柴廣環(huán),邵明廣
(淄博市引黃供水管理局,山東 淄博 255087)
新城水庫位于淄博市桓臺縣新城鎮(zhèn)境內(nèi),是一座中型平原水庫,總庫容是1006萬m3,興利庫容933萬m3,最高水位19.00m,死水位13.00m。新城水庫是淄博市引黃供水工程的調(diào)節(jié)水庫,主要是在不能直接從黃河引水時,通過水庫的調(diào)節(jié)作用為淄博市引黃供水工程提供穩(wěn)定的黃河原水,保證供水生產(chǎn)的平穩(wěn)、連續(xù)。
水庫防滲型式的影響。新城水庫庫區(qū)不透水層埋藏較深,利用目前的施工技術(shù)做垂直防滲比較困難,防滲質(zhì)量難以滿足工藝要求,經(jīng)專家多次論證,決定采用水平防滲方案,即在庫底150萬m2的面積上水平鋪設(shè)塑料膜,使庫內(nèi)水受庫區(qū)地下水的影響較弱。另一方面新城水庫庫底平均高程12.1m,周圍地面高程12.5m,庫內(nèi)水體埋深過小,一旦出現(xiàn)低水位運行情況,特別是夏秋季節(jié),太陽很容易將水體曬透,整個水體溫度上升較快,為藻類的迅速繁殖提供了溫床,加速了水質(zhì)變化。
而同樣是平原水庫的大蘆湖水庫就有明顯不同。該水庫位于淄博市高青縣趙店,此區(qū)域不透水層埋藏較淺,適宜選用垂直防滲方案,庫底無水平鋪塑。由于大蘆湖水庫庫底平均高程6.2m,周圍地面高程8.0m,加之大蘆湖水庫前身是大蘆湖湖區(qū),庫內(nèi)水體埋深大。當(dāng)夏秋季氣溫較高時,水庫表層水溫較高,底層水溫較低,因而整個水體平均水溫不高,水質(zhì)變化不明顯。
水體運動的影響。新城水庫占地200hm2,東西向水面長度約2.5km;大蘆湖水庫占地533.33hm2,東西向水面長度近6km,在季風(fēng)風(fēng)向上,水體運動情況具有明顯差異性,相同速度的季風(fēng)吹過來,新城水庫較短的吹程使其形成的波浪遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于大蘆湖水庫的。這樣,在水平方向新城水庫水體的運動是驅(qū)動乏力,垂直方向的震動也是微弱的。研究表明,水體運動的不足,會嚴(yán)重降低水體自凈能力,加劇水體富營養(yǎng)化程度,這樣就為藻類生存提供了良好的水動力環(huán)境。
水動力對藻類的影響主要是指水體流速對藻類生長的影響。緩流的水體不利于營養(yǎng)物質(zhì)的擴(kuò)散,容易加劇水體富營養(yǎng)化程度,特別是氮、磷的積累。新城水庫盡管是一座中型平原水庫,但庫容相對偏小,在一定程度上相當(dāng)于一個大型沉淀池,黃河水進(jìn)入水庫后,平均流速小于0.2m/s,處于準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài),為藻類的生存提供了適宜的水力條件,加速藻類水華的發(fā)生。
溫度是影響藻類生長和繁殖的主要環(huán)境因素之一。實驗表明藻類在高于30℃和低于4℃下,幾乎不生長。在15~25℃下,均具有明顯的指數(shù)生長期,隨著溫度的升高,藻類比增殖速率增大。夏秋季節(jié)新城水庫水體溫度大多處于這個區(qū)間。
光照是藻類生長的主要能量來源,是主導(dǎo)藻類垂直分布的決定性因素。當(dāng)新城水庫處在低水位運行時(低于15.00m),整個水體較淺,加上庫區(qū)日照時間充足,水體很容易被光線穿透,大大加速了藻類的繁殖速度,同時黃河原水中富含N、P等有機(jī)物,藻類一旦爆發(fā),將迅速繁殖。
按照西北設(shè)計院最初2144萬m3的設(shè)計規(guī)模進(jìn)行水庫擴(kuò)容工程建設(shè)。一是擴(kuò)大連續(xù)水面。增加水面吹程,尤其是東南西北方向的吹程,可以提高水體自凈能力。二是加大流速。水體流動性的提高,將會大大降低水體富營養(yǎng)化程度。新城水庫庫區(qū)地勢平坦,庫底高程基本與原地面高程相同,將庫底整體下挖,盡可能加大水體埋深,不僅可減緩夏秋季水溫的迅速上升,而且加大了庫容,減輕了水庫調(diào)蓄負(fù)荷,既解決頻繁充庫的問題,又有效地保護(hù)大壩安全。
一是通過向水庫中投放適量的鰱魚、鳙魚等食藻類魚苗,利用生物凈化作用去除部分藻類,近幾年實踐表明,生物聯(lián)合控藻技術(shù)效果明顯。二是當(dāng)水體藻類含量較高時在泵站前池適量投加高錳酸鉀和活性碳進(jìn)行預(yù)處理,確保水質(zhì)安全。
適宜地做好黃河直供水和水庫水的交替使用,使水庫水更新相對快一些,在一定程度上遏止藻類的快速生長。針對高藻水的處理成本較高的實際,盡量將此類水送給對水質(zhì)要求相對較低的低端客戶,或?qū)⒏咴逅c低藻水混合使用,減輕后續(xù)凈水工藝的壓力。夏秋高溫季節(jié)盡量保持水庫適當(dāng)?shù)母咚?,避免因高溫?dǎo)致水體溫度的迅速升高,有效切斷導(dǎo)致藻類爆發(fā)的誘因。2010和2011年新城水庫高溫季節(jié)持續(xù)保持在17.00~18.00m高水位運行,藻類數(shù)量有效控制在1000萬個/L左右,水庫水質(zhì)較好,渠道及前池基本上清澈見底。