绍兴市上虞区滨江河开挖引水对城北新区内河水质影响分析

王 丽

（绍兴市上虞区城区水利工程管理所，浙江 绍兴 312000）

1 问题的提出

水资源丰沛地区利用已建引水工程对水环境进行改善，如水闸、泵站、河道等，为防潮、排涝、防洪、环境用水等发挥巨大作用。通过合理调度和运行，不仅可以增加引清水量，对河水进行稀释，降低污染物的浓度，而且还可以调活水体，增大流速，提高河水的复氧、自净能力，从而达到改善水质的目的，近些年来越来越受到重视[1]。

虞北平原滨江河 — 沥北河整治工程首要任务是提高虞北平原特别是上虞城北区域的防洪排涝能力，为城市建设和开发、高效发展农业奠定防洪安全基础。该工程建成后，通过滨江河将曹娥江水与城北新区内河水体以动态交换的方式，来改善内河水环境质量。这一治理水环境工程的实施必将对上虞区城北新区水环境质量改善产生巨大作用。因此，分析滨江河开挖引水对城北新区内河水质影响，研究滨江河引水水量、运行调度与城北新区内河水质改善效果之间的关系具有重要意义。

2 项目概况

2.1 绍兴地区引水工程改善水环境应用现状

绍兴市城区曹娥江引水工程通过曹娥江上浦闸库小舜江支流引水，通过引水闸将长山头溪、小舜江的水引进隧洞，隧洞出口处通过河道和箱涵与上灶江相连，通过河道设置节制闸以调节引水流量[2]。工程连通曹娥江流域与绍兴平原水系，实现绍虞平原河网水体流动，提高绍兴平原水量，改善绍兴平原水质。

2.2 项目概况

绍兴市所辖上虞区地处杭州湾南岸，据上虞站观测资料统计，多年平均气温16.5 ℃，多年平均降水量约1 402 mm，降水量时空分布不均。城北新区位于上虞区城市北部，用地范围南起西横河，北至四环路，西到曹娥江，东达迎宾大道，面积12.84 km2。虞北平原滨江河 — 沥北河整治工程由新开滨江河、拓浚沥北河2大工程组成，工程起于西横河，止于海涂2号闸，整治河道全长27.53 km，防洪排涝面积为200.00 km2，排涝标准为20 a一遇。其中滨江河开通后，由南向北贯穿城北新区，城区滨江河、老百沥河、百崧河及西横河4大骨干河道将实现贯通相连，有利于内河水体的流动和交换，达到“流水不腐”的目标，水质将得到明显改善。治理范围及河道位置见图1。

图1 治理范围及河道位置图

3 水环境现状分析评价

3.1 水环境功能区划分

根据《浙江省水功能区、水环境功能区划分方案（2015）》，虞北河网河流为工业、农业用水区，水质执行GB 3838 — 2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类水质标准；

引水之前对城北新区范围内和周边主要河流的水质现状进行分析评价，收集绍兴市上虞区环境质量月报和上虞区乡镇街道地表水监测断面水质监测结果报表中20个常规监测断面近1 a的数据，通过对这些断面的监测评价基本上了解水体中污染物及其含量、水体的污染程度、区域分布及动态等。

3.2 同步检测水质评价

根据绍兴市上虞区水务水质检测技术服务有限公司对曹娥江、西横河、滨江河、百沥河、丰产河、赖柴江、贾家前河等河道水体的DO、CODMn、NH3- N、TP指标监测结果分析（见图2）。曹娥江现状水质较好，为Ⅱ类水；西横河受赵家船闸引水影响，水质较好，为Ⅲ类水，能满足水环境功能区划要求；滨江河、百沥河、丰产河、赖柴江、贾家前河等城北新区内河现状水质较差，为Ⅴ类 ～ 劣Ⅴ类水，主要污染指标为CODMn、NH3- N、TP。

图2 河道水体的DO、CODMn、NH3-N、TP指标监测结果图

城北新区内河水体水质较差，主要为有机污染物超标和水中氮、磷营养元素含量较多造成藻类异常繁殖的富营养化污染。内河水体污染的主要原因是截污不彻底。城北新区内河水体普遍受点源污染和面源污染，点源污染主要来自于城北新区内第三产业污水排放及未完全纳管的老旧社区和城中村生活污水的排放，面源污染主要来自于地面径流对河道水体造成严重污染。

4 引水方案及效果分析

4.1 水环境计算方法

水环境计算模型包括水动力和水质2个模块。本次采用丹麦MIKE 11水力计算软件，建立水动力数学模型。水质模型的控制方程为一维对流扩散方程，其基本假定是：物质在断面上完全混合，物质守恒或符合一级反应动力学（即线性衰减），符合Fick扩散定律，即扩散与浓度梯度成正比[3]。一维对流扩散方程写为：

式中：C为物质浓度（mg/L）；D为纵向扩散系数（m2/s）；C2为源/汇浓度（mg/L）；K为衰减系数（1/d）；A为横断面面积（m2）；q为旁侧入流流量（m3/s）；x为空间坐标（m）；t为时间坐标（s）。

上虞区虞北平原河道综合糙率取0.025 ～ 0.030。初始水位采用虞北平原枯水期水位2.40 m。水质模拟的指标是高锰酸盐指数（CODMn）、氨氮（NH3- N）、总磷（TP），参考《曹娥江流域综合规划修编（2010 — 2030年）》以及根据实际水质监测值进行模型率定，河道纵向扩散系数D取2.0 ～ 5.0 m2/s，水质衰减系数KCOD= 0.004 0 /d，K氨氮= 0.002 5 /d，K总磷= 0.001 0 /d。

4.2 引水方案及引水效果分析

根据《上虞市城北新区控制性详细规划》，规划将城北新区范围内的百沥河、滨江河、百崧河、西横河和丰产河等河道，相互连通，交织成网。规划滨江河最南端与西横河相通，然后沿城北新区规划河道穿越新城区。

赵家船闸和上浦闸总干渠引水之后，大部分的引水量都通过西横河流出，进入到城北新区的流量只占引水量的一小部分，导致新区内河道的流量增加仍然有限，另外现状污染源也不断排入内河河道，使得除城北新区骨干河道滨江河、百沥河和百崧河的水质有较大改善之外，内河水质变化依然有限，特别是流动较慢的丰产支河和贾家前河水质依然较差，分别是劣Ⅴ类和Ⅴ类水质。

为进一步加大内河流速，改善内河水环境，推荐以下方案进行比较分析：

方案0：基本方案，即只实施赵家船闸引水工程，引水流量按推荐的5 m3/s，引水3 d。

方案1：方案0 + 水系连通工程，规划新开河道100 m，将丰产支河与新开挖的滨江河相连通。

方案2：方案1 + 西横河节制闸，即规划在西横河与百崧河交界处（保驾山桥）以西新建1座人字节制闸。

方案3：方案1 + 内河节制闸 + 贾家前河闸泵，即规划在丰产河与滨江河交汇处、赖柴江与百崧河交汇处分别新建节制闸，新开河道200 m将黄泥坝河与贾家前河（现状贾家前河与百崧河连接处采用临时拦水坝节制）连通，在黄泥坝河与百崧河交界处设1闸泵，泵站流量设置为 3 m3/s，抽水入百崧河，提高内河流速，进一步改善内河的水环境。

以上不同方案对改善内河水质的效果见表1和表2。

表1 不同方案内河水质变化情况（氨氮）表 mg/L

表2 不同方案内河水质变化情况（总磷）表 mg/L

经比较，方案2实施简单，充分利用赵家船闸处的引水，内河流量和流速都增加，水质进一步改善。最终选用方案2为主推方案。

规划河道建成之后，新城内河相互连通之后，现状上浦闸总干渠和赵家船闸引水3 d之后，水质变化情况如下：

（1）CODMn：滨江河、头甲横河和贾家前河从Ⅳ类改善为Ⅲ类；丰产支河从Ⅴ类改善为Ⅲ类；丰产河、百沥河、赖柴江、黄泥坝河和百崧河保持为Ⅲ类。

（2）NH3- N：丰产支河仍然是劣Ⅴ类；滨江河、丰产河、黄泥坝河、头甲横河从劣Ⅴ类改善为Ⅳ类；贾家前河从劣Ⅴ类改善为Ⅴ类；百沥河仍然是Ⅳ类；赖柴江和百崧河保持为Ⅲ类。

（3）TP：丰产支河仍然是劣Ⅴ类；贾家前河从劣Ⅴ类改善为Ⅴ类；滨江河、丰产河和头甲横河从劣Ⅴ类改善为Ⅳ类；赖柴江从Ⅴ类改善为Ⅳ类；百沥河仍然是Ⅴ类；百崧河仍然是Ⅳ类；黄泥坝河保持为Ⅲ类。

由此可知，规划河道建成后，城北新区内的河道大都彼此相连，交织成网，有利于内河水体的流动和交换，CODMn都能达到目标Ⅲ类水质标准。但是，现状上浦闸总干渠和赵家船闸的引水流量大部分仍然经西横河流出，进入城北新区内河的流量十分有限，新区内重污染的河道仍然流速缓慢，不能从根本上改善水质，NH3- N和TP依然严重超标，内河水质仍然多为Ⅴ类，丰产支河由于没有发生充分的水体交换，水质仍然为劣Ⅴ类。

5 结 语

（1）为提高城北新区内河水位差，加快河道流速，充分发挥赵家船闸引水效果，建议赵家船闸按现状5 m3/s流量引水，将丰产支河往南连通。在西横河与百崧河交界处以西新建1座人字节制闸，截住赵家船闸引水量，增加滨江河和百沥河流量，提高内河流速。上述工程实施后，城北新区内河水质能改善为Ⅲ ～ Ⅳ类水体，但仍不能全部达到Ⅲ类目标水质，主要原因是新区内截污纳管工作还没有彻底完成，仍有污水不断排入河道，进而影响城北新区的河道水质。

（2）赵家船闸为50吨级船闸，闸室有效长度为70 m，有效宽度为8 m，底板高程0.50 m，门槛水深2 m，其功能主要为改善通航条件并兼顾城区水质改善，可满足2条50吨级船舶一次过闸要求，并能提供最大30 m3/s流量的引水能力。目前，赵家船闸引水流量为5 m3/s，主要改善上虞城区西横河和虞甬运河水质。滨江河开挖后新增引水5 m3/s，总引水量未超船闸设计引水流量，不会对船闸结构稳定和安全运行产生不利影响。

（3）在不同河段配套使用曝气、水生生物净化、生态浮床、生物操纵等技术[4]，在改善水质、减轻和遏制水体富营养化的同时，美化水域环境和改善城市景观。

参考文献：

[1] 邵卫云，周永潮.长距离引水工程对受水地水环境的影响评价：以浙北引水工程为例[J].浙江大学学报(工学版)，2010(9)：1760 - 1766.

[2] 余艳华.大型引水工程环境影响评价的核心问题[J].资源节约与环保，2013(9)：49.

[3] 毛劲乔，张仙娥，李伟峰. 云东海退田还湖工程调水改善水质的数值评估研究[J].水力发电学报，2012，31(6)：166 - 171.

[4] 张耀华，朱金华，朱喜，等.太湖水环境演变及继续治理思路[J].人民珠江，2015，36(4)：84 - 87.