唐 銘

（廣西水利電力勘測設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，南寧 530023）

河道防洪治理工程有助于提高洪澇災(zāi)害抵御能力，保障河流沿岸居民的生命財產(chǎn)安全，對流域水土流失防治和河流生態(tài)環(huán)境的改善也有重要作用，然而部分工程在建設(shè)和運行過程中不可避免地對水環(huán)境特別是水源地水質(zhì)造成一定影響。近年來關(guān)于涉水工程對水環(huán)境的影響已有較多的研究，王民等[1]分析了柳河沈彰新城段綜合治理工程建設(shè)前后對河流水量、泥沙淤積、生態(tài)流量等水文情勢的影響。桂青[2]通過MIKE21 軟件建立長江下游某一河段的二維水流水質(zhì)模型，重點研究了新孟河延伸拓浚工程對長江以及下游水廠水環(huán)境的影響。馮桃輝[3]和魏學(xué)平[4]等分別分析了航道整治工程、防洪工程對飲用水源的不利和有利影響，提出了相關(guān)保護(hù)對策和建議。楊瓊分等[5]將克里金法引入二維水質(zhì)模型，運用GIS平臺實現(xiàn)水質(zhì)預(yù)測過程、結(jié)果的可視化。本文以廣西西江干流治理工程為例，研究分析工程施工和運行過程中對水源地水質(zhì)的影響，并運用GIS 平臺將水質(zhì)預(yù)測結(jié)果可視化，旨在為相關(guān)涉水工程建設(shè)和水源地保護(hù)提供技術(shù)依據(jù)。

1 項目概況

1.1 工程概況

廣西西江干流治理工程是以防洪、排澇、岸坡防護(hù)和保障供水安全為主要建設(shè)任務(wù)的水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程，工程包括16 個子工程，涉及貴港市和梧州市兩個地級市，總長49.461 km，其中新建堤防34.777 km，加固加高防洪堤14.684 km，新建護(hù)岸49.875 km，擬建排澇閘（涵）29座，改建排澇閘（涵）2座，加固排澇閘（涵）2 座，新建排澇泵站2 座，擴(kuò)建排澇泵站5 座，加固排澇泵站3 座，新建排水涵洞（管）29處，新建交通閘28座。

1.2 工程涉及水源地情況

廣西西江干流治理工程涉及5處水源地，均已劃定飲用水水源保護(hù)區(qū)，工程涉及水源地情況見表1。

1.3 工程涉及河段水質(zhì)現(xiàn)狀

根據(jù)廣西水資源公報數(shù)據(jù)，工程涉及的郁江和潯江河段水質(zhì)狀況總體較好，汛期、非汛期水質(zhì)達(dá)到Ⅲ類水及以上的河長占總評價河長的100%；西江和桂江河段水質(zhì)總體亦較好，汛期、非汛期水質(zhì)均達(dá)到Ⅱ類以上，其中桂江非汛期時段水質(zhì)達(dá)到Ⅰ類水的河段占總評價河長的23.8%。工程涉及的5處水源地水質(zhì)現(xiàn)狀較好，均能達(dá)到水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)要求。

2 對水源地水質(zhì)的影響

2.1 施工期對水源地水質(zhì)的影響

工程岸坡護(hù)腳水下施工作業(yè)將產(chǎn)生江水?dāng)_動，在采取防污屏等保護(hù)措施后，基本不會對取水口水質(zhì)造成影響，但在防污屏漏水等失效情況下將可能影響取水口水質(zhì)。根據(jù)《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則地表水環(huán)境》（HJ2.3-2018），采用二維穩(wěn)態(tài)混合衰減水質(zhì)預(yù)測模型分析岸坡護(hù)腳等涉水工程施工擾動對水源地水質(zhì)的影響，施工活動概化為點源、岸邊排放情況處理。

表1 工程涉及水源地情況表

2.1.1 二維穩(wěn)態(tài)混合衰減水質(zhì)預(yù)測模型

式中：c為預(yù)測點（x，y）處污染物的濃度，mg/L；x為預(yù)測點離排放點的縱向距離，m；y為預(yù)測點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。

根據(jù)河流水文條件及周邊環(huán)境，采用工程施工時段水文參數(shù)計算對水質(zhì)的影響。評價河段屬中到多泥沙河流，經(jīng)調(diào)查枯期施工時西江河段含沙量為45 g/m3，支流桂江梧州市城區(qū)河段含沙量為40 g/m3，岸坡護(hù)腳施工SS濃度源強(qiáng)取相關(guān)文獻(xiàn)的最大值5000 mg/L。本工程涉及的5處水源地為：位于西江干流的濛江鎮(zhèn)潯江水源地、龍新水廠水源地、塘源水廠水源地，位于桂江干流的北山水廠水源地和富民水廠水源地，相關(guān)計算參數(shù)取值見表2。

表2 水體SS濃度影響預(yù)測計算參數(shù)取值

采用ArcGIS10.5 軟件，利用插值分析工具中的克里金模型繪制污染物等值線圖，將污染物濃度預(yù)測結(jié)果進(jìn)行可視化，利于直觀地分析污染物對保護(hù)目標(biāo)的影響。

2.1.2 涉水工程施工產(chǎn)生的懸浮物影響

（1）西江干流水質(zhì)的影響。根據(jù)二維穩(wěn)態(tài)混合衰減水質(zhì)預(yù)測模型及擬定參數(shù)，岸坡、護(hù)腳等水下施工對西江干流及水源地水質(zhì)的影響預(yù)測成果見表3和圖1、圖2。

岸坡護(hù)腳等水下施工產(chǎn)生水體擾動，造成西江干流一定范圍內(nèi)SS濃度增高。距離施工點越近，其濃度越高，最高濃度可達(dá)47.7 mg/L，但由于工程施工廢污水量較少，導(dǎo)致最大SS濃度比河流背景泥沙含量高2.7 mg/L，表明工程施工對河流SS濃度的貢獻(xiàn)值不大。在河道縱距280.0 m 左右，SS 濃度降至45.0 mg/L，基本可恢復(fù)至西江干流SS 濃度本底值；在施工點橫距25.0 m 外，SS 濃度降至本底值45.0 mg/L。工程施工對西江干流懸浮物的影響范圍為25.0 m（橫距）×280.0 m（下游縱距），施工結(jié)束后，水體懸浮物將恢復(fù)至本底值。塘源水廠水源地取水口位于涉水工程河對岸，橫向最近距離800.0 m，遠(yuǎn)超橫向影響范圍25.0 m，對水質(zhì)影響很小，因此不作水質(zhì)影響預(yù)測。

表3 涉水工程施工對西江干流SS濃度影響預(yù)測成果表 mg/L

圖1 涉水工程施工對濛江鎮(zhèn)潯江水源地SS濃度的影響

圖2 涉水工程施工對龍新水廠水源地SS濃度的影響

（2）桂江干流水質(zhì)的影響。根據(jù)二維穩(wěn)態(tài)混合衰減水質(zhì)預(yù)測模型及擬定參數(shù)，堤防、護(hù)岸等施工對桂江干流及水源地水質(zhì)的影響預(yù)測成果見表4和圖3、圖4。

表4 涉水工程施工對桂江干流SS濃度影響預(yù)測成果表 mg/L

圖3 涉水工程施工對富民水廠水源地SS濃度的影響

圖4 涉水工程施工對北山水廠水源地SS濃度的影響

堤防、護(hù)岸等涉水工程施工產(chǎn)生水體擾動，造成桂江河道一定范圍內(nèi)SS 濃度增高。距離施工點越近，其濃度越高，最高濃度可達(dá)46.8 mg/L，但由于工程施工廢污水量較低，導(dǎo)致最大SS濃度比河流背景泥沙含量高6.8 mg/L。在河道縱距450.0 m左右，SS 濃度降至40.0 mg/L，基本可恢復(fù)至桂江干流SS濃度本底值；在施工點橫距30.0 m 外，SS 濃度降至本底值40.0 mg/L。工程施工對桂江干流懸浮物的影響范圍為30.0 m（橫距）×450.0 m（縱距），施工結(jié)束后，水體懸浮物將恢復(fù)至本底值。

2.1.3 涉水工程施工對水源地取水口的影響

涉水工程與水源地取水口的最近距離11～800 m，施工時間在2～3 d（見表5）。桂江上的涉水岸坡護(hù)腳與水源地取水口最近距離160～625 m，工程施工對桂江上的水源地取水口無影響；工程施工擾動廢水導(dǎo)致西江上水源地取水口的SS 濃度較背景值增加1.8～2.0 mg/L，但影響不大，水廠在采取相關(guān)處理措施后，對居民飲用水水質(zhì)基本不會產(chǎn)生影響。

表5 涉水工程施工對水源地取水口影響分析表

2.2 運行期對水源地水質(zhì)的影響

2.2.1 對取水水位影響

工程建成后，新建和加固堤防工程束窄了洪水過水?dāng)嗝?，引起水位上升，將有利于各水源地取水口的取水保證率。

2.2.2 對取水水質(zhì)影響

涉及水源地的泵站中，鷓鴣沖泵站距離下游水源地取水口最近，相比其他位于水源地的泵站對取水口水質(zhì)的影響較大，因此選取鷓鴣沖泵站進(jìn)行典型分析。鷓鴣沖泵站為工程新建泵站，該泵站排水口位于桂江富民水廠水源地取水口對岸上游約100 m以及北山水廠水源地取水口上游約1350 m，排水量為3.7 m3/s。

（1）預(yù)測條件及相關(guān)參數(shù)。根據(jù)泵站設(shè)置位置及受納江段河勢特征，采用二維穩(wěn)態(tài)混合衰減水質(zhì)預(yù)測模型進(jìn)行計算。該地區(qū)污染源主要以生活污染污染為主，擬選擇CODMn和NH3-N 作為預(yù)測指標(biāo)，分析汛期抽排水對下游水源地取水口水質(zhì)的影響，參考其他類似工程泵站排水的污染物濃度，泵站排水CODMn濃度取值為6.13 mg/L，NH3-N 濃度為0.54 mg/L。類比其他相關(guān)河流各污染物綜合衰減系數(shù)，確定CODMn指標(biāo)K1值為0.25 1/d，NH3-N 指標(biāo)K1值取0.36 1/d。泵站排水水質(zhì)預(yù)測的計算參數(shù)見表6。

表6 桂江CODMn和NH3-N濃度影響預(yù)測計算參數(shù)取值

（2）預(yù)測結(jié)果。鷓鴣沖泵站為排澇排水泵站，泵站不排水時對河流水質(zhì)無影響；當(dāng)泵站汛期排水時，對桂江干流和水源地水質(zhì)的影響預(yù)測成果見表7、表8和圖5、圖6。

表7 鷓鴣沖泵站汛期排水對桂江CODMn濃度影響分析表 mg/L

表8 鷓鴣沖泵站汛期抽排水對桂江NH3-N濃度影響分析表 mg/L

鷓鴣沖泵站汛期排水對桂江CODMn濃度橫向最大影響距離為40 m，下游縱向最大影響距離為2200 m；對NH3-N 濃度橫向最大影響距離為20 m，下游縱向最大影響距離為600 m。富民水廠取水口在鷓鴣沖泵站對岸下游約100 m，北山水廠取水口在鷓鴣沖泵站下游約1350 m，根據(jù)水質(zhì)預(yù)測成果，鷓鴣沖泵站汛期抽排水對上述取水口的水質(zhì)無影響，其水質(zhì)滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）Ⅱ類水質(zhì)要求。

圖5 鷓鴣沖泵站排水對桂江CODMn濃度的影響

圖6 鷓鴣沖泵站排水對桂江NH3-N濃度的影響

3 結(jié)語

本文以廣西西江干流治理工程為例，分析工程建設(shè)和運行對飲用水水源地水質(zhì)的影響，采用二維穩(wěn)態(tài)混合衰減水質(zhì)預(yù)測模型計算施工期主要污染物SS、運行期主要污染物CODMn和NH3-N的濃度分布，并采用ArcGIS軟件中的克里金模型繪制污染物等值線圖，將污染物濃度預(yù)測結(jié)果可視化，預(yù)測結(jié)果表明：廣西西江干流治理工程施工及泵站排水對水源地水質(zhì)的影響較小。不同涉水工程的影響方式和程度不盡相同，因此建議選擇適用的水質(zhì)預(yù)測模型和相關(guān)軟件進(jìn)行具體分析，根據(jù)預(yù)測結(jié)果采取有效的水質(zhì)保護(hù)措施，以確保水源地供水安全。