基于多水源跨流域调水的流域水环境综合整治方法及应用研究

赵燕 刘丽梅 张洪波 吴俊杰

摘  要：跨流域调水能够有效地解决水资源时空分布不均的问题。文章针对异龙湖水环境恶化和流域水资源短缺的问题，分析了当地的水资源分布情况，制定了以石屏县北部山区为调水水源和以早期建成的三岔河引水工程线路为基础向北拓展作为调水线路的多水源跨流域调水方案，并分析了各水源的可供水量。研究表明，跨流域调水能有效地缓解异龙湖流域社会生产和生态环境用水不足的问题，提升了异龙湖水环境质量，本研究能为其他流域的跨流域调水应用提供有益的借鉴。

关键词：跨流域调水;多水源;异龙湖流域;水环境;可供水量

中图分类号：U224         文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）28-0178-03

Abstract： Cross-basin water transfer can effectively solve the problem of uneven temporal and spatial distribution of water resources. As regards the deterioration of the water environment of Yilong Lake and the shortage of water resources in the river basin， this paper analyzes the distribution of local water resources. In this paper， a multi-source cross-basin water transfer scheme based on the north mountain area of Shiping County as the water diversion source and the early Sancha River diversion project as the water diversion line is formulated， and the available water supply of each water source is analyzed. The study shows that cross-basin water transfer can effectively alleviate the shortage of social production and eco-environmental water use in Yilong Lake basin， and improve the water environmental quality of Yilong Lake. This study can provide a useful reference for the application of cross-basin water transfer in other river basins.

Keywords： cross-basin water transfer; multiple water sources; Yilong Lake Basin; water environment; available water supply

1 概述

本課题以云南省石屏县境内异龙湖水环境综合治理工程为例，分析了异龙湖水污染和流域水资源短缺的现状，研究了异龙湖流域当前已有的水利工程措施、地区可供调用的水源分布和地区地形变化等因素，提出了多水源跨流域调水方案，并对方案应用效果进行了评价。研究结果表明，多水源跨流域调水措施能有效地缓解异龙湖水污染问题和区域水资源短缺问题。

2 研究对象

异龙湖位于云南省红河州石屏县境内，地理坐标北纬N23°40′42.67″ 东经E102°33′0.21″，地处珠江支流的源头，紧靠珠江支流南盘江与红河两大流域分水岭，属珠江水系，流域面积360.4km2，湖泊面积31km2，最大水深6.55m，平均水深2.75m，正常蓄水位为1414.2m（黄海高程），对应水量约为11600万方，最低运行水位为1412.08m，对应水量约为5100万方，是中国最南端的高原淡水湖泊，被誉为石屏县的“母亲湖”。异龙湖具有蓄水防洪、农田灌溉、生产生活供水、观光旅游、调节气候等多种功能，对红河州经济社会发展、生态环境保护具有极其重要的意义。

异龙湖当前存在以下水资源和水环境问题：（1）异龙湖流域水资源短缺。近年来，异龙湖流域降雨量减少，与此同时，流域区域内工农业用水逐年增加，以及湖区渗漏的问题共同导致了水面面积呈现逐年减小的趋势，水量连续几年没有完成蓄水任务;资源性缺水问题也同时导致湖体自净功能下降，加大水质改善难度。异龙湖流域径流区年产水量4182万方;而现状需水量为5700万方，其中农业灌溉需水量2400万方，年均蒸发量3300万方，资源性缺水问题突出。（2）异龙湖水污染严重，属于重度富营养化，是云南省九大高原湖泊中4个水质长期处于V类或劣V类的湖泊之一[1-3]。其中，外流域调水方案是本文的主要研究对象。

3 对策研究及应用

3.1 调水水源的选择

关于对石屏县境内水资源分布研究发现，石屏县的北部山区属高中山地区，山高林密，植被良好，雨量充沛，多年平均降雨量达1100mm左右，水资源较为丰富。该区地形、地质适合建设骨干水源水库工程的位置较多，区内农作物主要以旱作为主，农业需水量小。同时该区海拔高程在1800～2500m之间，相对于异龙湖流域（异龙湖海拔1414m，赤瑞湖海拔1427.5m）海拔较高，适合建设自流式调水渠道。因此，综合认为石屏县北部山区是较合适的南部坝区的外流域调水水源区。不足之处在于该地区存在水源分散，缺少大流量水源的特点，因此需要采用多点取水的方式进行跨流域调水。

3.2 引水路线的选择

三岔河引水工程线路位于异龙湖的北部，与北部山区来水方向一致，跨流域调水可基于三岔河引水工程线路根据水源地位置向北拓展，逐步形成多点供水的树状网络。三岔河引水工程建成的高冲水库已连通异龙湖上游的赤瑞湖，调水水流可通过赤瑞湖沿河道向下游异龙湖输送。因此，高冲水库可作为跨流域调水进入异龙湖流域的桥头堡，形成以黄草坝水库、阿白冲水库和高冲水库为主要节点构成的调水主干线路，龙武水尾供水点-黄草坝水库、小岔河供水点-高冲水库干渠、小箐水库供水点-阿白冲水库、小路南龙潭供水点-入阿白冲水库干渠和杉老林水库-阿白冲水库等取水点汇入主干线路形式的树状跨流域调水网络。

3.3 各水源可供水量分析

根据水文分析成果，考虑供水保证率设为P=75%，扣除10%下游生态用水后，龙武尾水、小岔河供水点、小箐水库和杉老林水库年供水量分别可达800.2万方、261.8万方、1023.7萬方和226.8万方。加上三岔河引水工程2000万方，小路南、北水南调和阿白冲水库共约4300万方，湖堤渗漏减少量410万方，以上工程建成后，可向异龙湖流域年输送9022.5万方清水。其中用于流域灌溉和湖水蒸发水量约为5700万方（2017年），剩余3322.5万方，加上流域多年平均径流量约4182万方，跨流域年输入异龙湖新鲜水量约为7504.5万方，约占异龙湖正常水量11605万方的64.7%，可有效缓解流域缺水和异龙湖水环境现状。

4 结果及分析

项目实施以来，石屏县水环境监测部门对异龙湖水质进行了以月为周期的连续监测，本文收集了2015-2018年期间化学需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）、总氮（TN）和总磷（TP）等四项月水质监测数据，通过分析发现：COD、NH3-N和TN浓度四年期间整体呈下降趋势，尤其是COD浓度下降明显;总磷总体较为稳定，变化不很明显（图1～图4）。

从COD变化来看，2015-2018年期间，COD最高浓度为106.65mg/L，出现在2015年8月，2016年、2017年和2018年最高浓度分别为88.69mg/L（4月）、61.97mg/L（3月）和51.33mg/L（7月）;2015-2018逐年化学需氧量均值分别为82.93mg/L、70.53mg/L、50.61mg/L和42.61mg/L;2015年以来的最小浓度出现在2018年12月，为33.33mg/L。无论是历年COD最高浓度还是平均浓度，都呈现出明显的下降趋势，平均下降率达到48.62%。

从NH3-N和TN来看，NH3-N在2015-2018各年最高浓度分别为0.35mg/L（2015.09）、0.32mg/L（2016.07）、0.1832mg/L（2017.04）和0.23mg/L（2018.01），平均浓度分别为0.21mg/L、0.21mg/L、0.14mg/L和0.13mg/L;TN为3.67mg/L（2015.08）、2.65mg/L（2016.09）、2.28mg/L（2017.11）和2.3mg/L（2018.06），平均浓度分别为2.56mg/L、2.27mg/L、2.02mg/L和1.94mg/L。总体来看，各年最高浓度和平均浓度都呈下降趋势，浓度平均下降率分别达到NH3-N 38.1%和TN 24.22%。

从TP来看，研究期间浓度变化不明显，各年浓度均值依次为0.05mg/L、0.06mg/L、0.06mg/L和0.06mg/L，多数时间徘徊在Ⅲ类和Ⅳ类水临界值附近。

5 结束语

本课题针对异龙湖流域自产水量少，流域缺水严重和异龙湖水环境恶化等问题，在分析石屏县水资源分布特点制定了多水源跨流域调水补充异龙湖流域社会和生态用水的方案，并确定了调水水源地、调水线路和各水源可供水量。方案选择从石屏县北部山区作为调水水源地，在早期已经建成的三岔河引水工程线路的基础上向北部拓展建设调水渠道网。工程建设完工后，在满足异龙湖流域现状社会生产用水的情况下，仍能向异龙湖补充约占异龙湖正常水量64.7%的水量;配合异龙湖流域面源污染治理措施，使得异龙湖水环境得到较大改善。研究表明，跨流域调水通过向受水区提供清洁水源，增加受水流域的可用水量，能够有效缓解当地的社会生产和生态环境缺水问题，本研究能为其他流域的跨流域调水应用提供有益的借鉴。

参考文献：

[1]刘伟.云南异龙湖水质及富营养化变化趋势分析[J].人民长江，2014（s1）：48-50.

[2]翟红娟，等.异龙湖湿地功能可持续性评价及PSR模型时滞性研究[J].环境科学学报，2008，28（2）：243-252.

[3]赵燕，等.“水体置换+水质净化”综合治理方法的研究和应用——以异龙湖水体污染治理为例[J].低碳世界，2018，185（11）：22-24.