水电工程干扰下水质风险评价

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水流模拟结果与分析

根据10种方案水流模拟结果提取了两水源地取水口的水力学参数，见表3。结果表明，相比天然河道，建库后除了许家台取水口在方案5和方案6流速有所提高，其他方案下，两水源地流速均有不同程度的下降。分析原因为水库在死水位239m运行时，相比天然河道，虽然下边界水位有一定升高，但汉江江心岛及月河汇入口河底地形的影响改变了汉江分流条件，在许家台取水口水域的分流增大且水流通顺，致使流速较天然河道有所提高。建库后各方案相比，由于方案7～方案10中汉江干流来水水量很小，相比方案3～方案6的情形，水源地取水口处的流速下降更为显著，其水流改变程度较高。为了进一步分析建库前后水源地水域水流特征，绘制了方案1，方案2和方案7～方案10模拟流场图，见图3。可知，天然河道时，两水源地取水口处流速均不受月河水流影响。丰水期月河流量显著增大，向下游对岸方向水流趋势加强，致使取马坡岭水口水流阻滞，流速略有下降。建库后，方案7和方案8，汉江江心岛淹没，枯水期月河入汉江水流呈现逆流，汛期更为明显；相比天然河道，马坡岭取水口流速显著下降。方案9和方案10，汉江江心岛依然存在，月河依然呈现逆流，马坡岭取水口处流速值与方案7和方案8基本相同。

水质模拟结果与分析

根据10种方案水质模拟结果提取了两水源地取水口的CODCr浓度值，见表4。模拟结果显示，以天然河道条件为基准对比取水口水质差异，方案7、方案9和方案10月河对许家台取水口水质影响最大；方案8和方案10月河对马坡岭取水口的水质影响最大，水源地取水口均已处于扩散带中。选取与流场分析相同方案绘制了水源地水域的CODCr浓度场，见图4。由图可知，天然河道时，月河扩散带均未影响到两取水口处，其水质均取决于汉江来流水质。方案7和方案8，月河扩散带均有向上游扩散趋势，枯水期时，其边缘与许家台取水口距离较近，丰水期，马坡岭取水口水质受到月河水质影响。方案9和方案10，月河口汉江上游左侧河汊段反向扩散，绕流至右侧对岸，也影响到马坡岭取水口，在枯水期，仅有许家台取水口处于扩散带中，在汛期，如若月河水质变差，两取水口取水安全难以保障。

水质风险分析

模拟方案的分析结果可知，方案7～方案10对取水口的水质风险较高，在假定月河发生污染事故排放时，相对而言，枯水期比汛期更易于出现水质较差的情形。因此，选取方案7和方案9为最不利风险方案。对于月河的污染风险源，根据月河川道工业园区发展规划中工业区用水总量及其污水达标排放，假定污水利用无法保障或出现事故，污水量以用水总量的50％计，出水按国家一级B标准控制，月河段不考虑水质衰减过程，可得到月河边界的CODCr浓度为22．3mg／L。对2种方案进行的水质模拟，计算结果绘图见图5。风险方案1的模拟结果可知，马坡岭取水口CODCr浓度为9．4mg／L，与月河水质扩散带边缘距离为60m，但取水水质是安全的；许家台取水口CODCr浓度为11．1mg／L，取水口与扩散带边缘有70m，许取水质也是安全。风险方案2时，许家台取水口CODCr浓度为21．7mg／L，取水水质无法保障；马坡岭取水口CODCr浓度为9．3mg／L，仍是安全的。可以判定在水库死水位运行且安康水库不放水的情形，当枯水期月河水质超标时，许家台取水水质安全无法保障；在同等水库运行条件下，若丰水期月河水质超标，取水水质安全也是无法保障。

富营养化风险分析

根据10种方案水质模拟结果提取了两水源地取水口的TP、TN和CODMn的浓度值，叶绿素a和透明度为建库前天然河段和安康水库的监测值。见表5。由表5可知，相比建库前，建库后许家台取水口TP和TN的浓度值增大，而马坡岭取水口浓度值变化不大，反映出特定水库运行条件下许家台取水口的水质取决于支流月河，两取水口CODMn浓度值没有提高，透明度和叶绿素a有所增大。以建库前后5个指标最不利条件计算营养状态指数，许家台取水口指数值为51．6和55．7，马坡岭取水口指数值为51．9和54．3，水域富营养化水平相比建库前并没有显著的提高。按水库营养状态评价标准判别建库后河段处于轻度富营养。从水体水动力特征看，建库后许家台和马坡岭取水口处的流速显著下降，在风险方案中两取水口的流速值为0．02m／s，水体类型属于水库型；同时，由于水源地水域处于水库库尾，在水库正常蓄水位及安康水库小机组发电下泄流量时，水域以上河段的平均流速为0．16m／s，水力停留时间仅有1d，可以判定此时成库河段为河流型水体，水域富营养化风险较低。然而，当月河浓度贡献较大及安康水库不发电时放水时，水域富营养化风险将显著增大。

本文作者：宋策1谭奇林2作者单位：1西安理工大学水利水电学院2中国水电顾问集团北京勘测设计研究院