北大港水库资料.docx

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北大港水库资料

北大港水库，位于天津市大港区。

始建时间是1974年，建成时间为1980年。

主要功能：

分洪、供水、防洪、灌溉等。

1简介

2基本资料

3主要技术指标

4布局规划方案

5蓄存期水质咸化机理分析

北大港水库-简介

北大港水库北大港水库

北大港水库位于中国天津市滨海新区（原属大港区），是以供水、灌溉为主要功能的大

（二）型水库。

地处独流减河下游，东临渤海，距入海口6千米。

围堤总长54.5千米。

北大港水库是引黄济津工程唯一的调蓄水库，是天津市重要备用水源地。

北大港湿地于2004年列入国家重点保护湿地名录

北大港水库是以蓄水为主，鱼、苇、藕、林全面发展，蓄泄兼顾，综合利用的大型平原水库。

库区占地面积为164平方公里，堤顶宽10米泉市。

这里鱼虾成群，常年栖息着各种水禽，偶有天鹅浮游飞舞，一幅自然天成的美丽画面，是垂钓、休闲、游玩的好去处。

自开始蓄水至今已运行20余年，近几年水库堤坝出出了很多裂缝，对坝体存在着潜在的威胁。

1999年11月开始对水库堤坝裂缝进行了重点探测和评估工作，普查发现裂缝主要分布在东南和西南围堤。

检测工作以特探方法为主，采用多种特控手段对裂缝做快速无损的综合检测。

然后用部分钻孔和探坑验证物探结果，主要方法包括：

地震反射波法、多点瞬态面波法和高密度电法，准确地确定了堤坝的隐患。

并提出了北大港水库堤坝隐患治理的建议。

大港区北大港水库是天津市最大的水库之一，是黄河水进入天津的枢纽，承担着引黄济津的蓄水、供水职能，水库总库容5亿立方米，库区面积152平方公里。

围堤长54公里，堤顶高程9.0米。

2002年秋，天津市极度缺水时，引黄济津调的水就存在这里，供给全市居民饮水。

[1]

北大港水库-基本资料

北大港水库是以蓄水为主，鱼、苇、藕、林全面发展，蓄泄兼顾，综合利用的大型平原水库。

这里鱼虾成群，常年栖息着各种水禽，偶有天鹅浮游飞舞，一幅自然天成的美丽画面，是垂钓、休闲、游玩的好去处。

北大港水库是以蓄水为主，鱼、苇、藕、林全面发展，蓄泄兼顾，综合利用的大型平原水库。

这里鱼虾成群，常年栖息着各种水禽，偶有天鹅浮游飞舞，一幅自然天成的美丽画面，是垂钓、休闲、游玩的好去处。

名称：

北大港水库

位置：

天津市大港区

始建时间：

1974年

建成时间：

1980年

代码BCD00000012

级别大

（二）型水库

水库位置天津市滨海新区

上游流入独流减河

集水面积150平方千米

正常水位7.00米

最大库容5.0亿立方米

正常库容4.36亿立方米

大坝类型复式均质土坝

坝顶高程9.50米

灌溉面积25.5万亩

开工时间1974年

竣工时间1980年

总费用7631.97万元

建设单位：

天津市根治海河指挥部

设计单位：

天津市水利规划设计院

施工单位：

北大港工程指挥部

工程投资：

国家投资4431.2万元地方自筹3200.77万元

工程等级：

一级主要功能：

分洪、供水、防洪、灌溉等

2002年水库通过水库大坝安全鉴定，鉴定结果为三类坝。

尚未进行除险加固。

建成后工程效益：

合计供水217207万立方米，其中生活用水189428万立方米，农业供水27779万立方米；姚塘子供电站利用变电设备和输电线路对企业周边地区的企业供电。

[2]

北大港水库-主要技术指标

1、北大港水库位于海河流域、大清河、南运河、子牙河水系独流减河下游；水库集水面积150平方公理；多年平均降水量533.3毫米；多年平均蒸发量1235.9毫米。

2、库大坝为复式均质土坝，坝基地质1千米深的范围内为松散沉积物，表层深约30米为粘性土，上游防渗措施为粘土铺盖，下游排水形式为节渗沟。

3、供水情况：

水库灌溉面积25.5万亩；北大港水库自1973年至1983年主要保障城市生活和工业用水，从1988年到2000年主要供给大港周边地区的农业用水和大港油田的生活及工业用水，2000年11月至2001年9月向市区供水，2001年9月向市区供生态用水。

北大港水库-布局规划方案

北大港水库北大港水库

天津市具有独具特色的山、河、湖、海、泉等自然资源：

山区集中分布在蓟县，面积约651平方公里，包括盘山风景区、八仙山自然保护区、中上元古界自然保护区、国家地质公园、九龙山国家森林公园等；海河水系由北运河系（包括蓟运河、潮白新河）、永定河系、大清河系、子牙河系和南运河系（包括漳河、卫河）等5大水系及其干流组成；湿地众多，包括七里海湿地、北大港湿地、团泊洼湿地、东丽湖和官港湿地等，面积约1718平方公里；海域面积约3000平方公里，大陆海岸线全长约153公里；地热资源丰富，总储量约1103亿立方米。

结合天津市的生态特征，规划形成以“团泊洼水库—北大港水库”湿地生态环境建设和保护区、蓟县山地生态环境建设和保护区、“七里海—大黄堡洼”湿地生态环境建设和保护区为主体，以自然保护区、风景名胜区、国家公园为重点，由防风固沙林带、沿河绿化廊道、环城绿化带、道路沿线绿化带、楔形绿地、农业用地等共同构筑的多层次、多功能、网络化、城乡一体的市域生态体系。

规划综合考虑生物多样性、水源涵养、水资源、生物链、自然资源、城市生态环境、生态廊道等因素，将敏感性较强的生态系统作为先决条件，划定禁止建设区和控制建设区的范围，保护生态资源，并制定空间管制规则，为各类建设活动设定“准入门槛”，合理引导城市发展，实现可持续发展，建设生态城市。

禁止建设区是指具有重大自然和人文价值的场所与空间，以及如进行建设可能对生态环境造成危害的地区。

包括自然保护区的核心区和缓冲区、风景名胜区和国家公园的核心景区、饮用水水源的一级保护区、重要湿地、基本农田保护区、行洪通道等。

控制建设区是指对建设活动具有生态敏感性的地区，以及因自然灾害等因素不适宜建设的地区。

包括自然保护区的实验区、风景名胜区和国家公园的非核心景区、生态控制用地、地表水源二级保护区和地下水源准保护区、一般耕地、滞洪区以及重大基础设施控制廊道。

为了有效地保护生态资源，提高市域南北部之间以及中心城市内部之间的生态连通性，避免城市建设连片蔓延式发展，丰富和完善市域的大生态体系，在“南北生态”的总体战略下，本次规划提出构建“三区、四廊、五带”的生态布局结构。

“三区”是指“团泊洼水库—北大港水库”湿地生态环境建设和保护区、蓟县山地生态环境建设和保护区、“七里海—大黄堡洼”湿地生态环境建设和保护区。

“四廊”是指四条纵向贯穿市域南北部的生态廊道，包括：

东部滨海生态廊道、唐津高速生态廊道、引滦明渠—贝壳堤生态廊道和西部防风固沙林生态廊道。

“五带”是指五条横向连通市域东西部的河流生态带，包括：

蓟运河生态带、潮白新河生态带、海河—北运河生态带、独流减河生态带、子牙新河生态带。

“团泊洼水库—北大港水库”湿地生态环境建设和保护区是天津市重要的鸟类自然保护区和湿地保护区，市域南部重要的生态防护区与隔离带。

它主要由独流减河、团泊洼水库、北大港水库、鸭淀水库、八里台水库等组成。

规划建设“团泊洼水库—北大港水库”湿地生态环境建设和保护区，通过大清河与河北白洋淀水系相连通，形成以海河流域河流为脉络的区域一体化生态网络。

“团泊洼水库—北大港水库”湿地生态环境建设和保护区要通过建立自然保护区、湿地公园等方式，严格保护饮用水水源地、野生动物主要栖息地和候鸟迁飞停歇地；保护一般水库和独流减河等河流廊道。

北大港水库-蓄存期水质咸化机理分析

表1引水期间“引黄水”与在北大港水库中蓄存一段时间后的“引黄水”氯离子浓度比较表1引水期间“引黄水”与在北大港水库中蓄存一段时间后的“引黄水”氯离子浓度比较

一、“引黄水”在北大港水库蓄存前后盐度变化情况

“引黄济津”工程是国家为解决天津市水资源严重溃缺问题而实施的一项重要应急措施，“南水北调”工程是国家为解决北方缺水问题而制定的一项具有战略意义的重要决策。

北大港水库作为“引黄济津”工程和“南水北调”工程东线备用方案的调蓄水库，研究“引黄”、“引江”的淡水（目前只有“引黄水”）在北大港水库蓄存期咸化机理有重大的现实意义与深远的战略意义。

北大港水库是位于天津市大港区的一座大型平原水库。

大港区是由退海形成的滨海平原地区。

北大港水库所在地区在历史上为洪沥水冲积之古泻湖、逐渐演变为海进海退盐碱荒芜的渍水之地，后经人工围堰建坝形成现存规模的北大港水库。

“引黄水”在北大港水库蓄存一段时间后水质与原黄河水水质有很大的差异，特别是其盐度（本文只考察氯离子浓度）变化很大。

由表1可明显看出，“引黄水”在北大港水库蓄存一段时间后，氯离子浓度逐步增加。

二、传质理论简述

质量传递是属于传递现象的范畴，传递现象是自然界和工程技术中普遍存在的现象。

质量传递是物系中一个或几个组分由高浓度区向低浓度区转移的一种现象，描述质量传递现象定律为费克定律，表达式如下：

表1引水期间“引黄水”与在北大港水库中蓄存一段时间后的“引黄水”氯离子浓度比较

注：

（1）摘自天津市环保局监测中心提供的第八次“引黄济津”沿线水质监测成果表。

（2）地面饮用水Ⅲ类水质标准中氯离子浓度≤250mg/L。

（3）第八次“引黄济津”于2003年9月22日“引黄水”进入天津市，于2004年1月6日结束。

式中：

JA—在y方向上相对于质量平均速度的质量，kg/s·m2；

DAB—物质A在物质B中的扩散系数，m2/s；

dρA/dy—在y方向的浓度梯度kg/m3·m。

图1北大港水库水质咸化机理模型示意图----蒸发浓缩作用与传质作用图1北大港水库水质咸化机理模型示意图----蒸发浓缩作用与传质作用

三、“引黄水”水质咸化机理分析

1、土壤的影响

北大港水库周边地区及库底土壤属于盐化土壤，其含盐量一般在0.2%~1.5%。

“引黄水”进入北大港水库后，必然渗入土壤的孔隙中，形成了土壤水。

显然，土壤水与水库中“引黄水”是连通的。

根据溶解理论，土壤颗粒中所含的盐分必然溶入土壤水中，这样在土壤水与水库中“引黄水”之间就形成了盐度梯度，根据质量传递理论，盐分将从盐度高的土壤水中扩散到盐度低的水库“引黄水”中，造成“引黄水”盐度增加。

因此，盐化土壤是“引黄水”水质咸化的一个源（图1）。

2、水文地质情况的影响

大港区是天津水文地质分区最下游的一个区，其地下水的埋藏条件、富水性及水质等特征，均系最差者。

大港区第四系浅层水，水位埋深为0.82~6.02米，水化学类型主要为氯化钠型水，地下水中氯离子浓度高达1500mg/L。

北大港水库库区的地下水将会通过土壤孔隙与“引黄水”相连，地下水的含盐量高于“引黄水”的含盐量。

同样根据传质理论，由于存在盐度梯度，地下水中的盐将向“引黄水”中扩散，造成“引黄水”盐度增加。

因此，含盐量高的地下水是“引黄水”水质咸化的另一个源。

3、气象条件的影响

大港区濒临渤海，处于大陆性与海洋性气候的过渡带，属温暖带大陆性季风型气候，季风显著，四季分明，春季多风少雨，夏季湿热多雨，秋季干燥气爽，冬季寒冷少雪。

由图2知，大港区年蒸发量大于年降雨量（年平均差值达1400mm），如果在一年之内没有补充新的“引黄水”，则库区水量就会减少。

由于蒸发作用只带走水，不带走盐分，则剩下的水体中的盐的浓度就会增加，这就是蒸发浓缩作用。

因此，蒸发浓缩作用是造成“引黄水”水质咸化的另一个原因（图1）。

由图2知，大港区年蒸发量大于年降雨量（年平均差值达1400mm），如果在一年之内没有补充新的“引黄水”，则库区水量就会减少。

由于蒸发作用只带走水，不带走盐分，则剩下的水体中的盐的浓度就会增加，这就是蒸发浓缩作用。

因此，蒸发浓缩作用是造成“引黄水”水质咸化的另一个原因（图1）。

（1）蒸发量与降雨量的影响

由图2知，大港区年蒸发量大于年降雨量（年平均差值达1400mm），如果在一年之内没有补充新的“引黄水”，则库区水量就会减少。

由于蒸发作用只带走水，不带走盐分，则剩下的水体中的盐的浓度就会增加，这就是蒸发浓缩作用。

因此，蒸发浓缩作用是造成“引黄水”水质咸化的另一个原因（图1）。

（2）风的影响

大港区位于季风气候区，并且由于大港区临海，几乎每天都有风。

风是引起水体混合的重要因素，当风吹过水面时，对水面产生剪切应力，形成风浪，并产生风吹流，同时形成垂直环流和水平环流。

由风形成的风浪和环流，对水体产生强烈的搅拌作用，这将会加速盐从库底土壤和地下水向“引黄水”中的扩散速度，从而加快“引黄水”水质咸化速度。

另外，风的存在还会加快水分蒸发的速度，从另一个角度加快“引黄水”水质咸化速度。

此外，风还吹起部分水库周围的盐化悬浮土粒进入水库，也会增加“引黄水”的含盐量。

四、“引黄水”入库前原存水水质及水量的影响

由3.1、3.2和3.3的阐述知，在“引黄水”进入水库前，水库原存水（或是上次“引黄水”剩余水，或是蓄洪水）的含盐量必定很高，氯化物含量超过地面水源Ⅲ类标准（表1中2003年8月17日水样即为2002年“引黄水”剩余水）。

另外，由于北大港水库是一个天然低洼地经人工围堰形成的水库，其库底地形凹凸不平，因此不可能将水库原存水排尽，这样原有含盐量很高的水就会和含盐量很低的“引黄水”混合，造成“引黄水”水质咸化。

通过简单的计算可知，原存水含盐量越高，水量越大，在总库容一定的情况下，混合水水质咸化程度越大。

[3]

北大港水库-管理运行问题的研究

北大港水库北大港水库

北大港水库作为八次引黄济津调水工程的调蓄水库，发挥了重要的作用。

但北大港水库在运用中，也存在一定的问题，其突出的表现为水质的咸化问题。

其主要原因是，由于蓄水面积大，深度浅，加之气候特点所决定的，蒸发水量损失巨大，水体中污染物逐渐的浓缩，水体中污染物浓度上升；另外底泥中污染物富集量较大，同时向水体中释放影响水质。

建立了物理模型，模拟了底泥的释放过程，确立了底泥释放与时间、温度、水深的关系。

根据气象资料的统计分析计算，估算了北大港水库的库面蒸发损失量。

根据实验结果和国内外的理论成果，建立了北大港水库的水质模型。

水质模型反映了水库水体中，污染物浓度与水体初始浓度、进出水流量、蒸发浓缩作用、底泥释放的关系。

依据上面的研究成果和近期实际运用的情况，确立了分库方案。

确立了主库、辅库联合调度运用的方式，实现优水优用。

针对主库和辅库的功能，提出了两种运行模式。

对于两种运行模式，都以保障主库水质为Ⅲ类水质标准为目标。

依此作为约束条件，以主库弃水量最小为目标，提出了北大港水库优化调度的问题，并予以求解。

北大港水库在来水水质较优的情况下，通过研究论证，通过主辅库联合调度运行的模式，采取调度措施，供水水质是可以满足Ⅲ类水水质的要求的。

北大港水库-工程措施及建议

大港区北大港水库是天津市最大的水库之一，是黄河水进入天津的枢纽，承担着引黄济津的蓄水、供水职能，水库总库容5亿立方米，库区面积152平方公里。

大港区北大港水库是天津市最大的水库之一，是黄河水进入天津的枢纽，承担着引黄济津的蓄水、供水职能，水库总库容5亿立方米，库区面积152平方公里。

由于“引黄济津”工程要求实施八个月才能解决天津市供水问题，往年由于北大港水库水质咸化问题到第六或第七个月开始水体中氯离子浓度就超过地表水Ⅲ类水质标准（≤250mg/L），而不得不提前中止供水，浪费了大量的水资源。

根据上述对“引黄水”在北大港水库蓄存一段时间后水质咸化机理的分析可知，北大港水库所处的自然地理条件和气象条件是影响水质咸化的主要因素。

当然，我们不能改变这些客观条件，但我们可以根据质量传递理论，对北大港水库采取一些工程措施，减缓“引黄水”水质咸化的速度，以期达到“引黄济津”工程要求实施八个月时间内对水质的要求，或者尽量减少废弃水量、节约水资源。

建议措施一：

建议在保证总蓄水库容的情况下，缩小水库面积，增加水库的水深，将有利于减缓“引黄水”水质咸化的速度，理由如下：

（1）假设库底盐化土壤土质均匀，则其传质通量为定值。

缩小面积可以减少水体与库底盐化土壤的接触面，减少了库底盐化土壤传入水体中盐的总量，在引黄水总体积一定的情况下，就降低了引黄水中盐的浓度，也就是减缓水质咸化的速度。

（2）蒸发量是以mm计，但蒸发损失水的体积与水体表面面积成正比。

因此，缩小水库面积可以减少由于蒸发而损失的水量，减轻蒸发浓缩作用造成的水质咸化速度。

建议措施二：

整平库底或在库内挖掘一些导流沟，尽量将“引黄水”入库前的原存水排尽。

也就是说，在“引黄水”与原存水的混合水水量为定值时（即北大港水库总库容为定值），高含盐量的原存水量越小，则“引黄水”水质咸化的程度越小。

天津辖区内水库

水库，是起到防洪、蓄水灌溉、供水、发电、养鱼等重要作用的水利工程，天津市辖区内各水库除负担天津市城乡供水任务外，也日渐演化为自然景观资源，成为天津市民钓鱼、郊游、休假的目的地。

于桥水库

团泊洼水库

五八一水库

青莲水库

北大港水库

官港水库

营城水库

钱圈水库霞光水库

郭家沟水库

芳峪水库

盘山水库

盆沟水库

田家峪水库

官善水库

尔王庄水库上马台水库

南湖水库

高庄水库

七里海水库

永金水库

大兴水库

茶西水库北塘水库

于庄子水库

邓善沽水库

清水港水库

鸭淀水库

津南水库

沙井子水库

山岭子水库

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注释与参考：

[1]^中国商务在线旅行网北大港水库2009-06-04　

[2]^搜搜北大港水库

[3]^水利工程网引黄水在北大港水库蓄存期水质咸化机理分析及防治措施2005-05-16