茶坑水库环境影响分析与评价

傅 春

（江西省水务集团有限公司,江西 南昌 330000）

水库是集防洪、灌溉、发电等功能为一体的水力枢纽,通过其调蓄作用完成防洪抗旱、水资源优化配置等[1-2]。水库及其他项目的环境影响评价主要是对工程的现状、周边区域和流域的生态环境进行分析和预测,并对其产生的负面影响提出相应的对策和措施。因此,在兴建水库前,必须充分考虑各因素对项目的环境影响,降低或避免环境的不利影响。

1 工程概况

龙南县茶坑水库位于南部的临塘乡塘口村茶坑,流经桃江二级支流、渥江一级支流石门河的中游临塘乡下蕉陂,集水面积约60 km2,坝址以上河长19.8 km,河道平均比降为11.9‰。茶坑水库主要以供水和灌溉为主,且水库正常蓄水位297.50 m,水库总库容2220 万m3,兴利库容1684 万m3,死库容116 万m3,水库日供水量为6.6 万t/d,灌溉面积320 亩。茶坑水库工程于2020 年3 月2 日正式开工,截至目前大坝主体工程分两期进行施工。一期工程大坝混凝土于2020 年10月份开始浇筑,目前已完成浇筑高程为298 m；二期工程大坝砼于2021 年11 月开始浇筑,目前已完成浇筑高程为274 m 高程。

2 环境影响评价

2.1 库区水文情势影响

2.1.1 水域形态变化

茶坑水库坝址枯水期河床高程约265.8 m～268.5 m,河床宽10 m～15 m,水深约0.5 m～1.0 m。水库建成后,干流回水为7.1 km,相比天然河道抬高了42 m,库内平均水深约14.3 m,正常蓄水位时水库水面面积为126 hm2,对应的库容为1800×104m3。因河谷区水面逐渐变宽,流速变缓,水库河段的河道从急流型变为变为湖泊缓流型。

2.1.2 水位变化

石门河径流由降水形成,天然情况下,因流量随降水的季节变化,河道水位汛期高,枯季低。水库建成蓄水后,将根据石门河的水文状况及茶坑水库特性拟定水库运行方式,届时库区水位将随水库调节运行变化,从而改变了天然状况。茶坑水库具有年调节能力,水库消落对其下游的补偿效益具有显著作用,全年库区水位将在死水位与正常蓄水位之间变动,年变幅变化在24.5 m 左右。

2.2 对水库坝下水文情势影响分析

2.2.1 水库蓄水对水文情势的影响

渥江一级支流石门河主要以降水补给为主,夏季水量大、冬季水量小,且年内差异变化较大。茶坑水库正常蓄水位297.5 m,库内平均水深比天然条件下水位明显抬高。由于茶坑水库最深处为42 m,75%以上水量通过输水管网工程供给龙南县城区生活饮用水,工程运行对库水水温和下游河段水文情势产生影响很大。

2.2.2 对下游其他用水户的影响

茶坑坝址以下至石门河口区间流域仅4 km,经调查无其他用水量大的水户,主要有零散分布的小面积农业灌溉用水户,农田面积约320 亩,取水多采用石门河上的水陂引水,坝址至石门河口区间面积约20 km2,区间多年平均来水量约1902 万m3,来水较丰富,仍可满足灌溉用水要求。

2.3 水库蓄水对泥沙影响预测

茶坑水库集水面积59.7 km2,水库使用年限50 年泥沙淤积量为59.7 万m3。因水库拦截推移质和部分悬移质,坝址下游的总输沙量将减少。水库淤积高程约为268.11 m,低于死水位273 m,而水库本身死水位以下留有淤沙库容,不影响工程效益的发挥。

2.4 水库水温影响

2.4.1 水库水温结构类型判别

茶坑水库的水温变化与气温及水体流动息息相关。茶坑水库的水温分层与水的深度、水体交换的频次、径流总量等密切相关。采用分层评价模式,取用国内较为通用的径流—库容比,β指标大致判定水库水温结构,其判别指标如下：

茶坑水库的分层及其稳定性判别见表1。

表1 茶坑水库水温分层及稳定状况判别指标表

项目总库容2220 万m3,水库坝址处多年均径流量为5676 万m3,校核洪水洪量1017 万m3。则计算结果=2.56,β=0.46。因此,水库水温分层为稳定型分层水温。

2.4.2 水库水体水温预测

对库区垂直水温的分布计算,采用下式各月水温计算公式：

式中：Ty为坝前水温,℃；T0为库表面月平均水温值,℃；Tb为库底月平均水温值,℃；m 为月份；Y 为坝前水深,m。

预测结果见表2。

表2 茶坑水库水温预测成果表 单位：℃

由表2 可以看出,茶坑水库的水温随深度变化呈下降趋势,到达一定深度后水温变化速度减缓；水库表层水温随季节变化较大,而水库库底水温随季节变化小。为了降低生态放水水温过低对下游河道和农田、果园灌溉的影响,项目环评要求生态放水管必须设置进口,并设置在第一层～第三层,使生态放水水温＞20℃。

2.5 水库蓄水运行对库区水质影响预测与评价

水库蓄水初期,淹没区库底清理后的残留物质会分解释放出的有机质,分解后将使水体中BOD5、COD、氮和磷等浓度增加,溶解氧降低。水库蓄水运行时,对其水质的评价选择以下四个因子进行预测：总氮、总磷、高锰酸盐指数和叶绿素a。

2.5.1 水库水质分层预测

通过分析,中小型水库蓄水初期,表层的IMn浓度大于来水的浓度,pH、总氮、总磷与来水几乎一样。蓄水后三年,水库表层IMn小于来水,pH、总氮、总磷与来水相差不大。但总的来说,由于水库复氧机制的变化,水库表层DO 浓度低于上游来水,水库除DO 分层明显外（下层浓度低于上层）,IMn、pH、总氮、总磷分层不明显。

2.5.2 水库水质模型

根据茶坑水库入库水量、出库水量、水库形状及运行方式情况分析,一年中进水口以上茶坑水库大多数时间分层不明显,处于混合或过渡状态。根据导则,以水库的水深和面积判断,地表水域规模为小库,由于IMn、pH、总氮、总磷等指标对茶坑水库的分层不太明显因此可以简化。

可采用湖库的安全混合衰减模型预测高锰酸盐指数浓度,计算公式如下：

式中：C 为库水污染物的预测浓度,mg/L；W0为污染物入库速率,g/s；Q 为水库出流量,m3/s；V 为水库容积,m3；K 为污染物综合降解系数,1/s；Kh为中间变量；1/s；Ch为湖库现状浓度,mg/L。

水库总氮、总磷浓度根据狄隆模型计算,公式如下：

式中：C 为库水总磷的预测浓度,mg/L；L 为水库单位面积年度营养盐的负荷量,g/（m2·a）；Q 为年入库水量,m3；V 为水库相应的容积,m3；Z 为水库平均水深,m；R 为氮、磷的滞留系数,其与单位面积水负荷q 相关,q 等于年输出水量与水库表面积之比,R=0.426 exp（-0.271 Q/A）+0.574 exp（-0.00949 Q/A）。

2.5.3 水库的污染物输入量

茶坑水库库区流域主要涉及耕地、林地等,库区上游无工业废水排放,排入河道的污染源主要为生活污水和农业退水。因此,水库建成后入库的污染物的量可以用现状污染源调查数据估算。根据地表流量取年平均流量为1.8 m3/s,估算流入茶坑水库的高锰酸盐指数、总磷、总氮量,结果见表3。

表3 库区径流入库污染物输入量

2.5.4 水库水质预测结果

高锰酸盐指数采用湖库完全混合衰减模型,总磷、总氮采用狄隆模型,分蓄水初期和营运期两种情况进行计算,水库出流量取最小下泄流量0.36 m3/s（项目最小下泄流量确定为生态需水）与平均取水量0.77 m3/s 之和,即1.13 m3/s,高锰酸盐指数综合降解系数K 取0.04。估算水库运行最不利条件下,即死水位时高锰酸盐指数、总磷、总氮浓度,结果见表4。

表4 茶坑水库水质预测结果 单位：mg/L

从表4 可知,茶坑水库运营期水质优于蓄水初期,水库蓄水初期水质满足Ⅲ类水标准,运营期满足Ⅱ类水标准,满足水功能区水质目标要求。

3 结论

茶坑水库建成后将为龙南县城区提供6.6 万t/d 的供水量,属于对环境有正效益的项目,其建设符合流域综合规划、区域发展规划、环境功能区划和国家产业政策,建成后有着良好的社会、经济效益。同时,从水文情势分析,工程的兴建对环境的影响是利多弊少。