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05水环境评价
第五章水环境影响评价
5.1评价河段水文特征与水域环境功能
七都溪发源于宁德市境内的虎贝乡第一旗,由西向东贯穿全境,于七都镇入海,属单独入海的河流,干流全长58km,总流域面积333.5km2,为宁德蕉城区境内仅次于霍童溪的第二大河。
流域内大部分为中等切割构造侵蚀的中低山区,植被覆盖良好,沿溪除河源地区的虎贝、中游的洋中两块盆地外,河流多穿行于崇山峻岭之中,河床陡竣,水流湍急,水力资源十分丰富。
河道平均破降为14.13%,天然落差达820m,可利用落差774.75m,其水电资源理论蕴藏量为6.87kW,可开发量达5.17万kW。
七都溪流域规划六级开发,前五级电站已得到开发,从上游到下游分别为白岩电站、长潭电站、洋中电站、大泽电站、大港电站和官昌电站,以在充分利用水能资源与可承受的淹没损失中取得平衡。
拟开发的官昌水库为七都溪流域开发的最后一级,其主要功能是供水、灌溉,在此基础上兼顾发电。
根据《宁德市环保局关于宁德市官昌水库环境影响评价执行标准意见的函》(宁市环[2003]监20号),库区为饮用水源一级保护区,水质执行GB3838-2002《地表水环境质量标准》中的Ⅱ类标准;坝下的河段为渔业及工农业用水区,执行GB3838-2002《地表水环境质量标准》中的Ⅲ类标准。
5.2水环境质量现状与评价
5.2.1水质现状调查
(1)断面布设
根据纳污水系的走向和分布特征,在评价河段内共布设4个监测断面,在其中泓位置设一条垂线,采表层水样具体位置和断面特征详见表5.1和图5-1。
表5.1水质监测断面布设情况
编号
断面
名称
断面位置
备注
1
下洋村
下洋村上游1公里
外洋坝址上游2公里
2
外洋坝址
下洋村下游1公里
推荐坝址
6
马坂坝址
马坂上游0.5公里处
坝址下游2.5公里(候选坝址)
7
桥头村
桥头上游0.5公里
坝址下游5公里
(2)监测频次
共采二次样,采样时间为2003年6月18日。
(3)监测项目与分析方法
监测项目有水温、pH、DO、高锰酸盐指数、总氮、总磷、SS、叶绿素α、透明度共计9项。
样品的采集、保存和分析均按GB3838—2002的规定及国家标准分析方法的要求进行。
监测项目与分析方法详见表5.2。
表5.2水质监测项目与分析方法
序号
监测项目
分析方法
方法来源
检出限
1
水温
温度计法
GB13159-91
—
2
pH
玻璃电极法
GB6920-86
—
3
DO
碘量法
GB7489-87
0.2mg/l
4
高锰酸盐指数
酸性高锰酸钾法
GB11892-89
0.5mg/l
5
总氮
碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法
GB11894-89
0.05mg/l
6
总磷
钼酸铵分光光度法
GB5750-85(10)
0.01mg/l
7
SS
重量法
GB11901-89
—
8
叶绿素α
分光光度法
SL88-94
—
9
透明度
塞氏圆盘法
《水和废水监测分析方法》
—
(4)监测结果
水质现状监测结果见表5.3。
表5.3水质监测结果单位:
毫克/升
断
面
水温
℃
pH
DO
高锰酸盐指数
总氮
总磷
SS
叶绿素α
mg/m3
透明度(米)
1
22.7
6.88
8.10
2.10
0.51
0.021
12.0
0.608
1.0
2
22.8
6.78
7.85
1.37
0.45
0.017
9.7
0.626
1.0
3
22.5
7.03
7.56
1.41
0.48
0.020
6.1
0.404
1.0
4
22.8
7.05
7.66
1.41
0.47
0.020
5.0
0.435
1.0
5.2.2水质现状评价
(1)评价因子
选用pH、DO、高锰酸盐指数、总氮、总磷共计5个项目为评价因子。
(2)评价标准
评价标准按GB3838—2002《地表水环境质量标准》中的分级判据,坝址上游以Ⅱ类标准进行评价,坝址下游其余监测点位以Ⅲ类标准进行评价。
评价标准值详见表5.4。
表5.4地表水环境质量评价标准单位:
mg/l
类别
项目
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
pH(无量纲)
6~9
DO≥
7.5
6
5
3
2
高锰酸盐指数≤
2
4
6
10
15
总磷(以P计)≤
0.02
(湖、库0.01)
0.1
(湖、库0.025)
0.2
(湖、库0.05)
0.3
(湖、库0.1)
0.4
(湖、库0.2)
总氮(湖、库,以N计)
0.2
0.5
1.0
1.5
2.0
(3)评价方法
根据监测结果,以各水质参数的监测平均值直接对照GB3838—2002《地表水环境质量标准》,采用单项指标标准指数法加超标率法进行评价,并评定各断面所属的水质类别。
即:
单项水质参数i在第j点的标准指数
DO的标准指数为:
DOj≥DOs
DOj pH的标准指数为: 水质参数的标准指数>1,表明该水质参数超过了规定的水质标准,已经不能满足使用要求。 (4)评价结果 评价断面水质指数现状评价结果见表5.5。 表5.5水质指数现状评价结果 断面 pH DO 高锰 酸盐指数 总氮 总磷 评价采用标准 1# 0.12 0.18 0.53 0.21 河流Ⅱ 1.02 0.84 库Ⅱ 2# 0.22 0.28 0.34 0.17 河流Ⅱ 0.90 0.68 库Ⅱ 3# 0.02 0.28 0.24 0.10 河流Ⅲ 4# 0.03 0.25 0.24 0.10 河流Ⅲ 从表5.5“水质现状评价结果”可知: 未建设本项目未建设前,4个断面均执行河流评价标准,各断面水质较好,各项指数指标均可达到水环境功能区划所规定的水质标准。 若将拟建坝址前的水质采用湖库标准进行评价,可以发现1#断面的总氮已超标,2#断面的总氮、1#和2#断面的总磷,也接近标准,说明已受到氮、磷等营养盐的一定污染。 5.2.2水库富营养化现状评价 (1)评价方法 根据中国环境监测总站《湖库(水库)富营养化评价方法及分级技术规定》(总站生字[2001]090号),采用综合营养状态指数法进行水库富营养化状况评价。 综合营养状态指数计算公式为: 式中: LTI(∑)—综合营养状态指数; Wj—第j种参数的营养状态指数的相关权重 TLI(j)—代表第j种参数的营养状态指数。 以chla作为基准参数,则第j种参数的归一化的相关权重计算公式为: 式中: rij—第j种参数与参数与基准参数chla的相关系数; m—评价参数的个数。 中国湖泊(水库)的chla与其它参数之间的相关关系rij及rij2见表5.6。 表5.6中国湖泊(水库)部分参数与chla的相关关系rij、rij2值及wj 参数 Chla(叶绿素a) TP(总磷) TN(总氮) SD(透明度) CODMn(高锰酸盐指数) rij 1 0.84 0.82 -0.83 0.83 rij2 1 0.7056 0.6724 0.6889 0.6889 wj权重 0.26626 0.18787 0.17903 0.18342 0.18342 备注 引自金相灿等著(中国湖泊环境),表中rij来源于中国26个主要湖泊调查数据的计算结果。 营养状态指数计算公式为: ①TLI(chl)=10[2.5+1.086ln(chl)] ②TLI(TP)=10[9.436+1.624ln(TP)] ③TLI(TN)=10[5.453+1.694ln(TN)] ④TLI(SD)=10[5.118-1.94ln(SD)] ⑤TLI(CODMn)=10[0.109+2.661ln(CODMn)] 式中: 叶绿素a(chl)单位为mg/m3,透明度(SD)单位为m;其它指标单位均为mg/l。 (2)参评指标 选用叶绿素a(chla)、总磷(TP)、总氮(TN)、透明度(SD)、高锰酸盐指数(CODMn)共计5个因子为参评指标。 (3)分级标准 湖泊(水库)营养状态分级标准是采用0~100的一系列连续数字对湖泊(水库)营养状态进行分级,在同一营养状态下,指数值越高,其营养程度越重,分级情况见表5.7。 表5.7湖泊(水库)营养状态分级标准 TLI(∑)<30 30≤LI(∑)≤50 50<TLI(∑)≤60 60<TLI(∑)≤70 TLI(∑)>70 贫营养 中营养 轻度富营养 中度富营养 重度富营养 (4)评价结果 取拟建水库库区的2个断面水质计算其各断面营养状态指数,计算结果见表5.7。 表5.8拟建水库库区断面现有营养状态 指标 断面 叶绿素 (mg/m3) 总磷 (mg/l) 总氮 (mg/l) 透明度 (m) CODMn(mg/l) 浓度 1# 0.608mg/m3 0.021mg/l 0.51mg/l 1.0m 2.10mg/l 2# 0.626mg/m3 0.017mg/l 0.45mg/l 1.0m 1.37mg/l TLI(j) 1# 19.6 31.6 43.1 51.2 19.5 2# 19.9 28.2 41.0 51.2 9.5 wj 0.26626 0.18787 0.17903 0.18342 0.18342 wj*TLI(j) 1# 5.2 5.9 7.7 9.4 3.6 2# 5.3 5.3 7.3 9.4 1.7 TLI(∑) 1#断面: 31.8;2#断面: 29.0 评价结果 1#断面: 中营养;2#断面: 贫营养 从表5.8中可知,拟建水库库区的1#断面处于中营养状态;2#断面处于贫营养状态。 但从综合营养状态指数上看,1#断面为31.8;2#断面为29.0,二个断面的数值相差不大,都处于贫营养与中营养分界值附近,说明水质已受到一定营养盐污染。 5.3水环境影响预测和评价 5.3.1施工期水环境影响预测与分析 根据工程分析,施工期对水环境可能产生影响的主要是施工人员的生活污水和施工生产废水,以及土石方开挖、填筑、堆弃和砂料开采过程散落的泥沙。 (1)施工生活污水 根据工程分析,施工高峰期生活污水排放量为60.8吨/日,河水流量以(P=90%)的流量2.31m3/s计,污径比可达1: 3283,排入河流的生活污水经充分混合后所产生的污染物浓度增量(未经处理)分别为: CODCr0.12mg/l、BOD50.06mg/l、总氮0.02mg/l、总磷0.0008mg/l,混合过程长度小于1.0km。 在混合段河水仅有部分果树、茶树灌溉用水,因此,对下游用水影响不大。 (2)施工生产废水 施工期生产废水包括砂石料冲洗废水、混凝土搅拌系统冲洗废水、工程汽车冲洗废水和机械修配清洗废水等,施工生产废水产生情况见表5.9。 表5.9施工生产废水及其污染物产生情况 来源 废水量(t/h) 主要污染物 产生浓度(mg/l) 达标浓度(mg/l) 砂石料冲洗 60 SS 20000 混凝土搅拌系统冲洗 4.8 SS 2000 工程汽车冲洗 2.4 SS 2000 石油类 20 机械修配清洗 14 石油类 100 合计 SS 14956 70 石油类 19 5 河水流量以(P=90%)的流量2.31m3/s计,污径比为1: 102,排入河流的生产废水经充分混合后所产生的污染物浓度增量(未经处理)分别为: SS147mg/l、石油类0.2mg/l,对河流水质影响很大。 若生产废水经达标处理后排放,其所产生的污染物浓度增量(充分混合后)分别为: SS0.0.69mg/l、石油类0.05mg/l,对河流水质的影响甚微。 因此,施工期必须设置沉淀池和隔油池,施工废水处理达标后方能排放。 (3)施工散落泥沙 本工程明挖土方83365m3、明挖石方61300m3、洞挖石方39646m3,合计土石方184311m3,共需回填土石方量约1万m3,尚有约17万m3左右的弃渣需要堆弃。 土石方开挖、填筑过程中,如不采取必要的防护措施,散落水体的泥沙不仅可造成河水中悬浮物含量的增加,甚至可造成河道的淤积、堵塞。 因此应严格施工管理,做好水土保持措施。 土石方开挖、填筑区主要在坝址附近,部分散落河水中的泥沙经扩散、沉降,会影响下游水质。 从现场踏勘和情况了解来看,工程石料开采对河流水质影响不大。 条石料场: 岩性为石英正长斑岩,位于七都镇桥头村北面山坡采石场。 山坡下有简易公路连接七都—外洋的公路,可用拖拉机直运至坝区。 为一已在开采的石料场,岩体完整性好,岩质坚硬,岩基裸露,开采过程中表面剥离量甚小,开采过程中所产生的少量碎石既用来铺砌简易土路改善料场运输条件又可以经破碎后用作项目碎石料,因此条石料场对水环境影响较小。 砂料场: 砂属中砂。 料场在八都镇溪池村的霍童溪右岸边,长约1km,宽约30m~50m,储量6万m3。 为一已在开采的砂料场,有公路直达料场,运距22.5km。 因此选用这一常年性开采的砂料场为砂料购买场对周边水环境影响不大。 乱块石料场: 岩性为流纹质晶屑凝灰熔岩。 外洋坝址两岸山坡上,其中右岸料场需开简易公路、左岸料场位于七都~外洋公路边坡山坡上。 储量5万m3。 距外洋坝址运距2~3km。 从现场踏勘情况了解来看,若进行开采对路基边坡稳定性会产生一定影响,因此若不采用一定的水土保持措施,对下游水体水质影响较大。 5.3.2运行期库区水环境影响预测与评价 5.3.2.1对库区水文的影响 官昌水库工程是一以供水、灌溉为主,兼顾发电的中型水库,供水设计流量5.2m3/s(近期流量2.66m3/s),其中供给水厂10万吨/日,供给企业4m3/s(近期流量1.5m3/s),灌溉面积2700公顷,电站装机2 4000kW。 由于官昌水库首先保证供水,其次为灌溉和发电(灌溉和发电可结合),因此官昌水库调节采用丰、平、枯三个代表年以蓄补需调节,即根据供水、灌溉的需求进行水库调节,若水库来水大于需水量,则水库按等流量法进行调节,若水库来水小于需水量,则动用水库存水按需水量放水。 按等流量法进行调节。 该电站建成营运后对库区水文的影响主要表现为水位抬高和水流流速平稳等方面: 在洪水期,库区开始补水,直至在蓄水位69m,库区内各断面水位由建坝前天然流态水位升高至一定高程并将相对稳定,其中坝前水位将上升约21.5m。 随着库区水位的上升,库区水体流速则明显减缓。 在平水期、枯水期,当来水流量小于需水量时,库区水位由正常蓄水位110m,慢慢的下降,库区水体流速则明显减缓。 表5.10为水库水量供需平衡表。 表5.10水库水量供需平衡表 月份 旬 桥头下泄量 区间来水量 来水合计 灌溉用水量 10万吨水厂 钢铁厂远期 用水量合计 平衡水量(万m3) (万m3) (万m3) (万m3) (万m3) 用水(万m3) 用水(万m3) (万m3) 余水 缺水 4 上旬 34.0 296.9 330.9 115.5 100 345.6 561.1 0.0 230.2 中旬 37.6 327.1 364.7 118.9 100 345.6 564.5 0.0 199.8 下旬 73.5 678.3 751.8 144.0 100 345.6 589.6 162.2 5 上旬 73.5 605.0 678.5 152.8 100 345.6 598.4 80.1 中旬 74.7 692.6 767.3 141.5 100 345.6 587.1 180.2 下旬 74.7 1554.6 1629.3 197.0 110 380.2 687.2 942.1 6 上旬 74.7 714.0 788.7 234.4 100 345.6 680.0 108.7 中旬 74.7 2482.7 2557.4 247.1 100 345.6 692.7 1864.7 下旬 74.7 2448.1 2522.8 314.4 100 345.6 760.0 1762.8 7 上旬 74.7 540.1 614.8 321.8 100 345.6 767.4 0.0 152.6 中旬 74.7 376.0 450.6 557.6 100 345.6 1003.2 0.0 552.6 下旬 74.7 509.3 583.9 343.9 100 345.6 834.1 0.0 250.2 8 上旬 74.7 675.3 750.0 189.2 110 380.2 634.8 115.2 中旬 74.7 417.7 492.4 228.9 100 345.6 674.5 0.0 182.1 下旬 74.7 2950.4 3025.1 289.4 110 380.2 779.6 2245.5 9 上旬 74.7 635.5 710.2 144.9 100 345.6 590.5 119.7 中旬 74.7 842.4 917.1 129.2 100 345.6 574.8 342.3 下旬 74.7 712.9 787.6 118.9 100 345.6 564.5 223.1 10 上旬 74.7 600.4 675.1 124.3 100 345.6 569.9 105.2 中旬 74.7 725.9 800.6 170.4 100 345.6 616.0 184.6 下旬 74.7 662.0 736.7 142.5 110 380.2 632.7 104.0 11 上旬 74.7 356.7 431.4 53.1 100 345.6 498.7 0.0 67.3 中旬 74.7 270.8 345.5 35.4 100 345.6 481.0 0.0 135.5 下旬 74.7 228.6 303.3 29.5 100 345.6 475.1 0.0 171.8 12 上旬 74.7 210.7 285.3 27.0 100 345.6 472.6 0.0 187.3 中旬 74.7 196.7 271.4 24.6 100 345.6 470.2 0.0 198.8 下旬 74.7 165.3 240.0 22.1 110 380.2 512.3 0.0 272.3 1 上旬 74.7 168.4 243.1 22.1 100 345.6 467.7 0.0 224.6 中旬 74.8 133.9 208.6 27.0 100 345.6 472.6 0.0 264 下旬 74.8 136.9 211.7 39.3 110 380.2 529.5 0.0 317.8 2 上旬 74.8 204.3 279.1 22.1 100 345.6 467.7 0.0 188.6 中旬 74.8 195.1 269.9 30.5 100 345.6 476.1 0.0 206.2 下旬 74.8 152.6 227.3 26.0 80 276.5 382.5 0.0 155.2 3 上旬 74.8 479.1 553.9 40.3 100 345.6 485.9 68.0 中旬 74.8 159.5 234.3 43.2 100 345.6 488.8 0.0 254.5 下旬 74.8 268.4 343.1 44.2 110 380.2 534.4 0.0 191.3 合计 2609.0 22774.3 25383.3 4913.0 3650.0 12614.7 21177.7 8608.3 4402.7 电站营运后,由于库区水流速度减缓加上大坝的拦蓄作用,泥沙容易在库内落淤。 根据“工可”分析结果,50年内库内的淤沙总量可达184.4万m3。 5.3.2.2对库区水温的影响 采用α、β法判别水库水温结构,即: (1)当α≤10时为稳定分层型 此时若β≥1,洪水对水温结构有影响,呈临时混合型;若β≤0.5,洪水对水温结构无影响;0.5<β<1,洪水对水温结构有一定影响,但未能破坏水温的分层结构。 (2)α≥20时,为混合型 (3)10<α<20,为过渡型 拟建坝址多年平均径流总量为43764万m3,水库总库容3030万m3,计算得水库α=14.4,属过渡型水库。 因此库区上下层水温有一定差别,工程建设后在一定程度上会改变原有河流的水温分布。 但由于官昌水库最高蓄水位时的水深最深处仅为21.5米,该地区一年中月平均气温变化幅度较小(小于20℃),因此,上下层水温差别不大。 5.3.2.3对库区纳污能力和水质的影响 工程建成后,受拦河大坝的影响,库内水位将抬高,水体流速减缓,水体对污染物的稀释、扩散、迁移和净化能力将产生一定的变化。 为分析工程建设对库区纳污能力的影响,我们以CODMn为例,假设CODMn的排放量为100mg/s,分别预测工程建设前后的污染物浓度分布,由此说明工程实施对库区水体纳污能力的影响。 (1)预测方法 由于电站以供水为主兼顾灌溉,设计出水流量为5.2m3/s,为此,工程前后的水质预测模型均采用《导则》推荐的二维稳态混合衰减模式。 若考虑岸边排放,则有: 式中: C(x,y)—(x,y)处污染物垂向平均浓度; H—河流水深; u—河流流速; Ch—河流上游污染物浓度; Cp—污染物排放浓度; Qp—污水排放量; B—河流宽度; K1—耗氧系数; My—横向混合系数。 (2)预测参数的选取 K1、My采用《导则》推荐的计算方法求取,即: K1=K1'+(0.11+54I)u/H My=(0.058H+0.0065B)(gHI)1/2 其中,I为河流坡降,K1'为实验室测定的耗氧系数。 工程前后的预测参数取值见表5.11。 表5.11工程前后预测参数取值 项目 平均河宽 B(m) 平均水深 H(m) 平均流速 u(m/s) 横向混合系数 My(m2/s) 耗氧系数 K1(1
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