李杰

（貴州省黔中水利樞紐工程建設(shè)管理局，貴州貴陽 550002）

0 引言

為了研究黔中水利樞紐一期工程平寨水庫水污染突發(fā)事件及其后果分析，利用MIKE21 軟件，建立平寨水庫水污染突發(fā)事件污染物運(yùn)移二維水質(zhì)模型，參照不同工況下的模擬結(jié)果，建立不同的應(yīng)急處置措施。

1 工程概況

黔中水利樞紐工程水源工程位于三岔河中游六枝與織金交界的平寨河段，壩址屬六枝的牛場鄉(xiāng)和織金的雞場鄉(xiāng)，距六枝縣城約45km。壩址以上集水面積為3492km2，占三岔河總集水面積的48.1%，河長166km，平均比降5.66‰。水庫總庫容108900 萬m3，興利庫容44800 萬m3，設(shè)計(jì)供水量60760 萬m3。

2 污染源及突發(fā)事件

水庫庫區(qū)流域范圍內(nèi)污染源主要有工業(yè)源、生活源和農(nóng)業(yè)源畜禽養(yǎng)殖等。水污染突發(fā)事件可能的原因如下。

（1）突發(fā)性的工礦企業(yè)、污水處理廠大量污水集中排放導(dǎo)致的水源地污染事件。

（2）運(yùn)輸有害化學(xué)品的車輛及船只側(cè)翻導(dǎo)致?；啡牒拥乃廴就话l(fā)性事件，有害化學(xué)品。

（3）突發(fā)性暴雨導(dǎo)致耕地使用的化肥、農(nóng)藥大范圍入河引發(fā)的水污染突發(fā)性事件。

（4）農(nóng)村養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的糞便，居民生活產(chǎn)生的垃圾、生活污水大量入河導(dǎo)致的水污染突發(fā)性事件。

（5）恐怖主義組織有目的、有組織進(jìn)行投毒活動，導(dǎo)致的水污染突發(fā)事件。

3 突發(fā)事件污染物遷移模擬

突發(fā)水污染事件是制約水質(zhì)安全的主要因素，因此，掌握突發(fā)水污染事件污染物輸移擴(kuò)散規(guī)律是非常重要的。利用MIKE21 軟件建立平寨水庫水污染突發(fā)事件污染物運(yùn)移二維水質(zhì)模型，參照3 種不同工況下的模擬結(jié)果，研究出污染物運(yùn)移擴(kuò)散規(guī)律，為突發(fā)事件預(yù)警、應(yīng)急調(diào)控科學(xué)提供支持。

3.1 模型網(wǎng)格劃分情況

為了更好地模擬平寨水庫水動力以及水質(zhì)，將模型區(qū)域劃分約為50000 個曲線三角網(wǎng)格單元（圖1）。

圖1 平寨水庫網(wǎng)格劃分

3.2 模擬結(jié)果

3.2.1 工況1

通過對200t 污染物從平寨水庫準(zhǔn)保護(hù)區(qū)邊界進(jìn)行模擬，最不利條件下，1d 后污染物向東方向遷移8.6km，距離取水口15.5km，污染物最大濃度為164.3mg/L；3d 后污染物向東方向遷移13.7km，距離取水口10.4km，污染物最大濃度為73.9mg/L；8d1.6h 后污染物向東南方向遷移24.1km，距離取水口0km，污染物最大濃度為24.2mg/L。

由于泄漏口位置和不利風(fēng)向的影響，平寨水庫入庫口污水泄漏后3d 進(jìn)入水源地二級保護(hù)區(qū)，污染物漂移8d1.6h 后達(dá)到取水口（圖2），此時水質(zhì)惡化至Ⅳ類[1]，因此應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧ξ廴疚镞M(jìn)行攔截，防止污染物的漂移與擴(kuò)散，才能保護(hù)好水源地的水質(zhì)安全。

圖2 8d1.6h 后污染物擴(kuò)散情況

3.2.2 工況2

通過對100t 污染物從大小河入三岔河匯水口處進(jìn)行模擬，由預(yù)測結(jié)果可知，最不利條件下，納雍河大橋附近發(fā)生污染物入水事件后，污染物入河100t，1d 后污水向東方向遷移3.2km，距離取水口11.7km，污染物最大濃度為67.6mg/L；3d 后污水向東方向遷移6.3km，距離取水口8.6km，污染物最大濃度為27.1mg/L；6d22.6h后污水向東南方向遷移14.9km（圖3），距離取水口0km，污染物最大濃度為13.1mg/L。

圖3 6d22.6h 后污染物擴(kuò)散情況

由于泄漏口位置和不利風(fēng)向的影響，污染物漂移6d22.6h 后達(dá)到取水口，此時取水口水質(zhì)惡化至Ⅳ類，因此應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧ξ廴疚镞M(jìn)行攔截，防止污染物的漂移與擴(kuò)散，才能保護(hù)好水源地的水質(zhì)安全。

3.2.3 工況3

通過對45t 污染物從大小河入三岔河匯水口處進(jìn)行模擬，由預(yù)測結(jié)果可知，最不利條件下，大小河入三岔河匯水口處發(fā)生污染物入水事件后，污染物入河45t，1d 后污水向東方向遷移3.5km，距離取水口11.4km，污染物最大濃度為31.7mg/L；3d 后污水向東方向遷移6.9km，距離取水口8.0km，污染物最大濃度為13.4mg/L；6d23.3h 后污水向東南方向遷移14.9km（圖4），距離取水口0km，污染物最大濃度為7.0mg/L。

圖4 6d23.3h 后污染物擴(kuò)散情況

由于泄漏口位置和不利風(fēng)向的影響，污染物漂移6d23.3h 后達(dá)到取水口，此時取水口水質(zhì)惡化至Ⅲ類，因此應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧ξ廴疚镞M(jìn)行攔截，防止污染物的漂移與擴(kuò)散，才能保護(hù)好水源地的水質(zhì)安全。

4 水污染突發(fā)事件分類及其應(yīng)急處置

根據(jù)前述模擬出的污染物運(yùn)移擴(kuò)散規(guī)律，針對不同的水污染突發(fā)事件做出應(yīng)急處置方案，為進(jìn)一步提高黔中水利樞紐應(yīng)急水污染突發(fā)事件的能力，保障供水范圍內(nèi)居民的飲用水安全具有重要意義。

4.1 移動源水污染事件及其應(yīng)急處置

對于移動源污染事件，根據(jù)調(diào)研結(jié)果表明，主要為運(yùn)輸危險品車輛途徑平寨水庫保護(hù)區(qū)時，由于人為因素、自然因素等原因，導(dǎo)致運(yùn)輸?shù)奈ｋU品入河的風(fēng)險，其易發(fā)生污染情況。運(yùn)輸危險品車輛主要以罐車為主。車內(nèi)可以裝運(yùn)的貨物根據(jù)溶水性可以將運(yùn)載液體分為兩類：其中一類是可與水相溶的液體：液氨、酒精、硝酸、硫酸、氫氧化鈉等。另一類是難溶于水的液體，包括汽油、煤油、柴油、原油、食用植物油、煤焦油等。

平寨水庫由于庫區(qū)面積較大，對于在二級保護(hù)區(qū)范圍外，準(zhǔn)保護(hù)區(qū)邊界處距離平寨水庫大壩約25km，二級保護(hù)區(qū)邊界距離平寨水庫大壩約8km。準(zhǔn)保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的區(qū)域，當(dāng)發(fā)生單輛載重30t 的車輛發(fā)生側(cè)翻的情況，由于油膜覆蓋層厚度會隨著水流的遷移，也隨著河道斷面的不斷加寬，其油膜厚度不斷減小，其對平寨水庫取水口的影響不大。盡管如此，仍需要采取適當(dāng)?shù)木o急處置措施對污染源進(jìn)行控制，并對污染區(qū)域進(jìn)行快速水質(zhì)恢復(fù)。對于二級保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的區(qū)域，因其水域面積較廣，當(dāng)發(fā)生運(yùn)輸危險品車輛側(cè)翻時，當(dāng)運(yùn)載量30t 時，由于其距離平寨水庫取水口距離較近，為了防止污染一級保護(hù)區(qū)，在枯水期，應(yīng)及時關(guān)閉平寨水庫取水口閘門，可以減慢污染物向下游運(yùn)移速率，以便對污染物進(jìn)行集中快速處理；在豐水期，可以減小飲水量和泄水量的辦法，減慢污染物向下游運(yùn)移速率，但為了防止污染物短時間內(nèi)到達(dá)一級保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)，須快速對污染源進(jìn)行處理，并對污染物進(jìn)行攔截，在污染物進(jìn)入一級保護(hù)區(qū)前恢復(fù)到Ⅱ類水質(zhì)。

4.2 面源水污染突發(fā)事件及其應(yīng)急處置

由于庫區(qū)村鎮(zhèn)人口眾多，生活垃圾轉(zhuǎn)移處理率較低[2]，農(nóng)村養(yǎng)殖業(yè)排放物、村鎮(zhèn)生活污水及農(nóng)林耕種使用了大量的農(nóng)藥、化肥，成為面源污染的主要污染源。

禽畜的糞便是村鎮(zhèn)產(chǎn)生面源污染的主要形式之一。禽畜養(yǎng)殖業(yè)分布面廣，污染源多，養(yǎng)殖戶缺乏環(huán)保意識，污水貯存和處理能力不足。在調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)，有村民將禽畜垃圾隨意堆放于居所四周、河邊等易入河的地點(diǎn)，對水環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的威脅。飼料中50%~70%左右的氨，以糞便的型式被排泄出來，糞便中的有機(jī)物腐敗分解產(chǎn)物造成污染、富營養(yǎng)化及生物病原污染。平寨水庫上游流域地形起伏較大，三岔河兩側(cè)多為高山，糞便的淋浴性強(qiáng)，在降雨條件下尤其是強(qiáng)降雨條件下易形成的地表徑流匯入三岔河中，使水體的含氧量下降，水中的硝酸根離子增加，同時禽畜糞便中還帶有大量的促長劑、金屬化合物、細(xì)菌、病毒等，對水源地居住的人們及禽畜都會造成嚴(yán)重的傷害。此外，糞便中大量的病原微生物河寄生蟲卵使環(huán)境中的病原種類增多，使蚊蟲、病原菌、寄生蟲大量繁殖，也同樣加速了人畜傳染病的發(fā)生和傳播。

三岔河地區(qū)農(nóng)田分布廣泛，農(nóng)藥可以用來防治蟲害和雜草，化肥能夠增加農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，因此農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可避免要使用化肥和農(nóng)藥。過量施用化肥，農(nóng)田土壤中氮、磷含量極具增加，在降雨條件下，雨水將氮磷帶入水體中，導(dǎo)致水體中氮磷含量增加，極有可能導(dǎo)致水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化，導(dǎo)致藻類水生植物大量繁殖，形成水華災(zāi)害，同時也消耗了水中的溶解氧和礦物質(zhì)；農(nóng)藥的施用，會導(dǎo)致農(nóng)藥被雨水沖入水體中，增加或者降低了水體的酸度，使得水生生物大量死亡或大批繁殖，造成當(dāng)?shù)佤~類食鉺不足，或是使水體富營養(yǎng)化嚴(yán)重，含氧量下降，導(dǎo)致水生生物窒息死亡。除三岔河容易產(chǎn)生此類面源外，庫區(qū)內(nèi)的白水河、扈家河及水公河兩側(cè)的流域也有較大的危險。這類面源導(dǎo)致的水污染事件不僅不會流域水質(zhì)帶來嚴(yán)重的危害，而且如果面源源強(qiáng)過大，也會導(dǎo)致應(yīng)急處置所用時間過長，其危害性較大。

對于強(qiáng)降雨情況下的面源污染事件，由于其危險源分布范圍廣，污染物源強(qiáng)的不確定性較大，且難以準(zhǔn)確把控。因此，在強(qiáng)降雨情況下，容易出現(xiàn)水源地水質(zhì)惡化到Ⅳ類及以下水質(zhì)。當(dāng)出現(xiàn)水體有惡化趨勢現(xiàn)象時，應(yīng)提高應(yīng)急監(jiān)測的頻率，時刻關(guān)注水質(zhì)變化情況。如出現(xiàn)污染物濃度持續(xù)上升的情況，應(yīng)快速進(jìn)入應(yīng)急預(yù)警狀態(tài)，采取必要的應(yīng)急處置措施及響應(yīng)的應(yīng)急調(diào)度方案。

4.3 點(diǎn)源水污染突發(fā)事件及其應(yīng)急處置

將工礦企業(yè)作為點(diǎn)源污染重點(diǎn)考慮[3]，對于平寨水庫保護(hù)區(qū)范圍外，但位于三岔河流域范圍的工礦企業(yè)及非工礦企業(yè)，是對水環(huán)境威脅較大的危險源。若發(fā)生突發(fā)水污染事件，如排污量較大，水質(zhì)惡化嚴(yán)重，且影響范圍較大，根據(jù)水文氣象條件結(jié)合污染物運(yùn)移擴(kuò)散規(guī)律研判污染物運(yùn)移速率較快，已經(jīng)影響到水源地一級保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的水質(zhì)，并可能對供水產(chǎn)生影響，應(yīng)立即通知切斷供水，對工況企業(yè)進(jìn)行排污口進(jìn)行封堵，并通知可能會受影響的水源地提前關(guān)閉閘門停止取水[4]。

4.4 恐怖主義投毒造成的水污染突發(fā)事件及其應(yīng)急處置

將恐怖主義投毒造成的水污染作為其中一種突發(fā)事件，當(dāng)遇投毒突發(fā)事件發(fā)生時，應(yīng)急救援和搶護(hù)人員第一時間需與環(huán)保部門配合對污染物進(jìn)行處理和堵截。根據(jù)污染物種類、遷移情況，經(jīng)應(yīng)急指揮機(jī)構(gòu)研討會商，決定是否會影響水源地取水口水質(zhì)。

5 結(jié)語

各類突發(fā)水污染事件是制約供水水質(zhì)安全的主要因素，通過對污染物輸移擴(kuò)散規(guī)律的研究，為突發(fā)事件預(yù)警、應(yīng)急指揮機(jī)構(gòu)研討會商[5]提供技術(shù)支持，通過源頭預(yù)防、早期介入、控制污染、保障了水質(zhì)安全，為進(jìn)一步做好黔中水利樞紐工程平寨水庫水環(huán)境保護(hù)提高應(yīng)對突發(fā)事件能力，對切實(shí)保障黔中城市群供水和水環(huán)境安全具有重要意義。