劉海濤

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 概況

唐河是靈丘縣境內(nèi)最長(zhǎng)、水量和流域面積最大的一條河流，為解決當(dāng)?shù)赜盟秒姷墓┬杳?，促進(jìn)靈丘縣工農(nóng)業(yè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，興建唐河水電站是必要的。唐河水電站建成后將擔(dān)負(fù)供電、灌溉和供水等任務(wù)。項(xiàng)目區(qū)屬中低山丘陵區(qū)，庫(kù)區(qū)發(fā)育的地層主要是太古界，庫(kù)區(qū)兩岸巖體為變質(zhì)巖，巖性主要為黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖。

唐河水電站壩址以上河流長(zhǎng)約33.7km，控制流域面積457km2。壩址處多年平均清水流量0.41m3/s，多年平均天然徑流量2323萬(wàn)m3，水電站發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量225kW。工程包括樞紐工程、供水發(fā)電管道工程、電站工程、改建公路工程和其他臨建工程。

2 地表水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀

唐河水電站位于靈丘縣河南鎮(zhèn)，現(xiàn)狀使用功能為工業(yè)農(nóng)業(yè)用水。為掌握工程范圍河道水質(zhì)現(xiàn)狀，選取庫(kù)尾和壩址兩個(gè)斷面進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)資料采用標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括水溫、pH，DO、高錳酸鉀指數(shù)、COD，BOD5、氨氮、總磷、總氮、銅、鋅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、Cr6+、鉛、氰化物、揮發(fā)酚、石油類(lèi)、陰離子表面活性劑、硫化物、糞大腸菌群等，同時(shí)測(cè)流量、流速。

根據(jù)監(jiān)測(cè)資料分析，在水庫(kù)庫(kù)尾和壩址處除COD，BOD5、石油類(lèi)和全氮超標(biāo)外，其他項(xiàng)目均滿(mǎn)足地面水Ⅲ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。COD，BOD5、總氮、石油類(lèi)在庫(kù)尾斷面超標(biāo)倍數(shù)分別為0.57倍、0.75倍、1.35倍、1.48倍；在壩址斷面超標(biāo)倍數(shù)分別為0.34倍、0.67倍、1.37倍、0.43倍。

3 施工期對(duì)地表水環(huán)境影響

施工過(guò)程中對(duì)地表水環(huán)境影響主要有以下幾方面：第一，基坑排水。包括初期排水和經(jīng)常排水，初期排水主要為圍堰及兩岸滲水等，在圍堰填筑和開(kāi)挖中有可能增加地表水中的懸浮物。基坑經(jīng)常排水是指在開(kāi)挖基坑和澆筑混凝土過(guò)程中，由降雨、滲水以及施工過(guò)程中產(chǎn)生的廢水等匯集的基坑水。經(jīng)常排水泥沙含量大，水質(zhì)為堿性，懸浮物含量較大。第二，混凝土拌和系統(tǒng)沖洗廢水?；炷涟韬拖到y(tǒng)廢水來(lái)源于混凝土轉(zhuǎn)筒和料罐的沖洗廢水，沖洗廢水水質(zhì)呈堿性，懸浮物含量較大。第三，砂石料沖洗廢水。砂石料加工系統(tǒng)廢水來(lái)源于篩分樓，從篩分樓流出的廢水中懸浮物含量較大。第四，車(chē)輛維修沖洗產(chǎn)生的廢水。施工機(jī)械和汽車(chē)保養(yǎng)維修中產(chǎn)生的廢水不僅有泥沙，還有油污。第五，施工人員生活污水。管線施工人員比較分散，主要考慮樞紐和電站的施工區(qū)，施工區(qū)布置在壩下200~300m處，辦公區(qū)和生活區(qū)集中布設(shè)，生活污水易于集中處置，施工生活區(qū)中的污染物主要為COD 和 BOD5。

4 運(yùn)行期水環(huán)境影響

4.1 運(yùn)行期庫(kù)區(qū)水質(zhì)預(yù)測(cè)

水庫(kù)蓄水后，由于水流速度緩慢，在庫(kù)內(nèi)滯留時(shí)間很長(zhǎng)，容易造成富營(yíng)養(yǎng)化，預(yù)測(cè)項(xiàng)目選取COD、總磷和石油類(lèi)三項(xiàng)。

4.1.1 COD預(yù)測(cè)模型

平衡時(shí)：

式中：C——出庫(kù)（或完全混合后）污染物濃度，mg/L；

CP——入庫(kù)口污染物濃度，監(jiān)測(cè)值為48.1mg/L；

QP——入庫(kù)流量，m3/s；

WO——水庫(kù)現(xiàn)有污染物質(zhì)量，t；

V——水庫(kù)庫(kù)容，m3；

Qh——出庫(kù)流量，m3/s；

K1——耗氧系數(shù)，1/d；

Kh——中間變量，1/d；

Ch——水庫(kù)現(xiàn)有污染物濃度，mg/L。

通過(guò)計(jì)算得到出庫(kù)濃度為1.49mg/L，滿(mǎn)足Ⅲ類(lèi)水的目標(biāo)要求。

4.1.2 總磷（水體富營(yíng)養(yǎng)化）預(yù)測(cè)

當(dāng)大量的氮、磷、鉀等元素排入到水庫(kù)中，藻類(lèi)等水生生物迅速繁殖，使水體中有機(jī)物積蓄，破壞水生生態(tài)平衡，此時(shí)水體發(fā)生了富營(yíng)養(yǎng)化。唐河水電站水庫(kù)屬于山谷型淺水水庫(kù)，水體能否發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化與進(jìn)入庫(kù)區(qū)中氮、磷、鉀量有關(guān)，進(jìn)入庫(kù)區(qū)中污染物量越大，水庫(kù)發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化可能性越大。上游工業(yè)污染源和耕地中長(zhǎng)期過(guò)量施用化肥都有可能發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化。

4.1.3 石油類(lèi)預(yù)測(cè)

對(duì)水庫(kù)來(lái)說(shuō)，庫(kù)區(qū)內(nèi)水流速度很緩，且水庫(kù)相對(duì)河道較深，水沙間的作用較小，石油類(lèi)在進(jìn)入庫(kù)區(qū)前，在水體中已達(dá)到吸附平衡，即可以忽略水庫(kù)中泥沙的吸附作用。水庫(kù)建成后，水體滯留時(shí)間增加，會(huì)使石油類(lèi)略有降解，但對(duì)石油類(lèi)污染物濃度變化不大。石油類(lèi)污染物主要來(lái)源是上游的選礦廠、生活污水所致，還有可能是當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)污染，因此要加強(qiáng)管理，嚴(yán)格執(zhí)法，關(guān)閉上游非法選礦廠。

4.2 運(yùn)行期庫(kù)區(qū)水溫預(yù)測(cè)

4.2.1 水溫結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

水溫結(jié)構(gòu)分布計(jì)算公式為α=W/V總，其中α為判別系數(shù)，W為多年平均年徑流量，取2323萬(wàn)m3，V總為總庫(kù)容，取950萬(wàn)m3。當(dāng)α<10時(shí)，水溫結(jié)構(gòu)為分層型；α>20時(shí)，為混合型；10≤α≤20時(shí)，為過(guò)渡型。經(jīng)計(jì)算，唐河水電站α值為2.44，水溫結(jié)構(gòu)屬分層型。

4.2.2 水庫(kù)垂向水溫預(yù)測(cè)

垂向水溫分布計(jì)算公式為：

式中：Ty——為水深y（m）處的水溫，℃；

T0，Tb——分別為庫(kù)表、庫(kù)底月平均水溫，℃；

m——為月份；

X——中間變量；

Y——壩前水深，m。

垂向水溫分布計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 垂向水溫分布計(jì)算結(jié)果

全年來(lái)說(shuō)，水庫(kù)溫度隨氣溫變化，5—10月垂向水溫分布隨著水位越低庫(kù)區(qū)溫度越低。其他月份則隨著水位降低庫(kù)區(qū)溫度反而增高。

4.3 水庫(kù)供水水溫對(duì)農(nóng)作物影響

灌區(qū)主要種植小麥、玉米和谷子，這些農(nóng)作物的生長(zhǎng)期溫度指標(biāo)見(jiàn)表2。水溫溫度超過(guò)此范圍，作物會(huì)停止生長(zhǎng)甚至死亡。

表2 農(nóng)作物生長(zhǎng)期溫度指標(biāo)

水庫(kù)建成前唐河水電站下游已有北躍灌區(qū)，灌區(qū)灌溉采用明渠引水，灌溉水溫與氣溫接近。水庫(kù)建成后4—11月10~15m水深底層溫度在10~20℃，是小麥發(fā)芽最適溫度，在玉米和谷子發(fā)芽溫度范圍內(nèi)，相比水庫(kù)建成前的灌溉溫度更有利于作物生長(zhǎng)。

5 地表水環(huán)境保護(hù)措施

5.1 基坑廢水（混凝土系統(tǒng)沖洗廢水）處理措施

由于基坑廢水和混凝土系統(tǒng)沖洗廢水中都含有較高懸浮物，且pH值為11左右，因此這兩種污水處理工藝相似。收集基坑廢水（混凝土養(yǎng)護(hù)廢水）到沉淀池進(jìn)行酸堿中和處理，處理后的水經(jīng)水質(zhì)檢測(cè)達(dá)標(biāo)后排放，沉淀池中淤泥送至棄渣場(chǎng)。

5.2 砂石料沖洗廢水處理措施

砂石料沖洗廢水中懸浮物較高，必須進(jìn)行沉淀處理，經(jīng)沉淀池中自然沉淀后上清液還可進(jìn)入回用系統(tǒng)，既能節(jié)約水資源，又可減少污染物排放。沉淀池中沉沙送至其棄渣場(chǎng)。

5.3 機(jī)械維修沖洗廢水

在施工機(jī)械集中修配場(chǎng)地設(shè)置集水溝，收集含油廢水，通過(guò)沉淀池和油水分離系進(jìn)行處理，處理后的浮油集中收集并運(yùn)送到垃圾填埋場(chǎng)，廢水不能排入耕地或河道內(nèi)，只能排到荒地。

5.4 生活污水處理措施

由于施工生活污水分散，污染物濃度低，運(yùn)行時(shí)間短等特點(diǎn)，在施工區(qū)設(shè)置一體化生活污水凈化裝置，經(jīng)處理后的水用于施工場(chǎng)地和道路灑水降塵。

5.5 蓄水前庫(kù)底清理

為防止水庫(kù)水質(zhì)污染，水庫(kù)蓄水前將正常蓄水位以下水庫(kù)區(qū)進(jìn)行全面清理。庫(kù)區(qū)衛(wèi)生清除與消毒工作按照《水庫(kù)庫(kù)底清理辦法》執(zhí)行，并在當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門(mén)指導(dǎo)下進(jìn)行專(zhuān)門(mén)處理，驗(yàn)收合格方能蓄水。

5.6 水庫(kù)水質(zhì)保護(hù)措施

一是嚴(yán)格控制進(jìn)入庫(kù)區(qū)的車(chē)輛，尤其是運(yùn)輸危險(xiǎn)物的車(chē)輛。由于大靈公路從水庫(kù)岸邊通過(guò)，因此必要時(shí)在公路兩側(cè)做好攔擋措施，減少車(chē)輛運(yùn)輸過(guò)程污染物直接排入庫(kù)中的可能性。

二是加強(qiáng)庫(kù)區(qū)上游規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖環(huán)境管理，強(qiáng)化規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)的監(jiān)管，認(rèn)真落實(shí)畜禽養(yǎng)殖禁養(yǎng)區(qū)、禁建區(qū)的有關(guān)規(guī)定，禁養(yǎng)區(qū)、禁建區(qū)內(nèi)嚴(yán)禁審批畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)建設(shè)項(xiàng)目。充分利用養(yǎng)殖產(chǎn)生的大量糞便加工為優(yōu)質(zhì)、高效有機(jī)肥用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，推進(jìn)“畜糞產(chǎn)沼，沼氣發(fā)電，沼渣沼液產(chǎn)肥料”循環(huán)經(jīng)濟(jì)，大幅度降低化學(xué)肥料的施用量，最大限度地減少污染。加強(qiáng)對(duì)農(nóng)藥和化肥的使用管理，增施無(wú)污染有機(jī)肥。