馬農(nóng)樂，李 敏，王元元

(1.上海東南工程咨詢有限責(zé)任公司，上海 200434； 2.太湖流域管理局 水利發(fā)展研究中心，上海 200434)

0 引 言

太浦河是太湖流域重要河道之一，連接太湖和黃浦江，全長57.6 km，具有防洪、除澇、供水、改善水環(huán)境和航運(yùn)條件等綜合效益。太浦河周邊水系匯水涉及的區(qū)域包括蘇州市吳江區(qū)、嘉興市紅旗塘以北區(qū)域以及上海市青浦區(qū)練塘、金澤兩鎮(zhèn)。

1 概 況

太浦河是太湖向下游地區(qū)供水通道，也是太湖流域水資源調(diào)度和水資源保護(hù)的重要河道，太湖主要通過太浦閘和太浦河向下游地區(qū)供水，在太浦河沿線96條支流已建有口門控制88條，剩余南岸蘆墟以西支河7個口門敞開和北岸京杭運(yùn)河敞開。太浦河下游地區(qū)已建成兩處飲用水源地：浙江省嘉善、平湖在太浦河設(shè)取水口，采用“二口一站”的取水方式，現(xiàn)狀供水規(guī)模達(dá)105×104m3/d；上海市金澤水庫工程位于太浦河北岸，占地面積約2.7 km2，為青浦、松江、金山、奉賢和閔行5個區(qū)的670萬居民供水，近期供水規(guī)模351×104m3/d。供水格局的變化對太浦河水資源保護(hù)提出了新的要求。

太浦河水源地上游區(qū)域存在眾多紡織、印染企業(yè)，根據(jù)有關(guān)調(diào)查分析，行業(yè)生產(chǎn)過程中小部分涉銻企業(yè)污水經(jīng)自建污水處理設(shè)施處理后直接排入地表水體，大部分企業(yè)污水預(yù)處理后排入集中式污水處理廠處理后排入地表水體，印染行業(yè)成為銻釋放的主要來源，紡織印染工業(yè)廢水中的銻嚴(yán)重影響著下游水源地的安全。為保證飲用水安全，《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中銻濃度限定值為0.005 mg/L。近年來，太浦河區(qū)域多次發(fā)生銻濃度超標(biāo)事件，對太浦河水源地正常運(yùn)行造成不同程度影響，甚至導(dǎo)致下游水源地取水口關(guān)閉。銻為難降解的重金屬污染物，因此解決途徑主要是通過加大太浦閘供水來稀釋降低銻污染物濃度。通過調(diào)整太浦閘供水流量以減輕銻濃度異常對下游水源地的影響，利用成熟的數(shù)值模擬技術(shù)確定太浦閘合理供水流量來有效應(yīng)對銻污染事件。見圖1。

圖1 太浦河周邊水系示意圖

2 情景設(shè)置及水雨情

2.1 情景設(shè)置

設(shè)置9月1日發(fā)生銻污染物均勻泄漏在太浦河干流平望大橋斷面，造成該區(qū)域銻濃度達(dá)0.007 mg/L的超標(biāo)情況下，太浦閘分別按50、100、150和200 m3/s共4種流量規(guī)模進(jìn)行供水。

2.2 水雨情

由圖2降雨柱狀圖可知，區(qū)域內(nèi)在8月31日發(fā)生一次較大降雨，9月1日至4日基本無降雨，5日降雨量達(dá)到中到大雨，6日降雨集中在太湖、杭嘉湖(運(yùn)西)、淀泖和苕溪區(qū)域，雨量中等，7日至10日期間，除9日發(fā)生一次小到中雨外，其他時間則基本無雨。

圖2 “8.31～9.10”太浦河區(qū)域降雨柱狀圖

在不加大供水流量情況下，統(tǒng)計(jì)8月31日至9月1日的水位過程。由圖3可以看出，太湖及區(qū)域站點(diǎn)日均水位均呈整體上漲趨勢。其中，南潯水位受8月31日降雨影響上漲較快，9月3日達(dá)到最高水位3.86 m，且9月1日至7日持續(xù)高于平望水位，之后與平望水位基本持平。水位上漲過程中，王江涇、陳墓、平望變化趨勢基本相同，但存在水位差。其中，王江涇水位在9月2日高于平望水位，3日與之持平，之后低于平望水位；陳墓水位在9月1日至4日低于平望水位，5日與之持平，之后高于平望水位。

圖3 “8.31～9.10”太湖及杭嘉湖、淀泖部分站點(diǎn)水位過程

3 數(shù)值模擬及效果分析

針對銻濃度異常，設(shè)置太浦閘從9月1日起分別按50、100、150和200 m3/s共4種流量規(guī)模供水，采用太湖流域水量水質(zhì)數(shù)學(xué)模型根據(jù)實(shí)測1990年初水位作為初始水位進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，分析太浦河區(qū)域水位、流量及金澤斷面銻濃度變化情況。太湖流域骨干河網(wǎng)水系概化見圖4。

圖4 太湖流域骨干河網(wǎng)水系概化圖

3.1 水位流量

由表1和圖5可以看出，太浦閘按不同流量規(guī)模供水時，區(qū)域站點(diǎn)南潯、王江涇、平望日均水位變化趨勢基本相同，總體呈上漲趨勢，從9月3日達(dá)到最高水位后開始回落，9月6日及以后水位基本平穩(wěn)。統(tǒng)計(jì)8月31日至9月10日期間日均水位平均值可以發(fā)現(xiàn)，太浦閘泄量每增加50 m3/s，南潯、王江涇水位抬高約0.01 m，平望水位抬高約0.02 m。

表1 “8.31～9.10”太浦閘不同流量區(qū)域站點(diǎn)日均水位統(tǒng)計(jì)表 /m

圖5 “8.31～9.10”太浦閘不同流量區(qū)域水位過程

為反映太浦河與南岸京杭運(yùn)河(瀾溪塘)水量交換情況，進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)太浦河南岸支流瀾溪塘上平西大橋與太浦河干流水位關(guān)系及與太浦河的水量交換情況。由圖6～圖7和表2可知，太浦閘按50、100、150和200 m3/s流量出湖情況下，9月2日至4日瀾溪塘在杭嘉湖區(qū)沒有降雨時水流均以入太浦河為主，主要來自浙西區(qū)8月31日降雨產(chǎn)生的過境洪水；隨著太浦閘持續(xù)泄流和浙西區(qū)8月31日洪水影響的消退，5日開始瀾溪塘以出太浦河為主。從不同泄流方案對比來看，加大太浦閘泄流，將有利于限制支流污水匯入。當(dāng)太浦閘分別按100、150和200 m3/s規(guī)模出湖時，與按50 m3/s出湖情況相比，2日至4日期間瀾溪塘入太浦河流量有不同程度減少，平均減幅分別為19.6%、42.3%和69.1%；5日至6日隨著太浦閘持續(xù)泄流，瀾溪塘由入太浦河為主轉(zhuǎn)為以出太浦河為主，且表現(xiàn)為太浦閘供水流量越大、瀾溪塘出流量越大。

綜上所述，瀾溪塘與太浦河水體交換受降雨和太浦閘流量共同影響，當(dāng)太浦閘供水流量增大時平望水位抬高，瀾溪塘入太浦河流量呈減少趨勢，太浦河流量每增大50 m3/s，瀾溪塘入太浦河流量減幅按20%遞增。

圖6 “9.2～9.6”不同供水規(guī)模區(qū)域太浦河干流與平西大橋水位過程對比

圖7 “9.2～9.6”瀾溪塘與太浦河水量交換

表2 太浦閘不同流量情況瀾溪塘入太浦河水量情況對比

3.2 金澤斷面銻濃度變化

金澤斷面銻濃度變化過程見圖8。由圖8可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)太浦閘流量達(dá)到100 m3/s及以上時，金澤斷面濃度峰值出現(xiàn)時間較50 m3/s情況下提前1天；但污染物濃度峰值未發(fā)生變化，均為0.008 mg/L。在污染發(fā)生條件相同的情況下，隨著太浦閘流量的增大，金澤斷面受污染時間呈減少趨勢；但當(dāng)太浦閘流量大于150 m3/s時，該趨勢會有所減緩。此外，4種流量規(guī)模情況下，太浦閘流量為100或150 m3/s時，金澤斷面超標(biāo)天數(shù)較短，均為2 d。綜合考慮金澤斷面受污染時間、超標(biāo)天數(shù)、污染峰值、水庫應(yīng)急備用供水能力等因素，在模擬情景下太浦閘流量控制100～150 m3/s較為適宜。

圖8 太浦閘不同流量金澤斷面銻濃度變化過程

4 結(jié)論及建議

4.1 結(jié) 論

通過加大太浦閘流量可加快河道水體流動性，提高水環(huán)境容量，縮短下游金澤水源地受污染時間，抬高太浦河干流水位，抑制南岸支流匯入。且當(dāng)太浦閘流量由50 m3/s增加到200 m3/s時，瀾溪塘入太浦河流量將減少69.1%。當(dāng)太浦河干流平望斷面發(fā)生銻濃度異常時，太浦閘按照100～150 m3/s供水，可一定程度降低水源地供水風(fēng)險。當(dāng)太浦河南岸支流上發(fā)生銻濃度異常時，通過進(jìn)一步加大太浦閘流量至200 m3/s，有效減緩支流污染匯入，為金澤水源地應(yīng)急處置爭取時間。

4.2 建 議

由于太浦河屬于感潮區(qū)域，受潮汐影響僅靠加大太浦閘供水流量降低銻濃度作用有限，建議結(jié)合太浦閘加大供水同時利用南岸部分口門分流加快水體流動。新時代對生態(tài)環(huán)境建設(shè)的新要求，消除銻污染事件的根本措施要從源頭治理，通過調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局加快淘汰落后生產(chǎn)技術(shù)，同時完善達(dá)標(biāo)排放的監(jiān)管措施。近期需要加強(qiáng)監(jiān)測和預(yù)警機(jī)制，加強(qiáng)工程精細(xì)調(diào)度適時加大供水流量，盡可能減少銻污染對下游水源地的影響。