提高水动力以改善城市水环境的方案探索

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摘要：流水不腐，户枢不蠹。提高水动力条件是古老的水利调水工程衍生出的新型水环境改善措施。本世纪之初常州城市河道污染严重，自净能力差，充分利用己建水利工程设施，适时调引长江水改善城市水环境非常必要。文章通过对引清活水方案进行技术经济分析，并根据已建立的河网水量—水质耦合数学模型，预测引水后的水质状况，最后对工程综合效益作出合理评判，探索为科学、经济地调水和城市水环境治理提供决策参考方法。

关键词：水动力；常州；水环境；水量—水质耦合模型；效果模拟；评价

Abstract: a rolling stone gathers no moss. Improve hydrodynamic conditions are ancient water diversion project of the new type of water derived from the environment improvement measures. At the beginning of this century changzhou city river pollution is serious, since the net ability is poor, make full use of the water conservancy project has built facilities, the Yangtze river water improve timely guide urban water environment is very necessary. Based on the scheme of living water from technical and economic analysis, and according to the established networks in the water quality of water-coupling mathematics model, after water diversion of water quality prediction condition, finally the engineering benefit to make a reasonable evaluation, explore for science, economic and urban water environment water treatment provide reference for decision method.

Keywords: water power; Changzhou; Water environment; The coupling model of water quality of water- Simulation results; evaluation

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

常州属江南平原水网地区，市区水系密布，但河道比降小、流速低，自净能力差，水环境容量十分有限，污染物极易在其中积存回荡，主要汇水河道及河网支流水质现已严重恶化。充分利用己建水利工程设施，适时调引长江水进入内河，既可稀释污染物的浓度，又可调活水体增大流速，提高水体的复氧、自净能力，加快污染物的降解，从而达到改善水质的目的。

由于调水工程往往受防洪除涝调度、引水条件、水质目标及运行费用等多种因素制约，对其改善城市水环境的效益很难简单作出评价。文章通过量化分析和模拟技术，预测引清活水的整体效益和局部效果，结合常州实情对其作出合理评判，从而为科学、经济地调水和城市水环境综合治理提供决策依据。

1、技术路线

研究的重点是合理利用市区内水利工程设施，在满足防洪除涝、水资源配置前提下，实现区域水环境质量的改善。太湖流域“引江济太优化调度模型”为该研究提供了技术平台。

1.2建模概况

将“引江济太优化调度模型”的计算边界延伸至常州市区范围，细化常州市区内河网水系，纳入相关的水系现状、规划基本资料及各规划水平年污染源分布和发生量，采用一体化集成模式。

1.3部分约束条件设定

1、 与城市水系规划发展的一致性

2、 服从流域和区域防洪除涝要求。

3、 水量分配初设

根据多年引水统计资料，在长江高潮位时沿江的浦河、新孟河、德胜河、澡港河开闸自引时，总引水量约为90 m3/s；当采用机引方式时，总引水量约为140 m3/s。

2、引水方案

2.1引水条件分析

长江是常州市区主要的生产生活用水水源，水量丰沛，水质较好，沿江各通江河道常年引水，并通过区域内支系水网输送，流入运河，再由运河向东南流散，运河以南支流水系连通滆湖、太湖，运河下游为无锡。

受潮汐及长江上游来水影响，汛期长江潮位较高，通江河道自引水量多，同时降水地表流量大；而非汛期潮位较低，自引水量小，地表径流量也小，因此区域现状水环境容量表现为汛期大于枯期的特征，区域水网水环境质量也同步反映为一般汛期好于枯期。

2.2拟定方案

根据上述条件分析，拟定如下引清方案进行模拟，见表1。

表1. 引水方案

3、模拟效果

3.1现状年模拟效果分析

3.1.1京杭运河及其以北片

该片水质改善效果较好，特别是CODcr、DO指标值效果明显。运河以北主城区清水主要来自京杭运河上游来水及德胜河、新孟河引江水，经运河和关河流入市河。大运河及通江河道水位落差大，沿江自流引水期间闸门—运河水位差多在0.4 m以上，水动力条件较好。澡港河东支、北塘河、龙游河因现状排入污染物浓度过高，水质指标虽有所改善，但总体达标率仍较低。此外，NH3-N指标值偏高的另一个主要原因是受上游京杭运河较高的NH3-N浓度（约达1.3mg/L）影响。

在城市水环境治理中重点关注的中心城区区域，河网系统为相对封闭的可循环体系，上下游关系清晰，进出口闸站体系完备，京杭运河、关河在近距离环抱，水力条件好。经引清活水后，其CODcr基本都可以达到水质目标要求的Ⅳ类水；NH3-N指标值也大幅下降，从引水前的4mg/L降到2.5~2.0mg/L；DO指标值达标率更是从现状实测的25%提高到75%以上。

3.1.2京杭运河以南武进城区片

引清后运河南武进城区河网水质变化不大。分析导致该片引清活水效果差的主要原因有：1该区域水流基本为自北向南，北受大运河水位控制，东南受太湖水位顶托，其间有30 km的跨度，而水位落差汛期仅为0.2 m，非汛期更降至0.1 m左右，水动力条件很差，流速缓慢，运河向武进城区自流输水困难。2该片区村落密集，生活污水管网收集率低，入河量大。3武进城区河网目前尚未形成有效的引清活水工程控制体系。

3.2规划年模拟效果分析

3.2.12020年引清活水模拟预测

根据常州市污控目标，2020年市区CODcr、NH3-N总排放量将在2010年的基础上分别减少33%，入河各类污染物将进一步减少。

根据2010年模拟结果，2020年宜采用引清活水方案1，即在保证防洪除涝控制调度的前提下，沿江正常引水调度，使引水充足，提高区域河道水动力，以增加水环境容量；内河按相应的引清活水调度规则运行，适时排浊引清。模拟结果预测2020年区域河道水质CODcr 、DO年达标率能保持在90%以上，NH3-N年达标率能保持在70%以上。