孫映宏，王玉明，李國強，孟 健，江 波，孫德勇

（1.杭州市水文水資源監(jiān)測總站，浙江 杭州 31001 6；2.浙江省河海測繪院，浙江 杭州 31000 8）

錢塘江三堡取水口最佳取水時間分析

孫映宏1，王玉明1，李國強1，孟 健1，江 波2，孫德勇2

（1.杭州市水文水資源監(jiān)測總站，浙江 杭州 31001 6；2.浙江省河海測繪院，浙江 杭州 31000 8）

錢塘江水質(zhì)受潮汐影響，不同潮汛水體含沙量、氯度變化較大，從而導(dǎo)致大、中、小潮期間可取水時間變化較大?；谌と∷诤w大、中、小潮的實測含沙量、氯度資料，結(jié)合七堡同期潮位數(shù)據(jù)，分析了不同潮汛的含沙量、氯度特征。在此基礎(chǔ)上，分析了不同含沙量、氯度條件下的可取水時間，并定性地給出了三堡取水口的最佳取水時間，從而為三堡口門有效取水提供一定的參考。本次觀測結(jié)果表明：錢塘江三堡取水口在小潮汛均可取水；中潮汛在涌潮來臨前約9 h基本可取水；大潮汛不宜取水,若必須取水，則建議在涌潮來臨前約2 h內(nèi)取。

錢塘江；潮汐；含沙量；氯度；最佳取水時間

1 問題的提出

錢塘江為杭州市的母親河，沿程設(shè)有蕭山、九溪、南星橋、三堡等取水口，為居民飲用水提供必要保障。三堡取水口位于錢塘江感潮河段，水體中含沙量、氯度受涌潮作用明顯，部分時段表現(xiàn)出一定程度的超標，從而影響正常取水。為科學(xué)合理地引配水、改善運河水質(zhì)、保障生態(tài)用水，本文就三堡取水口可取水時間問題展開研究。

有關(guān)取水時間的研究，相關(guān)報道較少。趙渭軍等（2007年）通過歷史氯度資料統(tǒng)計及一維數(shù)學(xué)模型預(yù)測了錢塘江水體氯度，從而得到滿足97%供水保證率的取水口位置[1]。孫浙英等（2015年）通過實測氯度、潮位、徑流量資料研究了潮汐、徑流對氯度的影響[2]。王衛(wèi)標等（2016年）通過建立水位 — 含氯度相關(guān)關(guān)系、含沙量—歷時關(guān)系，得到了錢塘江四格取水的綜合保證率為72%的結(jié)論[3]。以往關(guān)于取水問題的研究多集中在取水保證率上，最佳取水時間方面的探討目前并未見相關(guān)報道。

2 數(shù)據(jù)采集

三堡取水口位于錢塘江飲用水源地下游位置（見圖1）。前人研究表明：含沙量、氯度為影響錢塘江取水的主要因素[3]。為分析最佳取水時間，本文采用人工隨船定點采樣的方式采集三堡口門含沙量、氯度資料，采樣時間為2016年10月11 — 19日（小潮至大潮），采樣頻率為每小時整點取樣（轉(zhuǎn)流時加密）。具體采樣時間見表1。

表1 含沙量、氯度采樣時間表

圖1 三堡取水口人工取樣位置及七堡潮位站位置圖

含沙量、氯度均按表層、0.6 H、底層進行分層采樣。樣品采集后，GB 11896 — 1989氯度按硝酸銀滴定法[5]、GB/T 50195 — 2015含沙量按烘干法[6]進行室內(nèi)分析。

為更好地分析最佳取水時間，潮位資料需同步采集。以三堡取水口附近的七堡水文站同步潮位觀測資料（每5 min一個數(shù)據(jù)）為參考，對潮位、氯度、含沙量之間的相互關(guān)系進行特征分析。

3 氯度特征分析

氯度是水質(zhì)的一個重要指標，當水體氯度大于250 ppm時，通常認為不宜直接作為飲用水[4]。將大、中、小潮包含2個完整潮周期的實測氯度繪制見圖2。

圖2 各潮汛表、中、底層實測氯度分布圖

以潮差為潮動力強弱的表征，由圖2可知：隨著潮差的增大，氯度也明顯增大。如小潮汛氯度介于12 ～ 40 ppm，大潮汛氯度介于30 ～ 660 ppm。

從氯度垂向分布來看，隨著潮差的增大，氯度垂向分布差異明顯。如大潮汛底層氯度平均為表層的1.5倍。

從氯度變化與涌潮時間來看，潮差越大，氯度隨涌潮變化越明顯。如大潮汛氯度峰值滯后于潮位峰值約3 h。

4 含沙量特征分析

為有效取水，需了解取水口的含沙量分布特征，掌握含沙量變化規(guī)律。將大、中、小潮包含2個完整潮周期的實測含沙量繪制見圖3。

圖3 各潮汛表、中、底層實測含沙量分布圖

由圖3可知，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。該現(xiàn)象表明含沙量受涌潮影響明顯：涌潮來臨前，水體中含沙量較低；涌潮來臨時，受潮流攜沙、掀沙等作用影響，水體中含沙量驟增，當落潮流回退后，含沙量逐漸減小。

含沙量隨潮汛亦具有明顯的變化規(guī)律：小潮潮動力弱，水體中含沙量峰值較??；隨著潮動力的增強，含沙量峰值逐步增大，至大潮汛，含沙量峰值可達小潮汛的207倍。如小潮汛含沙量最大僅為0.048 kg/m3，大潮汛含沙量最大為9.94 kg/m3。

在垂向分布上，含沙量具有面層低、底層高的特性。

5 最佳取水時間分析

受徑流、潮汐、地形等因素影響，錢塘江氯度、含沙量變化較為復(fù)雜，部分時段無法滿足取水要求。為有效調(diào)控取水時段，保障生態(tài)用水，本文將三堡取水口滿足不同條件下的垂線平均氯度、含沙量水樣進行時間統(tǒng)計，分析最佳取水時間。

根據(jù)GB 5749 — 2006《生活飲用水衛(wèi)生標準》[4]，飲用水源含氯度不得超過250 ppm。根據(jù)原水預(yù)處理工藝要求，錢塘江原水含沙量不得超過0.20 kg/m3。因此，本文將含沙量不超過0.20 kg/m3、氯度不超過250 ppm的水樣出現(xiàn)時間定義為最佳取水時間。

受潮汐影響，大潮汛含沙量、氯度增大，最佳取水時間難以保證。為保障正常供水需求，在氯度不超過250 ppm的條件下，以10%為一間隔，分別取累積出現(xiàn)頻率為70%、80%、90%對應(yīng)的含沙量（見表2），分析不同含沙量條件下的可取水時間，結(jié)果見圖4及表3。

表2 觀測時間內(nèi)垂線平均含沙量與其累積出現(xiàn)頻率對應(yīng)表

表3 觀測時段內(nèi)完整潮周期下不同條件的取水時間表 單位：h

圖4 不同含沙量條件（氯度均小于2 5 0 p p m）下可取水時間統(tǒng)計圖

由表3及圖4可知，小潮汛，由于水體中含沙量、氯度較低且變幅不大，小潮汛全天均滿足最佳取水條件，因此小潮汛全天均可取水。大潮汛，受涌潮影響，含沙量、氯度變幅大，且在不同時刻出現(xiàn)峰值，大潮汛全天無滿足最佳取水條件的時段，因此大潮汛全天均不宜取水。若因供水需求必須取水，則建議大潮汛在涌潮來臨前約2 h內(nèi)取，此時水中含沙量、氯度均相對較低。對中潮汛而言，最佳取水時間介于小潮汛與大潮汛之間，從本次實測資料看，落潮階段（漲潮前約9 h內(nèi)）基本可取水。

6 結(jié) 語

潮汐是影響強潮河口取水的一個重要因素。本文以典型的錢塘江河口段三堡口門取水口為例，通過人工觀測方式分析取水口處含沙量、氯度隨潮汐的變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，定義了最佳取水時間，并分析了大、中、小潮最佳取水時間，為城市有效供水提供一定的參考。本次結(jié)果表明：錢塘江三堡口門取水口在小潮汛任何階段均可取水；中潮汛在涌潮來臨前約9 h基本可取水；大潮汛不宜取水，若必須取水，則建議在涌潮來臨前2 h內(nèi)取。

[1] 趙渭軍，韓繼靜，史英標，等．杭州市抗咸二期取水工程氯度研究[J]．中國農(nóng)村水利水電，2007(5)：26 - 29．

[2] 孫浙英，孫志林，許丹．錢塘江飲用水源地含氯度受潮汐與徑流影響分析[J]．人民長江，2015，44(9)：11 - 14．

[3] 王衛(wèi)標，尤愛菊，徐海波，等．杭州下沙金沙湖從錢塘江四格取水的保證率研究[J]．中國農(nóng)村水利水電，2016(9)：163 - 167．

[4] 中華人民共和國衛(wèi)生部．GB 5749 — 2006．生活飲用水衛(wèi)生標準[S]．北京：中國標準出版社，2007．

[5] 國家環(huán)境保護局．GB 11896 — 1989水質(zhì)氯化物的測定 硝酸銀滴定法[S]．北京：中國標準出版社，1989．

[6] 中華人民共和國建設(shè)部．GB/T 50195 — 2015河流懸移質(zhì)泥沙測量規(guī)范[S]．北京：中國計劃出版社，2016．

（責任編輯 姚小槐）

Analyins on Optimal Water Intake Time in Sanbao Station in Qiantang Estuary

SUN Ying - hong1，WANG Yu - Ming1，LI Guo - Qiang1，MENG Jian1，JIANG Bo2，SUN De - Yong2
(1. Hangzhou Hydrology and Water Resources Monitoritoring Station, Hangzhou 310016, Zhejiang, China；2. Zhejiang Institute of Estuary and Coast, Hangzhou 310008, Zhejiang, China)

Tidal effects on Qiantang estuary can inf l uence the concentration of sediment and chlorinity in water，leading to the change of drinking water intake time.Based on the measured sediment concentration and chlorinity in Sanbao Water Intake Station as well as the water level in Qibao Tidal Station nearby，this paper analyzed the characteristics of sediment concentration and chlorinity and studied the water intake time in different conditions.The result shows the optimum water intake time which indicates that water can be taken at any time in neap tide while can’t be taken in spring tide. If necessary，water can be taken about 2 hours before tidal bore in spring tide.As for the medium tide period，in general，water can be taken about 9 hours before the tidal bore.The results can be referred to for optimal water intake schedule in Sanbao station.

Qiantang estuary；tide；sediment concentration；chlorinity；optimal water intake time

TV149

A

1008 - 701X(2017)04 - 0008 - 04

10.13641/j.cnki.33 - 1162/tv.2017.04.003

2016-03-22

浙江省水利科技計劃項目(RC1623)。

孫映宏(1975 - )，男，高級工程師，碩士，主要從事水文水資源工作。

江 波，E - mail：378662014@qq.com