周小平,翟淑華,袁 粒

(太湖流域水資源保護局,上海 200434)

太湖流域地跨江蘇、浙江和上海兩省一市,流域面積3.69萬km2。2006年太湖流域以占全國0.38%的土地面積、3.5%的人口,創(chuàng)造了全國11.7%的國內(nèi)生產(chǎn)總值和21%的財政收入;人均GDP超過7000美元,是我國經(jīng)濟最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一。太湖流域本地水資源相對不足,人均、頃均本地水資源占有量分別僅為全國的1/5和1/2;流域水污染治理和水資源保護力度遠(yuǎn)不及流域經(jīng)濟社會的快速發(fā)展,流域水環(huán)境質(zhì)量狀況不容樂觀。2005年,流域89.3%的評價河長水質(zhì)劣于Ⅲ類,主要水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率為18.6%,參評的47個地表飲用水水源地中,34%水質(zhì)劣于Ⅲ類。

為保障太湖流域供水安全,改善流域水環(huán)境,根據(jù)溫家寶總理提出的“以動治靜、以清釋污、以豐補枯、改善水質(zhì)”的指示精神,引江濟太調(diào)水工程于2002年啟動,至今一直在運行。已有研究表明:2002～2003年的引江濟太調(diào)水措施讓太湖富營養(yǎng)化關(guān)鍵性水質(zhì)指標(biāo)總磷濃度改善幅度達(dá)31%,太湖水質(zhì)有機污染指標(biāo)高錳酸鹽指數(shù)濃度改善幅度為19%[1],太浦河及黃浦江下游及流域部分河網(wǎng)水量、水質(zhì)也得到改善,為太湖流域供水安全提供了有效保障[1-4]。

根據(jù)2002～2003年引江濟太調(diào)水工程試驗中的豐富實踐經(jīng)驗,引江濟太的水資源調(diào)度不斷豐富、完善,并從試驗逐步走向常年運行、長效化運行[5-6]。在2008年5月國務(wù)院批復(fù)的《太湖流域水環(huán)境綜合治理總體方案》中,引江濟太調(diào)水是一項重要措施,調(diào)水規(guī)模將會擴大,并將長期實施下去[7]。目前,針對引江濟太調(diào)水工程實驗階段的調(diào)水效果分析文獻(xiàn)較多[1-6],對近期引江濟太調(diào)水工程效果系統(tǒng)研究分析的資料較少[8-9],筆者針對2007年引江濟太應(yīng)急調(diào)水應(yīng)對無錫供水危機和2008年冬春季引江濟太調(diào)水抑制夏季藍(lán)藻暴發(fā)作用進(jìn)行了系統(tǒng)分析,為引江濟太調(diào)水工程的長效運行提供參考依據(jù)。為保持與以往對引江濟太調(diào)水工程效果分析研究的一致性,水質(zhì)分析指標(biāo)仍選用 DO 、CODMn、NH3-N 、TN、TP和葉綠素a,水質(zhì)等指標(biāo)監(jiān)測分析方法采用國標(biāo)或通用分析方法,文中不再闡述。

1 引江濟太調(diào)水工程基礎(chǔ)條件分析

1991年太湖流域洪水后實施的治太骨干工程為引江濟太調(diào)水工程的運行提供了工程條件。引江濟太是利用已建成的望虞河工程,將長江水引入河網(wǎng)和太湖,再通過太浦河、東苕溪導(dǎo)流、環(huán)太湖口門等工程將太湖清水供給黃浦江上游地區(qū)、浙江杭嘉湖地區(qū)和環(huán)太湖周邊地區(qū),從而達(dá)到提高流域水資源、水環(huán)境承載能力的目的。

長江為引江濟太調(diào)水工程提供了充足的優(yōu)質(zhì)水源。長江望虞河河口下游15km處長江徐六涇斷面多年平均徑流總量9335億m3,徑流量以5～11月較為豐沛,在95%的設(shè)計保證率下,其月徑流總量均在200億m3以上。且引水區(qū)處于長江河口潮流界以內(nèi),多年平均涌入長江河口的潮汐水量為8.40×1012m3,約為長江年徑流量的9倍,引水區(qū)水量充沛;水質(zhì)優(yōu)良,常年保持在Ⅱ類(表1)。

表1 2006～2007年長江徐六涇斷面、望虞河河口、太湖水質(zhì)狀況 mg/L

表1數(shù)據(jù)表明,長江水質(zhì)指標(biāo)CODMn、TN、NH3-N均優(yōu)于太湖平均值,TP雖然略高于太湖平均值,但優(yōu)于太湖西北部湖區(qū)和北部湖灣區(qū)(梅梁湖、竺山湖)水質(zhì)指標(biāo),引江濟太調(diào)水措施總體有利于太湖整體水質(zhì)改善。與其他入太湖河流水質(zhì)對比表明,望虞河引江入湖水質(zhì)總體優(yōu)于其他入太湖河流,為改善太湖水環(huán)境提供了重要的優(yōu)質(zhì)水源。

2 2007年引江濟太應(yīng)急調(diào)水效果分析

2.1 無錫供水危機和引江濟太調(diào)水過程

2007年4 月底,太湖藍(lán)藻大規(guī)模暴發(fā),西北部梅梁湖等地積聚了大量藍(lán)藻。5月6日梅梁湖小灣里水廠水源地葉綠素a質(zhì)量濃度達(dá)到259μ g/L,位于貢湖灣和梅梁湖交界的貢湖水廠達(dá)到139 μ g/L,貢湖灣錫東水廠水源地達(dá)到53μ g/L,葉綠素a的質(zhì)量濃度在太湖西北部湖灣全部超過40μ g/L的藍(lán)藻暴發(fā)界定值。到5月中旬,太湖梅梁湖等湖灣的藍(lán)藻進(jìn)一步聚集,藍(lán)藻分布的范圍和程度均在擴大和加重。由于水廠水源地附近藍(lán)藻大量死亡等原因?qū)е滤|(zhì)惡化,5月28日無錫貢湖水廠氨氮質(zhì)量濃度上升到5mg/L以上,溶解氧質(zhì)量濃度為0,無錫市居民自來水臭味嚴(yán)重,引發(fā)無錫市飲用水水源地供水危機。

鑒于梅梁湖大規(guī)模暴發(fā)藍(lán)藻,太湖流域管理局5月6日啟用望虞河常熟水利樞紐泵站,實施引江濟太應(yīng)急調(diào)水;至5月11日待入湖水質(zhì)符合要求后望亭水利樞紐開閘引水入湖,引江流量在160m3/s,入湖流量在100m3/s左右。5月30日,在獲悉無錫市發(fā)生供水危機后,立即啟動應(yīng)急響應(yīng)機制,加大望虞河調(diào)水力度,加強加密監(jiān)測,加大長江清水入湖水量。望虞河常熟樞紐引水流量從160m3/s增加到240m3/s;望亭水利樞紐入湖流量從100m3/s增加到200m3/s。至7月4日,從常熟樞紐調(diào)入長江水10.04億m3,從望亭水利樞紐進(jìn)入太湖水量達(dá)6.24億m3。當(dāng)?shù)厮块T于5月30日晚緊急啟動了梅梁湖泵站抽取太湖水,日均抽水流量40～50m3/s(裝機容量為50m3/s),期間累計抽水近1.30億m3。

2.2 應(yīng)急調(diào)水效果分析

在2007年引江濟太應(yīng)急調(diào)水中,太湖水位總體呈上漲趨勢,調(diào)水期間太湖水位維持在3.00～3.20 m,再加以梅梁湖泵站的引流作用,加快了貢湖和梅梁湖等水域的水體流動。由于長江清水大量進(jìn)入貢湖,有效抑制了貢湖等湖灣藍(lán)藻生長,貢湖灣錫東水廠的葉綠素a質(zhì)量濃度由調(diào)水前的53μ g/L逐步降低到 10.5 μ g/L,貢湖灣藍(lán)藻暴發(fā)現(xiàn)象得到明顯抑制。

從水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果分析,長江清水入湖后,直接受水的貢湖水域水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn),錫東水廠水源地水質(zhì)穩(wěn)定。位于貢湖和梅梁湖交界處的貢湖水廠(南泉水廠)取水口水質(zhì)在應(yīng)急調(diào)水后水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn),與5月28日相比,6月1日溶解氧質(zhì)量濃度從近0mg/L(劣Ⅴ類)升至5.89mg/L(Ⅲ類),氨氮質(zhì)量濃度從5.0mg/L(劣Ⅴ類)降至1.37mg/L(Ⅳ類),供水水質(zhì)基本恢復(fù)正常,貢湖水廠自來水味道明顯減輕;6月4日貢湖水廠水源地水質(zhì)逐步穩(wěn)定,18時溶解氧質(zhì)量濃度6.87 mg/L(Ⅱ類),氨氮質(zhì)量濃度1.3mg/L(Ⅳ類);6月6日貢湖水廠水源地溶解氧質(zhì)量濃度6.94mg/L(Ⅱ類),氨氮質(zhì)量濃度0.98mg/L(Ⅲ類)并保持穩(wěn)定,在此期間高錳酸鹽指數(shù)和總磷質(zhì)量濃度也有較大程度的下降并保持穩(wěn)定。應(yīng)急調(diào)水期間其余水源地水質(zhì)變化過程見圖1,其中位于貢湖的錫東水廠和金墅港水源地由于距引江濟太調(diào)水工程望亭立交入湖口較近,直接受到引江濟太調(diào)水入湖影響,水質(zhì)一直保持良好;位于梅梁湖的小灣里水廠取水口水質(zhì)也呈現(xiàn)出與貢湖水廠類似的水質(zhì)改善過程,但由于距引江濟太調(diào)水工程望亭立交入湖口較遠(yuǎn),水質(zhì)好轉(zhuǎn)所需時間相對較長。2007年引江濟太應(yīng)急調(diào)水期間太湖水源地水質(zhì)變化過程進(jìn)一步表明,引江濟太調(diào)水是緩解本次無錫市水源地供水危機、保障貢湖水源地供水安全的有效措施。

圖1 2007 年引江濟太調(diào)水工程應(yīng)急調(diào)水期間太湖水源地水質(zhì)指標(biāo)變化

2.3 引江濟太調(diào)水前后水源地水質(zhì)對比分析

為進(jìn)一步分析2007年引江濟太調(diào)水對貢湖水源地供水安全的作用,選取2007年調(diào)水前的1～5月和調(diào)水后的6～12月的太湖貢湖水廠取水口、金墅灣水源地和錫東水廠取水口的水質(zhì)進(jìn)行對比分析(表2)。數(shù)據(jù)表明,調(diào)水后各水源地的CODMn、NH3-N、TN、TP和葉綠素a質(zhì)量濃度均得到改善。

表2 2007年引江濟太調(diào)水前后水源地水質(zhì)對比

3 2008年冬春季引江濟太調(diào)水效果分析

3.1 調(diào)水背景及調(diào)水實況

由于冬春季降雨偏少、溫度較低而導(dǎo)致水體中微生物活性逐漸下降,以及入湖河流營養(yǎng)鹽濃度較高等因素,一般而言,太湖水體中冬春季的總磷、總氮濃度較高。而春季水體較高的氮磷濃度使得過冬藻類快速繁殖,為夏季藍(lán)藻大規(guī)模暴發(fā)埋下禍根。為此,開展了冬春季引江濟太引水試驗,探索冬春季調(diào)水對降低夏季太湖營養(yǎng)物質(zhì)濃度、抑制夏季藍(lán)藻暴發(fā)具有重要意義。

在2007年引江濟太調(diào)水成功應(yīng)對無錫供水危機的經(jīng)驗基礎(chǔ)上,2008年引江濟太調(diào)水工作提前于1月10日正式啟動,比常年提早了4個月左右;在入湖水質(zhì)達(dá)標(biāo)前提下,望亭水利樞紐于1月22日開閘引水入湖。調(diào)水期間,太湖流域管理局根據(jù)流域水雨情、水質(zhì)情況,實施精細(xì)調(diào)度,如為保障春節(jié)期間供水安全和黃浦江水源地水質(zhì),太浦閘供水流量從50m3/s加大至80m3/s;針對3月中旬望虞河西岸支流污水對入湖水質(zhì)造成影響,不斷壓減入湖流量,3月22日被迫關(guān)閉望亭樞紐數(shù)天。至6月8日因太湖流域進(jìn)入梅雨期,太湖水位上升,為統(tǒng)籌防洪調(diào)度,引江濟太調(diào)水工程暫停運行,期間共引長江水20.15億m3,入湖8.92億 m3。在此期間,梅梁湖泵站因運行時間較長,于2月中旬至3月底停機檢修,其余時間一直處于運行中,日均流量約40m3/s。根據(jù)環(huán)湖主要河流水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果表明,2007年5月至2008年5月期間環(huán)湖河流入湖水質(zhì)與近幾年同期水質(zhì)基本持平,其中湖西區(qū)入湖河流水質(zhì)仍為劣Ⅴ類。

3.2 引江濟太調(diào)水效果分析

2007年引江濟太調(diào)水于5月中旬開始,其中5月份太湖水質(zhì)資料為未開展引江濟太調(diào)水時的監(jiān)測數(shù)據(jù);2008年引江濟太調(diào)水于1月開始至5月底,且在引江濟太調(diào)水的同時,江蘇省相關(guān)部門一直在啟用梅梁湖泵站引流,故通過對2008年5月與 2007年同期水質(zhì)對比,從一定程度上反映了引江濟太調(diào)水對太湖水質(zhì)尤其是對直接影響區(qū)貢湖和梅梁湖的水質(zhì)改善作用。

從表3可以看出,2008年5月太湖水質(zhì)與2007年5月相比較,貢湖除NH3-N質(zhì)量濃度有所增加外(但均為Ⅱ類),CODMn從Ⅳ類改善為Ⅱ類,TP改善1個類別,TN雖然仍為劣V類,但濃度大幅降低,葉綠素a質(zhì)量濃度也大幅下降,水質(zhì)得到明顯改善;梅梁湖除TP質(zhì)量濃度有所增加外,NH3-N從Ⅲ類改善為Ⅰ類,TP改善1個類別,TN質(zhì)量濃度大幅降低,水質(zhì)改善效果明顯;竺山湖僅NH3-N濃度得以改善,其余水質(zhì)指標(biāo)改善效果不明顯,葉綠素a質(zhì)量濃度還大幅上升;東太湖和湖心區(qū)水質(zhì)基本持平;南部沿岸區(qū)水質(zhì)CODMn和TP指標(biāo)有所變差,NH3-N和TN質(zhì)量濃度基本持平,但葉綠素a質(zhì)量濃度大幅上升,水質(zhì)有所變差。就太湖平均而言,2008年5月太湖水質(zhì)與2007年5月整體持平,但葉綠素a質(zhì)量濃度有所上升。

從2008年5月與2007年5月太湖湖區(qū)水質(zhì)分析表明,除貢湖和梅梁湖外,各湖區(qū)和太湖水質(zhì)與去年基本持平,而葉綠素a質(zhì)量濃度卻有所上升。貢湖是望虞河引江濟太調(diào)水工程望亭立交入湖的直接受水區(qū),梅梁湖是梅梁湖泵站引流直接影響區(qū),說明通過望虞河引江濟太調(diào)水工程和梅梁湖泵站引流的共同作用,對穩(wěn)定太湖湖區(qū)整體水質(zhì)、對調(diào)水直接影響區(qū)的貢湖和梅梁湖具有較明顯的改善作用。由于太湖水源地多數(shù)位于貢湖和梅梁湖,因此,在現(xiàn)有條件下通過引江濟太調(diào)水改善貢湖和梅梁湖水質(zhì),對保障水源地供水安全起到了最直接有效的作用,同時表明通過冬春季調(diào)水對抑制藍(lán)藻暴發(fā)、保障供水安全具有較好作用。

4 結(jié)論與建議

a.引江濟太調(diào)水是應(yīng)對水源地水質(zhì)危機的有效措施。2007年無錫供水危機中,通過引江濟太應(yīng)急調(diào)水,有效降低了水源地藍(lán)藻濃度,改善了取水口附近水質(zhì),水源地水質(zhì)改善過程充分表明了引江濟太調(diào)水是緩解水源地供水危機、保障貢湖水源地供水安全的有效措施,這與已有研究觀點一致[8-9]。

b.冬春季調(diào)水對緩解太湖藍(lán)藻生長具有較好作用。在2008年冬春季引江濟太調(diào)水實踐中,僅貢湖和梅梁湖水質(zhì)得到改善,代表藻類密度的葉綠素a質(zhì)量濃度有所下降,充分說明引江濟太調(diào)水和梅梁湖泵站引流對改善湖區(qū)水質(zhì)及抑制藍(lán)藻發(fā)生起到了一定的作用,為今后保障北部湖區(qū)水源地供水安全、實現(xiàn)引江濟太調(diào)水工程長效化運行提供了參考。

c.進(jìn)一步加大區(qū)域污染源治理,充分發(fā)揮引江濟太調(diào)水工程效益。望虞河西岸支流水污染嚴(yán)重,在調(diào)水過程中多次發(fā)生望虞河西岸支流污水進(jìn)入望虞河、影響調(diào)水順利進(jìn)行的情況;引江濟太調(diào)水工程另一骨干河道太浦河也受到兩岸污水的影響,在完善工程調(diào)控措施的同時,仍需要大力加強兩岸地區(qū)污染源治理,確保望虞河清水入湖、太浦河供水水質(zhì),實現(xiàn)引江濟太調(diào)水工程效益最大化。

d.進(jìn)一步加強流域統(tǒng)一調(diào)度。引江濟太調(diào)水工程管理和調(diào)度涉及不同省市和不同行業(yè)利益,除望亭、常熟水利樞紐及太浦閘等主要控制性樞紐由流域管理機構(gòu)直接調(diào)度外,其余環(huán)湖口門及望虞河、太浦河沿線口門均由地方管理,流域統(tǒng)一調(diào)度難以有效實施,如在調(diào)水實踐中望虞河?xùn)|岸口門分流過大影響入湖水量水質(zhì)的現(xiàn)象時有發(fā)生。要在統(tǒng)籌流域防洪和供水安全、流域與區(qū)域需求的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)流域水資源統(tǒng)一調(diào)度,增大入湖水量比例,確保引江濟太調(diào)水工程長效運行。

致謝:文中部分水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)來自太湖流域管理局水文水資源監(jiān)測局,在此深表謝意。

表3 2008年5月和2007年5月太湖水質(zhì)對比

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