2．3 长湖水环境需水量盈缺分析
水环境需水量盈缺分析主要是湖泊水环境需水量的用水过程分析，将湖泊水环境需水量分配到全年各月份，分别与入湖径流量进行比较，得出不同水平年逐月的水生态环境的需水过程和缺水情况，具体用水环境缺水量来表示，月缺水量＝月需水量-月径流量，见表3。
由表3分析长湖水环境的需水和缺水过程，结论如下：①各水平年长湖水环境均存在不同程度缺水，2010、2020年长湖的水环境缺水量分别为33．12、1．26亿m3。因此，若需保证长湖达到Ⅲ类水质目标，2010、2020年从外流域实施引水流量应分别达到144．96、21．30m3／s；②现状年长湖不采取有效水污染防治措施情况下的水环境缺水量远大于治污后的缺水量，说明“引水必先治污”，控制污染源、减少入湖污染负荷是长湖水污染综合治理的基础和根本；③至2020年，长湖在采取水污染综合防治和水生态系统修复与保护等系列措施的情况下仍然缺水，说明只考虑入湖污染物综合治理和生态修复，而不从外流域引清补水的情况下，2020年长湖仍然无法达到Ⅲ类水质目标要求。因此，实施外流域调水是十分必要的，引清调水是基于已有水污染防治潜能均得以充分发挥作用下的有益补充，以便使长湖水环境尽快得到改善；④从年内分布来看，冬季（1、2、12月）水环境缺水量较为突出，其原因主要是冬季长湖的来水量较小，而向四湖流域中下游的下泄水量较大，造成长湖入湖的稀释净污水量较少，水体置换速度较慢，水体自净能力减弱，从而使得水环境需水量变大，缺水较为严重。
3 长湖引清济湖方案研究 3．1 引水思路和引水条件分析
目前长湖流域外有长江、汉江、沮漳河、东荆河水系，长湖水系通过外排闸站与其他水系相通，但内外部水系之间没有形成畅通的水力联系。因长湖水体污染十分严重，尤其是在水环境缺水量较为突出的枯水期无外来水源补充。因此，长湖水体治理应修复水网，解决长湖的水体连通问题，增大枯水期长湖来水量。
位于沮漳河左岸的万城闸设计引水流量40m3／s，在闸前建有一座橡皮坝，枯水季节抬高橡皮坝，可以壅高沮漳河水位，保证万城闸的引水。“引江济汉”工程主要引长江水至汉江解决汉江水量不足问题，但“引江济汉”工程输水干渠经长湖向东荆河补水。因此，可充分利用“引江济汉”工程通过分水闸引长江水进入长湖，并在沮漳河通过万城闸引水入长湖，形成引江河济湖机制，实现河湖连通。
3．2 水源地的水量水质分析
水源地的水质将直接影响引清调水对长湖水质的改善效果。一般来说，引水水质越好，引水对长湖水质的改善效果就越明显，即为达到相同的水质改善效果所需的引调水量就越小；反之，当引水水质变差时，引调水量就不断增大，而且当引水水质差到一定程度以后，引水将丧失其改善水环境的意义［11］。 长江干流荆州段枯水期流量在3 000m3／s以上，沮漳河万城闸断面枯水期来水量为18．42m3／s，长江、沮漳河水量充沛。
近几年水质监测结果表明，长江干流荆州段、沮漳河均可达到Ⅱ类水质要求，水质良好，可作为长湖引清调水的水源地。
3．3 长湖水系连通与引清济湖方案
（1）引清调水线路和调水方式选择。根据湖泊引调水的特点，长湖引调水线路选择应注意的问题和遵循的原则如下［2］： ①引水路线的选择应尽量保持湖渠连通的自然原貌。②连通线路遵循“湖程取长、渠程取短”的原则。由于连通沟渠并不是单一的，在选择引水线路时尽量增加调水水流在湖区内的流动距离，对湖泊水体进行最大程度的置换，减少死水区；同时尽量缩短沟渠的长度，如果需要，应开挖部分新渠来缩短沟渠长度。③避免交叉污染。
引调水方式直接关系到工程建成后的运行费用，因此在兼顾水质改善的前提下，以节约运行费用为主要目的来合理选择。利用流域地势西北高东南低的优势，可通过万城闸抓准时机进行自流引水，节约运行费用。
（2）引清济湖方案。按照上述引调水线路选择的原则，结合流域地形地貌、现有水利工程实际情况，以及水系和污染源分布特征，采取以下几条线路连通长湖与外江水系，实施引清补水，见图2。
①沮漳河万城闸引水线路。沮漳河万城闸引水方案是利用现有工程万城闸和橡皮坝，在非汛期从万城闸引水，经港南渠、荆州城区护城河、太湖港总渠排入长湖的海子湖，对长湖进行补水。具体引水线路为：万城闸引水干渠南渠闸港南渠护城河进水闸护城河荆州泵站太湖港总渠海子湖（长湖）。由于受沮漳河上游水利工程影响，来水量存在不确定性，因此非汛期只要万城闸具备引水条件，就应开闸自流引水，引水流量确定为5m3／s。
②利用“引江济汉”工程经荆州城区水系引水入长湖线路。目前荆州区城区的污水均通过荆州城区水系入太湖港再排入长湖，因而改善荆州城区水系的水质，可减轻长湖受太湖港来水污染的压力，改善长湖水环境质量。利用南水北调中线“引江济汉”工程，从引江济汉工程与港南渠交汇处兴建港南渠分水闸引水，经港南渠入护城河，再经太湖港总渠排入海子湖，引水流量为10m3／s。具体引水线路为：“引江济汉”输水干渠港南渠分水闸港南渠护城河进水闸护城河荆州泵站太湖港总渠海子湖（长湖）。 ③利用“引江济汉”工程直接引水入庙湖、后港湖汊线路。在“引江济汉”工程输水渠道与庙湖、后港湖汊的交叉点处各兴建一座分水闸，分别向庙湖、后港湖汊进行补水，庙湖、后港分水闸拟定引水流量分别为5、1m3／s。具体引水线路为：“引江济汉”输水干渠庙湖与后港分水闸庙湖湖汊、后港湖汊长湖主体。
3．4 讨论
（1）引清济湖的环境效果预测与分析。实施湖泊引清补水，在改善湖泊和河道水生态环境质量、取得较好环境效益的同时，也带来了河道淤积、二次污染、污染转移以及影响工农业生产和生活用水等其他问题［3，12］。①引水时，引入含沙量较高的长江水，排出已沉淀过的湖水，势必给长湖与引水河道带来更多的淤积。②引水可能引起湖泊底泥污染物的二次释放。在流速较缓的湖泊中，污染物质随悬浮物沉淀到湖底，当水流加快时，沉淀的污染物在水动力的作用下会随底泥重新进入水体，造成水质下降。但底泥引起水质下降是短时的，
并大多发生在引水初期，当引水流量稳定后，底泥污染物释放量明显变少。③引水引起污染物质的转移。在实施调水进行水体置换的挤污排污时，虽能改善长湖的水质，但污染物质在水动力的作用下会向下游或水域外转移，造成了改善引水河道、湖泊水质却污染了退水水域的结果，损害原来水质较好地区的部分群众利益，从而影响到他们的生产生活用水。因此，注重调水效果的同时，还需进行全面的分析与研究。
（2）引清济湖的制约性因素分析。引清调水效果受多种因素的制约，主要包括［13］：①引调水线路决定了补水的影响范围。补水自长湖西部进入，从东南角出湖，引调水线路对长湖北部以及湖汊影响有限，远离主流区水域的水质改善效果明显减弱。②引调水水源地的水质、水量状况以及引调水流经河流、渠道的水质影响补水的效果和引水规模。③引水期污染源对长湖水质的影响较大。引水期间，拾桥河、龙会桥河、太湖港、孙桥河等主要入湖河渠将携带大量未处理的工业废水、城镇生活污水、农业面源污水、规模化畜禽养殖污水等入湖。据张家港市引长江水改善市区水环境期间对COD的变化监测结果［3］，引水完成时张家港市区河网水体水质已明显劣于引入时长江水体的水质。因此，污染源治理必须加强，仅依靠引调水是不能彻底解决水环境问题的，它只能缓解污染的程度，使之得到暂时改善。④雨洪量的汇入影响补水效果改善的幅度。雨洪中的TP、TN、COD污染负荷较大，制约了补水的效果。⑤补水过程中，湖区水质的变化是渐变的过程，补水效果受水动力条件、水体停留时间等因素影响。⑥水利工程的运行及其引水输水能力也影响引水规模。沮漳河万城闸可引水量受上游峡口电站在非汛期的运行情况限制而具有不确定性，当峡口电站单机运行时，则能保证单机发电流量28m3／s的下泄，这时可保证万城闸生态引水几率为100％。当峡口电站关机蓄水不发电或机组检修时，万城河段就只有漳河来水，这时只有4月和11月存在部分引水可能，且可供引水流量只有2．01～3．76m3／s。
4 存在的问题与建议
（1）区域内的引清调水只能作为改善水环境质量的辅助及应急措施，它不可能成为长期采用的水污染治理措施。虽然引水暂时提高了水体的稀释和自净能力，但不能对污染物进行有效的削减，引调水不能彻底地解决水环境问题，同时污染物的迁移还会侵占下游水体的环境容量。因此，随着污染源治理力度的加大，应逐渐减小引水流量［14］。 （2）在引清调水工程实施前只用数学模型进行定量分析是不够的，由于数模中的湖泊概化、污染源资料的不够准确等，使得计算模型的边界条件、污染物的迁移转化、水量的分配、水质的变化都可能与实际有一定的出入，因此还应采用物理模型或现场试验对治理湖泊的数模计算结果进行校验。
（3）由于长湖湖面宽广，且湖汊众多，形状复杂，引入的水流难以对全湖的水体进行置换。因此对处于引水入湖口及引水水流的主流区域的水质改善效果较好，而对长湖的湖汊（除庙湖、后港湖汊外）和远离主流区域的水质改善效果不明显，存在水质改善的“盲区”。“盲区”面积随着调水流量的减小而增大，同时“盲区”面积的大小还和湖泊的形状有关。所以，如何优化引水方案、利用水利控制工程使治理湖泊区域较均匀流动起来，是大型湖泊引调水要进一步研究的问题。
（4）规模化畜禽养殖、城镇生活、农业面源为长湖流域主要污染源，针对长湖水污染严重、富营养化以及水环境需水量短缺的现状，应实行流域污染物排放总量控制制度，全面
