特枯水情下青草沙水库取水保障研究

长江河口枯季存在咸潮入侵，部分时段局部区域水体氯化物浓度可能会超过可饮用水标准，故需要通过水库调蓄来改善咸潮时期原水供应的可饮用水问题。青草沙水库取水口设置在水库西北端的新桥通道中南部，特枯水情下水库取水保证率是关系到青草沙水源工程供水目标能否实现的关键因素之一。在综合考虑三峡工程、南水北调工程及沿江引排水等对长江径流影响的基础上，研究长江来水与青草沙水域盐度的定量关系，预测特枯水情下青草沙水域逐月可取淡水概率。

2.2.4.1 青草沙水域枯季不同来水情况下取水保证程度

南支是长江入海的主通道，约95％的长江径流量经南支下泄。一般情况下，青草沙水库区域上游年来水量可达3640亿～4731亿m3，青草沙水源地水量丰沛。

《地表水环境质量标准》（GB3838）规定饮用水水源地氯化物浓度不能超过250mg／L，为保证青草沙水库水体中氯化物浓度达到可饮用水标准，长江水体氯化物浓度超过250mg／L时认为青草沙无法从长江补充淡水（不宜取水）。青草沙水域的咸潮入侵既受北支咸潮倒灌南支的影响，也受北港口外咸潮直接上溯的影响。多年的观测资料表明，枯季不同年份青草沙水域取水保证程度不同，见表2-5。

表2-5 枯季不同来水情况下青草沙取水保证程度

2.2.4.2 长江沿江引排水变化趋势

长江河口咸潮入侵主要受外海潮汐强弱和上游径流量的影响。青草沙水库取水口上游来水水量主要受大通径流量、大通站下游沿江引水、南水北调东线工程取水、三峡工程调度的影响，分析大通站下游长江径流变化是预测青草沙取水保证率的基础。

长江大通以下沿江引水包括苏南片、苏北片、安徽片和江都抽水站4个区域。安徽省大通以下各支流河道下泄径流量很小，可不予考虑。净引江水量的大小取决于长江大通以下沿江两岸（尤其苏北地区）降雨量的大小，图2-11为1973—1987年长江沿岸的引水、排水和净引排水量。由图可见，长江大通以下沿江最大年引水量和净引水量分别为193.92亿m3和185.27亿m3，出现在1978年；最小年引水量为42.98亿m3，出现在1987年，当年净排水量为51.87亿m3；多年平均引水量为95.43亿m3。

图2-11 长江大通站以下年引排水量统计（1973—1987年）

20世纪90年代以来，长江大通以下又新建了不少引水工程，引江水量持续增长。根据以往研究成果，长江流域在遭遇1978—1979年的特枯年时，年净引江量约为20世纪80年代的150％，即为277.91亿m3，年平均引江流量为881m3／s。根据沿江自来水原水引江量情况，设定未来一定时期自来水原水引江量为63m3／s。

三峡水库建成后，枯水年（如1978—1979年）10月和11月大通站流量分别减少32.4％和18.2％，大通站流量降至11349m3／s和13332m3／s，将对长江口咸潮入侵产生不利影响；1—3月大通站流量有所增加，对减轻长江口咸潮入侵有利；12月和4月流量变化不大，对长江口咸潮入侵的影响不显著。

南水北调东线工程在长江下游江都抽水站取水，三期工程的取水量按规划为800m3／s。东线调水特别是枯季调水将直接引起长江口入海水量变化。

2.2.4.3 青草沙水域淡水百分比分析及预测

1）淡水百分比最小值研究

根据青草沙水域2002年12月至2005年10月实测资料分析，青草沙实测氯化物浓度与大通流量存在良好的相关关系。

氯化物浓度丰枯季变化较为明显，一般是1—4月氯化物浓度相对较高，淡水出现概率相对较低；其他月份氯化物浓度相对较低，淡水出现概率相对较高，特别是在进入5—10月洪季时，月平均氯化物浓度等于或接近0，淡水出现概率接近100％，见表2-6。实测资料关系显示，大通站月平均流量大于30000m3／s时，青草沙月平均氯化物浓度接近或等于0；月平均流量小于20000m3／s时，平均氯化物浓度增加较快。2003年为平水年（大通站年平均流量29397m3／s），青草沙水域5—12月出现淡水概率为98.8％，洪季5—10月达到100％；2004年为偏枯年（大通站年平均流量24998m3／s），青草沙水域全年淡水出现概率为93.3％，洪季5—10月为99.2％。(www.xing528.com)

表2-6 青草沙洪枯季淡水出现概率变化

青草沙水库月出现淡水的概率或者月出现淡水百分比，与大通月平均流量之间呈对数关系（图2-12）。

图2-12 青草沙淡水百分比与大通站流量关系

青草沙每月出现淡水百分比最小值公式为

Q大通＜7200m3／s时，R最小＝0（2-1）

Q大通＞7200m3／s时，R最小＝0.7201ln（Q大通）－6.3986（2-2）

式中 Q大通——大通站流量；

R最小——出现淡水的最小百分比。

根据实测资料，仅有4个月份出现淡水的百分比等于最小值公式的推算值，根据最小值公式推算的月份出现淡水百分比是安全的。

2）特枯年青草沙水域淡水百分比预测

以1978—1979年为特枯典型年，特枯年淡水百分比计算条件为：东线南水北调的调水流量特枯年枯季为400m3／s，其他月份为800m3／s；特枯年沿江净引水流量944m3／s，三峡水库建成后大通站流量变化见表2-7。

表2-7 三峡水库建成后大通站流量变化（特枯年）

根据式（2-1）和式（2-2）计算的未来出现特枯年时青草沙水域各月淡水百分比见表2-8和图2 13。计算结果表明，未来即使重现1978—1979年的特枯水年，青草沙水域洪季5—10月也有充足的淡水，各月淡水出现概率为44.4％～100％，淡水出现概率最小月份为10月，其淡水百分比为44.4％，淡水出现概率最大月份为6月、7月，其最大百分比为100％；而对于枯季11—12月和1—4月，其淡水出现概率均低于45％，其最小月份为2月，淡水百分比为0，最大月份为4月，淡水百分比为43％。

表2-8 未来出现特枯年青草沙水域淡水百分比

图2-13 未来特枯年青草沙水域淡水百分比