与湖面降雨径流量之和。根据水量平衡原理，白马湖入湖总水量应为总出湖水量与白马湖蓄变量之和。各参数分析时段相同。

W入湖i= W出湖i +△W蓄变i

式中：

W入湖i—白马湖入湖总水量；

△W蓄变i—白马湖蓄水变量。

白马湖湖北区域，即张码西干渠以东，花河北堤及白马湖北大堤以北，总渠以南，里运河以西范围；该范围内一般年份的排水一部分由白马湖穿运涵洞排出，另一部分汇入新河由淮安站抽排入总渠，该区域内的入湖河道永济河涝水一般情况下不排入白马湖。

白马湖湖东区域，即白马湖东大堤以东，里运河西大堤以西，运西河南堤以南，白马湖隔堤以北范围；该范围内除运西河南水北调东线工程运行时，运西河有入湖水量，其余无其他入白马湖河流，正常情况下无涝水排入白马湖。

白马湖湖南区域，即洪金北干渠及白马湖隔堤以南区域；该范围内无入白马湖河流，该区域涝水不排入白马湖，而是由老三河排入宝应湖。

白马湖的汇水区域主要为湖西地区，即洪金北干渠及白马湖隔堤以北，白马湖西大堤及张码西干渠以西，总渠南大堤以南，洪泽湖东大堤以东范围。该范围入湖河流众多，有草泽河、浔河、花河等入湖河流。

（一）湖面降雨径流量分析：白马湖湖水面降雨径流，以白马湖湖区阮桥闸站为雨量代表站，运东闸站为蒸发代表站，根据《江苏省水资源调查评价》水面产流计算方法得。

R湖面日径流i=P湖面日降水i-αi·E601日蒸发i

当P湖面日降水i≤αi·E601日蒸发i时，取R湖面日径流i=0

W湖面日径流i=A·R湖面日径流i

W湖面月径流i=∑W湖面日径流i

W湖面年径流i=∑W湖面月径流i

式中：

R湖面日径流i—白马湖湖面日降雨径流深；

P湖面日降水i—白马湖湖面日降水量；

W湖面日径流i、W湖面月径流i、W湖面年径流i—白马湖湖面日、月、年降雨径流量。

（二）白马湖外来水分析：一部分为湖东地区在南水北调东线工程运行时运西河的外来水量；另一部分为水利工程运行及洪泽城居民生产、生活用水，用后由浔河排入白马湖。

（1）湖东运西河外来水量。运西河在南水北调东线工程运行时，运西河则为入湖河道。通过运西闸站监测资料计算入白马湖水量。

W北运西闸月入i=Q北运西闸月平均i·t月i

W北运西闸年入i=∑W北运西闸月入i

式中：

W北运西闸月入i、W北运西闸年入i—运西河北运西闸月、年入白马湖水量。

（2）水利工程运行及洪泽城区居民生产、生活引外来水，用后由浔河排入白马湖水量（W湖西外月入i、W湖西外年入i）。

草泽河套闸已报废多年，不存在运行排水；浔河套闸运行排水量为每年汛期（5～9月份）排水5m3/s，非汛期（1～4、10～12月份）排水1m3/s，由浔河排入白马湖。

洪泽城区居民生产、生活排水平均约1.22m3/s。生活排水占一半，且主汛期（7～9月份）生活排水量远大于非汛期，故汛期取1.65m3/s，非汛期0.915m3/s，汇入浔河，由浔河排入白马湖。

综上所述，白马湖外来水量为湖西地区水利工程运行、洪泽城区居民生产、生活排水量，这部分水量均通过浔河汇入白马湖，汇入水量为汛期6.65m3/s，非汛期1.92m3/s。

（三）引外来水灌溉回归水和区间降雨径流水量分析：即洪金洞、周桥洞、黄集洞、张码洞取用外来水用于洪金、周桥灌区农田灌溉，灌溉回归水由湖西区间河道排入白马湖。以草泽河为界，以南为洪金灌区，以北为周桥灌区。洪金灌区渠首为洪金洞，周桥灌区渠首分别为周桥洞、黄集洞和张码洞，从区外引水用于农田灌溉，由于灌溉回归水量很难确定，农田灌溉回归水量并入区间降雨径流量，根据根据水量平衡，采用上述已知出入湖水量反推而得。各參数分析时段相同。

W回归及径流i=W出湖i +△W蓄变i-W湖面径流i-W北运西闸入i-W湖西外入i

式中：

W回归及径流i—湖西引外来水灌溉回归水及降雨径流入白马湖水量。

4 出入湖水量概化

4.1 主要出湖河流水量概化

白马湖主要出湖河流概化为运西河、新河、阮桥河，分别于北运西闸、镇湖闸和阮桥闸已设立水文监测站点，连续多年出湖监测流量过程，通过水文资料整编，可得各主要控制断面各分析时段流量，乘以分析时段即为主要出湖河流运西河、新河、阮桥河相应的出湖水量。白马湖主要出湖河流出湖水量上述已详细分析，此处不再赘述。

4.2 主要入湖河流水量概化

白马湖主要入湖河流除运西河外，其余集中在湖西地区，区域总面积509.6km2。

白马湖湖西地区以草泽河为界，以南为洪金灌区，以北为周桥灌区；从区外引水用于农田灌溉。周桥、洪金两灌区毗邻，均为淮河冲积形成的粘土结构，地理位置相近，范围较小，气候条件相似，且两灌区种植结构一致，即一麦一稻，下垫面条件相同，故可认为湖西地区降雨径流及灌溉回归水在面上分别是均匀的，单位面积降雨径流和灌溉回归水产水率相同。

由于推求白马湖入湖污染物通量时，采用各入湖河流的水量与水质加权的方法，而目前白马湖入湖河流中，只有草泽河、浔河、花河有水质监测资料，因此，需对草泽河、浔河、花河、王良河、大荡河等入湖河流进行概化。根据地理位置、排水水质特性、调查资料，将洪金北干渠及白马湖隔堤以北，浔南干渠以南，洪泽湖东大堤以东，白马湖西大堤以西200.7km2范围中的草泽河、桃园河、山阳河、朝阳河、大金沟河概化为草泽河集水范围；将浔南干渠以北，浔北干渠及王良河以南，洪泽湖东大堤以东，白马湖西大堤以西224.9km2范围中的大荡河、浔河、丰产河概化为浔河集水范围；将张码西干渠以西，总渠南大堤以南，洪泽湖东大堤以东，浔北干渠及王良河以北84.0km2范围中的花河、王良河概化为花河集水范围。各集水范围内的降雨径流及灌溉回归水按面积比分配，据此推算得草泽河、浔河、花河入白马湖水量。

白马湖主要入湖河流概化为草泽河、浔河、花河，入白马湖水量。

（1）概化草泽河入白马湖水量：

W草泽河入i =W回归及径流iⅹ200.7/509.6

式中：

W草泽河入i—概化草泽河入白马湖水量。

（2）概化潯河入白马湖水量：

W浔河入i =W回归及径流iⅹ224.9/509.6+W湖西外入i

式中：

W浔河入i—概化浔河入白马湖水量；

W湖西外入i—汛期6.65m3/s，非汛期1.92m3/s。

（3）概化花河入白马湖水量：

W花河入i =W回归及径流iⅹ84.0/509.6

式中：

W花河入i—概化花河入白马湖水量。

5 结语

通过白马湖主要出入湖河流水资源量分析，并与相应出入湖河流的高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮等污染物指标加权即可得相应白马湖出入湖污染物通量。

（作者单位：江苏省水文水资源勘测局淮安分局）