两种引调水模式下金坛城区及周边区域水质变化情况研究
张丝苇
上海勘测设计研究院有限公司 上海 200434
摘要：引调水工程能够引进清洁水源，增加水环境容量，进而为提升水质，改善水环境制造有利条件。针对长三角重要城市——常州市金坛区，根据其周边来水条件，拟定两种引调水模式对城区水质进行改善。
采用太湖流域模型，对两种引调水模式下金坛城区及其下游——长荡湖周边河道水量水质进行模拟，分析引调水对城区水质改善效果及对长荡湖影响。
关键词：引调水；水质；金坛城区；长荡湖
0 前言
常州市金坛区位于长三角地理中心、上海和南京两大都市圈交汇融合处，处于长江经济带、扬子江城市群等重大战略的辐射区域。长三角一体化建设、高质量发展、生态文明建设等发展理念均对金坛区水环境提出了更高要求。近年，金坛区控源截污工作日见成效，但城区仍存在水质差、水环境容量小、水体自净能力差等问题；长荡湖作为省管湖泊，近年考核均未达标，距离金坛区“现代产业集聚区、生态旅游休闲地、宜居宜业幸福城”的城市发展定位仍有一定差距。
目前，太湖流域骨干引排河道新孟河延伸拓浚工程即将实施完成。该工程是流域洪水北排长江的骨干工程之一，也是流域主要引水河道。该工程的实施，将增加金坛北引长江水的通道，改变了金坛区整体水情、工情。因此，考虑因势利导，通过引水调流增加区域清洁水资源，增加水体水环境容量，改善区域水质，是十分有意义的。
1 研究区域概况
1.1区位概况
金坛区隶属于江苏省常州市，地处江苏省南部，西枕茅山与镇江句容市为界，东与常州武进区相连，南与溧阳市接壤，东南与无锡宜兴市，西北及东北分别与镇江丹徒区和丹阳市毗邻。研究区域为金坛区内新丹金溧漕河以东区域——范围东至武进界，南至溧阳界，西至丹金溧漕河，北至丹阳界，总面积410.65km2。核心研究区域为金坛城区及长荡湖周边。
1.2水系概况
金坛区水系以丹金溧漕河为中轴；中轴以西，为丘陵山区和低洼圩区，主要有通济河、薛埠河等东西向骨干河道连通中轴；中轴以东，为高岗平原区，主要有七大港连通长荡湖，以及尧塘河、湟里河、北干河、中干河等东西向骨干河道，连通中轴与下游滆湖。
新丹金溧漕河以东区域，北面为金坛城区，南面为长荡湖。金坛城区水系北以大柘荡为界，西以丹金溧漕河为界，东以尧塘河、下塘河、钱资东河接新孟河，南通过新建河、方洛港与长荡湖相连，形成一个城区水系互连互通的河网格局。
长荡湖又名洮湖，湖泊面积约88.97km²。分跨金坛、溧阳两市，其中属于金坛区境内的水域面积约占90%，位于金坛区东南部分，北通过方洛港、新建河接金坛区城区，西通过新河港、大浦港、白石港、仁和港、庄阳港、后渎港等入湖河道与丹金溧漕河相连，东通过湟里河、北干河、中干河流出，与新孟河、下游滆湖连通。
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图1 研究区域
2 研究方法
本次研究采用太湖流域模型对研究区域进行水量水质耦合计算。太湖流域模型已应用于太湖流域防洪规划、水资源综合规划、水环境综合治理总体方案等重大规划的水利计算，目前已较为成熟。在太湖流域模型集成的基础资料的基础上，收集金坛城区及周边区域河道、地形资料，对研究区域进行局部细化并构建金坛城区及其周边河网水文-水动力-水质耦合模型。计算水文年型采用2000年流域平水年型，可充分代表多年平均状态。采用2000年金坛站、王母观站实测水位对金坛城区水位进行率定，采用2018年城区河道代表站点实测污染物指标浓度对水质进行率定，率定结果表明，计算值与实测值基本接近。
3 调水引流方案研究
3.1水源分析
金坛区水系整体呈“西蓄、北引、南排、东泄”的引排格局；汛期金坛区主要来水为西部山区降雨径流及丹金溧漕河；非汛期，丹金溧漕河为金坛区主要来水水源。
研究区域现有主要来水水源——丹金溧漕河水量、水质不稳定。丹金溧漕河多年平均流量为20.0m3/s，水流复杂，存在往复流动。近年丹金溧漕河整体水质呈Ⅲ-Ⅴ类，主要超标因子NH3-N和TP；超标主要集中在城区段。
新孟河开通实施后，金坛新增引长江水通道。根据《新孟河延伸拓浚工程可行性研究报告》成果，2000年平水年型下，新孟河全年总引水量35.13亿m3，8~9月为连续引水期，引水量12.64亿m3，新孟河通水后全年平均流量123m3/s。新孟河引江口门处近年整体水质较优，NH3-N和TP均优于Ⅱ类。
总体而言，丹金溧漕河作为原有水源，其水量、水质较优时，可采取优化调度的方式加大其入城水量；而丹金溧漕河水量较小、水质较差时，可采取东引优质水资源入城区的方式，增加城区水环境容量。
3.2引调水模式
根据来水水源，分为两种引调水模式。一，北引模式：石桥枢纽南排10m3/s、控制龙山枢纽开度，增大丹金溧漕河入城水量。二，东引模式：通过石桥枢纽向北引水，拉动城区东部优质水资源通过钱资东河、尧塘河进入城区。两种引水模式均需配合局部闸泵调度，分片细化实施。
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图2 两种引调水模式
以城区主要河道——新、老丹金溧漕河、尧塘河、下塘河、钱资东河、金花河以及长荡湖七大入湖港口水质，判断调水方案前后城区及长荡湖周边水质变化情况。计算方案如下：
表1 计算方案设计列表
|
方案名称
|
主要组合内容
|
研究目的
|
|
新孟河工程实施情况
|
调度情况
|
边界条件
|
|
一
|
通水
|
无调度，天然流态
|
全年平均
|
模拟新孟河通水后，研究区域天然流态下水流及水质，主要从丹金溧漕河来水
|
|
二
|
通水
|
北引模式
|
全年平均
|
与方案一相比，模拟北引方案下水流情况及水质变化
|
|
三
|
通水
|
东引模式
|
全年平均
|
与方案二相比，模拟东引方案下水流情况及水质变化
|
4 结果与分析
4.1城区河道水质分析
采用引调水方案后，城区河道水环境容量增加，水质明显改善。方案二较天然流态下，NH3-N浓度下降约37%，TP浓度下降约20%；方案三较天然流态下，NH3-N浓度下降约59%，TP浓度下降约58%，较方案二效果更好。这也佐证了，调水引流工程可以增加平原河网水体水环境容量，改善河湖水环境，是水环境综合治理中一项非常必要的措施。
表2 调水引流前后城区河道水质变化情况
|
方案
|
小柘荡河
|
老丹金溧漕河
|
城西中心河
|
薛庄河
|
尧塘河
|
金花河
|
下塘河
|
电胜河
|
钱资东河
|
差值
|
|
NH3-N
|
一
|
2.850
|
1.224
|
1.979
|
1.806
|
1.218
|
1.581
|
1.642
|
1.670
|
1.358
|
|
|
二
|
0.945
|
0.940
|
0.949
|
1.085
|
1.068
|
1.050
|
1.023
|
0.966
|
1.009
|
-37%
|
|
三
|
0.604
|
0.607
|
0.801
|
0.635
|
0.587
|
0.621
|
0.594
|
0.616
|
0.542
|
-59%
|
|
TP
|
一
|
1.182
|
0.302
|
0.622
|
0.607
|
0.288
|
0.365
|
0.367
|
0.439
|
0.448
|
|
|
二
|
0.308
|
0.299
|
0.33
|
0.393
|
0.377
|
0.365
|
0.342
|
0.311
|
0.354
|
-20%
|
|
三
|
0.162
|
0.155
|
0.255
|
0.197
|
0.164
|
0.2
|
0.187
|
0.2
|
0.144
|
-58%
|
4.2长荡湖周边河道水质分析
引调水方案实施后，长荡湖入湖河道承接上游已经流经城区的丹金溧漕河来水，水质受一定影响。方案二由于引进水源丹金溧漕河水质在Ⅲ~Ⅴ类，并未给城区带来更多清洁水源，入湖河道水质变差。较天然流态下，方案二入湖河道水质NH3-N浓度上升约11%，TP浓度上升约17%。方案三较方案二，实际效果为城区引入更多清洁水资源，且流程长，经过长距离的消减、涵养，入湖河道水质有所提升。与无引调水的天然流态相比，方案三入湖河道NH3-N浓度下降约8%，TP浓度下降约5%。建议城区进一步加强控源截污治理，并尽快实施长荡湖入库前置库等生态措施，削减引调水可能对长荡湖带来的不利影响。
表3 调水引流前后长荡湖周边河道水质变化情况
|
方案
|
新河港
|
大浦港
|
白石港
|
仁和港
|
城头中河
|
儒林中河
|
北干河
|
湟里河
|
方洛港
|
差值
|
|
NH3-N
|
一
|
0.979
|
0.911
|
0.862
|
0.834
|
0.803
|
0.997
|
0.872
|
0.885
|
1.031
|
|
|
二
|
1.051
|
1.030
|
1.013
|
1.015
|
1.003
|
0.981
|
0.893
|
0.904
|
1.109
|
+11%
|
|
三
|
0.846
|
0.805
|
0.771
|
0.740
|
0.715
|
0.963
|
0.848
|
0.861
|
1.001
|
-8%
|
|
TP
|
一
|
0.289
|
0.268
|
0.256
|
0.258
|
0.243
|
0.349
|
0.231
|
0.240
|
0.301
|
|
|
二
|
0.322
|
0.326
|
0.334
|
0.356
|
0.352
|
0.321
|
0.241
|
0.249
|
0.331
|
+17%
|
|
三
|
0.271
|
0.257
|
0.248
|
0.245
|
0.234
|
0.326
|
0.223
|
0.232
|
0.264
|
-5%
|
5 结论与展望
（1）引调水工程能够增加水流流程，增加水环境容量，进而为提升金坛城区水质，改善水环境制造有利条件。但是上游城区水质对长荡湖有影响，为了消减引调水对入湖水质影响，建议城区进一步加强控源截污治理，并尽快实施长荡湖入库前置库等生态措施。
（2）金坛城区引水调度方案，应在服从流域防洪、水资源调度的前提下进行实施。具体实际引水时，应根据城区上下游实际水位、水质条件选择适宜的引调水模式。
（3）水环境治理中，控源截污永远是关键，调水引流、生态修复只是增加水环境容量的补充手段；但调水引流为控源截污赢得了时间，也是不可或缺的重要手段。
参考文献：
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