唐紅霞，田林江，趙 剛

（1·浙江省水利河口研究院（浙江省海洋規(guī)劃設(shè)計研究院），浙江 杭州 310017；2·杭州市拱墅區(qū)市政園林工程有限公司，浙江 杭州 310006）

1 問題的提出

甌江引水工程是溫州市優(yōu)化流域水資源配置、提高優(yōu)質(zhì)水資源利用效率的重要手段，同時也是戰(zhàn)略備用水源工程，工程建成后將與溫州珊溪水利樞紐和澤雅水庫形成“多源供水、互為備用”的城市供水安全保障體系。引水工程的取水口擬布置在甌江上游駝灘南汊的渡船頭村，工程位置見圖1。

圖1 工程平面布置圖

濁度是水體最直觀的水質(zhì)指標(biāo)之一，濁度過高易引起引水渠道淤積，影響引水工程的正常安全運行。甌江引水工程取水口區(qū)域位于甌江河口段，河口泥沙主要來自于海域來沙及流域來沙，根據(jù)以往水文測驗資料，一次漲潮過程經(jīng)由七都南北兩港上溯的沙量可達100多萬t，可占流域全年來沙的40%左右，河口以海域來沙為主。河口水動力及泥沙輸移過程復(fù)雜，懸沙濃度在不同的河床地形、潮汐和徑流條件下表現(xiàn)出不同的變化特征。近年來，隨著采砂等人類活動的加劇，河流段江道刷深劇烈，潮水上溯，水體濁度加大，同時采砂作業(yè)對水體的干擾，造成水體濁度進一步增加，因此為了保證引水工程取水口水質(zhì)安全，需掌握取水口濁度變化規(guī)律，為引水工程選址、設(shè)計方案、水質(zhì)預(yù)處理配套設(shè)施和泵站調(diào)度運行提供基礎(chǔ)資料。

2 花巖頭濁度變化特征

2.1 年際變化

花巖頭監(jiān)測站位于取水口下游約800 m處，為此可用花巖頭監(jiān)測站濁度資料分析取水口濁度變化。

統(tǒng)計花巖頭站實測濁度及對應(yīng)徑流量數(shù)據(jù)見表1和圖2。由表1和圖2可知，取水口附近河段年平均濁度和各月多年平均濁度均在70 NTU以下，但多年平均最大濁度約為286 NTU，2017年最大濁度達到約460 NTU。年均濁度似與年均徑流量呈反向關(guān)系，徑流量大的年份，水體濁度低，徑流量小的年份，水體濁度高。

表1 花巖頭站歷年濁度統(tǒng)計表

圖2 年均濁度與徑流變化圖

根據(jù)花巖頭站的9 a實測濁度資料選取典型豐、平、枯水文年進行濁度分析。分析花巖頭站有濁度資料的水文年可分別得到2009年為枯水年，2012年為豐水年，2013年為平水年。

對各水文年分梅汛期（4—6月）、臺風(fēng)期（7—9月）和枯水期（1—3月，10—12月）3個特征時段對濁度進行統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)見表2。

表2 各種典型水文年取水口濁度變化表 單位：NTU

由表2可見，濁度的年均值枯水年最大，平水年次之，豐水年最小；枯水期和臺風(fēng)期，無論是平均值還是最大值都是枯水年最大，平水年次之，豐水年最??；梅汛期，枯水年的平均值和最大值最大，平水年的最大值比豐水年的略大，平均值比豐水年的略小。

1.2 年內(nèi)變化

2017年花巖頭斷面各月特征濁度變化見圖3，月平均濁度基本跟雨汛季相對應(yīng)，臺風(fēng)雨季的10—11月及梅雨季6月濁度較大，其他月份較小，最大值也如此。

圖3 2017年花巖頭斷面各月特征濁度年內(nèi)變化圖

圖4 各月多年平均濁度變化圖

表3 花巖頭斷面濁度歷年逐月平均值表 單位：NTU

1.3 濁度保證率分析

為進一步分析花巖頭濁度變化特征，對花巖頭站實測濁度分豐、平、枯水文年每天取1個濁度最大值作頻率分析，統(tǒng)計見圖5。由此可以得到表4中各保證率下的濁度統(tǒng)計值。

圖5 花巖頭站實測濁度保證率統(tǒng)計圖

表4 花巖頭站各保證率的濁度統(tǒng)計值表

由表4可知，豐水年、平水年、枯水年50%保證率的濁度分別為22.1，34.2，81.2 NTU，90%保證率的濁度分別為6.5，12.4，2.2 NTU。

2 取水口區(qū)域濁度變化原因分析

影響取水口河段的濁度變化主要有徑流、潮汐及采砂等因素。

2.1 潮差對濁度的影響

圖6為含沙量隨潮位變化過程圖。由圖6可知，大潮期間含沙量與潮位具有較為一致的變化規(guī)律：含沙量峰值、谷值出現(xiàn)時間與潮位峰值、谷值出現(xiàn)時間接近。因取水河段主要為海域來沙，大潮動力強，潮流挾帶上溯的泥沙多，含沙量（濁度）大，反之，含沙量（濁度）小。

2.2 徑流對濁度的影響

含沙量與徑流的關(guān)系比較復(fù)雜，一般而言，當(dāng)流域徑流清、挾沙較少時，一定量的徑流量可以抵擋并稀釋上溯潮流中的泥沙，使水體中含沙量減小、濁度降低，這時含沙量與徑流流量呈反向關(guān)系；但當(dāng)徑流量足夠大時，徑流將會觸發(fā)河床底沙懸浮，促使水體含沙量增大，這時含沙量與徑流流量呈正向關(guān)系。如圖6所示，2013年8月23日—24日大潮時日均徑流量小于600 m3/s，含沙量與潮汐同步相應(yīng)，關(guān)系較好；8月30日—31日小潮時日均徑流量達到800 m3/s左右，最大含沙量0.225 kg/m3，大于大潮時的最大含沙量0.122 kg/m3。

圖6 2013年8月含沙量隨潮位變化過程圖

2.3 采砂對濁度的影響

采砂對濁度的影響有直接影響和間接影響2個方面，直接影響是指采砂船只和采砂機械直接觸及河床、擾動水體促使泥沙懸浮水體含沙量增加，尤其是采砂時的洗砂過程，會嚴(yán)重影響取水口濁度；間接影響是指采砂使河床下切沿程床面高程降低，水深變大，導(dǎo)致漲潮動力增強，隨潮挾帶泥沙增加，沿程含沙量系統(tǒng)性增大。

根據(jù)監(jiān)測報告[4]，結(jié)合往年監(jiān)測成果，歷次甌江翻水站進水口水體濁度變化范圍及均值對比分析表匯總見表5。

表5 甌江翻水站歷次濁度監(jiān)測數(shù)據(jù)對比分析表

根據(jù)以上分析，濁度變化規(guī)律一般應(yīng)為大潮大于中潮，中潮大于小潮。但是該次濁度監(jiān)測結(jié)果顯示：2015年2月12日—13日（平水期小潮）最大，2015年2月20日—21日（平水期大潮）次之，2015年3月2日—3日（平水期中潮）最小。2015年2—3月3次人工監(jiān)測的濁度平均值均比2009年11月3日—5日（枯水期大潮）、2014年10月27日—28日（枯水期中潮）顯著減小?？紤]原因是2015年2月甌江開始實施采砂管理聯(lián)合蹲點執(zhí)法，再加上春節(jié)休假等雙重影響，甌江河道采砂顯著減少。由此說明甌江河道采砂對河道水體濁度影響較大，特別對枯水期、平水期的甌江翻水站進水口水體濁度變化影響更大。

3 取水口典型年濁度特征值統(tǒng)計

表6為渡船頭取水口歷年濁度推算表。由表6可見，取水口年平均濁度和各月多年平均濁度均在60 NTU以下，但2016年最大濁度達到約220，可能與采砂擾動有關(guān)。年均濁度似與年均徑流量呈反向關(guān)系，徑流量大的年份，水體濁度低，徑流量小的年份，水體濁度高。表7為渡船頭斷面濁度歷年逐月平均值表。

表6 渡船頭取水口歷年濁度推算表

表7 渡船頭斷面濁度歷年逐月平均值表 單位：NTU

對各水文年分梅汛期（4—6月）、臺風(fēng)期（7—9月）和枯水期（1—3月，10—12月）3個特征時段進行統(tǒng)計，數(shù)據(jù)見表8。

表8 各種典型水文年渡船頭濁度變化表 單位：NTU

由表8可知，濁度的年均值枯水年最大，平水年次之，豐水年最??；枯水期和臺風(fēng)期，無論是平均值還是最大值都是枯水年最大，平水年次之，豐水年最??；梅汛期，枯水年的平均值和最大值最大，平水年的的最大值比豐水年的略大，而平均值比豐水年的略小。

2009—2017年間選擇豐、平、枯水文年，按月統(tǒng)計得到渡船頭處濁度年內(nèi)變化過程（見圖7）?？菟陱?月份開始月均濁度顯著大于豐水年和平水年，豐水年與平水年大體相當(dāng)，但豐水年臺風(fēng)期由于徑流較大濁度較小。

圖7 典型水文年渡船頭取水口濁度年內(nèi)變化圖

4 結(jié)論及建議

4.1 結(jié) 論

（1）取水口枯水年月均濁度顯著大于豐水年和平水年，豐水年與平水年大體相當(dāng)，但豐水年臺風(fēng)期由于徑流較大濁度較小。豐平枯典型水文年的年均濁度值分別為18.9，22.0，52.9 NTU。統(tǒng)計渡船頭取水口年平均濁度和各月多年平均濁度均在70 NTU以下，多年平均最大濁度約286 NTU，2017年最大濁度達到約460 NTU。徑流量大的年份，水體濁度低，徑流量小的年份，水體濁度高。濁度的年均值枯水年最大，平水年次之，豐水年最小。

（2）對花巖頭站實測濁度分豐平枯水文年按天最大濁度做保證率，得到豐、平、枯水文年20%取水保證率的濁度分別為102.6，56.6，160.9 NTU，50%保證率的濁度分別為22.1，34.2，81.2 NTU，90%保證率的濁度分別為6.5，12.4，2.2 NTU。

（3）含沙量的縱向分布：不同河段含沙量差異較大，越往下游含沙量越大。含沙量受大、小潮影響大，且越往下游受潮汐影響越大。

（4）取水?dāng)嗝鏈y點最大含沙量為0.911 kg/m3，出現(xiàn)在小潮汛垂線落潮流，測點最小含沙量為0.003 kg/m3，出現(xiàn)在大潮汛垂線落潮流。

（5）大潮期間含沙量與潮位具有較為一致的變化規(guī)律：含沙量峰值、谷值出現(xiàn)時間與潮位峰值、谷值出現(xiàn)時間接近。

（6）含沙量與徑流的關(guān)系比較復(fù)雜，一般而言，當(dāng)流域徑流挾沙較少時，一定量的徑流量可以抵擋并稀釋上溯潮流中的泥沙，使水體中含沙量減小、濁度降低，這時含沙量與徑流流量呈反向關(guān)系；但當(dāng)徑流量足夠大時，徑流將會觸發(fā)河床底沙懸浮，促使水體含沙量增大，這時含沙量與徑流流量呈正向關(guān)系。

（7）采砂對濁度的影響有直接影響和間接影響兩個方面，直接影響是采砂船只及采砂機械直接觸及河床、擾動水體促使泥沙懸浮水體含沙量增加，尤其是采砂中的洗砂過程，更會嚴(yán)重影響取水口濁度；間接影響是采砂使河床下切沿程床面高程降低，水深變大，導(dǎo)致漲潮動力緩慢增強，隨潮挾帶泥沙增加，沿程含沙量系統(tǒng)性變大。

（8）據(jù)室內(nèi)含沙量與濁度率定實驗可知，兩者完全相關(guān)，因此可用取水口含沙量（甚至漲潮潮差）估算水體濁度。

4.2 建 議

（1）引水時間應(yīng)考慮避開漲潮階段，特別是大潮的漲潮階段，由于大潮期水體含沙量高，原水濁度大，盡量少引水。

（2）加強甌江河口段采砂管理，嚴(yán)格依據(jù)采沙規(guī)劃采砂。禁止在控制河段采砂，控制取水河段隨意洗砂。