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红兴水库工程的水资源评价及可持续利用的影响及方法
发布时间:2019-06-12

摘 要

  水是人类社会生存和发展必要的物质条件,随着经济社会的不断发展,生产和生活用水都不断增加。开展绥化市红兴水库工程,对该地区水资源的合理开发利用提出了更高要求。

  因此,对当地水资源进行评价,提出当地水资源合理性开发利用方案,旨在为当地水资源开发利用提供科学依据。本文通过对绥化市红兴水库工程区水文、气象、水文地质等资料的收集、分析和整理,在此基础上对区域水资源进行了量、质综合评价,分析项目开发对所在区域水资源的影响,为区域水资源的综合利用提供现实依据。本研究的主要结论如下:

  评价范围内地表水及地下水资源量

  地表水资源量采用插补延长法计算项目取水口以上流域的年径流,根据实测径流资料进行计算,与已有计算结果进行比较,据此对计算结果进行修正,同时采用水文比拟法计算。研究发现,呼兰河流域地表水多年平均径流量为 41.04 亿 m3.P=95%年份的径流量和流量为15.22 亿 m3.地下水资源量主要由第四系松散岩类水侧向补给量、大气降水渗入量和河道渗入量组成,经计算评价范围内地下水资源总补给量为 21.89 亿 m3,地下水可开采量为 15.87亿 m3.绥化市北林区水资源总量 4.88×108m3,其中地表水资源量 2.92×108m3,地下水资源量2.62×108m3,重复计算量 0.66×108m3.

  开展绥化市红兴水库工程对区域水资源的影响

  取水影响

  规划水平年取用地表水时段内,取水口以上流域多年平均来水量为 41.04 亿 m3,P=95%年份的来水量为 15.22 亿 m3,项目取水量为 7668 万 m3,经项目取水后,取水口以上流域取水期内的水资源量减少率为 4%,可见水资源减少量很有限,取水口水质满足(GB3838-2002)Ⅲ类标准,取水水质良好因此项目取用地表水对区域地表水资源可利用量的影响很小。

  退水影响

  红兴水库工程投入使用后,配套升级北林区污水处理厂,处理后的污水排入呼兰河后,2020、2030 年呼兰河水质均能满足功能区水质的要求,不会对水环境产生不利影响;经改造升级后的污水处理厂处理后,2020年 CODcr、氨氮的入河量为 634.8t/a、63.5t/a,2030年 CODcr、氨氮的入河量为 1314.1t/a、131.4t/a.污染物入河量将得到有效减小,污染物入河量将满足限制排污总量,河流水质将满足水功能区水质要求;2020 年、2030 年城镇污水经污水处理厂处理后 COD 入河量分别为 634.8t/a、1314.1t/a,较现状入河量均有所减少,工程退水对水生生态的影响不大;对下游农田灌溉影响较小;运行期对兰西县供水水源地影响较小;还将缓解北林区地下水超量开采的现状。

  关键词:红兴水库工程;水资源评价;可持续利用;水资源影响

目 录

  1前言

  1.1研究意义

  本论文以“绥化市红兴水库工程”为依托,对绥化市红兴水库工程所在区域进行水资源评价和可持续利用研究。

  水是人类社会生存和发展必要的物质条件[5].人类的生产、生存及进化,无一不与水密切相关。我国高度重视水资源问题,已经将粮食、能源和水资源确定为三大战略资源,明确了水资源的可持续利用是促进我国社会经济发展的战略问题[3,18].伴随着经济发展,生活和工业用水量都在不断增加。提高水资源的支撑能力,必须抛弃过去短期盲目粗放的水资源开发利用的方式。

  红兴水库位于绥化市区西北6km处,呼兰河中下游左岸的河滩地上。库区南靠二级阶地,东、北、西三面筑堤,是从呼兰河干流引水入库的平原水库。引水口位于呼兰河干流的永安渠首处。水库是以城市供水为主,兼顾农业灌溉等综合利用,为绥化市北林区供水,并为下游10.5万亩水田补水。因此提高该地区水资源的研究程度,制定出项目水资源合理开发利用方案[3,8],为区域经济的快速发展选择内涵式、健康有序、全面协调的发展道路。

  1.2国内外研究动态和趋势

  1.2.1国外研究动态和趋势

  美国在1840年对俄亥俄河密西西比河进行过河川径流量的统计,以及在19世纪末和20世纪初编写了《纽约州水资源》、《科罗拉多州水资源》、《联邦东部地下水》等专着;前苏联在1930年起编制的《国家水资源编目》等工作,还有后来编纂的《苏联水册》等,都主要是对河川径流水量的统计,有的也包括了径流化学成分的资料整理和其他各类水文资料的统计数据。上述这些可以看作是初期的水资源评价活动,其目的是为水资源开发规划设计准备了有关各类水文资料的汇总,包括观测资料系列、统计特征值,也包括了各类水文特征值的图标,以及区域水文的研究等[1,2,4,12].

  从20世纪60年代以来,由于水资源问题的突出和大量水资源工程的出现,加强对水资源开发利用的管理和保护被提上日程。1965年美国国会通过了水资源规划法案,并成立了水资源理事会,开始进行全美国水资源评价工作,并与1968年完成了评价报告。这是美国进行的第一次国家级水资源评价报告。报告对美国水资源的现状和展望进行了研究分析,比较了水资源的供需情况,并评价了水资源的专门问题,讨论了缺水地区的情况和问题,划分了美国主要的水资源分区,并提出了到2020年全美国需水展望,即进行了约半个世纪的需水预测。

  在第一次评价工作完成后,经过10年即在1978年又开始进行全美国的第二次水资源评价活动。单这次进行的内容与第一次评价有较大的差异,即对于天然水资源情况的评价不再作为重点,而是把重点放在分析可供水量和用水要求上。在这次评价活动中,美国把用水分为河道内用水如航运和水力发电用水,及河道外用水如对工业、农业、城市的供水,并重新对各类用水现状及对未来的展望进行了分析。在评价中对一些水资源有关的关键性重要问题专门进行了研究。包括一些地区地表水供水不足、地下水超采、水质污染、饮用水的质量、洪水灾害、侵蚀和泥沙、清淤和清淤物的堆置、排水和湿洼地、海湾和河口沿岸水质变坏等问题,都提出了可能的解决途径[1,2,4,12].

  1.2.2国内研究动态和趋势

  中国自上世纪50年代起进行各大河流规划时,系统统计过有关大河全流域河川径流量,中国科学院地理研究所曾在50年代提出过我国东部入海大江大河的年径流量统计。但1963年提出由水利水电科学研究院编制出版的《全国水文图集》是更为全面系统的全国水文资料,书中对全国的降水、河川径流、蒸散发、水质、侵蚀泥沙等水文要素的天然情况统计特征进行了分析,编制了各种等值线图、分区图表等。这是我国第一次全国性水资源基础评价的雏形,其特点是只涉及水文要素的天然基本情势,未涉及水的利用和污染问题[55-59,62].80年代前后,在中国农业区划工作的带领下,开展了全国水资源调查评价和水资源利用的调查分析和评价工作。条件受限,与水有关的各部门如水利电力部、地质矿产部、交通部水运部门等分别对立地进行了评价工作,没有协调一致的成果。水利电力部门曾分为两个阶段进行。第一阶段内基本确定了水资源评价的内容和方法,并吸收国外经验,把以统计水文资料为主的基础评价与水的利用和供需展望结合进行,整理出了全国水资源调查评价初步成果。第二阶段由于水利系统内部机构分工不同,以水文资料统计为主的基础评价工作和以研究水资源利用和供需问题的评价内容由不同单位进行,虽然工作过程中积极协调,但在水资源三级分区等技术细节仍有矛盾。基于以上工作水利部提出了《中国水资源评价》、《中国水资源利用》。

  这期间,地质矿产部提出了《中国地下水资源评价》,交通部提出了《中国水运资源评价》。

  各部门提出的成果仍为部门级的成果,不算国家级的成果。国务院在1985年批准成立全国水资源协调小组,两年后提出了《中国水资源概况和展望》,内容有中国水资源量的概况及其特点,水质和泥沙概况,水能、水运、水产资源概况,水资源利用概况及存在的问题,水资源开发利用展望及供需分析,分城乡供水、农田水利、内河航运、水能利用、水产养殖、防洪、水土保持和水源污染几个方面,分别进行阐述。报告中还提出了在水资源开发与管理方面的政策性建议[1,2,4].2010年1月国务院下发《关于开展第一次全国水利普查的通知》,决定于2010年至2012年开展第一次全国水利普查。这次水利普查包含了河流湖泊基本情况、水利工程基本情况、河湖开发保护情况、经济社会用水、水土保持情况、行业能力建设情况等6个方面的综合性、系统性普查,以及灌区和地下水2个专项普查[5,7,12,13,16].

  国内与国外在水资源可利用量是否包括回归水方面存在很大的不同,国内通常采用的是扣损法,即以地表水资源总量为基础,将不可利用的地表水资源量,如河道内生态生产需水量、跨流域调水量和汛期难以控制的水量等扣除[9,10].国外会考虑回归水的利用,对可利用量和可供水量的区别不明显,只在具体计算方法中体现其含义,在无法控制的洪水方面也没有具体的说明;国外在水权方面考虑比较全面,尤其是美国,各种用水类型都用水权进行管理,并按水权批准的先后确定水权的优先秩序,进行水资源可利用量的评价与配置。国外代表性的地表水资源可利用量计算方法有基于优先水权制度的美国得克萨斯州WAM模型和墨西哥综合考虑水量和水质的水资源可利用量指数法等[9,10].地下水资源评价是关系到国民经济发展和社会稳定的基础工作。如今,区域水资源评价方法较多,但还不够成熟,国内外都处于实践和探索之中。常见的评价方法有:径流深等值线法、系数修正法、水均衡分析方法、水动力学研究方法、数值法。

  1.3研究的主要内容及技术路线

  1.3.1主要内容

  随着经济的快速发展,人类的生活和生产对水资源的需求逐步增大,为优化水资源配置,科学管理和高效利用水资源,增强水资源宏观调控,保证绥化市红兴水库工程的合理用水要求,本文以“绥化市红兴水库工程”该地区为研究区,利用合理的水资源评价方法,对该地区水资源进行研究评价,使区域水资源得到合理的开发和利用,主要研究内容如下:

  (1)在收集整理已有资料的基础上,结合区域气象、水文、水文地质条件和地形地貌,进行实地踏勘,进一步收集绥化市红兴水库工程区资料,确定本研究中红兴水库项目区的地表水及地下水资源。

  (2)分析整理现有的水文、水文地质、气象、地下水埋深、水质监测等实测资料,从水量、水质两个方面对研究区水资源特性进行综合评价。水质方面从工业用水及生活用水两方面对水资源进行评价[5];水量方面合理选择参证站,采用系数修正法、径流深等值线法计算取水口以上流域的年径流,根据已有参考计算结果进行比较,对取水口断面以上的径流计算结果进行修正。同时采用水文比拟法计算,最后综合确定区域地表水资源总量计算结果;通过已有资料和抽水试验等确定水文地质参数,计算区域地下水资源总量及允许开采量[5].

  (3)分析项目取水对研究区域水资源的影响,提出合理的水资源开发利用方案,为本地区水资源的合理利用提供依据。

  1.3.2技术路线

  本文通过收集已有资料、观测井数据采集、现场调查等手段研究区域地表水、地下水水质及水资源量,并针对绥化市红兴水库工程取水对区域水资源的影响做出分析。

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  2 区域水资源概况及其开发利用情况
  2.1 基本情况
  2.1.1 自然地理与社会经济概况
  2.1.2 水文气象
  2.1.3 河流水系与水利工程
  2.1.4 水文地质
  2.2 水资源状况
  2.2.1 水资源量及其时空分布
  2.2.2 水功能区水质及变化情况

  2.3 水资源开发利用现状
  2.3.1 供水工程与供水量
  2.3.2 用水量与用水结构
  2.3.3 用水水平与用水效率
  2.4 水资源开发利用潜力及存在的主要问题
  2.4.1 水资源开发利用潜力
  2.4.2 水资源开发利用中存在的主要问题

  3 建设项目取水水源论证
  3.1 水源论证方案
  3.2 依据资料与方法
  3.2.1 基本资料
  3.2.2 论证方法
  3.3 可供水量分析
  3.3.1 来水量分析
  3.3.2 用水量分析
  3.3.3 可供水量分析

  3.4 水资源质量评价
  3.4.1 地表水环境质量现状
  3.4.2 地下水质量现状评价
  3.4.3 水库富营养化评价
  3.4.4 城镇供水水源规划水平年的水质和污染源预测与评价
  3.5 取水可靠性分析
  3.5 本章小结

  4 取水的影响分析
  4.1 工程调度运用方式
  4.2 最小下泄流量及其合理性分析
  4.3 对区域水资源的影响
  4.3.1 取水对区域水资源的影响
  4.3.2 取水对生态流量的影响
  4.3.3 取水对水域纳污能力的影响
  4.4 对第三者的影响
  4.5 本章小结

  5 退水的影响分析
  5.1 退水方案
  5.1.1 退水系统及组成
  5.1.2 退水总量、主要污染物排放浓度和排放规律
  5.1.3 退水处理方案和达标情况
  5.2 退水影响
  5.2.1 退水对水功能区的影响
  5.2.2 退水对第三者的影响
  5.2.3 入河排污口设置方案论证
  5.3 本章小结

6 结论及建议

  6.1 主要结论

  本文通过对绥化市红兴水库工程区水文、气象、水文地质等资料的收集,及大量的水文、观测资料的分析整理,在此基础上对区域水资源进行了量和质的评价,分析了项目对区域水资源的影响。主要结论如下:

  1、取用水的合理性红兴水库是呼兰河流域中游地区水资源配置的组成部分,呼兰河中游地区水资源配置以阁山水库为龙头控制性工程,与呼兰河流域的红兴水库、泥河水库联合调度,并替代向阳水库的供水任务,为绥棱县、兰西县和绥化市北林区的城镇生活用水提供保障。工程实施后能充分发挥红兴水库的调节功能,解决绥化市北林区城市供水的问题。真正做到水资源的优化配置和高效利用。

  2、取水影响和退水影响取水影响红兴水库从呼兰河干流永安渠首处引水入库,2020 年新增取水量为为 4402×104m3,占永安渠首可引地表水量的 2.3%;2030 年取水量 7668×104m3/a,占永安渠首可引地表水量的4.0%,对区域地水资源的可利用量及其配置方案影响很小。取水不会对水功能区纳污能力产生不利影响。红兴水库工程有利于下游灌区及城镇用水,增加了供水的保障程度,不会对其他用水户用水条件产生不利影响。

  退水影响红兴水库工程投入使用后,应配套升级北林区污水处理厂,处理后的污水排入呼兰河后,2020、2030 年呼兰河水质均能满足功能区水质的要求,不会对水环境产生不利影响;经改造升级后的污水处理厂处理后,2020年 CODcr、氨氮的入河量为 634.8t/a、63.5t/a,2030年 CODcr、氨氮的入河量为 1314.1t/a、131.4t/a.污染物入河量将得到有效减小,污染物入河量将满足限制排污总量,河流水质将满足水功能区水质要求;2020 年、2030 年城镇污水经污水处理厂处理后 COD 入河量分别为 634.8t/a、1314.1t/a,较现状入河量均有所减少,工程退水对水生生态的影响不大;对下游农田灌溉影响较小;运行期对兰西县供水水源地影响较小;还将缓解北林区地下水超量开采的现状。

  3、取水方案和退水方案

  (1)取水方案红兴水库通过从永安渠首引水,对径流进行调节后,2020 年从永安渠首新增取水量为4402×104m3,可为可为城市供水 3581×104m3、供水保证率为 95%,满足城市供水要求。设计水平年 2030 年从永安渠首取水量 7668×104m3,水库供水量为 6465×104m3,满足绥化市北林区城镇 6557×104m3 的需水要求。

  通过永安渠首引呼兰河水分别入红兴水库,经管线为绥化市北林区供水。经过多年运行,现有取水口位置是合适的。

  (2)退水方案城市排水:2020 年供水量为 3581×104m3/a、2030 年供水量 6465×104m3/a,生活供水排放系数按 0.8 计算,工业用水及其他用水排放系数按 0.6 计,2020 年、2030 年城市总排水量分别为 2370.6×104m3/a、4444.4×104m3/a.城市排水由城市管网分别输送至绥化市污水处理厂(一期和二期,已建成)和绥化市北郊污水处理厂(三期规划),经绥化市污水处理厂和北郊污水处理厂处理后,分别通过连岗小城子排污口、大亮子闸门排污口排入呼兰河双榆排污控制区。

  6.2 建议

  为改善绥化市北林区退水区及下游水环境质量,保护水源地水质,建议相关部门进行如下工作:

  (1)根据有关规范进行地表水动态监测,以获取水质和水量变化数据,为区域水资源研究提供基础资料;建立地下水监测系统,对主要含水层建立地下水动态观测系统,进行地下水动态观测、水害预报,有效监测地下水水位变化、水质情况为涵养保护水资源提供科学依据;根据绥化市北林区设计水平年城市废污水排放量预测及水质监测工作,确保下游水质改善及水功能区不变。

  (2)加强永安渠首呼兰河干流上游及水库周边生态修复工作,增强水源涵养能力,减轻面源污染。

  (3)加强对永安渠首上游及水库周边城镇生活污水治理,尽快对人口集中城镇建设污水处理设施,使城镇污水达标排放。

  (4)应尽快划定饮用水水源保护区。

  致谢
  参考文献

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