張琳琳

(阿克蘇水文勘測局，新疆 阿克蘇 843000)

臺蘭河洼地水庫是一座以補充灌溉和補充地下水庫為主的引水注入式中型水庫。為了減小水庫建成運行對區(qū)域水環(huán)境的影響，就需對水庫運行對區(qū)域水環(huán)境的影響進行分析。

1 概況

新疆溫宿縣臺蘭河洼地水庫是國家水利改革發(fā)展“十三五”規(guī)劃的重點項目，工程主要由引水樞紐、引水工程、洼地水庫工程、供水線路等建筑物組成。洼地水庫庫址位于臺蘭河老龍口左岸1.2～3.8km范圍內[1]，壩址以上集水面積5824km2，多年平均徑流量7.43億m3。洼地水庫總庫容為5582萬m3，水庫建成后，可年供水量3749萬m3，其中向地下水庫補水量2695萬m3。

2 水質及水環(huán)境監(jiān)測情況

臺蘭河是一條以積雪融水和降雨為主的河流[2]，為獨立水系，流域總面積3274.8km2。臺蘭河新龍口以上河段為源頭水保護區(qū)，現(xiàn)狀水質為Ⅰ類，水質目標為Ⅰ類。新龍口以下河段水功能以農(nóng)業(yè)灌溉為主，并承擔部分民在生活飲水任務，現(xiàn)狀水質為Ⅰ類，水質目標為Ⅱ類。為了掌握水質變化情況，在洼地水庫淹沒區(qū)回水末端、水庫中央斷面、壩址下游500m處分別布設3個水質監(jiān)測斷面。監(jiān)測項目包括：pH、溶解氧、COD、BOD5、氨氮、總磷、總氮、氟化物、砷化物、六價鉻、鐵、錳、銅、鋅、硒、汞、鉛、糞大腸菌群等[3]。監(jiān)測時間為每年的豐、平、枯三期進行，每期采樣兩次，每次時間間隔大于5d。

3 對水質的影響分析

洼地水庫運行期水環(huán)境影響主要表現(xiàn)在對臺蘭河區(qū)域水質、地下水、水生態(tài)環(huán)境的影響等方面。

3.1 水庫運行期間對水質的影響

根據(jù)調查，水庫淹沒區(qū)土壤鹽分含量不超過0.1%。水庫面積為5.61km2，溶解深度取2m，庫容4037萬m3，假設蓄水后可溶鹽一次性全部溶入水體，經(jīng)計算水體礦化度升高幅度僅為0.03g/l。類比新疆境內已建平原水庫蓄水后水質變化情況后認為：由于溫宿縣臺蘭河洼地水庫水質本底狀況較好，蓄水后不致于發(fā)生庫區(qū)土壤中可溶物質溶入水體造成水庫水質劣變的情況。

溫宿縣臺蘭河洼地水庫建成后，水力條件、水體邊界條件將發(fā)生變化，進而對水質產(chǎn)生影響。為此，對庫區(qū)水質指標的預測，將通過水庫非持久性污染物BOD5的濃度預測來反映。另外，水庫興建后，水體中營養(yǎng)元素(N、P)的富集，也會對水質造成一定的影響，因此，也需對蓄水后營養(yǎng)元素的變化情況進行預測。

3.1.1流速減緩對水質的影響

河水經(jīng)水庫調蓄后，流速減緩，有利于洪水期主要污染物(如SS)的物理沉淀，這主要是由于重金屬在天然水體中主要附著在固體顆粒物上，水體流速的減緩，沉淀作用增大，對重金屬析出水體有益。

流速減緩可形成庫面漂浮物，特別是汛期，飄浮物可能增加，運行期應配備打撈船只，進行庫面清理。在采取上述措施后，將可避免庫面漂浮物對庫水質產(chǎn)生影響。

3.1.2BOD5指標預測

水庫中BOD5濃度的預測采用完全混合衰減模式[4]，其具體解析形式為：

(1)

當庫水水質達到平衡狀態(tài)時，上式則可改寫為：

C=(Cp·Qp+W0)/V·kh

(2)

kh=(Qh/V)+(k1/86400)

(3)

式中，C—水庫污染物(BOD5)的平均濃度，mg/l；Qh—庫水流進流出量，m3/s；Cp—污染物排放濃度，mg/l；V—水庫體積，m3；Qp—污染物排放流量，m3/s；kh—中間變量；Ch—庫水中污染物(BOD5)的現(xiàn)狀濃度，mg/l；W0—庫中現(xiàn)有污染物的排入量，g/s；t—時間，s；k1—耗氧系數(shù)，d-1。

對于本工程而言，由于其周邊無廢水排入，故式中Cp、Qp均為零，水庫體積選用興利調節(jié)庫容，為4037萬m3。選用擬建溫宿縣臺蘭河洼地水庫引水口斷面BOD5濃度Ch值為2.8mg/L，作為現(xiàn)有污染物入庫量，入庫流量按新建引水渠設計流量計算，為40.0m3/s。耗氧系數(shù)為5.87×10-7，則庫中現(xiàn)有污染物排入量為9.1g/s。

根據(jù)選定的水質預測條件，按照確定的水質模型及參數(shù)，對溫宿縣臺蘭河洼地水庫的水質狀況進行預測，在P=50%時，BOD5為0.54mg/l。計算結果表明，水庫蓄水期間，水質良好，流態(tài)的改變有利于洪水期主要污染物SS的物理沉淀和重金屬污染物的附著沉降。

3.1.3水體營養(yǎng)元素富集對水質的影響

工程建成運行后，水體在庫中滯留時間增加，適宜植物營養(yǎng)元素N、P的積累。營養(yǎng)元素是水體富營養(yǎng)化的物質基礎[5]，若是TN、TP過高，會促使藻類大量生長，有誘發(fā)水體富營養(yǎng)化的可能。水溫低于25℃時，藻類生長緩慢；深水水庫不宜藻類繁衍、水體交緩作用不強不利于藻類生長等。

溫宿縣臺蘭河洼地水庫建成后，水溫較低，且水庫水體交換頻繁，這些條件均不利于藻類繁殖。綜上，溫宿縣臺蘭河洼地水庫運行期間，水體不會發(fā)生富營養(yǎng)化現(xiàn)象。

3.2 對地下水環(huán)境的影響

3.2.1對工程區(qū)域地下水環(huán)境的影響

(1)對引水工程區(qū)地下水環(huán)境的影響

工程引水渠道全長5.47km，引水工程區(qū)地下水類型主要為孔隙潛水，存在于第四系堆積層中，埋藏較深。據(jù)洼地的鉆孔資料表明，地下水埋深大于40m。主要補給源來自于臺蘭河出山口潛流、北側地下水及大氣降雨入滲。地下水由北向南徑流。根據(jù)主體設計，引水渠采用梯形斷面形式，渠深1.88m。因此，引水渠開挖范圍內無地下水出漏。另外，渠道全線采取防滲結構，其運行不會引發(fā)嚴重渠道滲漏問題，不會產(chǎn)生地面沉降、地裂縫、巖溶塌陷、土壤鹽漬化、沼澤化等環(huán)境水文地質問題。

(2)對水庫蓄水區(qū)地下水環(huán)境的影響

根據(jù)該區(qū)的地質條件，庫區(qū)內沒有貫穿庫岸的大斷裂，水庫蓄水后，水庫通過西域礫巖(Q1x)向臺蘭河滲水量很小，大部分是通過老洪積扇向南端滲水。并且老洪積扇的南端發(fā)育一條流向臺蘭河的沖溝，溝底高程1470～1500m，溝底低于臨近庫盆0～20m；沖溝與庫盤之間為中等～強透水的砂卵礫石，水庫蓄水后存在向西側老洪積扇，特別是沖溝滲水的通道。

據(jù)探坑和鉆孔揭露：庫盤表層為大厚度的第四系砂卵礫石層，滲透系數(shù)為5×10-2～6×10-3cm/s，鉆孔的鉆進中部分段漏水嚴重，出現(xiàn)不返水現(xiàn)象，表明砂卵礫石屬中等～強透水層，局部為極強透水層，可見水庫存在庫盤滲漏問題。范圍為洼地水庫庫周500m范圍，引水輸水渠線兩側200m范圍。工程可研階段采取對水庫庫盤進行全斷面水平鋪膜防滲處理。防滲處理后水庫基本不透水，對庫區(qū)地下水環(huán)境影響較小。

(3)對供水渠線區(qū)地下水環(huán)境的影響

工程供水渠道全長4.43km，供水線路所經(jīng)過的地形地質條件與引水線路類似，渠深2.0m。因此，供水渠線區(qū)域對地下水環(huán)境影響與引水渠線對地下水環(huán)境影響基本一致。

3.2.2對工程影響區(qū)地下水的影響

臺蘭河河道進入平原區(qū)，河床地形相對較低，兩岸地下水位高于河床，河道中的地表水難以向地下水轉化。溫宿縣地下水監(jiān)測站有7處。通過對區(qū)域地下水監(jiān)測資料分析可知，臺蘭河灌區(qū)大量開采地下水，導致該地區(qū)地下水位下降，加劇了野生植被的衰退和死亡，荒漠化勢頭擴大。洼地水庫工程的興建可完善灌區(qū)的水利系統(tǒng)，改善灌區(qū)下游補、徑、排條件，實現(xiàn)流域地表水與地下水綜合調度配置，每年向地下水庫補水2695萬m3，在調洪補清的作用下，對地下水水位恢復具有積極作用，有利于流域下游胡楊、紅柳和旱生荒漠植被的生長。

3.3 對典型斷面水文情勢的影響

本次共設置4個典型斷面，即國電引水樞紐斷面、新龍口斷面、十七公里閘斷面、阿庫木閘斷面。對于國電引水樞紐斷面、新龍口斷面、十七公里閘斷面3斷面，分析P=85%頻率逐月水文情勢變化內容，預測結果及分析：

3.3.1國電引水樞紐斷面水文情勢變化分析

國電引水樞紐斷面位于洼地水庫上游?，F(xiàn)狀國電引水樞紐斷面下泄河道水量6081萬m3，設計水平年2030年下泄河道水量20567萬m3，較現(xiàn)狀增加了14486萬m3，約占現(xiàn)狀下泄河道水量238.22%。

3.3.2新龍口斷面水文情勢變化分析

建庫前新龍口斷面河道水量數(shù)據(jù)采用天然徑流扣減國電引水；新龍口斷面為本工程新增引水口斷面，現(xiàn)狀該斷面無其它引水口，建庫后新龍口斷面下泄河道水量數(shù)據(jù)采用建庫后河道下泄水量和余水量之和?，F(xiàn)狀新龍口斷面下泄河道水量6081萬m3，設計水平年2030年下泄河道水量13637萬m3，較現(xiàn)狀下泄河道水量增加了7556萬m3，約占現(xiàn)狀下泄河道水量124.4%，這主要是因為臺蘭河灌區(qū)實行退地及節(jié)水改造，農(nóng)業(yè)總需水量減少，同時受水庫調配，改變了徑流的天然年內分配，轉變?yōu)榘聪掠喂鄥^(qū)需水的供水過程，優(yōu)化了灌溉制度。

3.3.3十七公里閘斷面水文情勢變化分析

十七公里閘斷面為國電二級電站退水渠斷面，發(fā)電引水量超過下游農(nóng)業(yè)灌溉需水要求時，余水退入河道，建庫前后水文情勢變化不大，月均流量變化范圍在-50%～49.96%，月均流量變化最大的為10月。

3.3.4“阿庫木閘”斷面(胡楊林區(qū)代表斷面)

本次評價選取阿吉力克溝上新龍口下游約40km處的“阿庫木閘”斷面，分析工程建設前后水量特別是洪量變化。根據(jù)洼地水庫運行方式，當上游來水流量大于144m3/s時，因泥沙含量過大，即關閉進水閘，停止引水，因此工程運行后對大于144m3/s的洪峰無影響。

本次評價依據(jù)臺蘭河水文站到下游各節(jié)點的洪峰流量相對衰減率，采用間接推求的公式計算，取臺蘭河水文站20%頻率(5年一遇)洪水，7日洪量進行典型計算，從7日洪水過程線中切割出144m3/s洪峰以下部分，最終推求工程建前后對洪量的消減?，F(xiàn)狀年2020年20%頻率(5年一遇)洪水7日洪量為4006萬m3，設計水平年2030年為1828萬m。結果表明受洼地水庫引水影響下20%頻率(5年一遇)7日洪水在阿庫木閘處減少了1074萬m3。

4 結語

溫宿縣臺蘭河洼地水庫是新疆自治區(qū)列入的25座大中型水庫之一。經(jīng)分析探討，水庫蓄水后，有利于補充灌區(qū)用水和區(qū)域水資源配置，提高區(qū)域供水能力和水資源利用，對區(qū)域水質影響較小，水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化的可能性不大。但對下游水文情勢影響較大，改變了徑流的天然年內分配和洪水調蓄，利大于弊。水庫建設不足之外是，庫區(qū)西側為老洪積扇，是沖溝滲水的通道。庫盤表層屬中等～強透水層，局部為極強透水層，存在庫盤滲漏問題，在建設前需進行全斷面水平鋪膜防滲處理。為類似工程水環(huán)境影響分析提供借鑒。