翟紅娟，彭才喜，王 孟

（長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江水資源保護(hù)科學(xué)研究所，武漢430051）

0 引 言

水利水電工程建設(shè)和運(yùn)行對(duì)水環(huán)境產(chǎn)生一定影響，關(guān)于水利水電工程運(yùn)行期水環(huán)境影響的研究較多，且具有較好的研究基礎(chǔ)［1-3］，但對(duì)于施工期水環(huán)境影響的研究相對(duì)薄弱。水利水電工程施工期周期長(zhǎng)，廢水排放量大，以往施工期往往管理粗放，對(duì)施工期環(huán)境管理重視不夠，導(dǎo)致施工期廢污水不經(jīng)處理直接排放的情況時(shí)有發(fā)生，直接排放對(duì)河流水環(huán)境將造成諸多不利影響［4，5］。

水利水電工程施工期主要廢污水包括砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水、混凝土拌和系統(tǒng)廢水、施工機(jī)械沖洗廢水、洞室廢水、生活污水等［6］，其中以砂石加工系統(tǒng)廢水和生活污水排放量最大且影響顯著［7-9］。隨著環(huán)境保護(hù)要求的提高，水利水電工程建設(shè)單位對(duì)施工期環(huán)境管理不斷加強(qiáng)，甚至要求實(shí)現(xiàn)施工期廢污水零排放。

旭龍水電站是國(guó)務(wù)院國(guó)函〔2012〕220 號(hào)文批復(fù)的《長(zhǎng)江流域綜合規(guī)劃（2012-2030年）》金沙江上游河段13 級(jí)開(kāi)發(fā)方案中的第12 個(gè)梯級(jí)，也是國(guó)家發(fā)展改革委發(fā)改辦能源〔2012〕2008號(hào)文批復(fù)的《金沙江上游水電規(guī)劃報(bào)告》中所列近期工程之一。旭龍水電站位于云南省德欽縣與四川省得榮縣交界的金沙江干流上游河段，工程規(guī)模大，施工廢污水排放量大，建設(shè)項(xiàng)目廢水排放將直接導(dǎo)致受納水體水質(zhì)變化，影響受納水體水環(huán)境質(zhì)量。旭龍水電站所在河段水環(huán)境功能為Ⅱ類水，根據(jù)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996），該水域禁止新建排污口，因此，旭龍水電站施工期的廢污水需實(shí)現(xiàn)零排放。

金沙江是長(zhǎng)江森林生態(tài)系統(tǒng)多樣性最集中，也最為脆弱的地區(qū)之一［10-12］，同時(shí)也是對(duì)長(zhǎng)江流域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展中生態(tài)的可持續(xù)性最具影響的地區(qū)，對(duì)金沙江實(shí)行源頭治理對(duì)于區(qū)域發(fā)展及長(zhǎng)江流域可持續(xù)發(fā)展具有極其重要的意義。研究旭龍水電站施工期廢污水對(duì)金沙江干流水環(huán)境的影響，統(tǒng)籌兼顧好生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，是踐行“共抓大保護(hù)”的重要舉措［13，14］。

1 研究區(qū)概況

金沙江位于我國(guó)青藏高原、云貴高原和四川盆地的西部邊緣，跨越青海、西藏、四川、云南、貴州五?。▍^(qū)），流域面積約47.32 萬(wàn)km2，占長(zhǎng)江流域總面積的27.8%，河流全長(zhǎng)約3 500 km，為長(zhǎng)江全長(zhǎng)的55.5%。金沙江上游地區(qū)海拔4 500～5 500 m，河谷深切，呈現(xiàn)高原－高山峽谷地貌景觀。

旭龍水電站地處東經(jīng)99°02′～99°11′，北緯28°35′～29°27′，位于云南省德欽縣與四川省得榮縣交界的金沙江干流上游河段［15］，下游距奔子欄鎮(zhèn)72.8 km，上游距規(guī)劃的昌波壩址75.5 km。旭龍水電站的開(kāi)發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，并促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。旭龍水電站水庫(kù)總庫(kù)容8.47億m3，電站總裝機(jī)容量2 400 MW，最大壩高213 m，為一等大（1）型工程。壩址控制流域面積19 萬(wàn)km2，多年平均流量990 m3/s，多年平均年徑流量313 億m3。

旭龍水電站施工臨時(shí)設(shè)施總占地面積為131.89 hm2，其中左岸占地面積為39.04 hm2，右岸占地面積為92.85 hm2。主要生產(chǎn)企業(yè)包括1 號(hào)和2 號(hào)共2 座砂石加工系統(tǒng)，均采用兩班制生產(chǎn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)成品料生產(chǎn)能力分別為780和400 t/h；高線和低線2 座混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)；1 個(gè)機(jī)械修配廠和1 個(gè)汽車維修、保養(yǎng)停放場(chǎng)；3個(gè)施工營(yíng)地和1個(gè)現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)管理營(yíng)地。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

賀龍橋斷面2014-2018年的水質(zhì)資料為金沙江干流國(guó)控?cái)嗝娴某Ｒ?guī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，位于旭龍壩下85 km。2019年3月、4月和7月又委托云南省迪慶州環(huán)境監(jiān)測(cè)站對(duì)旭龍水電站庫(kù)區(qū)和壩下河段地表水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在干流庫(kù)尾、庫(kù)中、壩前和壩下共設(shè)置4 個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，監(jiān)測(cè)指標(biāo)為水溫、pH、溶解氧、氨氮、總磷、石油類、COD、BOD5、陰離子表面活性劑、高錳酸鹽指數(shù)、糞大腸菌群、揮發(fā)酚、硫化物、氟化物、懸浮物、汞、砷、硒、銅、鉛、鋅、鎘、鐵、鉻（六價(jià)）。

2.2 研究方法

2.2.1 水質(zhì)評(píng)價(jià)

采用單項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)評(píng)價(jià)，即選用標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法對(duì)地表水水質(zhì)現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，單項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)i在j點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)的計(jì)算采用公式（1）：

式中：Si，j為單項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)i在j點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)；Ci，j為污染物i在監(jiān)測(cè)點(diǎn)j的濃度，mg/L；Csi為水質(zhì)參數(shù)i的地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，mg/L。溶解氧（DO）標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)的計(jì)算采用公式（2）或公式（3）：

式中：SDO，j為單項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)DO在j點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)；DOj為水質(zhì)參數(shù)DO在j點(diǎn)的濃度，mg/L；DOf為飽和溶解氧濃度，mg/L，DOf=468/（31.6+T）；DOs為溶解氧的地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，mg/L。

pH值標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)的計(jì)算采用公式（4）或公式（5）：

式中：SpH，j為單項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)pH 在j點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)；pHj為水質(zhì)參數(shù)pH 在j點(diǎn)的濃度；pHsd為地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的pH 值下限；pHsu為地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的pH值上限。

2.2.2 水質(zhì)預(yù)測(cè)模型

（1）生活污水排放水質(zhì)預(yù)測(cè)。生活污水選擇COD 作為預(yù)測(cè)因子，采用公式（6）和（7）所示的非持久污染物岸邊排放二維穩(wěn)態(tài)混合衰減模式進(jìn)行預(yù)測(cè)［16］。

式中：c（x，y）為預(yù)測(cè)點(diǎn)污染物濃度，mg/L；x為預(yù)測(cè)點(diǎn)x方向坐標(biāo)值，m；y為預(yù)測(cè)點(diǎn)離排放口的橫向距離，m；K1為河流中污染物降解系數(shù)，1/d；cp為污水中污染物的濃度，mg/L；Qp為污水流量，m3/s；ch為河流上游污染物的濃度（本底濃度），mg/L；H為河流平均水深，m；My為河流橫向混合（彌散）系數(shù)，m2/s；u為河流流速，m/s；B為河流平均寬度，m；π 為圓周率；g為取9.8 m2/s；I為河流比降。

（2）砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水排放水質(zhì)預(yù)測(cè)。砂石料沖洗廢水中主要污染物為SS，選擇SS 作為預(yù)測(cè)因子?；旌线^(guò)程段采用公式（8）所示的持久性污染物岸邊排放二維穩(wěn)態(tài)混合模式，各參數(shù)意義同公式（1）和（2）。

2.2.3 計(jì)算條件和參數(shù)擬定

（1）計(jì)算條件?？紤]最不利情況，設(shè)計(jì)流量選取壩址實(shí)測(cè)最小日均流量160 m3/s，排污口所在斷面流速約為1.25 m/s。COD 初始濃度采用壩址斷面枯水期水質(zhì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，取13.8 mg/L；SS初始濃度類比該河段其他工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，取10 mg/L。

（2）參數(shù)擬定。工程所在金沙江上游河段，水流湍急，參照金沙江上游同類工程（所在同河段河流特征具有一定相似性的拉哇、葉巴灘、蘇洼龍水電站以及金沙江中游的烏東德水電站），COD 降解系數(shù)K1值取1.5d-1。采用泰勒法確定橫向混合系數(shù)My，即公式（7）。

3 結(jié)果與討論

3.1 研究區(qū)水質(zhì)現(xiàn)狀

按照2011年國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的《全國(guó)重要江河湖泊水功能區(qū)劃（2011-2030）》，旭龍水電站庫(kù)區(qū)和壩區(qū)均位于金沙江川藏滇緩沖區(qū)內(nèi)，工程所在河段執(zhí)行地表水Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

金沙江上游河段人口分布少，社會(huì)經(jīng)濟(jì)落后，基本無(wú)工業(yè)企業(yè)，河段水體污染源簡(jiǎn)單，污染負(fù)荷低，主要是生活污染源和地表徑流帶來(lái)的面污染源。根據(jù)2014-2018年賀龍橋斷面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，其水質(zhì)基本滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅱ類水質(zhì)要求。根據(jù)2019年開(kāi)展的旭龍水電站所在庫(kù)區(qū)和壩下河段地表水的三期監(jiān)測(cè)，其干支流水環(huán)境均滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅱ類水質(zhì)要求（圖2）。

3.2 施工期水污染源強(qiáng)

旭龍水電站工程施工期對(duì)水環(huán)境的影響源主要為生產(chǎn)廢水和生活污水。其中生產(chǎn)廢水包括砂石料加工系統(tǒng)廢水、混凝土拌和系統(tǒng)廢水、施工機(jī)械沖洗廢水、洞室廢水、基坑排水等［17，18］，生活污水主要為施工營(yíng)地排放的污水。根據(jù)水利水電工程施工特點(diǎn)、旭龍水電站施工組織設(shè)計(jì)和環(huán)境影響評(píng)價(jià)要求，工程施工期的水污染源主要以砂石加工系統(tǒng)廢水和營(yíng)地生活污水為主，其余廢水量較少，且廢水全部處理后回用，施工期實(shí)現(xiàn)廢水零排放。但在污水處理設(shè)施突然發(fā)生故障、或者失靈等事故情況下，施工期廢污水將對(duì)金沙江水環(huán)境造成不利影響。因此，選取砂石加工系統(tǒng)和生活營(yíng)地的污水為例，開(kāi)展事故情況下的水環(huán)境影響分析，為旭龍水電站施工期廢污水事故排放風(fēng)險(xiǎn)防范措施的選擇提供科學(xué)支撐。

（1）砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水。根據(jù)施工布置，工程共布設(shè)2個(gè)砂石料加工系統(tǒng)。其中，1 號(hào)砂石加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理能力為1 000 t/h，成品料生產(chǎn)能力為780 t/h，2 號(hào)砂石加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理能力為480 t/h，成品料生產(chǎn)能力為400 t/h。兩處砂石加工系統(tǒng)用水量分別約為850和460 m3/h，產(chǎn)生的廢水量分別為680和368 m3/h，均為兩班制生產(chǎn)。砂石骨料經(jīng)過(guò)篩分后進(jìn)行沖洗，廢水中主要含顆粒細(xì)小的石粉，懸浮物濃度較高。根據(jù)本工程砂石料料源特征，SS 濃度約100 000 mg/L。生產(chǎn)廢水經(jīng)處理后均回用于本系統(tǒng)，考慮砂石料自身帶走以及滲漏、蒸發(fā)等因素?fù)p耗20%，廢水處理系統(tǒng)滲漏蒸發(fā)20%，可回用水量分別為544和294 m3/h（圖3和圖4）。

（2）生活污水。生活污水主要來(lái)源于3 個(gè)施工營(yíng)地和現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)管理營(yíng)地。生活污水中主要污染物來(lái)源于排泄物、食物殘?jiān)⑾礈靹┑?，生活污水污染物指?biāo)：COD 濃度一般為400 mg/L，BOD5濃度在200 mg/L左右，NH3-N濃度一般為35 mg/L。

根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)，參照《城市居民生活用水量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50331-2002）和《水電水利工程施工壓縮空氣、供水、供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)則》（DL/T5124-2001）中第四類第五區(qū)用水量標(biāo)準(zhǔn)，施工人員生活用水量取120 L/（人?d），廢水產(chǎn)生量為用水量的80%。3 號(hào)施工營(yíng)地高峰施工人數(shù)約2 740 人，距金沙江直線距離約130 m，高程在2 255～2 265 m 之間。按照每人每天用水120 L，生活廢水排放系數(shù)為0.8計(jì)算，3號(hào)施工營(yíng)地高峰期產(chǎn)生生活廢水量為329 m3/d（表1）。事故排放情況下，COD 排放濃度取400 mg/L。

表1 施工生活污水統(tǒng)計(jì)表Tab.1 Statistics of domestic sewage during construction period

3.3 施工期水環(huán)境影響

3.3.1 生活污水事故排放對(duì)水環(huán)境的影響

生活污水事故排放預(yù)測(cè)以排污量較大的3號(hào)施工營(yíng)地生活廢水為代表，分析其事故排放對(duì)金沙江水體的影響。

根據(jù)預(yù)測(cè)（圖5），3號(hào)施工營(yíng)地生活污水事故排放至金沙江后，橫向影響范圍主要在排污口距離岸邊4 m的范圍內(nèi)，縱向影響范圍主要在排污口下游200 m范圍內(nèi)。事故情況下，3號(hào)施工營(yíng)地生活污水排污口所在岸邊COD 濃度最大，為14.3 mg/L，較背景濃度13.8 mg/L 的最大增量為0.5 mg/L。生活污水事故排放情況下，排污口在下游200 m 處全部自凈到背景值。由于金沙江流量大，水量充沛，生活污水量較小，因此，工程施工區(qū)生活污水排放產(chǎn)生的污染帶范圍有限。

3.3.2 砂石料加工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水事故排放對(duì)水環(huán)境的影響

砂石料加工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水事故排放預(yù)測(cè)以排污量較大的1號(hào)砂石加工系統(tǒng)沖洗廢水為代表，分析其事故排放對(duì)金沙江水質(zhì)的影響。

根據(jù)預(yù)測(cè)（圖6），在枯水期，廢水事故排放在金沙江中形成的污染帶長(zhǎng)度可到16.5 km，距離排放口越近，其SS濃度增量越大；隨著向下游的延伸，增量逐漸減小?？菟诰嚯x排放口5 m處的SS 增量最大約為6 714 mg/L。1 號(hào)砂石加工廢水故事排放金沙江干流至充分混合后，SS 濃度值為134 mg/L，約為河流本底值的13.4倍，SS增量為124 mg/L，對(duì)河流水質(zhì)影響明顯。

4 結(jié) 論

文章以金沙江旭龍水電站為例，評(píng)價(jià)了現(xiàn)狀條件下研究河段的水環(huán)境的質(zhì)量，預(yù)測(cè)了旭龍水電站施工期砂石加工系統(tǒng)及生活污水事故排放情況下對(duì)金沙江水環(huán)境的影響。金沙江上游旭龍水電站所在河段現(xiàn)狀條件下水質(zhì)良好，基本滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅱ類水質(zhì)要求。施工營(yíng)地生活污水事故排放情況下，橫向影響范圍主要在排污口距離岸邊4 m 的范圍內(nèi)，縱向影響范圍主要在排污口下游200 m 范圍內(nèi)，排污口COD 濃度較背景濃度最大增量為0.5 mg/L，影響有限。砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水事故排放情況下，SS 污染帶長(zhǎng)度可達(dá)16.5 km，影響程度高，與金沙江干流水體充分混合后，SS濃度約為河流本底值的13.4 倍。對(duì)砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水需采取措施處理后回用，實(shí)現(xiàn)廢水零排放，同時(shí)必須加強(qiáng)管控，嚴(yán)防事故排放。

在生態(tài)文明新形勢(shì)下，水利水電工程施工期應(yīng)盡量開(kāi)展節(jié)水和廢污水處理后回用的研究，以實(shí)現(xiàn)節(jié)水、降低污水處理成本、廢水零排放的目的，助力長(zhǎng)江大保護(hù)。 □