周彥洲，李華書，李吉濤

(襄陽市水文水資源勘測局，湖北 襄陽 441003)

1 概況

先覺廟水庫位于湖北省隨州市曾都區(qū)萬店鎮(zhèn)，1958年7月開工，1960年2月竣工，是一座以防汛抗旱、城市供水、農(nóng)業(yè)灌溉為主要功能的大(二)型水庫，具有多年調(diào)節(jié)功能. 從1990年起，該水庫向隨州市城區(qū)供水，供水人口達20多萬. 因上游河流攜帶的泥沙在河道與水庫交匯處形成了大面積的沙灘和淤泥，致使上游河道行洪受阻、水庫有效庫容減少，河床裸露、雜草叢生，生活垃圾、牲畜糞便、動物尸體在河床上隨處可見，水源地的水量、水質(zhì)、水生態(tài)環(huán)境等方面受到影響. 為保證隨州市城區(qū)居民有一泓清澈、充沛、優(yōu)質(zhì)放心的水源，水庫清淤已成當(dāng)務(wù)之急.

水庫基本情況 先覺廟水庫承雨面積450km2，總庫容2.748×108m3，其中調(diào)洪庫容、興利庫容、死庫容分別為1.083×108m3、1.566×108m3、0.099×108m3. 壩頂高程112.6m，最大壩高31.8m，壩頂長度550m. 校核、設(shè)計、正常、死水位分別為112.1m、110.4m、107.0m、90.0m. 設(shè)計灌溉面積6 000hm2，歷年最大實灌面積3 333hm2. 設(shè)計日供水能力9×104t，實際供水能力7×104t，取水口高程93.8m、輸水管線長14.8km.[1]

水庫水位 1961年3月—2010年12月，歷年最高水位為108.05m(1963年)，最低水位為91.72m(1979年).[2]

水庫來水量 根據(jù)水庫下游塔兒灣水文站1956—2008年徑流量資料，分析計算先覺廟水庫的多年平均來水量1.415 7×108m3，最大年來水量3.411×108m3(1956年)，最小年來水量2.038×107m3(1999年).[2]

水庫供水保證程度 先覺廟水庫具有多年調(diào)節(jié)能力，根據(jù)1961年3月—2010年12月水庫庫內(nèi)長系列水位觀測資料，在1978—1979年有203天的水位低于取水口高程，保證率達98.9%. 2006年水庫除險加固后，又優(yōu)化了水庫調(diào)度規(guī)程，優(yōu)先保證城市供水.[2]

水庫淤積量與級配 先覺廟水庫多年平均懸移質(zhì) 3.32×104～6.64×104t/a，多年平均推移質(zhì) 5.0×103～1.99×104t/a，減少庫容 1.17×106～2.58×106m3，占水庫興利庫容的 0.7%～1.6%.[3]

通過對現(xiàn)場采集底泥樣品的級配曲線分析，粒徑小于75μm的顆粒含量(泥量)占樣品總量的5%～8%.粒徑75μm～4.75 mm的巖石顆粒(沙量)占樣品總量的60%.

水庫天然水質(zhì)與清淤試驗現(xiàn)場水質(zhì) 清淤作業(yè)擾動底泥，引起水庫天然水體的色度、渾濁度和懸浮物超標(biāo)，還可能把沉積在庫底、河底的重金屬離子重新帶入水中，造成水庫水質(zhì)的二次污染. 為此在庫區(qū)上游清淤試驗現(xiàn)場采集水樣和底泥樣品，分析底泥的顆粒級配曲線、檢測底泥重金屬指標(biāo)，分析色度、濁度、懸浮物等指標(biāo)影響范圍和持續(xù)時間，為水庫清淤的可行性提供科學(xué)依據(jù)并制定相應(yīng)方案.

2005年5月—2011年9月水質(zhì)監(jiān)測資料表明，水庫水質(zhì)總體良好，基本項目I~II類水質(zhì)，飲用水源地補充項目均符合水質(zhì)要求[4-5]. 2011年9月10日，在天然狀態(tài)和清淤作業(yè)試驗現(xiàn)場同時采集水樣，進行水質(zhì)同步對比檢測，檢測及評價結(jié)果見表1—表3.

表1 先覺廟水庫水質(zhì)同步檢測評價表 /(mg/)

表2 先覺廟水庫水質(zhì)同步檢測評價表 /(mg/l)

表3 先覺廟水庫水質(zhì)同步檢測評價表 /(mg/l)

水庫底質(zhì) 2011年9月采集先覺廟水庫底質(zhì)，經(jīng)自然風(fēng)干和前置處理后檢測其重金屬的含量見表4，水庫底質(zhì)符合土壤環(huán)境質(zhì)量一級標(biāo)準(zhǔn)，基本保持自然背景水平，適用于集中式生活飲用水源地[6].

表4 先覺廟水庫底泥重金屬檢測評價表 /(mg/kg)

2 清淤作業(yè)水質(zhì)影響分析

水質(zhì)比對監(jiān)測表明，清淤作業(yè)引起水庫天然水體的色度、渾濁度和懸浮物顯著增高. 經(jīng)實驗分析，計算出水庫清淤作業(yè)時色度、渾濁度和懸浮物指標(biāo)的影響范圍和持續(xù)時間.

2.1 水質(zhì)影響時間分析

生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中水質(zhì)感官指標(biāo)主要包括色度、渾濁度等指標(biāo)[7]，懸浮物是色度、渾濁度主要影響因素之一.

1)色度：前5h色度降低的速率較快，12h可達到15度水質(zhì)的基本要求，48h可恢復(fù)至天然狀態(tài). 2)渾濁度：前3～5h濁度降低的速率較快，48～72h可達到1度水質(zhì)的基本要求，恢復(fù)至天然狀態(tài)需要72h以上. 3)懸浮物：粒徑大于0.5mm懸浮物在1～3h內(nèi)均可沉積在庫底，較小粒徑的懸浮物沉降速度慢，影響時間約3～5d[8].

2.2 水質(zhì)影響范圍分析

先覺廟水庫水面寬廣，水庫內(nèi)的水流流速甚微，幾乎為靜止?fàn)顟B(tài). 根據(jù)污染物在水中稀釋、擴散規(guī)律，采用不均勻混合水質(zhì)模型計算，模型參數(shù)選用懸浮物.

1)水庫擴散的水質(zhì)模型. 對難降解污染物，采用圓柱形座標(biāo)，擴散方程[9]為：

2)污染物的影響范圍. 水庫清淤作業(yè)時造成作業(yè)點的懸浮物濃度超標(biāo)，平面形成以作業(yè)點為中心濃度逐漸向四周衰減的污染區(qū)域. 垂向隨時間不同、懸浮物濃度不同，成對數(shù)曲線形狀的濃度分布. 在無風(fēng)、上游來水很小的條件下，通過模型計算發(fā)現(xiàn)：對于粒徑小于0.5mm的懸浮物平面影響直徑為530～1 100m.

3 清淤方案與水資源保護

3.1 清淤方案

保證水源地的水質(zhì)安全是進行水庫疏浚清淤的前提條件. 因此，清淤總體方案：

1)劃定清淤位置、范圍，嚴(yán)格限制清淤船只數(shù)量和作業(yè)方式. 2)根據(jù)水庫上游來水和庫內(nèi)水位情況確定清淤作業(yè)時間. 3)按照先上游后下游，先河道后庫區(qū)的順序進行清淤，減少清淤作業(yè)形成新的淤積.

3.2 水資源保護措施

在清淤和運淤過程中必須制定加應(yīng)的行之有效的水資源保護措施，加大水質(zhì)監(jiān)測力度，制定水資源保護的應(yīng)急措施.

工程措施 1)作業(yè)船只一律采用內(nèi)置發(fā)動機，防止動力燃油外泄. 2)預(yù)留500~800m的緩沖地帶，減少清淤作業(yè)擾動水體. 3)運淤碼頭設(shè)置泥漿收集系統(tǒng)，做到多級沉淀處理、無污染、清水排放. 設(shè)置相應(yīng)的隔離帶和截污溝，防止雨水和運淤車的泥水進入庫內(nèi).

非工程措施 1)按照規(guī)定的位置、時間、方式進行清淤作業(yè)；按照規(guī)定航線航行；按照核定的噸位載重；按照固定的位置卸載. 2)禁止清淤和運輸作業(yè)的生活垃圾、雜物等排泄到水庫中. 3)設(shè)置4~6個水質(zhì)監(jiān)測斷面，按照不同水情和清淤工況進行水質(zhì)監(jiān)測. 4)編制應(yīng)急預(yù)案，制定搶險措施，配備一定數(shù)量的攔油柵防止清淤作業(yè)和運輸作業(yè)漏油事故的發(fā)生，并適時組織突發(fā)漏油事故的演練.

通過上述分析及相應(yīng)的措施，可得如下結(jié)論：

1)清淤作業(yè)造成水庫天然水體的色度、渾濁度和懸浮物顯著增高. 2)色度12h可達基本要求，48h可恢復(fù)至天然狀態(tài)；渾濁度48～72h可達到基本要求，恢復(fù)至天然狀態(tài)需要72h以上；粒徑大于0.5mm懸浮物在1～3h內(nèi)均可沉積在庫底，較小粒徑的懸浮物沉降速度慢，影響時間約3～5d. 3)在無風(fēng)、上游來水很小的條件下，對于粒徑小于0.5mm的懸浮物平面影響直徑530～1 100m. 4)按照劃定的范圍、時間、順序、方式進行清淤，嚴(yán)格執(zhí)行制定的水環(huán)境保護措施，將清淤工程帶來的水質(zhì)影響降低到最低限度，可達到清淤前水質(zhì)現(xiàn)狀，同時也為水庫的可持續(xù)發(fā)展、長久利用奠定良好的基礎(chǔ).

[1] 湖北省水利廳. 湖北省大型水庫基本資料匯編[Z]. 武漢: 湖北省水利廳, 1981.

[2] 中華人民共和國水利部水文局, 長江水利委員會. 中華人民共和國水文年鑒(1956—2010第6卷第16冊)[Z]. 武漢: 長江水利委員會.

[3] 湖北省水利廳. 湖北省分縣水土流失圖冊[Z]. 武漢: 湖北省水利廳, 2005.

[4] 國家環(huán)境保護總局, 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局. GB3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京: 中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2002.

[5] 中華人民共和國水利部. SL395-2007地表水環(huán)境質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)程[S]. 北京: 中國水利水電出版社, 2007.

[6] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局, 中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會. GB15618-1995土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 1995.

[7] 中華人民共和國衛(wèi)生部, 中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會. GB5749-2006生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2007.

[8] 張瑞瑾, 謝鑒衡, 陳文彪. 河流動力學(xué)[M]. 武漢: 武漢大學(xué)出版社2007: 9-15.

[9] 方子云. 水資源保護工作手冊[M]. 南京: 河海大學(xué)出版社, 1988.