唐河水电站工程对地表水环境影响分析

刘海涛

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 概况

唐河是灵丘县境内最长、水量和流域面积最大的一条河流，为解决当地用水用电的供需矛盾，促进灵丘县工农业国民经济发展，兴建唐河水电站是必要的。唐河水电站建成后将担负供电、灌溉和供水等任务。项目区属中低山丘陵区，库区发育的地层主要是太古界，库区两岸岩体为变质岩，岩性主要为黑云角闪斜长片麻岩。

唐河水电站坝址以上河流长约33.7km，控制流域面积457km2。坝址处多年平均清水流量0.41m3/s，多年平均天然径流量2323万m3，水电站发电机装机容量225kW。工程包括枢纽工程、供水发电管道工程、电站工程、改建公路工程和其他临建工程。

2 地表水环境质量现状

唐河水电站位于灵丘县河南镇，现状使用功能为工业农业用水。为掌握工程范围河道水质现状，选取库尾和坝址两个断面进行监测，根据监测资料采用标准指数评价法评价,评价标准执行《地表水环境质量标准》Ⅲ类水标准。监测项目包括水温、pH，DO、高锰酸钾指数、COD，BOD5、氨氮、总磷、总氮、铜、锌、氟化物、硒、砷、汞、镉、Cr6+、铅、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、硫化物、粪大肠菌群等，同时测流量、流速。

根据监测资料分析，在水库库尾和坝址处除COD，BOD5、石油类和全氮超标外，其他项目均满足地面水Ⅲ类水质标准。COD，BOD5、总氮、石油类在库尾断面超标倍数分别为0.57倍、0.75倍、1.35倍、1.48倍；在坝址断面超标倍数分别为0.34倍、0.67倍、1.37倍、0.43倍。

3 施工期对地表水环境影响

施工过程中对地表水环境影响主要有以下几方面：第一，基坑排水。包括初期排水和经常排水，初期排水主要为围堰及两岸渗水等，在围堰填筑和开挖中有可能增加地表水中的悬浮物。基坑经常排水是指在开挖基坑和浇筑混凝土过程中，由降雨、渗水以及施工过程中产生的废水等汇集的基坑水。经常排水泥沙含量大，水质为碱性，悬浮物含量较大。第二，混凝土拌和系统冲洗废水。混凝土拌和系统废水来源于混凝土转筒和料罐的冲洗废水，冲洗废水水质呈碱性，悬浮物含量较大。第三，砂石料冲洗废水。砂石料加工系统废水来源于筛分楼，从筛分楼流出的废水中悬浮物含量较大。第四，车辆维修冲洗产生的废水。施工机械和汽车保养维修中产生的废水不仅有泥沙，还有油污。第五，施工人员生活污水。管线施工人员比较分散，主要考虑枢纽和电站的施工区，施工区布置在坝下200~300m处，办公区和生活区集中布设，生活污水易于集中处置，施工生活区中的污染物主要为COD 和 BOD5。

4 运行期水环境影响

4.1 运行期库区水质预测

水库蓄水后，由于水流速度缓慢，在库内滞留时间很长，容易造成富营养化，预测项目选取COD、总磷和石油类三项。

4.1.1 COD预测模型

平衡时：

式中：C——出库（或完全混合后）污染物浓度，mg/L；

CP——入库口污染物浓度，监测值为48.1mg/L；

QP——入库流量，m3/s；

WO——水库现有污染物质量，t；

V——水库库容，m3；

Qh——出库流量，m3/s；

K1——耗氧系数，1/d；

Kh——中间变量，1/d；

Ch——水库现有污染物浓度，mg/L。

通过计算得到出库浓度为1.49mg/L，满足Ⅲ类水的目标要求。

4.1.2 总磷（水体富营养化）预测

当大量的氮、磷、钾等元素排入到水库中，藻类等水生生物迅速繁殖，使水体中有机物积蓄，破坏水生生态平衡，此时水体发生了富营养化。唐河水电站水库属于山谷型浅水水库，水体能否发生富营养化与进入库区中氮、磷、钾量有关，进入库区中污染物量越大，水库发生富营养化可能性越大。上游工业污染源和耕地中长期过量施用化肥都有可能发生富营养化。

4.1.3 石油类预测

对水库来说，库区内水流速度很缓，且水库相对河道较深，水沙间的作用较小，石油类在进入库区前，在水体中已达到吸附平衡，即可以忽略水库中泥沙的吸附作用。水库建成后，水体滞留时间增加，会使石油类略有降解，但对石油类污染物浓度变化不大。石油类污染物主要来源是上游的选矿厂、生活污水所致，还有可能是当地地质污染，因此要加强管理，严格执法，关闭上游非法选矿厂。

4.2 运行期库区水温预测

4.2.1 水温结构预测

水温结构分布计算公式为α=W/V总，其中α为判别系数，W为多年平均年径流量，取2323万m3，V总为总库容，取950万m3。当α<10时，水温结构为分层型；α>20时，为混合型；10≤α≤20时，为过渡型。经计算，唐河水电站α值为2.44，水温结构属分层型。

4.2.2 水库垂向水温预测

垂向水温分布计算公式为：

式中：Ty——为水深y（m）处的水温，℃；

T0，Tb——分别为库表、库底月平均水温，℃；

m——为月份；

X——中间变量；

Y——坝前水深，m。

垂向水温分布计算结果见表1。

表1 垂向水温分布计算结果

全年来说，水库温度随气温变化，5—10月垂向水温分布随着水位越低库区温度越低。其他月份则随着水位降低库区温度反而增高。

4.3 水库供水水温对农作物影响

灌区主要种植小麦、玉米和谷子，这些农作物的生长期温度指标见表2。水温温度超过此范围，作物会停止生长甚至死亡。

表2 农作物生长期温度指标

水库建成前唐河水电站下游已有北跃灌区，灌区灌溉采用明渠引水，灌溉水温与气温接近。水库建成后4—11月10~15m水深底层温度在10~20℃，是小麦发芽最适温度，在玉米和谷子发芽温度范围内，相比水库建成前的灌溉温度更有利于作物生长。

5 地表水环境保护措施

5.1 基坑废水（混凝土系统冲洗废水）处理措施

由于基坑废水和混凝土系统冲洗废水中都含有较高悬浮物，且pH值为11左右，因此这两种污水处理工艺相似。收集基坑废水（混凝土养护废水）到沉淀池进行酸碱中和处理，处理后的水经水质检测达标后排放，沉淀池中淤泥送至弃渣场。

5.2 砂石料冲洗废水处理措施

砂石料冲洗废水中悬浮物较高，必须进行沉淀处理，经沉淀池中自然沉淀后上清液还可进入回用系统，既能节约水资源，又可减少污染物排放。沉淀池中沉沙送至其弃渣场。

5.3 机械维修冲洗废水

在施工机械集中修配场地设置集水沟，收集含油废水，通过沉淀池和油水分离系进行处理，处理后的浮油集中收集并运送到垃圾填埋场，废水不能排入耕地或河道内，只能排到荒地。

5.4 生活污水处理措施

由于施工生活污水分散，污染物浓度低，运行时间短等特点，在施工区设置一体化生活污水净化装置，经处理后的水用于施工场地和道路洒水降尘。

5.5 蓄水前库底清理

为防止水库水质污染，水库蓄水前将正常蓄水位以下水库区进行全面清理。库区卫生清除与消毒工作按照《水库库底清理办法》执行，并在当地相关部门指导下进行专门处理，验收合格方能蓄水。

5.6 水库水质保护措施

一是严格控制进入库区的车辆，尤其是运输危险物的车辆。由于大灵公路从水库岸边通过，因此必要时在公路两侧做好拦挡措施，减少车辆运输过程污染物直接排入库中的可能性。

二是加强库区上游规模化畜禽养殖环境管理，强化规模化畜禽养殖场的监管，认真落实畜禽养殖禁养区、禁建区的有关规定，禁养区、禁建区内严禁审批畜禽养殖场建设项目。充分利用养殖产生的大量粪便加工为优质、高效有机肥用于农业生产中，推进“畜粪产沼，沼气发电，沼渣沼液产肥料”循环经济，大幅度降低化学肥料的施用量，最大限度地减少污染。加强对农药和化肥的使用管理，增施无污染有机肥。