从各片调水模拟计算结果看出:引水水质相同时,调水效果决定于引水量的大小,引水量越大,水质改善程度越大;引水量固定时,调水效果决定于所引水的水质,引水水质越好,调水效果越明显。所以只有当引水量和引水水质同时能满足需求时,该调水方案才是最佳的。不同时期的调水效果,汛期的效果明显好于非汛期,这是由于汛期各种保证率下的引排水能力,要高出同等条件下非汛期引排水能力;同时汛期引水口门的水质要好于非汛期。本书以汛期50%保证率为依据,比较各片各种调水方案的效果,以确定分片的调水效果。
3.2.1 嘉宝北片
三个调水方案都可以使片内水质达到Ⅴ类水,方案一需要11天,方案二需要4天,方案三需要3天。方案一没有充分利用水量,不能改善苏州河附近河道,模拟计算水质稳定需要11天。第二方案比第三方案减少引水量36%,只相差一天达到Ⅴ类水,污染物指标平均相差8%,没有显著变化。根据嘉宝北片地形属东北地势较高,西南地势较低,引水量过大,容易造成西南洼地水位抬高,农田受淹,影响较大。与实测资料比较相近,可认为第二种方案较为理想,即不影响工农业生产,又达到Ⅴ类水的标准(见表6.15)。
表6.15 嘉宝北片调水方案比较(汛期,P=50%)
3.2.2 蕴南片
1.苏州河以北地区
蕴南片苏州河以北地区受条件限制,现状工情下只能引苏州河水,水质劣于Ⅴ类,但经苏州河综合整治,水质明显好于片内水质,可以用来改善蕴南片调水水源。从分析统计可以看出,一天二潮引水,引水量21.6万m3,仍然不足,需削减40%污染量,可以使污染物CODCr、BOD5、NH3—N浓度分别改善61%、57%、60%,第6天以后,水体消除黑臭,并且达到稳定。如果一天一潮引水,引水量更不足仅10.8万m3,需削减50%污染量,可以使污染物浓度CODCr、BOD5、NH3—N分别改善61%、57%、59%,比前方案多4天,即第10天以后,水体也可以消除黑臭。理想的方案为一天二潮引水,考虑到苏州河桥闸今后正常运行每日涨潮只进一次,因而只能采取一天一潮引水,并且削减50%污染量的方案。
2.虹口港水系
虹口港水系受条件限制,只能引黄浦江下游水,水质劣于Ⅴ类,但明显好于片内水质,从分析统计可以看出,引水量一天二潮仅为14.4万m3,显然引水量不足,第8天开始水质变化开始稳定,污染物浓度CODCr、BOD5、NH3—N分别改善29%、37%、63%,水体未能消除黑臭。经模拟计算最少削减30%污染物量后,第5天水体消除黑臭,第8天水质变化达到稳定,染物CODCr、BOD5、NH3—N浓度改善为48%、55%、72%,水质趋于稳定。
3.杨树浦港水系
杨树浦港水系受条件限制,只能引黄浦江下游水,水质劣于Ⅴ类,但明显好于片内水质,从分析统计可以看出,引水量一天二潮为15.1万m3,显然引水量不足,第15天开始水质变化达到稳定,污染物浓度CODCr、BOD5、NH3—N分别改善26%、20%、53%,水体未能消除黑臭。经模拟计算最少削减40%污染物量后,第15天水体消除黑臭,水质污染物浓度CODCr、BOD5、NH3—N分别改善55%、52%、70%,水体消除黑臭,并且达到稳定。
蕴南片调水方案比较见表6.16。
表6.16 蕴南片调水方案比较(汛期,P=50%)
3.2.3 淀北片
方案一和方案二的调水效果相比,在汛期时二者还相差不大,但在非汛期方案一的效果要明显优于方案二。尽管方案二引水口门的水质状况要比方案一好,但由于方案二引排水能力要比方案一差,片内排放的污染物不能及时地排出。同样方案二在片内水质达到平衡的时间上反映出,在50%保证率条件下,方案二调水后片内水质达到平衡天数均要比方案一的天数长。与方案一的调水效果相比,方案三的效果和方案一基本一致。CODCr的降低效果方案一略好,BOD5和NH3—N的降低效果方案一略好。两种方案目前引水口门的水质相差不大,但方案三的引水口将来作为青松控制片的排水通道,一旦青松控制片开展调水,方案三引水口的水质势必下降,影响调水效果。此外方案三沿苏州河的北横沥、华漕港敞开,使片内北部河道污染物有相当一部分排入苏州河,因此须在使用方案一调水后,片内水质与苏州河水质相近,方可使用方案三。
淀北片调水方案比较见表6.17。
表6.17 淀北片调水方案比较(汛期,P=50%)
3.2.4 青松大控制片(www.daowen.com)
由于青松片临近黄浦江、淀山湖,且汛期上游来水量和水质都相对较好,对片内调水有利。仅通过水闸运行调度,不削减污染物排放量,方案一调水效果最差,水质在调水后第12天达到平衡,但各项指标都相对较高,影响主要因素CODCr仅比背景值降低了17.6%,其他各方案均降低了20.6%。可见,方案一不宜选用。方案二调水效果次之,调水后第22天水质才达到平衡,时间比方案三的10天和方案四的11天多出一倍,故方案二也不是最佳选择。方案三和方案四引水量相差16.7万m3,调水效果没有明显差别,仅通过水闸运行调度,不削减污染物排放量,水质达到平衡后仅氨氮浓度略微好转。削减污染物量的20%和30%后,两方案调水效果仍无较大差异。所以在调水效果相似的情况下,选用方案三最为合理、经济。如果不调水,仅通过水体自净,要使青松片内水质达到Ⅴ类水标准,污染物至少应削减25.9%;如果调水,结合片内水体自净,在削减污染物排放量的20.0%后,7天就可以使青松片内水质达到Ⅴ类水标准。所以要改善青松片的现状水质,通过方案三引清调水是可行的、有效的。
青松片调水方案比较见表6.18。
表6.18 青松片调水方案比较(汛期,P=50%)
3.2.5 浦东大控制片
四个方案中方案一引水水质最好,通过调水稀释,片内水质在第8天达到Ⅴ类水标准;方案三引水水质略差于方案一,但引水量比方案一大,通过调水稀释,片内水质在第5天达到Ⅴ类水标准,比方案一提前3天。两方案同样存在的一个缺点,就是从长江口调水时,因为长江水中的泥沙含量较高,可能会在片内淤积。根据历次调水经验分析,水质达到Ⅴ类水标准时,方案一、方案三可能分别引进了10.4万t和5.4万t泥沙。比较两方案,方案三优于方案一。方案二和方案四的引水水质较差(劣Ⅴ类),直接调水,均不能使片内水质好转至Ⅴ类。在污染物排放量不变的条件下,要改善引水水质(使其达到Ⅴ类标准),仅通过调水,两方案仍不能达到目的。污染物量削减20%后,由于方案四的引水量较大(每潮引水量是方案二的两倍),片内水质在第4天时达到Ⅴ类水标准,方案二则在第13天才达到目的。显然,方案四优于方案二,但其引水水质不理想,不宜采用。由上述分析可得,四方案中方案三最优。
浦东片调水方案比较见表6.19。
表6.19 浦东片调水方案比较(汛期,P=50%)
但是,当黄浦江上游来水量明显减少时,如果在黄浦江中上游引水,再由下游各排水口门排水,可能引起污水上溯。故在运行方案三时,要考虑黄浦江来水情况。如果不调水,仅通过水体自净,要使片浦东内水质达到Ⅴ类水标准,污染物至少应削减31.8%,且需要28天。如果调水,结合片内水体自净,在削减污染物排放量的20.0%后,5天就可以使浦东片内水质达到Ⅴ类水标准。所以要改善浦东片的现状水质,通过方案三引清调水是可行的、有效的。第一,综合考虑调水后的水质改善、对周边水环境的影响及泥沙沉积等情况,选择方案三为最佳。第二,当黄浦江上游来水量明显减少时,如果在黄浦江中上游引水,再由下游各排水口门排水,可能引起污水上溯,故在运行方案三时,要考虑黄浦江来水情况。第三,如果削减直接排入水体污染物总量的20%,再进行水资源调度,能够取得较理想的效果。
3.2.6 崇明岛片、长兴岛片、横沙岛片
1.崇明岛片
仅依靠水闸的运行,对现有污染物排放量不进行削减,按崇明岛两个调水方案进行水资源调度结果表明,水质能达到Ⅳ类水标准。但要使崇明岛水质进一步改善到Ⅲ类水标准,必须对污染物排放量进行控制。根据崇明岛污染物排放现状,影响水质的主要因素是CODCr,故主要对CODCr的排放量进行削减。根据计算分析,考虑50%保证率下,削减20%CODCr的排放量,则引水9天水质可改善至Ⅲ类;削减30%CODCr的排放量,则引水5天水质可改善至Ⅲ类。
2.长兴岛片
仅依靠水闸的运行,对现有污染物排放量不进行削减,按长兴岛的调水方案进行水资源调度结果表明,水质能达到Ⅳ类水标准。但要使长兴岛水质进一步改善到Ⅲ类水标准,必须对污染物排放量进行控制。根据长兴岛污染物排放现状,影响水质的主要因素是CODCr,故主要对CODCr的排放量进行削减。根据计算分析,考虑50%保证率下,削减20%CODCr的排放量,则引水5天水质可改善至Ⅲ类;削减30%CODCr的排放量,则引水4天水质可改善至Ⅲ类。
3.横沙岛片
仅依靠水闸的运行,对现有污染物排放量不进行削减,按横沙岛的调水方案进行水资源调度结果表明,汛期在25%、50%、75%保证率下,调水经过5天、13天、15天后,水质可达到Ⅲ类水标准。但长江水含沙量较大,不宜引水天数过长,故考虑对污染物排放量进行削减,以减少引水天数,使水质达到Ⅲ类水标准。根据计算分析,在50%保证率下,削减20%CODCr的排放量,则引水4天,水质可改善至Ⅲ类;在75%保证率下,削减20%CODCr的排放量,则引水4天,水质可改善至Ⅲ类。
以上三岛片调水方案比较见表6.20。
表6.20 三岛片调水方案比较(汛期,P=50%)
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