水库型水源底层水体异常水质调度实验研究

王林

（辽宁省辽阳水文局，辽宁辽阳111000）

水库型水源底层水体异常水质调度实验研究

王林

（辽宁省辽阳水文局，辽宁辽阳111000）

本文以汤河水库为例，针对水库型水源底层水体水质异常应急处理，开展水质调度实验研究。研究表明：随着库区底层水下泄，水质逐渐好转，并恢复到较好水平，为水库性水源类似水污染事件的应急处理提供了成功范例。

水质调度；实验；污染防治；汤河水库

1 研究背景

汤河水库是一座以防洪、工业及城市生活供水为主，兼顾灌溉、养鱼、发电等综合利用的大Ⅱ型水利枢纽工程，总控制面积1 228 km2，每年供水量为1.2亿m3，是辽宁鞍山、辽阳两市的重要饮用水源。近年来，底层水体发生异常现象，散发出臭鸡蛋气味，导致水厂不能正常工作，严重威胁城市供水安全。在其污染防治研究中，开展了水质调度实验，取得了改善水库水质状况的显著成效。

2 水质应急调度实验

2.1 实验断面布设

监测断面主要布设在输水洞下的电厂出口、输水洞出口、汤河入太子河河口，如图1所示。

图1 断面布设示意图

2.2 监测项目及频次

水质监测每0.5～1.0 h监测1次，随水质变化情况监测时间间隔作适当调整，监测项目主要为硫化物、锰、氨氮。水量监测主要采用流速面积法，用流速仪实测。

2.3 水质调度实验方法

根据水质状况，调节水库下泄量，使水库底层污染物在推流的状态下排出水库，要求使用最少的水量排放最多的底层污染物，达到改善水库水质的目的，并采用Mike11水环境模型对水质水量变化进行模拟预测。

2.4 调度过程

根据电厂出口、输水洞出口水质变化情况调节水库下泄水量。10月4日8:40关闭辽阳取水口阀门，打开输水洞大闸进行异常水体排泄；9:50进行输水洞检查，检查管道有无裂痕漏水、淤积等现象；11:40输水洞开始放水，流量60 m3/s；13:40加大为120 m3/s；15:40水质明显好转，而且库区辽阳取水口水面出现漏斗现象，说明表层水被排出，库区水流不再是推流状态，于是下泄量降为15 m3/s。10月6日11:30电厂大机组开启流量15 m3/s，12:00输水洞大闸关闭，电厂机组保持开启。截止10月27日，水库累计放水3 200万m3。

3 水质调度实验分析

3.1 电厂出口硫化物变化趋势

硫化物浓度变化范围为0.04～0.28 mg/L，平均0.05 mg/L，实验前浓度最高，达0.28 mg/L。实验开始后，浓度下降明显，至10月5日16:00下降至0.10 mg/L，至10月12日5:30下降至未检出，水质明显得到改善并趋于稳定，至10月26日水库电厂大机组关闭，下泄水量降为1 m3/s，硫化物浓度又重新升高，至10月30日降至0.1 mg/L（Ⅱ类标准）以下，见图2。

3.2 电厂出口锰变化趋势

锰浓度变化范围为 0.27～1.21 mg/L，平均0.57 mg/L，实验前浓度最高，达1.21 mg/L。试验后，呈下降趋势并趋于稳定，但下泄水量降为1 m3/s后，浓度再次反弹，浓度达到1 mg/L以上，至10月31日，浓度才降到0.1 mg/L左右，见图2。

图2 汤河电厂出口污染物浓度与水量变化图

3.3 输水洞出口硫化物、锰变化趋势

输水洞出口（距电厂出口100 m左右）硫化物浓度大大低于电厂出口，水库放水后浓度明显降低；锰与电厂出口相比浓度没有明显变化，水库放水后浓度大大降低，见图3。

图3 输水洞出口硫化物和锰浓度变化图

3.4 汤河入太子河河口水质变化趋势

在水库进行调度放水时，为避免对太子河水质产生影响，在汤河入太子河河口设以临时断面。放水前经监测氨氮浓度为1.22 mg/L，锰浓度为0.4 mg/L，水质达到Ⅳ类标准。随着水库放水，水质得到明显改善，水质达到Ⅱ类标准，见图4。

图4 汤河入河口氨氮和流量变化图

3.5 Mike11模拟分析

通过Mike11水环境模型研究水质随水量变化的特征，对水质调度实验进行验证和预测。经模拟分析，汤河入太子河河口断面水量、水质模拟值变化趋势与实测值有较高的一致性，模拟的峰值和实测峰值也能够较好地吻合；输水洞出口断面在水质调度期间水质模拟值变化趋势与实测值有较好的一致性，但模拟的峰值和实测峰值吻合度不高，主要因为汤河水库大闸放水水流较急，而且流量边幅较大，导致水质在非自然流动状态下降解、吸附，模拟结果见图5和图6。

图5 汤河入太子河河口断面水量模拟结果

图6 汤河输水洞出口断面锰模拟结果

4 结语

1）水质调度在污染治理中成效显著。水质调度开始后，水质逐渐好转，并使水体水质恢复到较好的水平，除锰以外，其他指标均恢复到地表水Ⅱ类标准限值以内。

2）调度水量的变化对水质有较大影响。在调度水量由120 m3/s降到15 m3/s和由15 m3/s降到1 m3/s后，水质均出现较大反弹现象，硫化物、锰、氨氮浓度大幅回升，但过一段时间后，又逐渐下降到较好水平。

3）硫化物、锰和氨氮随水流空间变化显著，致使汤河入太子河河口水质明显改善，水质调度试验未对太子河造成污染。

4）Mike11在水质调度实验中能够起到很好的水质水量预测作用。

X832；TV697.1+1

B

2016-02-16