防洪调蓄湖引水工程引水规模论证

帅志勇

（南昌县赣抚平原水资源保护中心，江西 南昌 330200）

1 引水规模论证

1.1 一工段年取水状况分析

根据某中心2017年的研究成果，统计某站2000年以来，逐年各种取水情况的天数以及百分比，统计结果见图1，各年全天可取水、半天可取水及不可取水等情况分别占比73%、8%和19%。从统计结果可知，多年平均可取水天数为296 d，占全年81%，其中全天可取水天数268 d，占全年73%，远大于半天可取水天数。2003 年可取水天数最少，因2003 年为径流由丰转枯的第一年，含氯度相对较高。2008年可取水天数最多，因该年在连续枯水年份中径流有所增加，使得该年含氯度相对较低。

图1 某站各年各种取水情况分布图

根据统计结果进行排序，并计算各种取水情况的保证率，可知，在10%的保证率下，全天可取水天数可达309 d，大致相当于2007年全天可取水水平（306 d）；不可取水天数有125 d，相当于2011年不可取水水平（122 d）。在50%的保证率下，全天可取水天数有272 d，相当于2005年全天可取水水平（272 d）；不可取水天数有65 d，相当于2006年不可取水水平（65 d）。在90%的保证率下，全天可取水天数有204 d，相当于2000 年全天可取水水平（204 d）；不可取水天数有30 d，大致相当于2015年不可取水水平（31 d）。

目前中国尚没有环境用水保证率标准，参考《灌溉与排水工程设计规范》，湿润地区以水稻为主的灌溉设计保证率为80%～95%，因环境用水功能低于灌溉用水，故本报告中保证率取其下限80%。可见在80%保证率时，该工程全年可取水（包括全天、半天可取水）天数237 d，占全年65%。

1.2 一工段月取水情况分析

1.2.1 全天可取水天数

根据取水指标说明，统计某站2000年以来，逐年逐月全天可取水情况的天数以及百分比。从统计结果可知，3-6月份全天可取水天数最高，可达26-28 d；1-2 月、7 月、12 月全天可取水天数次之，为23-24 d；8-11 月全天可取水天数最少，为14-19 d，而其中又数10月为全年中全天可取水天数最少月份。

根据以上统计结果，计算逐月全天可取水情况保证率，根据结果可知，在10%、50%和90%的保证率下，月全天可取水天数分别为22-31 d、14-24 d、4-23 d，全年总天数分别为348 d、286 d、137 d，分别占全年可取水天数的95%、78%、38%。根据上半年和下半年各保证率全天可取水天数（图2和图3），上半年取水条件好于下半年。上半年，保证率在30%～50%以下时，都能满足整月全天可取水；在70%保证率及以上时，可取水天数随着保证率的升高而急速下降，但在90%保证率时可取水天数仍有11-23 d。下半年，可取水天数随着保证率的升高而匀速下降，在90%保证率时，为5-14 d；取水条件仍是10月最差，9月次之。

图2 上半年各保证率全天可取水天数图

图3 下半年各保证率全天可取水天数图

1.2.2 半天可取水天数

根据取水指标说明，统计该站2000年以来，逐年逐月半天可取水情况的天数以及百分比。从统计结果可知，2-6月份半天可取水天数较少，平均为1 d；9月份半天可取水平天数最多，有4 d，其余月份半天可取水天数为2-3 d。根据统计结果，逐月计算半天可取水情况保证率的情况下，在10%、50%、90%的保证率下，月半天可取水天数分别为4-10 d、0-3 d、0 d，全年总天数为77 d，分别占全年可取水天数的21%、5%和0%，即在90%的保证率下全为全天可取水或不可取水。

根据上半年和下半年各保证率全天可取水天数的统计可见，下半年半天可取水天数明显比上半年多。上半年，在50%～70%保证率以上时，半天可取水天数基本都为0 d，下半年在90%保证率时才基本没有半天可取水情况的出现。但总的来讲，半天可取水的天数在全年里还是不多的，在平均水平下，即50%保证率时，全年半天可取水天数一共18 d，占全年的5%。

1.2.3 不可取水天数

根据取水指标说明，统计该站2000年以来，逐年逐月不可取水情况的天数以及百分比。从统计结果可知，1-6月份不可取水天数相对较少仅为1-4 d；7、12 月不可取水天数一般为5 d；8-11 月份不可取水平天数为9-14 d，与全天可取水天数分布相对应，10 月份不可取水天数最多。根据逐月不可取水情况保证率的计算结果，在10%、50%、90%的保证率下，月全天可取水天数分别为22-31 d、14-24 d、4-23 d，分别占全年总天数的95%、78%、38%。上半年和下半年各保证率全天可取水天数的分析结果表明，上半年在50%保证率及以上时，不可取水天数均为0，整月均能取水；保证率为20%～10%时，不可取水天数急剧上升，10%保证率时，天数为6-19 d。下半年可取水天数随着保证率的升高而匀速下降；下半年不可取水天数相对较多，在50%保证率下，不可取水天数有3-14 d，最差的10 月份有14 d 不可取水；在10%保证率时不可取水天数为15-25 d。总体而言，在保证率50%的平均水平下，全年不可取水天数一共有44 d，只占全年的12%。

1.3 一工段引水改善水质方案

在全天可引水条件下，该防洪调蓄湖及周边调蓄湖最大需水规模为6.50 万t/d。此次考虑从一工段引水，同时改善该湖及以西周边河网水质，因此，还需考虑河道需水。整体需水量根据该湖及周边河网蓄量放大，计算得到该湖及输水河道最大需水规模为26×104t/d，即3 m3/s。由于一工段泥沙、含氯度变化复杂，难以实现全天引水。故在引水规模确定时，需要进一步分析不同时期的可引水时间。

根据以往含氯度、含沙量和水质浓度的同步监测情况，含氯度、含沙量和水质浓度的同步变化与潮位、径流量均有一定的关系：一般小潮期间潮差较小，含氯度和含沙量最小，水质浓度也相对较低；随着潮差的增大，含氯度和含沙量升高，水质浓度波动变大，浓度值也有升高的趋势。同时径流量越大，相应的含氯度和含沙量也越小。同时含氯度对水生动植物有一定的影响，一般认为较高的含氯度会抑制植物和鱼类的生长繁殖。根据《地表水环境质量标准》，集中式生活饮用水地表水源地含氯度应在0.25 g/L以下。该湖引水时应尽量选择含氯度较低的时段，以改善较高含氯度，故确定该湖的外江引水条件为含氯度不大于0.25 mg/L。

2 结论

在文中所进行的外排工程—防洪调蓄湖引水工程引水规模论证的基础上，通过进一步参考国内主要湖泊、城市的换水周期，建议该湖换水周期为30 d，引水泵站每天运行时间约2 h，增强湖区的水体流动性，经计算，该湖的引水规模将达到5 m3/s。远期一工段引水工程周边调蓄湖均建成后，通过一工段引水泵站引入并通过沉淀河道沉淀后，经由三工段横河改善整个片区的水质。远期当湖区水质劣于Ⅳ类时，立即启用引水泵站，将水质提升后的三工段横河的河道水引入该湖及周边调蓄湖。外排工程—防洪调蓄湖引水工程按照文中论证所确定的引水规模，能有效提高区域排涝调蓄能力并兼顾改善区域水环境。