闽江竹岐水源地农业生活风险评估及应急策略

　　摘要：闽江竹岐作为“一闸三线”工程唯一补水水源地，准确评估水源地潜在水污染风险，制定合理的应急策略，对于保证竹岐水源地输水水质安全具有重大意义。结合实地调研结果，通过专家分析法，对闽江竹岐水源地潜在农业生活水污染风险源进行评估和定位。融合矩阵LS法和二维水环境模拟方法，对流域水环境污染风险进行定量评估，最终给出应急调控策略，为工程建成后的水源地管理运行提供理论和决策支持。

　　关键词：水环境污染;风险评估;应急策略;矩阵LS法;水环境模拟;竹岐水源地;闽江

　　0引言

　　福建省平潭及闽江口水资源配置(一闸三线)工程是国家172项节水供水重大水利工程之一，唯一一处补水水源地设在闽江竹岐，设计流量26.3m/s，经引水线路与主输水线路汇合，向平潭综合试验区、福清市、长乐市、福州市南港片等区域供水。闽江竹岐不仅是一闸三线的重要的水源地，也是福州市西、北区水厂唯一的水源地[12]。

　　近年来，随着闽江沿线经济的发展，生活污染源排放时有发生，已经成为水源地周边不可忽视的潜在的污染风险。很多学者对水环境风险评估领域进行了研究。练继建等[3]建立了水库突发水污染事件风险评价指标体系，采用层次分析法进行指标权重计算和确定，进行了水库突发水污染事件风险计算;刘小华等[4]采用二维水动力模型耦合ECOLab水质模型，对比建库前后取水口处流场分布以及氨氮等水质指标浓度分布，对建库后的不同工况进行了风险评估;李春辉等[5]用类比法对突发水污染风险评价的方式进行归类，依据环境风险特征对应急对策进行研究。

　　目前，我国对水源地风险评估研究主要集中在风险评估方法[69]以及风险评价指标[10上，但在精准辨识风险因子基础上，利用平面二维模型进行风险评估，并根据研究结果提出应急策略的研究较少。为此，本文根据水源地踏勘调研资料，通过专家分析法开展污染因子调查，采用风险矩阵LS法对污染因子进行评价，然后建立平面二维水动力水质模型对突发水污染事件进行评估，以期为闽江竹岐补水水源地的安全运行与安全管理提供方法和思路，为水源地污染评价体系和污染预防措施提供参考依据。

　　1风险识别及评价

　　1.1风险识别步骤

　　闽江竹岐水源的风险源辨识从以下几个方面开展：①查阅文献数据，结合实地调研，按照污染的来源对影响闽江竹岐泵站范围内的周边生产、生活和交通运输的突发污染风险进行分析并概化。②固定源风险调查。对流域内生产单位的生产工艺、厂区储运、危险化学品管理、废水收集、处理、排放等重点环节的事故隐患情况逐一排查。③流动源风险调查。调查内容包括通过公路、铁路、水路运输有可能影响水源地的危险化学品和危险废物等有毒有害物质的种类和数量，沿线污染防控措施情况进行排查。污染风险源定位见图。

　　1.2风险识别结果

　　由于闽江流域近年频发水质污染突发事件，本文结合实地调研及有关部门内部统计，采用专家分析法开展污染因子调查，采用风险矩阵LS法对污染因子进行定性评价。评价结果为闽江上游入流污染物(突发)、沿线生活污染源(排口污染物)等级较高。为方便进一步风险评估，拟建立二维水动力水质模型进行数值仿真分析。

　　2二维水动力水质模型建立及工况设定

　　2.1水动力水质模型

　　2.1.1模型建立

　　本文参考2005年实测水底高程资料，模拟总时长为100h，涡粘系数0.28，建立了闽江竹岐段(水口水电站至文山里约55km的河段)的河道模型。

　　网格模型数9415个，节点数5297个，采用2020年月日12:00~5月日12:00，间隔1h的闽江竹岐潮位数据进行验证。依据实测竹岐、候官个监测点的潮位过程、水质过程对该模型进行率定和验证，根据平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)进行误差判定。结果显示，该模型率定误差较小，模型可以用于模拟水质计算。

　　2.1.2边界条件

　　为使模型更加接近闽江竹岐实际水动力情况，初始条件通过实际测定下游边界侯官泵站的水位条件(监测时间为2d，监测频率为1h/次)作为数据基础，将其进行数据前处理后作为模型下游边界的边界条件。根据闽江竹岐流域竹岐水文测站测定的逐年月平均流量成果，选取竹岐流域各年平均流量作为入流边界条件。同时，通过对实际数据进行分析，可得下游边界处受到到闽江潮水回溯作用影响，水位呈现较为明显的周期性变化。

　　2.2工况设定

　　根据实测调研及相关风险分析，针对个不同风险点，选取特枯年、平水年、丰水年种典型代表年作为来流条件，选定污染程度为轻度污染、中度污染、重度污染种类别，参考GB8978——1996《污水综合排放标准》、GB3838—2002《地表水环境质量标准》、实地调研确定输入污染。点源污染日排放量设定见表。排放时间设定7d和30d，共54种工况。

　　3数值模拟结果分析

　　3.1典型工况结果输移特征

　　以特枯时期闽江来流输入7d轻度污染水体工况为例进行展示，从中可以看出氨氮输移基本特征如下：时间特征。污染事件发生后，闽江竹岐取水口处氨氮浓度逐渐开始上升。污染事件发生后，185取水口达到峰值浓度1.30mg/L后，由于受到潮汐作用，开始在1.26~1.30mg/L之间周期性波动;396h开始递减，在1.25~1.28mg/L周期性波动;污染事件发生个月后，仍在此区间之内周期波动。

　　4应急调控措施

　　参考GB3838—2002《地表水环境质量标准》，结合取水口氨氮、总磷和CODMn峰值浓度，对各工况进行突发水污染事件风险等级划分，并制定污染应急调控标准。按照表中所述，在各污染工况下，取污染程度最高的水质指标确定该工况最终风险等级划分结果。

　　详细应急调控步骤如下：

　　(1)得知发生突发水污染事件后，迅速到达污染现场，在控制污染源继续释放的同时，确定污染源位置，测量污染源浓度和污染扩散范围，估算已发生时间，根据现场情况判定污染风险等级，形成应急调控预案。污染物浓度风险等级若为低风险，视情况选取应急调控措施并正常输水;风险等级为中、高风险则需闭闸调控，必要时采取局部处理措施。

　　(2)结合应急调控预案，预估污染事件发生趋势，确定污染峰值浓度和对应的预警时间;然后通过综合考虑风险等级及预警时间，确定污染事件的紧迫性及时处理的可能性;闭闸调控时，考虑水库实际情况，对泵站取水口进行调控。确定污染源位置、各水质指标峰值时间、峰值浓度及其在潮汐作用下最终的波动范围，根据调控目标对泵站取水口进行调控。

　　(3)根据处置后的水质是否达到指标考虑是否启闸。

　　水资源论文范例：水资源与城市给水排水系统规划研究

　　5结语

　　本文通过专家分析法，对闽江流域竹岐段水源地可能存在的风险进行风险辨识，采用矩阵LS法对辨识结果进行风险等级评估，建立平面二维水质水动力模型，对风险等级较高的竹岐水源地突发水环境污染进行结果预测和分析，得出以下结论：

　　(1)相较于不同排放时间及不同污染程度，不同来流量对于峰值时间、峰值浓度、波动范围影响较大。随着来流量的增加，峰值出现时间逐渐提前，最早为58h;不同来流量对于取水口氨氮峰值浓度的影响较大，最高为1.40mg/L;来流量的增加能加速水体置换速率，减少区域内氨氮聚集，有利于减小取水口处氨氮浓度的波动幅值，最小为0.01mg/L。

　　(2)排口位置对于取水口影响显著。白沙镇排口水污染排放时，取水口峰值时间出现最早，相应预警时间最少;相同条件下，闽江来流突发水污染排放，取水口峰值浓度较高。此种情况应予以重点关注。在潮汐作用下，西海岸排口对取水口会造成一定影响。

　　针对闽江竹岐水源地突发水污染事件，需结合应急调控预案预估污染事件发生趋势、确定污染事件造成峰值浓度、允许采取措施的预警时间及其在潮汐作用下最终的波动范围，综合考虑风险等级及预警时间确定污染事件的紧迫性和及时处理的可能性，根据调控目标对泵站取水口进行调控，及时有效地处理水源地突发水污染事件。

　　参考文献：

　　[1]陈宏景.福州市中心城区供水安全保障规划研究[J].中国给水排水，2019，35()：10.

　　[2]黄智刚.水利工程安全文明施工管理探索——以福建省平潭及闽江口水资源配置(一闸三线)工程(福州段)为例[J].中国水利，2018(12)：4647.

　　[3]练继建，孙萧仲，马超，等.水库突发水污染事件风险评价及应急调度方案研究[J].天津大学学报(自然科学与工程技术版)，2017，50(10)：10051010.

　　[4]刘小华，魏炳乾，黄磊，等.水库壅水对水源地水环境的影响研究[J].水资源与水工程学报，2020，31()：5764.

　　[5]李春晖，田雨桐，赵彦伟，等.突发水污染风险评价与应急对策研究进展[J].农业环境科学学报，2020，39()：11611167.

　　[6]王越兴，尹魁浩，林高松，等.城区水源地污染风险评估方法及实例研究[J].安全与环境学报，2014，14()：316320.

　　作者：陈钰林1，李家乐2，姚烨2，陈宏景1，黄智刚3，许仁星4