引洮工程对区域水环境的影响毕业论文

毕 业 论 文 题 目 引洮工程对区域水环境的影响研究学 院 生命科学与化学学院 姓 名 xxx 专 业 地理科学 学 号 292100149 指导教师 xxx 提交日期 2013.05 .15 目录1.2规划范围31.3工程建设意义42.引洮工程供水区现状42.1供水区1.引洮工程简介31.1工程目的3自然环境状况42.2 供水区社会经济状况42.3 供水区水生态环境状况53.工程建设对供水区水环境的影响63.1主要水质指标及污染物来源分析63.1.1水质指标63.1.2主要水质标准63.1.3污染物来源分析63.2工程建设对地表水的影响73.2.1对洮河下游水环境的影响。73.2.2对典型河段的影响。83.2.3 对典型水库的影响。83.3对地下水的影响94水环境保护措施114.1水源地保护措施114.2土壤次生盐渍化的预防措施114.2.1工程措施114.2.2农业措施。124.2.3 生物措施。135主要结论13引洮工程对区域水环境的影响xxx（天水师范学院生命科学与化学学院，甘肃，天水，741000） 摘要 引洮工程是一项大型跨流域调水工程，是甘肃省历史上最大的水利工程。该引洮工程的建设，将会对当地经济社会的发展和生态环境的改善起到极大的促进作用。但是随着上游经济社会的不断发展，污染物的排放量也随之增加，可能会对下游供水区的水环境质量造成一定的影响。与此同时，工程施工过程中对当地水体造成一定的污染，随着工程建设的不断进展和下游用水量的增加，一系列的水环境问题将会产生。因此，考虑到以上所面临的环境问题，我们从水环境容量，水环境背景值等方面来分析水环境的污染状况，制定科学合理的排污方案，减轻对洮河水资源的压力，使当地经济社会的发展与水环境相协调。实现可持续发展。关键词：引洮工程 水资源 水环境容量 Effects of Tao River Diversion Project on Regional Water Environment AbstractZhangJianwen(School of Life Science and Chemistry, Tianshui Normal University, Gansu ,Tianshui 741000) Abstract：Tao River Diversion Project is a large-scale inter-basin water transfer project in Gansu Province, is the largest in the history of water conservancy project. The construction of the Tao River Diversion Project, will of local economic and social development and the improvement of the ecological environment has played a great role in promoting. But with the continuous development of the economic society, pollutant emissions increases, may affect the water environment quality of downstream water supply area. At the same time, caused certain pollution to the local water engineering construction process, the construction and the continuous development of downstream the increase in water consumption, water will be a series of environmental problems generated. Therefore, considering the environmental problems facing the us from above, the water environmental capacity, water environmental background values to analyze the water pollution situation, formulate scientific and reasonable scheme to reduce the pollution of water resources, water pressure, the development in harmony with the local water environment economy and society. The realization of sustainable development.Key words： Tao River Diversion Project Water resources Water environmental capacity 1.引洮工程简介 1.1工程目的 引洮工程是甘肃省历史上最大的大型跨流域调水水利工程，该工程引洮河水自流到甘肃中部，已解决甘肃中部干旱贫困地区城镇生活及工业用水、农村人蓄饮水、生态环境用水，兼有发电、灌溉、防洪等综合功能。1.2规划范围引洮工程的规划范围是西至洮河、东至葫芦河、南北界于渭河和黄河之间，受益区总面积1.97万km2。计划解决研究区内的定西、通渭、临洮、渭源、陇西、榆中、会宁甘谷、武山、秦安、静宁11个国家级贫困县155个乡镇生产及生活用水、农村人畜用水和生态环境用水，保障区域人口、资源、环境协调发展。1.3工程建设意义 以定西、会宁为代表的甘肃中部地区干旱少雨，植被稀少，水资源极度紧缺，水土流失严重，经济基础薄弱，工业发展水平低，农业生产条件差，农作物产量低，群众生活十分贫困，是国家专项扶贫重点地区。引洮工程是改变甘肃中部地区贫困落后面貌，促进社会经济、生态环境全面协调发展的重大基础设施。该项目的建成将实现甘肃中部地区水资源的优化调度，从根本上解决该地区水资源匮乏的问题，为该地区的生态环境建设提供水资源保障，群众的生存条件将得到明显改善，生态环境将向良性方向发展，对实现当地群众脱贫致富，维护社会稳定，促进经济社会的可持续发展具有十分重要的意义，同时对整个黄河中上游地区的水土保持和生态环境建设也具有积极的影响。2.引洮工程供水区现状2.1供水区自然环境状况引洮工程影响区大部分地处甘肃中部地区，地形总体为西高东低，南北高中部低，西秦岭、马衔山横亘南北，中部为陇西黄土高原。根据甘肃省气候分区，区域由西向东依次分属甘南高寒湿润区、陇中冷温带半湿润半干旱气候区。气候特点是光照丰富，干燥少雨，蒸发强烈。研究区四季分明，夏季短暂，冬季漫长寒冷，日照时间长，昼夜温差大。区域分布有黑垆土、灰钙土、黄绵土、红粘土四种土壤类型，其中分布较广的是黑垆土和灰钙土。在区域分布上，以定西县的鲁家沟、会宁的汉岔、甘沟、韩集一线为界，以南为黑垆土，以北为灰钙土。2.2 供水区社会经济状况研究区人口高度密集，各县平均人口密度都在 200 人/km2以上，人口自然增长率约为 15，高于全国平均水平 12，给水土资源和生态环境造成巨大的压力。占研究区总灌溉面积 68.7%的定西、会宁、通渭三县人口 2004 年的统计结果如下定西、会宁、通渭人口状况表 县 名总 人 口年内出生人口年内死亡人口自然增长率（）定 西4420678832271813.89会 宁53536811122254716.18通 渭4284668781208915.75表一研究区距西北的交通枢纽-兰州比较近，境内有陇海铁路和国道 312、310、甘川线等干线公路穿过，省道及县乡道路密度较大，交通便利。区内电力、水利、通讯、油气管道等公用设施也有较多分布，近年来发展迅速，除了少数偏远山村，大部分村镇实现了通路、通电灯和电话。研究区经济基础薄弱，工业发展水平低，工业结构单一，现有工业多为建材加工农副产品加工，大部分是乡镇企业，经营规模小、科技含量低，发展潜力不足，市场竞争力弱。农业是传统的支柱产业，但是由于干旱少雨、水利工程设施不足等因素，研究区人均水资源占有量仅为 130m3，属严重缺水区，农业生产条件差，农作物产量低，尚未摆脱“靠天吃饭”的局面。2.3 供水区水生态环境状况水资源匮乏，用水效率低。甘肃中部地区气候干燥，降水稀少，蒸发强烈，维持生态环境的水资源需求量大，人类的生存和发展也依赖于水资源的供给，因此，水资源供需矛盾突出。同时由于水资源时空分布不均，每年 69 月份的降水量占全年总降水量6070%，而且降水多以暴雨、雷阵雨的形式出现，有限的水资源难以得到合理配置，缺水严重。该地区分属洮河、渭河、祖厉河、宛川河流域，共有大大小小的河流十几条，但是由于植被覆盖率低，水土流失严重，降雨量少等原因，产流量仅占降雨量的 5%左右，各河道多年平均河川径流量均在 1.0 亿 m3以下，且多为暴雨洪水。土壤侵蚀剧烈，水土流失严重。甘肃中部地区属于陇西黄土丘陵沟壑区，是黄河中上游水土流失最严重的地区，近8.56万km2的陇西黄土丘陵沟壑区水土流失面积就达7.59万2，占土地总面积的88.8%，占黄土高原水土流失面积53万km2的14.3%，占甘肃省内黄河流域水土流失面积10.5万km2的72.3%。省内流入黄河的泥沙量5.18亿t/a，占黄河年均输沙量的1/3，其中70%以上来自于陇西黄土丘陵沟壑区。在半干旱半湿润的易旱气候条件及地表径流并不充分的情况下，剧烈的土壤侵蚀是该地区最严重的生态问题。所以，甘肃中部地区是甘肃省水土保持退耕还林还草的重点区域。3.工程建设对供水区水环境的影响3.1主要水质指标及污染物来源分析3.1.1水质指标 第一类，物理性水质指标，如，温度、色度、溴和味、浑浊度、透明度等。其他物理性状指标。如，总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体、电导率等。 第二类，化学性水质指标，。如，pH、碱度、硬度、各种阳离子、各种阴离子、总含盐量、一般有机物等。有毒的化学性水质指标。如，重金属、氰化物、各种农药等。有关氧平衡的水质指标。如，溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、总需氧量（TOC）等。 第三类，生物学水质指标。包括细菌总数、总大肠菌群数、各种病原细菌、病毒等。3.1.2主要水质标准 1988年国家环保局修订并颁布的地面水环境标准明确指出：“本标准适用于中华人民共和国领域内的江、河、湖泊、水库等具有使用功能的地面水域。”该标准依据地面水水域使用的目的和保护目标将其划分为五类: 参数类类类类类PH6.58.569氯化物250以下250250250250BOD3以下34610COD15以下15以下152025 单位：mg/L表二3.1.3污染物来源分析 引洮工程施工中隧洞开挖产生的涌水、混凝土拌合施工、砂石料场施工、施工机械泄露、排放的含油污水以及施工营地的人员的生活污水可能引起水环境污染。工程施工废水主要来自隧道施工的涌水、沙石料厂拌合与混凝土生产过程的废水、施工机械漏油的废油及施工营地的人员生活的污水排放等。引洮工程施工期污染因素分析表污染来源主要污染因素主要污染因子排放方式沙石料厂作业沙土、建筑石料PH、SS间歇排放隧道开挖作业隧道涌油COD、SS间歇排放施工机械作业泄漏油污COD、石油类间歇排放施工营地人员生活生活污水BOD、SS间歇排放 表三 工程施工期对水环境产生的影响主要来自施工人员产生的生活污水和工程建设作业现场中产生的生活废水。根据有关设计文件，工程施工期高峰职工总数为8281人，按生活供水35L/d人计算，污水排放系数0.65，人均日排放量0.02m3计，则施工营地日最大生活污水排放量为166m。由于生活污水主要为沙硕石料冲洗、施工机械冲洗等产生的废水，高峰期日排放量为796.5吨，考虑经沉淀处理后70%的循环利用，其高峰期日排放量为265.5吨，主要是冲洗骨料的石粉末废水。3.2工程建设对地表水的影响 3.2.1对洮河下游水环境的影响。洮河九甸峡坝址处 1947 年 5 月2000 年 5 月共 54 年的水文资料表明，历年来水最枯的月份均为 13 月，仅从这三个月的流量资料来看，最丰的是 1968 年，最枯的是 1992年。统计显示，13 三个月中只要有一个月的流量大于 60m3/s 的有 6 年，而且即使是最丰的 1968 年，2 月份的流量也只有 55.3m3/s，最枯的 1992 年三个月的流量分别是 20.7、23.1、40.1 m3/s。 洮河九甸峡坝址处流量表图一上图为九甸峡水利枢纽为完全年调节水库，电站设计保证率90%，安装3台机组，装机容量26.4万kw，保证出力5.04万kw，水轮机流量83 m3/s，在最不利的条件下，也将保证一台机组发电。设计中已充分考虑了工程调走的5.5亿m3水量及其在不同月份的分配情况。所以，引洮工程调水后，水库调蓄合理，不会对洮河九甸峡下游的水环境带来明显不利影响。相反，由于水库的调节，泄水量的丰枯变幅小于天然径流的变幅，减小了水库下游河道洪水期的流量，减轻了洪水对沿岸的冲刷，也增大了枯水季节的流量，提高了下游河道流量的稳定性，改善了枯水季节水库下游的水环境。九甸峡水库下游还有已建成的三甲水库和正在建的海甸峡水库的协调运营，对河道垃圾、污物及工业污水的冲刷不会产生大的影响。洮河的泥沙多产生在九甸峡水库下游，对枢纽工程没有影响，而上游少量泥沙将沉积在九甸峡水库，将减少刘家峡水库的沉积。3.2.2对典型河段的影响。为便于研究，选择关川河定西县城馋口段、渭河文峰镇鸳鸯镇段、葫芦河秦安县城渭河入口段为典型河段进行分析。典型河段因灌溉水入渗增加的水量： Qp=A*q*R/3153.6（m3/s）根据表 3-1 分析结果显示，灌溉入渗水转化为河川地表水的量与河段集水区灌溉面积成正比。引水灌溉后，三个河段的流量都有所增加， 其中关川河定西县城馋口段因灌溉增加流量 0.3352m3/s，占该河段多年平均流量 1.15 m3/s 的 29.15%，其他两个河段增加的流量均小于其多年平均流量的 3%。河段名称集水区灌溉面积A（万亩）综合灌溉定额q（m/亩）渠系利用系数集水区灌溉需水总量(万m/a)灌溉回归系数集水区灌溉回归地下水总量（万m）回归地下水转化为地表水百分率R（%）典型河段获得灌溉入渗补给总量万m/a典型河段因灌溉增加流量Qp（m/s）关川河28.09279.850.5813553.40.121626.4165.01057.170.3352渭河9.59279.850.584627.180.12555.2680.0444210.1409葫芦河14.29260.70.586423.110.1383575.0626.250.1986备注 Qp=A*q*R/3153.6（m/s）表四3.2.3 对典型水库的影响。 以定西“七一”水库和会宁“南咀”水库为典型水库进行分析。七一水库每年 9 月开始蓄水，次年 35 月向下游关川河泄水，68 月水库处于提闸状态，大碱沟洪水直接泄入关川河。引洮工程建成后，洮河水可通过二干渠和西河渠给“七一”水库补水，将洮河淡水与大碱沟的咸水混合灌溉。仍采用混合浓度法进行评价，由下表水质预测结果可知，引洮工程每年补给七一水库163万m水量，使大碱沟87万m咸水资源得以利用，保灌面积由3800亩增至6122亩，混合水NO3-的含量远小于地面水V类标准浓度，溶解性总固体2876.9mg/l，属微咸水，但在定西关川河河谷排水便利，不会引起土壤盐渍化。七一水库水质影响预测表评价因子参数取值预测结果Cpmg/lChmg/lQp104m/aQh104m/a混合浓度C.mg/l地面水标准浓度Si。mg/l与标准浓度比值C/SiTDSNO33400.57763010.0216316387872876.93.86250.15 表五 引洮六干渠在会宁规划的灌溉面积全部分布在南咀水库的集水区内。引洮工程建成后，灌溉回归水排入水库，和正常来水混合。仍采用混合浓度法进行评价，由下表水质预测结果可知，混合水NO3含量由0.75 mg/l增至3.53 mg/l，但仍在标准浓度以下，TDS含量由1680 mg/l增至1785.48 mg/l，属微咸水，但仍适宜农业灌溉。经过几年灌溉后，水库的水质会接近洮河水质，所以，引洮工程对“南咀”水库的影响是有益的。评价因子参数取值预测结果Cpmg/lChmg/lQp104m/aQh104m/a混合浓度C.mg/l地面水标准浓度Si。mg/l与标准浓度比值C/SiTDSNO3230013.5516300.510.02070.02070.06850.06851785.483.534250.14表六3.3对地下水的影响 以定西内官-西寨盆地为典型区进行研究。对于一个水文地质单元或一个均衡区来讲，地下水位在均衡期的变化值与地下水量的变化关系如下：h=Q/*AQu 其中：h均衡时段内地下水位变化值； Q均衡时段内地下水量变化值； 含水层给水度或饱和不足量； A 均衡区含水层分布面积。灌溉后盆地地下水各交换量要发生相应的变化，但地下水均衡项目基本保持不变，均衡方程为：Qui+Qup+Quu+Qu=Qu+Qu1+Qu2Q=Qui+Qup+Quu+QuQuQu1Qu2 其中 Qui 山前侧向径流补给量； Qup 降水入渗补给量； Quu 地表水（洪流）补给量； Qu灌溉水入渗补给量； Qu地下水人工开采量； Qu1 潜流人工截引量； Qu2 径流排泄量。 均衡方程中山前侧向径流补给量 Qui、降水入渗补给量 Qup、地表水（洪流）补给量 Quu、潜流人工截引量 Qu1 在灌溉前后均不发生明显变化，假定灌溉后地下水人工开采量 Qu也保持不变，西寨盆地因河道长期断流，地表水补给量 Quu 为零，参数取值和预测结果见下表。预测结果参数取值典型区hmAUQ104mQuiQupQuuQuQuQu1Qu2(104m)内宫盆地0.020420.1511.65727.2251.387.4134.4546115.63327西寨盆地0.163380.1592.77305.9109.650157.9236865.447.3表七由上表 预测结果可知，在保持现有开采量的条件下，引水灌溉后可使定西内官-西寨盆地地下水目前的负均衡转化为正均衡，潜水位缓慢抬升，增大了地下水资源量，从而使井灌用水量增加，扩大水源地的开采能力。 西寨盆地地下水中 NO3、TDS 现状含量变化较大，不同地段含量不同，同一地段不同时期含量也不同，变幅在 3080%之间。盆地现有 1.5 万亩井灌地，已有近 30年的灌溉时间，灌溉入渗水对土壤层的淋溶作用已很充分，因此这部分灌溉面积对地下水中盐份含量的变化影响不大。引洮工程运行后，西寨盆地 3.2 万亩旱地转变为灌溉农田，必将产生灌水淋溶作用，使土壤中的易溶盐份和化肥进入地下水中，引起 NO3、TDS 含量发生变化。4水环境保护措施4.1水源地保护措施 引洮工程实施后，灌溉入渗水会成为地下水的重要补给来源，必然引起地下水位普遍抬升和地下水质发生变化两大问题，使地下水长期以来维持的平衡打破，开始在有关因素变化和相互作用过程中获得新的动态平衡。 西寨盆地在引水灌溉后，灌溉水入渗作用使地下水目前的负均衡转变为正均衡，水位呈抬升趋势，地下水溶解性固体和硝酸盐、氮的含量也会增多。这种变化使地下水质量有所下降，对位于西寨盆地中心的定西城市供水水源造成不利影响。对西寨盆地供水水源的保护应从以下几个方面入手：水源地上游要有计划地计量灌溉，实施灌溉水量总控制；采用节水灌溉技术，既满足作物需水量，又减少灌溉入渗量；减少和控制化肥施用量，因地制宜，科学施肥，施肥时间和灌水时间、降雨时间错开，尽量避免化肥的无效流失；供水井附近应发展经济林，有计划地施用有机肥，严格控制化学肥料施用量；加强水源地管理，建立地下水质量监测制度，及时发现地下水环境问题，制定有效的保护办法。4.2土壤次生盐渍化的预防措施 对于灌溉水入渗造成潜水位上升而产生的土壤次生盐渍化的预防，必须从以下几个方面进行： 4.2.1工程措施 目前主要的排水方式有明沟排水、暗管排水、竖井排水和生物排水。具体选择哪种排水方式，要根据灌区的水文地质条件、排水工程的排水效果、技术可行性和经济合理性等确定。 1）明沟排水具有一定的排水排盐能力，可作为输水沟道，开挖方便，但也有缺点，如排水深度浅，影响范围小，水位降深小，排水效果不明显，特别是边坡塌淤严重，养护困难，且排水系统占用大量耕地。 2）暗管排水在一定范围内具有较好的排水效果，占地少，防塌淤，一次投资多年受益，缺点是需要大量的管材和滤料，费用较高，也存在涌沙和淤积问题，管道一旦出现堵塞、断裂现象，难以处理。 3）竖井排水具有降深大，见效快，占地少，便于调节等优点。由于水位上升产生盐渍化的区域，单井涌水量较大，以会宁北部韩集川为例，2 万亩盐渍化的灌区若全部采用井排，按井距 50m，井深 35m 计算，共需布置 50 口井，每口井的投资按 5 万元计算，共需 250 万元，而明沟仅开挖的费用就是竖井的 2 倍；竖井的使用年限大约为 20年，是明沟无法相比的，所以井排经济效益较好。竖井排水的缺点是设备复杂，机泵的管理、维修繁琐，有待于在推广中总结经验，逐步完善。根据灌区的实际情况，韩集川一带地下水含水层厚度普遍较小，导水富水性较差，若采用一种排水方式，效果不理想。将井排、管排、沟排有机地结合起来，因地制宜，取长补短。4.2.2农业措施。主要作用在于改善耕植层的土壤结构，调节水盐运移，减少土壤水分蒸发，培肥土壤，从而达到防治土壤盐渍化的目的。 1）平耕土地、精耕细作。土地平整情况对土壤中水盐运移有直接影响。对微地形而言，盐分的水平和垂直运移都趋于地表的突出部位，因此，高处易形成盐斑。同时，土地不平，灌水不均，会造成高处旱、低处涝、坡地碱的现象，降低了冲洗淋盐效果。精耕细作，改革栽培耕作方式，勤耕、深耕，增强土壤的透水透气性。 2）增施有机肥、种植绿肥。土壤次生盐渍化常导致土壤肥力下降，增施有机肥可改良土壤结构，提高土壤保水保肥能力，减少土壤蒸发，从而一直盐分的积累。有机肥中的酸能中和碱性，减轻盐渍化的程度。种植绿肥有培肥抑盐的作用，广泛种植绿肥，能增强土壤肥力，改良盐渍土，提高作物产量。4.2.3 生物措施。 植树造林也可以防止土壤盐渍化，树木具有生物排水、降低地下水位的作用。一株成龄杨树的年排水量为 86m3，一株柳树的年排水量 91.6 m3，1314年的杨柳混交林带年排水量可达 10 万 m3/km2。同时造林又能防风挡沙，增加空气湿度，调节区域小气候，减少干旱，增加植被覆盖率，减少土壤蒸发，增大土壤含水量，防止土壤返盐。所以应在渠边、路旁、田边种植杨树、沙棘、芨芨草等耐盐植物。5主要结论本文先介绍了引洮工程的背景、规划范围、规模及效益。然后通过对引洮工程供水区水生态环境现状的介绍和分析。提出了引洮工程建设对区域水环境影响的主要物质及指标，通过分析各污染物质的污染机理，提出了水环境污染治理的主要措施。致 谢 弹指一挥间，大学四年的生活即将结束。借此论文将要完成之际，我深深地的感谢在这四年里帮助我和支持我的父母、所有的老师和同学。 首先，我感谢我的父母，是他们含辛茹苦，默默无闻的付出与支持，让我不断地充满学习的动力和生活的信念。在此我想说：“爸爸妈妈，你们辛苦了”。其次，我感谢这四年间促进我不断成长的所有老师。尤其是在专业课方面兢兢业业、呕心沥血、默默付出的王莉霞老师、尤晓妮老师、白洁老师、王新民老师、于志远老师、王学恭老师等。在论文写作过程中，得到了王莉霞老师的精心指导。她严谨的治学态度，精益求精的工作作风，深深的激励着我。在此我谨向王莉霞老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。并向所有的老师道一声：“老师，你们辛苦了”。 再次，我感谢07科教一班的所有同学。感谢你们在这四年里对我的帮助和支持。我的大学生活因你们的欢笑而充满快乐，因你们的多才而丰富多样。 最后我感谢生化学院和我的母校-天水师范学院四年来对我的栽培。