饮用水源库水力停留时间确定方法研究成果

A Study on the Approach to Determining Rational Hydraulic Retention Time for Drinking Water Source Reservoirs

朱永青　卢士强　林卫青　卢志华　（上海市环境科学研究院，上海 200233）

Zhu Yongqing　Lu Shiqiang　Lin Weiqing　Lu Zhihua　(Shanghai Academy of Environmental Sciences, Shanghai 200233)

摘要　水力停留时间是饮用水源库运行模式的重要设计参数。针对水源库确定合理的水力停留时间缺乏相关技术支撑的问题，提出了水力停留时间确定的原则、思路。分析了基于水质净化、藻华防控、环境风险防控、咸潮入侵风险防控的停留时间确定方法。以上海地区两大水源库进行案例研究，结果表明，黄浦江上游金泽水源库水质安全的水力停留时间总体宜2～7 d，其中冬季5～7 d、夏季2～4 d；长江口青草沙水源库非咸潮期（每年5-9月）的平均水力停留时间应控制在15～25 d，夏季水库水力停留时间不宜多于15～20 d。

关键词：水源库　藻类生长　富营养化　水质改善　水力停留时间

Abstract　Hydraulic retention time (HRT) is one of most important parameters for designing and constructing drinking water source reservoir systems.Along with different HRT, first order reaction kinetic model has been built up to simulate concentration of pollutants, and an algae growth model has been set up to simulate algae biomass.Based on the purpose to improve water quality, control eutrophication, avoid environmental risk and prevent the influence by saline tide intrusion, methods for determining HRT for two major drinking water source reservoirs in Shanghai were proposed.It was suggested that HRT for Jinze reservoir in the upper Huangpu River be 2～7 days, in which 5～7 days in winter and 2～ 4 days in summer, whilst HRT for Qincaosha reservoir in Yangtze River estuary be 15～25 days in the non-saline tide period of May through September and not longer than 15～20 days in summer time.

Key words：Drinking water source reservoir　Algae growth　Eutrophication　Water quality improvement　Hydraulic retention time (HRT)(www.xing528.com)

上海市科委科技攻关计划项目（编号：17DZ1202500）资助。

第一作者朱永青，女，1982年生，2007年毕业于东华大学环境科学与工程学院，硕士，高级工程师。

近年来，国内河湖突发水污染事件频发，水源地水质不稳定、不达标问题依然严峻。建设集中式饮用水源库，可以增强水源地应对突发性水污染事故的能力，稳定和改善原水水质，从而进一步提高水源地供水安全保障能力。

水力停留时间的确定是设计水库运行模式的重要参数，它直接关系到水库的自净能力、水位、运行成本等，水库水力停留时间太短，耗氧性有机污染物得不到充分降解，悬浮颗粒物和总磷的沉降去除不够，库区水质改善效果不明显[1-4]。在其他条件不变的情况下，水库停留时间增加，藻类过度繁殖的可能性大大增加[5]。此外，突发污染事故条件下，水库水力停留时间与水库取水河道发生突发性污染事故导致的不可取水天数也密切相关。

国内外对于水库停留时间的研究主要集中在前置库设计、湖库水质改善以及藻类生长影响上。Benndorf研究发现，前置库水体中营养元素的去除率和滞留时间呈正比，在滞水时间为2～12 d情况下，对总磷的去除率可达22%～64%，而水力停留时间与季节密切相关，一般夏季滞水时间为2 d，春、秋季为4～8 d[6-9]。Straskraba等研究发现，年均滞留时间与水库的水动力学、化学（营养盐）和生物过程有直接相关性，当入库水流化学物质浓度维持不变时，出库水流中该物质的输出负荷量随滞留时间增加呈指数函数减少[10]。Osmi Kawara等对Asahi水库的研究表明，根据氮磷指标Asahi水库1980年已达到富营养程度，但很少发生浮游植物疯长的情况，只有当水滞留时间超过2周时，浮游植物才会维持较高的种群数量[11]。目前，针对水源库合理水力停留时间的确定缺乏相关技术支撑，需要根据水质安全保障目标对饮用水源库合理停留时间的确定原则和方法进行研究。

研究通过构建水库污染物降解一级反应动力学模型、藻类生长模型等方法，综合水质改善、藻华风险及环境风险防控的要求，提出了保障饮用水源库水质安全的水力停留时间确定思路和方法，并针对上海两大水源库开展案例研究。