钱塘江三堡取水口最佳取水时间分析

孙映宏，王玉明，李国强，孟 健，江 波，孙德勇

（1.杭州市水文水资源监测总站，浙江 杭州 31001 6；2.浙江省河海测绘院，浙江 杭州 31000 8）

钱塘江三堡取水口最佳取水时间分析

孙映宏1，王玉明1，李国强1，孟 健1，江 波2，孙德勇2

（1.杭州市水文水资源监测总站，浙江 杭州 31001 6；2.浙江省河海测绘院，浙江 杭州 31000 8）

钱塘江水质受潮汐影响，不同潮汛水体含沙量、氯度变化较大，从而导致大、中、小潮期间可取水时间变化较大。基于三堡取水口涵盖大、中、小潮的实测含沙量、氯度资料，结合七堡同期潮位数据，分析了不同潮汛的含沙量、氯度特征。在此基础上，分析了不同含沙量、氯度条件下的可取水时间，并定性地给出了三堡取水口的最佳取水时间，从而为三堡口门有效取水提供一定的参考。本次观测结果表明：钱塘江三堡取水口在小潮汛均可取水；中潮汛在涌潮来临前约9 h基本可取水；大潮汛不宜取水,若必须取水，则建议在涌潮来临前约2 h内取。

钱塘江；潮汐；含沙量；氯度；最佳取水时间

1 问题的提出

钱塘江为杭州市的母亲河，沿程设有萧山、九溪、南星桥、三堡等取水口，为居民饮用水提供必要保障。三堡取水口位于钱塘江感潮河段，水体中含沙量、氯度受涌潮作用明显，部分时段表现出一定程度的超标，从而影响正常取水。为科学合理地引配水、改善运河水质、保障生态用水，本文就三堡取水口可取水时间问题展开研究。

有关取水时间的研究，相关报道较少。赵渭军等（2007年）通过历史氯度资料统计及一维数学模型预测了钱塘江水体氯度，从而得到满足97%供水保证率的取水口位置[1]。孙浙英等（2015年）通过实测氯度、潮位、径流量资料研究了潮汐、径流对氯度的影响[2]。王卫标等（2016年）通过建立水位 — 含氯度相关关系、含沙量—历时关系，得到了钱塘江四格取水的综合保证率为72%的结论[3]。以往关于取水问题的研究多集中在取水保证率上，最佳取水时间方面的探讨目前并未见相关报道。

2 数据采集

三堡取水口位于钱塘江饮用水源地下游位置（见图1）。前人研究表明：含沙量、氯度为影响钱塘江取水的主要因素[3]。为分析最佳取水时间，本文采用人工随船定点采样的方式采集三堡口门含沙量、氯度资料，采样时间为2016年10月11 — 19日（小潮至大潮），采样频率为每小时整点取样（转流时加密）。具体采样时间见表1。

表1 含沙量、氯度采样时间表

图1 三堡取水口人工取样位置及七堡潮位站位置图

含沙量、氯度均按表层、0.6 H、底层进行分层采样。样品采集后，GB 11896 — 1989氯度按硝酸银滴定法[5]、GB/T 50195 — 2015含沙量按烘干法[6]进行室内分析。

为更好地分析最佳取水时间，潮位资料需同步采集。以三堡取水口附近的七堡水文站同步潮位观测资料（每5 min一个数据）为参考，对潮位、氯度、含沙量之间的相互关系进行特征分析。

3 氯度特征分析

氯度是水质的一个重要指标，当水体氯度大于250 ppm时，通常认为不宜直接作为饮用水[4]。将大、中、小潮包含2个完整潮周期的实测氯度绘制见图2。

图2 各潮汛表、中、底层实测氯度分布图

以潮差为潮动力强弱的表征，由图2可知：随着潮差的增大，氯度也明显增大。如小潮汛氯度介于12 ～ 40 ppm，大潮汛氯度介于30 ～ 660 ppm。

从氯度垂向分布来看，随着潮差的增大，氯度垂向分布差异明显。如大潮汛底层氯度平均为表层的1.5倍。

从氯度变化与涌潮时间来看，潮差越大，氯度随涌潮变化越明显。如大潮汛氯度峰值滞后于潮位峰值约3 h。

4 含沙量特征分析

为有效取水，需了解取水口的含沙量分布特征，掌握含沙量变化规律。将大、中、小潮包含2个完整潮周期的实测含沙量绘制见图3。

图3 各潮汛表、中、底层实测含沙量分布图

由图3可知，含沙量与潮位具有较为一致的变化规律：含沙量峰值、谷值出现时间与潮位峰值、谷值出现时间接近。该现象表明含沙量受涌潮影响明显：涌潮来临前，水体中含沙量较低；涌潮来临时，受潮流携沙、掀沙等作用影响，水体中含沙量骤增，当落潮流回退后，含沙量逐渐减小。

含沙量随潮汛亦具有明显的变化规律：小潮潮动力弱，水体中含沙量峰值较小；随着潮动力的增强，含沙量峰值逐步增大，至大潮汛，含沙量峰值可达小潮汛的207倍。如小潮汛含沙量最大仅为0.048 kg/m3，大潮汛含沙量最大为9.94 kg/m3。

在垂向分布上，含沙量具有面层低、底层高的特性。

5 最佳取水时间分析

受径流、潮汐、地形等因素影响，钱塘江氯度、含沙量变化较为复杂，部分时段无法满足取水要求。为有效调控取水时段，保障生态用水，本文将三堡取水口满足不同条件下的垂线平均氯度、含沙量水样进行时间统计，分析最佳取水时间。

根据GB 5749 — 2006《生活饮用水卫生标准》[4]，饮用水源含氯度不得超过250 ppm。根据原水预处理工艺要求，钱塘江原水含沙量不得超过0.20 kg/m3。因此，本文将含沙量不超过0.20 kg/m3、氯度不超过250 ppm的水样出现时间定义为最佳取水时间。

受潮汐影响，大潮汛含沙量、氯度增大，最佳取水时间难以保证。为保障正常供水需求，在氯度不超过250 ppm的条件下，以10%为一间隔，分别取累积出现频率为70%、80%、90%对应的含沙量（见表2），分析不同含沙量条件下的可取水时间，结果见图4及表3。

表2 观测时间内垂线平均含沙量与其累积出现频率对应表

表3 观测时段内完整潮周期下不同条件的取水时间表 单位：h

图4 不同含沙量条件（氯度均小于2 5 0 p p m）下可取水时间统计图

由表3及图4可知，小潮汛，由于水体中含沙量、氯度较低且变幅不大，小潮汛全天均满足最佳取水条件，因此小潮汛全天均可取水。大潮汛，受涌潮影响，含沙量、氯度变幅大，且在不同时刻出现峰值，大潮汛全天无满足最佳取水条件的时段，因此大潮汛全天均不宜取水。若因供水需求必须取水，则建议大潮汛在涌潮来临前约2 h内取，此时水中含沙量、氯度均相对较低。对中潮汛而言，最佳取水时间介于小潮汛与大潮汛之间，从本次实测资料看，落潮阶段（涨潮前约9 h内）基本可取水。

6 结 语

潮汐是影响强潮河口取水的一个重要因素。本文以典型的钱塘江河口段三堡口门取水口为例，通过人工观测方式分析取水口处含沙量、氯度随潮汐的变化规律。在此基础上，定义了最佳取水时间，并分析了大、中、小潮最佳取水时间，为城市有效供水提供一定的参考。本次结果表明：钱塘江三堡口门取水口在小潮汛任何阶段均可取水；中潮汛在涌潮来临前约9 h基本可取水；大潮汛不宜取水，若必须取水，则建议在涌潮来临前2 h内取。

[1] 赵渭军，韩继静，史英标，等．杭州市抗咸二期取水工程氯度研究[J]．中国农村水利水电，2007(5)：26 - 29．

[2] 孙浙英，孙志林，许丹．钱塘江饮用水源地含氯度受潮汐与径流影响分析[J]．人民长江，2015，44(9)：11 - 14．

[3] 王卫标，尤爱菊，徐海波，等．杭州下沙金沙湖从钱塘江四格取水的保证率研究[J]．中国农村水利水电，2016(9)：163 - 167．

[4] 中华人民共和国卫生部．GB 5749 — 2006．生活饮用水卫生标准[S]．北京：中国标准出版社，2007．

[5] 国家环境保护局．GB 11896 — 1989水质氯化物的测定 硝酸银滴定法[S]．北京：中国标准出版社，1989．

[6] 中华人民共和国建设部．GB/T 50195 — 2015河流悬移质泥沙测量规范[S]．北京：中国计划出版社，2016．

（责任编辑 姚小槐）

Analyins on Optimal Water Intake Time in Sanbao Station in Qiantang Estuary

SUN Ying - hong1，WANG Yu - Ming1，LI Guo - Qiang1，MENG Jian1，JIANG Bo2，SUN De - Yong2
(1. Hangzhou Hydrology and Water Resources Monitoritoring Station, Hangzhou 310016, Zhejiang, China；2. Zhejiang Institute of Estuary and Coast, Hangzhou 310008, Zhejiang, China)

Tidal effects on Qiantang estuary can inf l uence the concentration of sediment and chlorinity in water，leading to the change of drinking water intake time.Based on the measured sediment concentration and chlorinity in Sanbao Water Intake Station as well as the water level in Qibao Tidal Station nearby，this paper analyzed the characteristics of sediment concentration and chlorinity and studied the water intake time in different conditions.The result shows the optimum water intake time which indicates that water can be taken at any time in neap tide while can’t be taken in spring tide. If necessary，water can be taken about 2 hours before tidal bore in spring tide.As for the medium tide period，in general，water can be taken about 9 hours before the tidal bore.The results can be referred to for optimal water intake schedule in Sanbao station.

Qiantang estuary；tide；sediment concentration；chlorinity；optimal water intake time

TV149

A

1008 - 701X(2017)04 - 0008 - 04

10.13641/j.cnki.33 - 1162/tv.2017.04.003

2016-03-22

浙江省水利科技计划项目(RC1623)。

孙映宏(1975 - )，男，高级工程师，硕士，主要从事水文水资源工作。

江 波，E - mail：378662014@qq.com