摘要：閩江竹岐作為“一閘三線”工程唯一補水水源地，準確評估水源地潛在水污染風(fēng)險，制定合理的應(yīng)急策略，對于保證竹岐水源地輸水水質(zhì)安全具有重大意義。結(jié)合實地調(diào)研結(jié)果，通過專家分析法，對閩江竹岐水源地潛在農(nóng)業(yè)生活水污染風(fēng)險源進行評估和定位。融合矩陣LS法和二維水環(huán)境模擬方法，對流域水環(huán)境污染風(fēng)險進行定量評估，最終給出應(yīng)急調(diào)控策略，為工程建成后的水源地管理運行提供理論和決策支持。

　　關(guān)鍵詞：水環(huán)境污染;風(fēng)險評估;應(yīng)急策略;矩陣LS法;水環(huán)境模擬;竹岐水源地;閩江

　　0引言

　　福建省平潭及閩江口水資源配置(一閘三線)工程是國家172項節(jié)水供水重大水利工程之一，唯一一處補水水源地設(shè)在閩江竹岐，設(shè)計流量26.3m/s，經(jīng)引水線路與主輸水線路匯合，向平潭綜合試驗區(qū)、福清市、長樂市、福州市南港片等區(qū)域供水。閩江竹岐不僅是一閘三線的重要的水源地，也是福州市西、北區(qū)水廠唯一的水源地[12]。

　　近年來，隨著閩江沿線經(jīng)濟的發(fā)展，生活污染源排放時有發(fā)生，已經(jīng)成為水源地周邊不可忽視的潛在的污染風(fēng)險。很多學(xué)者對水環(huán)境風(fēng)險評估領(lǐng)域進行了研究。練繼建等[3]建立了水庫突發(fā)水污染事件風(fēng)險評價指標體系，采用層次分析法進行指標權(quán)重計算和確定，進行了水庫突發(fā)水污染事件風(fēng)險計算;劉小華等[4]采用二維水動力模型耦合ECOLab水質(zhì)模型，對比建庫前后取水口處流場分布以及氨氮等水質(zhì)指標濃度分布，對建庫后的不同工況進行了風(fēng)險評估;李春輝等[5]用類比法對突發(fā)水污染風(fēng)險評價的方式進行歸類，依據(jù)環(huán)境風(fēng)險特征對應(yīng)急對策進行研究。

　　目前，我國對水源地風(fēng)險評估研究主要集中在風(fēng)險評估方法[69]以及風(fēng)險評價指標[10上，但在精準辨識風(fēng)險因子基礎(chǔ)上，利用平面二維模型進行風(fēng)險評估，并根據(jù)研究結(jié)果提出應(yīng)急策略的研究較少。為此，本文根據(jù)水源地踏勘調(diào)研資料，通過專家分析法開展污染因子調(diào)查，采用風(fēng)險矩陣LS法對污染因子進行評價，然后建立平面二維水動力水質(zhì)模型對突發(fā)水污染事件進行評估，以期為閩江竹岐補水水源地的安全運行與安全管理提供方法和思路，為水源地污染評價體系和污染預(yù)防措施提供參考依據(jù)。

　　1風(fēng)險識別及評價

　　1.1風(fēng)險識別步驟

　　閩江竹岐水源的風(fēng)險源辨識從以下幾個方面開展：①查閱文獻數(shù)據(jù)，結(jié)合實地調(diào)研，按照污染的來源對影響閩江竹岐泵站范圍內(nèi)的周邊生產(chǎn)、生活和交通運輸?shù)耐话l(fā)污染風(fēng)險進行分析并概化。②固定源風(fēng)險調(diào)查。對流域內(nèi)生產(chǎn)單位的生產(chǎn)工藝、廠區(qū)儲運、危險化學(xué)品管理、廢水收集、處理、排放等重點環(huán)節(jié)的事故隱患情況逐一排查。③流動源風(fēng)險調(diào)查。調(diào)查內(nèi)容包括通過公路、鐵路、水路運輸有可能影響水源地的危險化學(xué)品和危險廢物等有毒有害物質(zhì)的種類和數(shù)量，沿線污染防控措施情況進行排查。污染風(fēng)險源定位見圖。

　　1.2風(fēng)險識別結(jié)果

　　由于閩江流域近年頻發(fā)水質(zhì)污染突發(fā)事件，本文結(jié)合實地調(diào)研及有關(guān)部門內(nèi)部統(tǒng)計，采用專家分析法開展污染因子調(diào)查，采用風(fēng)險矩陣LS法對污染因子進行定性評價。評價結(jié)果為閩江上游入流污染物(突發(fā))、沿線生活污染源(排口污染物)等級較高。為方便進一步風(fēng)險評估，擬建立二維水動力水質(zhì)模型進行數(shù)值仿真分析。

　　2二維水動力水質(zhì)模型建立及工況設(shè)定

　　2.1水動力水質(zhì)模型

　　2.1.1模型建立

　　本文參考2005年實測水底高程資料，模擬總時長為100h，渦粘系數(shù)0.28，建立了閩江竹岐段(水口水電站至文山里約55km的河段)的河道模型。

　　網(wǎng)格模型數(shù)9415個，節(jié)點數(shù)5297個，采用2020年月日12:00~5月日12:00，間隔1h的閩江竹岐潮位數(shù)據(jù)進行驗證。依據(jù)實測竹岐、候官個監(jiān)測點的潮位過程、水質(zhì)過程對該模型進行率定和驗證，根據(jù)平均絕對誤差(MAE)和均方根誤差(RMSE)進行誤差判定。結(jié)果顯示，該模型率定誤差較小，模型可以用于模擬水質(zhì)計算。

　　2.1.2邊界條件

　　為使模型更加接近閩江竹岐實際水動力情況，初始條件通過實際測定下游邊界侯官泵站的水位條件(監(jiān)測時間為2d，監(jiān)測頻率為1h/次)作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，將其進行數(shù)據(jù)前處理后作為模型下游邊界的邊界條件。根據(jù)閩江竹岐流域竹岐水文測站測定的逐年月平均流量成果，選取竹岐流域各年平均流量作為入流邊界條件。同時，通過對實際數(shù)據(jù)進行分析，可得下游邊界處受到到閩江潮水回溯作用影響，水位呈現(xiàn)較為明顯的周期性變化。

　　2.2工況設(shè)定

　　根據(jù)實測調(diào)研及相關(guān)風(fēng)險分析，針對個不同風(fēng)險點，選取特枯年、平水年、豐水年種典型代表年作為來流條件，選定污染程度為輕度污染、中度污染、重度污染種類別，參考GB8978——1996《污水綜合排放標準》、GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》、實地調(diào)研確定輸入污染。點源污染日排放量設(shè)定見表。排放時間設(shè)定7d和30d，共54種工況。

　　3數(shù)值模擬結(jié)果分析

　　3.1典型工況結(jié)果輸移特征

　　以特枯時期閩江來流輸入7d輕度污染水體工況為例進行展示，從中可以看出氨氮輸移基本特征如下：時間特征。污染事件發(fā)生后，閩江竹岐取水口處氨氮濃度逐漸開始上升。污染事件發(fā)生后，185取水口達到峰值濃度1.30mg/L后，由于受到潮汐作用，開始在1.26~1.30mg/L之間周期性波動;396h開始遞減，在1.25~1.28mg/L周期性波動;污染事件發(fā)生個月后，仍在此區(qū)間之內(nèi)周期波動。

　　4應(yīng)急調(diào)控措施

　　參考GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》，結(jié)合取水口氨氮、總磷和CODMn峰值濃度，對各工況進行突發(fā)水污染事件風(fēng)險等級劃分，并制定污染應(yīng)急調(diào)控標準。按照表中所述，在各污染工況下，取污染程度最高的水質(zhì)指標確定該工況最終風(fēng)險等級劃分結(jié)果。

　　詳細應(yīng)急調(diào)控步驟如下：

　　(1)得知發(fā)生突發(fā)水污染事件后，迅速到達污染現(xiàn)場，在控制污染源繼續(xù)釋放的同時，確定污染源位置，測量污染源濃度和污染擴散范圍，估算已發(fā)生時間，根據(jù)現(xiàn)場情況判定污染風(fēng)險等級，形成應(yīng)急調(diào)控預(yù)案。污染物濃度風(fēng)險等級若為低風(fēng)險，視情況選取應(yīng)急調(diào)控措施并正常輸水;風(fēng)險等級為中、高風(fēng)險則需閉閘調(diào)控，必要時采取局部處理措施。

　　(2)結(jié)合應(yīng)急調(diào)控預(yù)案，預(yù)估污染事件發(fā)生趨勢，確定污染峰值濃度和對應(yīng)的預(yù)警時間;然后通過綜合考慮風(fēng)險等級及預(yù)警時間，確定污染事件的緊迫性及時處理的可能性;閉閘調(diào)控時，考慮水庫實際情況，對泵站取水口進行調(diào)控。確定污染源位置、各水質(zhì)指標峰值時間、峰值濃度及其在潮汐作用下最終的波動范圍，根據(jù)調(diào)控目標對泵站取水口進行調(diào)控。

　　(3)根據(jù)處置后的水質(zhì)是否達到指標考慮是否啟閘。

　　水資源論文范例：水資源與城市給水排水系統(tǒng)規(guī)劃研究

　　5結(jié)語

　　本文通過專家分析法，對閩江流域竹岐段水源地可能存在的風(fēng)險進行風(fēng)險辨識，采用矩陣LS法對辨識結(jié)果進行風(fēng)險等級評估，建立平面二維水質(zhì)水動力模型，對風(fēng)險等級較高的竹岐水源地突發(fā)水環(huán)境污染進行結(jié)果預(yù)測和分析，得出以下結(jié)論：

　　(1)相較于不同排放時間及不同污染程度，不同來流量對于峰值時間、峰值濃度、波動范圍影響較大。隨著來流量的增加，峰值出現(xiàn)時間逐漸提前，最早為58h;不同來流量對于取水口氨氮峰值濃度的影響較大，最高為1.40mg/L;來流量的增加能加速水體置換速率，減少區(qū)域內(nèi)氨氮聚集，有利于減小取水口處氨氮濃度的波動幅值，最小為0.01mg/L。

　　(2)排口位置對于取水口影響顯著。白沙鎮(zhèn)排口水污染排放時，取水口峰值時間出現(xiàn)最早，相應(yīng)預(yù)警時間最少;相同條件下，閩江來流突發(fā)水污染排放，取水口峰值濃度較高。此種情況應(yīng)予以重點關(guān)注。在潮汐作用下，西海岸排口對取水口會造成一定影響。

　　針對閩江竹岐水源地突發(fā)水污染事件，需結(jié)合應(yīng)急調(diào)控預(yù)案預(yù)估污染事件發(fā)生趨勢、確定污染事件造成峰值濃度、允許采取措施的預(yù)警時間及其在潮汐作用下最終的波動范圍，綜合考慮風(fēng)險等級及預(yù)警時間確定污染事件的緊迫性和及時處理的可能性，根據(jù)調(diào)控目標對泵站取水口進行調(diào)控，及時有效地處理水源地突發(fā)水污染事件。

　　參考文獻：

　　[1]陳宏景.福州市中心城區(qū)供水安全保障規(guī)劃研究[J].中國給水排水，2019，35()：10.

　　[2]黃智剛.水利工程安全文明施工管理探索——以福建省平潭及閩江口水資源配置(一閘三線)工程(福州段)為例[J].中國水利，2018(12)：4647.

　　[3]練繼建，孫蕭仲，馬超，等.水庫突發(fā)水污染事件風(fēng)險評價及應(yīng)急調(diào)度方案研究[J].天津大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)與工程技術(shù)版)，2017，50(10)：10051010.

　　[4]劉小華，魏炳乾，黃磊，等.水庫壅水對水源地水環(huán)境的影響研究[J].水資源與水工程學(xué)報，2020，31()：5764.

　　[5]李春暉，田雨桐，趙彥偉，等.突發(fā)水污染風(fēng)險評價與應(yīng)急對策研究進展[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2020，39()：11611167.

　　[6]王越興，尹魁浩，林高松，等.城區(qū)水源地污染風(fēng)險評估方法及實例研究[J].安全與環(huán)境學(xué)報，2014，14()：316320.

　　作者：陳鈺林1，李家樂2，姚燁2，陳宏景1，黃智剛3，許仁星4