王民

（遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006）

隨著福州市“全面開(kāi)發(fā)南臺(tái)島，建設(shè)福州新城區(qū)”的發(fā)展規(guī)劃，對(duì)倉(cāng)山區(qū)環(huán)島堤防防洪體系提出了更高的要求，為了滿(mǎn)足南臺(tái)島閩江北港南岸防洪排澇要求，工程新建堤防7.6 km，新建壁頭排澇泵站（閘）、馬杭洲排澇泵站（閘）及清富水閘。

工程建設(shè)將帶動(dòng)島內(nèi)開(kāi)發(fā)建設(shè)，改善交通，建成后可防御外江洪水的侵害，排除內(nèi)漬澇水，保障經(jīng)濟(jì)建設(shè)及人民生命財(cái)產(chǎn)安全。但是堤防及閘站建設(shè)占用了一定的河道水面和灘涂，將對(duì)河道水文情勢(shì)產(chǎn)生一定的影響，進(jìn)而對(duì)閩江河道鹽度上溯及河流水質(zhì)產(chǎn)生影響。文中在建立工程區(qū)域二維水動(dòng)力模型的基礎(chǔ)上，對(duì)工程建設(shè)前后的水動(dòng)力及水質(zhì)進(jìn)行數(shù)值模擬研究，判斷工程建設(shè)的影響程度和環(huán)境合理性，并提出工程方案的合理化建議。

1 模型建立

采用平面二維水動(dòng)力方程組進(jìn)行水動(dòng)力場(chǎng)模擬，采用守恒形式的二維對(duì)流擴(kuò)散方程進(jìn)行水質(zhì)、鹽度模擬，并采用有限體積法（FVM）進(jìn)行水動(dòng)力學(xué)計(jì)算，采用全變差縮小格式（TVD）計(jì)算各跨單元邊的水量、動(dòng)量與污染物通量[1]。

模型以水口水電站最小生態(tài)流量308 m3/s為上邊界，以典型枯水期大潮日王官頭及瑯岐大橋水位隨時(shí)間的變化值為下邊界，以典型枯水期大樟溪流量過(guò)程為支流邊界，分別對(duì)天然岸線(xiàn)（工況一）及擬建岸線(xiàn)（工況二）狀態(tài)下閩江下游水動(dòng)力、水質(zhì)及咸潮上溯情況進(jìn)行模擬分析。

利用2期（大、小潮）閩江下游河道全潮水位、流量觀測(cè)結(jié)果，對(duì)水動(dòng)力模型中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行率定與驗(yàn)證，同時(shí)期實(shí)測(cè)竹岐～閩江口氯離子濃度過(guò)程用于率定、驗(yàn)證水質(zhì)及鹽度模型中的擴(kuò)散系數(shù)。經(jīng)過(guò)率定及驗(yàn)證，模型計(jì)算結(jié)果的水位、流量相位均與實(shí)測(cè)值基本吻合，斷面潮量偏差小于10%，符合《海岸與河口潮流泥沙模擬技術(shù)規(guī)程》[2]，可見(jiàn)該二維水動(dòng)力模型可以較好的適用于閩江下游河段的水動(dòng)力模擬。

2 工程對(duì)河流水文情勢(shì)的影響

2.1 南北港流量變化分析

南北港分流比對(duì)閩江福州段水體水質(zhì)影響較大，故計(jì)算出南北港漲退潮流量對(duì)閩江水質(zhì)預(yù)測(cè)及下游水源保護(hù)具有重大意義。各工況南北港進(jìn)口文山里斷面及科貢斷面流量見(jiàn)表1。

工況一文山里斷面漲、退潮水量約占南北港總水量的31.7%、29.8%，科貢斷面漲退潮水量約占總水量68.3%、70.2%；工況二文山里斷面漲、退潮量約占總水量的31.8%、29.7%，科貢斷面漲退潮水量約占總水量的68.2%、70.3%。由此可知，工程建設(shè)對(duì)南、北港流量過(guò)程及分流比影響很小。

表1 計(jì)算工況下南北港流量對(duì)比

2.2 蘆岐洲水道流量變化分析

蘆岐洲水道水動(dòng)力狀況對(duì)蘆岐洲濕地保護(hù)具有重大意義，為了解工程前后該水道水動(dòng)力變化情況，選取水道上三個(gè)典型斷面，對(duì)其流量進(jìn)行比較。各計(jì)算工況蘆岐洲水道流量過(guò)程見(jiàn)表2。

表2 計(jì)算工況下蘆岐洲水道流量對(duì)比

由表2可知，相比天然岸線(xiàn)，擬建岸線(xiàn)占用部分蘆岐洲水道，使得該水道水動(dòng)力條件出現(xiàn)了一定的減弱。

2.3 河道局部流態(tài)影響分析

根據(jù)枯水期工程所在河段建設(shè)前后流場(chǎng)圖（圖略）?？芍菟诠こ趟蛭幢环篮榈虈鸩糠执蟪睗q、落急時(shí)刻工程前后的總體流向及流速均變化不大。北港河道主流靠近左岸，沖淤狀態(tài)仍保持著左岸沖刷為主，右岸淤積為主的特點(diǎn)。南港烏龍江峽谷至道慶洲河道主流位于中泓，兩岸均有不同程度的淤積，道慶洲兩邊南港主流則分為兩汊，其中南汊特點(diǎn)較為明顯，為左淤右沖。

3 工程對(duì)鹽度上溯的影響

不同工況咸潮上溯計(jì)算結(jié)果表3，從結(jié)果可知：

表3 250 mg/L氯化物等濃度線(xiàn)上溯距離

由于北港河道防洪堤擋潮作用，工況二條件下250 mg/L氯化物等濃度線(xiàn)，比工況一往下游后退了0.11 km；南港河道250 mg/L氯化物等濃度線(xiàn)基本不變，還是維持在廣序水廠(chǎng)取水口上游5.68 km處。綜合比較可知，這次工程建設(shè)對(duì)咸潮上溯有少許的壓制作用，但仍不足以根本解決鹽水上溯的問(wèn)題。

4 工程對(duì)閩江水質(zhì)的影響

閩江下游主要超標(biāo)污染物為氨氮[3]，故在數(shù)值模擬中選取氨氮為特征因子進(jìn)行模擬計(jì)算。

4.1 對(duì)南、北港水質(zhì)的影響分析

福州市區(qū)各規(guī)劃排污口主要分布于閩江干流及南北港兩側(cè)，共10個(gè)排污口，各排污口執(zhí)行（GB18918-2002）《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，因此模型計(jì)算中氨氮源強(qiáng)濃度以15 mg/L計(jì)算。根據(jù)實(shí)地調(diào)查，各排口污水日排放量3×104～60×104t/d不等。

計(jì)算防洪排澇工程建設(shè)前后各排污口排放污染物，對(duì)閩江下游水體影響的變化情況，計(jì)算結(jié)果可知，由于工程建設(shè)前后對(duì)南北港分流比影響幾乎沒(méi)有影響，南北港整體水動(dòng)力條件變化極小，故工程前后南北港污染帶分布基本沒(méi)有變化。

4.2 排澇對(duì)水質(zhì)的影響分析

防洪排澇工程建設(shè)完成后，將會(huì)改變工程區(qū)沿岸污染物的入河方式，原本通過(guò)各內(nèi)河匯入閩江水體的污染物將分別通過(guò)壁頭、馬杭洲及清富水閘（泵）進(jìn)入閩江。排澇水中除氨氮等污染物質(zhì)外，泥沙含量也較大，選取氨氮及SS分別計(jì)算區(qū)域排澇對(duì)閩江下游水體影響，可知，漲憩時(shí)區(qū)域澇水對(duì)閩江下游水體影響較小，僅在三個(gè)水閘沿岸形成小范圍污染帶；落憩時(shí)沿岸污染帶影響大于漲憩，特別是蘆岐洲水道水動(dòng)力條件較弱，壁頭水閘排放污染物會(huì)對(duì)該水道水體造成一定影響。由于閩江下游整體漲退潮量較大，具有較強(qiáng)的稀釋能力，故集中排澇水不會(huì)對(duì)下游水源地取水口水質(zhì)造成影響[4]。

5 結(jié)論與建議

福州閩江北港南岸防洪工程建設(shè)對(duì)閩江南北港分流比影響幾乎沒(méi)有影響，南北港整體水動(dòng)力條件變化極小，故工程前后南北港污染帶分布基本沒(méi)有變化。同時(shí)，閩江下游整體漲退潮量較大，具有較強(qiáng)的稀釋能力，故集中排澇的內(nèi)河水不會(huì)對(duì)下游水源地取水口水質(zhì)造成影響。

但是根據(jù)計(jì)算分析，工程對(duì)盧岐州水道的占用導(dǎo)致了該水道水動(dòng)力條件出現(xiàn)了一定的減弱，將對(duì)水道內(nèi)的水環(huán)境和盧岐州濕地的生態(tài)環(huán)境造成一定影響。因此建議減少對(duì)盧岐州水道的占用，盡量沿現(xiàn)狀自然岸線(xiàn)布置堤線(xiàn)，維持盧岐州水道的水動(dòng)力現(xiàn)狀，降低工程帶來(lái)的環(huán)境影響。

［參 考 文 獻(xiàn)］

［1］戴楓勇，程永隆，沈恒，等.閩江下游河床演變對(duì)水動(dòng)力影響分析［C］.福建省科協(xié)第12屆學(xué)術(shù)年會(huì)水利分會(huì)場(chǎng)論文集.2012：266-270.

［2］TJT/T233-98，海岸與河口潮流泥沙模擬技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］洪小筠.閩江下游感潮河段水污染特性分析［J］.水利科技，2010（03）：4-5+16.

［4］石成春.閩江下游感潮河段城市排污規(guī)劃對(duì)飲用水源水質(zhì)影響研究［J］.海峽科學(xué)，2011（11）：3-8.