南水北調(diào)中線輸供水水質(zhì)管理協(xié)作機(jī)制探討

梁建奎 ，常志兵 ，辛小康 ，王樹磊 ，張愛靜 ，劉洋洋

（1.南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局，100038，北京；2.長(zhǎng)江水資源保護(hù)科學(xué)研究所，430051，武漢）

南水北調(diào)工程是解決我國(guó)北方地區(qū)缺水問題的重大水資源配置工程，其中南水北調(diào)中線工程是我國(guó)水資源配置“四橫三縱”總體布局中的重要一環(huán)。南水北調(diào)中線工程自2014年12月通水運(yùn)行以來，截至2019年2月，已累計(jì)向京津冀豫地區(qū)供水超過200億m3，惠及沿線河南、河北、北京、天津4個(gè)?。ㄖ陛犑校?300多萬人。南水北調(diào)中線工程于2018年向北方地區(qū)30條河流生態(tài)補(bǔ)水，補(bǔ)水量達(dá)8.65億m3，受水區(qū)地下水水位明顯回升，河湖水面面積明顯增加，地表水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)，生態(tài)環(huán)境明顯改善。隨著工程逐步運(yùn)行，中線工程建設(shè)管理重心應(yīng)由“保通水”向“穩(wěn)供水”轉(zhuǎn)變，其中水質(zhì)管理直接決定了穩(wěn)供水工作成敗。目前南水北調(diào)中線水源地丹江口水庫(kù)水質(zhì)可穩(wěn)定達(dá)到地表水Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，總干渠輸水水質(zhì)也可穩(wěn)定達(dá)到Ⅱ類，但由于丹江口水庫(kù)總氮濃度較高（大于1.0 mg/L），營(yíng)養(yǎng)鹽條件充足，加上總干渠運(yùn)行初期生態(tài)系統(tǒng)不穩(wěn)定，出現(xiàn)了浮游藻類、著生藻類異常增殖的現(xiàn)象，輸水沿線仍存在諸如養(yǎng)殖小區(qū)、垃圾堆放場(chǎng)、生活污水排放口等潛在風(fēng)險(xiǎn)源，加上總干渠具有輸水距離長(zhǎng)、跨越行政區(qū)多、大部分為明渠的特點(diǎn)，迫切需要開展跨區(qū)域、多部門協(xié)同水質(zhì)協(xié)作管理工作。

水質(zhì)信息共享是協(xié)作機(jī)制建立的前提。美國(guó)從20世紀(jì)70年代開始就逐步建立了統(tǒng)一開發(fā)的水質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫(kù)（NWIS），其成果數(shù)據(jù)無條件面向全社會(huì)免費(fèi)共享。2000年歐盟頒布了《歐盟水框架指令》，要求各成員國(guó)采取一致行動(dòng)，建設(shè)歐盟水信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水環(huán)境信息整合共享利用。我國(guó)各大流域機(jī)構(gòu)也實(shí)施了重點(diǎn)控制斷面水質(zhì)類別信息公開制度，《南水北調(diào)工程供用水管理?xiàng)l例》規(guī)定國(guó)務(wù)院水行政主管部門、環(huán)境保護(hù)主管部門按照職責(zé)定期向社會(huì)公布南水北調(diào)工程供用水水量、水質(zhì)信息，并建立水量、水質(zhì)信息共享機(jī)制。

水質(zhì)保護(hù)協(xié)作是保證中線工程持續(xù)穩(wěn)定供水的重要保障。國(guó)內(nèi)已有相關(guān)研究及實(shí)踐案例，如陳曉琳為錢塘江流域水污染治理政府間合作模式開展了設(shè)計(jì)研究，東江流域、浙江東陽和義烏以水質(zhì)信息共享為基礎(chǔ)開展了政府間水環(huán)境保護(hù)生態(tài)補(bǔ)償實(shí)踐。雖然南水北調(diào)中線總干渠是一個(gè)相對(duì)封閉的輸供水系統(tǒng)，水污染防治工作相對(duì)單一，但為了保障工程持續(xù)穩(wěn)定供水，仍然需要考慮在總干渠水體微污染期間、突發(fā)水污染事故應(yīng)急處置期間建立多部門協(xié)作機(jī)制。

一、南水北調(diào)中線總干渠水質(zhì)管理的特點(diǎn)

1.水質(zhì)現(xiàn)狀較好，水質(zhì)要求較高

根據(jù)近幾年南水北調(diào)中線水質(zhì)保護(hù)中心的水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，總干渠水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到并優(yōu)于Ⅱ類地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，主要水質(zhì)指標(biāo)呈現(xiàn)出“南低北高”特點(diǎn)，如圖1所示。由于南水北調(diào)中線工程主要是向北方提供居民生活用水，因此水質(zhì)要求較高。

2.總干渠輸水距離長(zhǎng)，沿途影響水質(zhì)因素多

南水北調(diào)中線總干渠全長(zhǎng)1 432 km，影響水質(zhì)的因素復(fù)雜多樣，除了渠道本身淤積物內(nèi)源釋放、水體自凈因素以外，渠道外的污染風(fēng)險(xiǎn)源也可能對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生影響。中線總干渠沿線穿越大小河流千余條，部分左岸渡槽無排水通道，形成盲腸段，汛期時(shí)雨污水易通過渡槽漫溢入渠；部分截流溝積存污水，且受垃圾壅堵而排水不暢，汛期易漫溢入渠；部分穿越干渠的排污廊道上游集水面積較大，汛期時(shí)雨污混流，易外溢入渠；沿線部分穿越建筑物進(jìn)出口積存污水，且無防滲措施，汛期易滲漏入渠。

除此之外，大氣干濕沉降、跨渠橋梁交通事故等因素也會(huì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生影響。北方地區(qū)大氣呈重度污染態(tài)勢(shì)，容易形成酸雨及降塵，都可能是中線總干渠水體污染的來源。特別是黃河以北總干渠沿岸分布著大量燃煤發(fā)電、金屬采選與冶煉、化工、制藥等企業(yè)，大氣干濕沉降帶入的重金屬、有毒有機(jī)污染物等對(duì)中線總干渠輸水水質(zhì)及供水安全的影響不容忽視。另外，跨渠橋梁交通事故產(chǎn)生的污染泄露，節(jié)制閘、分水閘等閘門啟閉機(jī)液壓油及潤(rùn)滑油，熱油融冰設(shè)備，受污染地下水內(nèi)排等外源因素也都可能對(duì)水質(zhì)安全造成嚴(yán)重影響。

3.涉及水質(zhì)管理主體多，水質(zhì)信息分散

總干渠日常水質(zhì)監(jiān)測(cè)和管理的主體是作為供水方的南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局 （簡(jiǎn)稱 “中線局”），通過在總干渠設(shè)置30個(gè)固定監(jiān)測(cè)斷面和14個(gè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站對(duì)干渠水體水質(zhì)進(jìn)行日常監(jiān)測(cè)和管理?？偢汕鼐€作為用水方使用南水作為水源的自來水廠（簡(jiǎn)稱“沿線水廠”）共計(jì)有200余座。據(jù)調(diào)查，由于南水水質(zhì)好，硬度低，許多水廠將南水北調(diào)中線總干渠作為唯一水源地，水廠對(duì)進(jìn)廠水水質(zhì)、出廠水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理。總干渠54座退水閘對(duì)應(yīng)近60條本地河流，正常情況下，總干渠水體與本地河流水體“立交”流動(dòng)，互不影響，但如果總干渠發(fā)生洪水漫溢或突發(fā)水污染事故時(shí)，干渠水通過退水閘等進(jìn)入本地河流，將對(duì)本地河流水質(zhì)產(chǎn)生影響。本地河流水質(zhì)的責(zé)任主體為作為退水方的河流河長(zhǎng) （簡(jiǎn)稱“退水河流河長(zhǎng)”），水質(zhì)由地方環(huán)保或水務(wù)部門負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)和管理。

圖1 總干渠主要水質(zhì)指標(biāo)濃度分布圖（以氨氮為例）

目前中線總干渠輸供水系統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)信息分散，形成了典型的“跨區(qū)域、多部門”特點(diǎn)。首先是跨區(qū)域獨(dú)立管理，總干渠沿線涉及4個(gè)省（直轄市）和南陽、平頂山、許昌、鄭州、焦作、新鄉(xiāng)、鶴壁、安陽、邯鄲、邢臺(tái)、石家莊、保定、北京、天津等14座大中型城市，各地分別負(fù)責(zé)總干渠水源保護(hù)、水污染防治、配套水廠水質(zhì)的監(jiān)管等工作，信息尚未互通。其次是多部門分頭管理，中線局負(fù)責(zé)總干渠水質(zhì)監(jiān)測(cè)和信息管理，各地方水務(wù)部門、住建部門對(duì)分水口門后段及水廠進(jìn)出水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，生態(tài)環(huán)境主管部門等對(duì)退水口后端的本地河流水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理。

4.工程復(fù)雜，應(yīng)急調(diào)度難度較大

中線總干渠工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，沿線建成渡槽、倒虹吸、隧洞、橋梁、鐵路交叉工程、節(jié)制閘、退水閘、分水口、泵站等各類建筑物2 385座。其中直接關(guān)系應(yīng)急調(diào)度的有節(jié)制閘63座，退水閘54座，分水口98座。當(dāng)總干渠發(fā)生突發(fā)水污染事故時(shí)，這些閘門如何調(diào)度運(yùn)行，涉及系統(tǒng)科學(xué)的問題。同時(shí)，受污染水體是退水至異地處理，還是攔截在渠段內(nèi)原位處理，不僅涉及區(qū)域間、部門間的利益關(guān)系問題，還涉及供水保證率、生態(tài)環(huán)境安全等問題。

針對(duì)中線總干渠水質(zhì)管理的特點(diǎn)，為保障中線輸水水質(zhì)安全，急需建立中線水質(zhì)信息共享機(jī)制及水質(zhì)保護(hù)協(xié)作機(jī)制。

二、常態(tài)下水質(zhì)信息共享機(jī)制

1.水質(zhì)信息共享需求

（1）中線局（供水方）

供水方期望了解所供原水從分水口進(jìn)入引水渠、水廠進(jìn)水水質(zhì)狀況，以便掌握所提供“商品”水質(zhì)跟蹤信息。同時(shí)也期望了解退水閘后當(dāng)?shù)睾恿鞯乃|(zhì)信息和水質(zhì)管理目標(biāo)，以便發(fā)生突發(fā)水污染事件時(shí)快速制定退水方案或其他現(xiàn)場(chǎng)處置方案。

（2）各地自來水水廠（用水方）

用水方期望了解總干渠分水口及上游一定區(qū)間的水質(zhì)狀況，以便于水廠采取合理的制水工藝，控制制水成本?；蛘咛崆爸獣运|(zhì)污染狀況，開展切換水源的準(zhǔn)備工作。

（3）各地退水河流河長(zhǎng)（退水承接方）

當(dāng)發(fā)生突發(fā)水污染事故時(shí)，各潛在退水河流河長(zhǎng)十分關(guān)心中線總干渠的水質(zhì)，提前分析本地河流的承受能力。另外，在中線總干渠通過退水口向當(dāng)?shù)睾恿?、湖泊?shí)施生態(tài)補(bǔ)水期間，河長(zhǎng)也需了解總干渠水質(zhì)，分析其對(duì)本地河流、湖泊水質(zhì)的影響（主要是pH、硬度的差異）。

2.水質(zhì)信息共享內(nèi)容

常規(guī)地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)、飲用水源地水質(zhì)監(jiān)測(cè)和自來水廠水質(zhì)監(jiān)測(cè)分別依據(jù) 《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）和《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749—2006），所檢測(cè)的指標(biāo)和項(xiàng)目不同，其中地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)指標(biāo)109項(xiàng)，自來水廠生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)指標(biāo)106項(xiàng)。經(jīng)過對(duì)比，兩部標(biāo)準(zhǔn)中有63項(xiàng)指標(biāo)相同。水質(zhì)共享的項(xiàng)目應(yīng)從這63項(xiàng)指標(biāo)中篩選。

另外，根據(jù)對(duì)河北、河南水廠的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，一般自來水廠每月開展一次42項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)分析，半年開展一次106項(xiàng)全指標(biāo)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析。一般日常監(jiān)測(cè)指標(biāo)為9項(xiàng)：色度，渾濁度，臭和味，肉眼可見物，pH，耗氧量，菌落總數(shù)，總大腸菌群，消毒劑余量。對(duì)于地表水環(huán)境質(zhì)量，一般是每月進(jìn)行一次30項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)分析 （包含總干渠30個(gè)固定監(jiān)測(cè)斷面），總干渠另有13個(gè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有7～89項(xiàng)不等。

可結(jié)合我國(guó)地表水和飲用水監(jiān)測(cè)的共有項(xiàng)目以及南水北調(diào)中線配套水廠、南水北調(diào)中線原水水質(zhì)監(jiān)測(cè)能力，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)信息的共享。

3.水質(zhì)信息共享機(jī)制

（1）數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究，目前河南、河北、天津、北京都已建成省級(jí)供水管理平臺(tái)，建設(shè)單位一般為住建部門。中線局目前已經(jīng)建成水質(zhì)信息數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，生態(tài)環(huán)境主管部門也建立了河湖水質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，由各省環(huán)境監(jiān)測(cè)總站負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)和信息管理。供水、用水、退水各部門按照協(xié)商一致的原則和信息公開要求，從現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)分析能力出發(fā)，提出共享的水質(zhì)項(xiàng)目、頻次及平臺(tái)對(duì)接形式。

（2）數(shù)據(jù)共享頻次

對(duì)于有自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的斷面，為了滿足自來水廠用水水質(zhì)的信息需求，宜以逐日或?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)共享為主，共享頻次為逐日或半日。對(duì)于無自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的斷面數(shù)據(jù)，宜以月為頻率共享數(shù)據(jù)。

三、微污染狀態(tài)下的水質(zhì)保護(hù)協(xié)作機(jī)制

1.沿線水廠制水工藝

通過對(duì)河南柿園水廠及天津、北京等地近50座水廠開展的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，中線工程配套水廠制水工藝基本為常規(guī)處理工藝和深度處理工藝兩種。常規(guī)處理工藝主要是利用混凝沉淀和過濾兩道工藝對(duì)原水進(jìn)行處理，處理后的原水進(jìn)入清水池，然后通過泵房向城市供水管網(wǎng)送水。深度處理工藝是在常規(guī)處理工藝的基礎(chǔ)上，增加了超濾膜設(shè)備，進(jìn)一步濾除重金屬離子和小分子有機(jī)物，對(duì)水質(zhì)的凈化效果比常規(guī)工藝更好。兩種工藝流程圖如圖2。

2.微污染狀態(tài)下水廠協(xié)作機(jī)制

相關(guān)研究表明，在常規(guī)工藝基礎(chǔ)上采用深度處理的超濾膜技術(shù)，可有效降低濁度、重金屬離子濃度、細(xì)菌數(shù)量，對(duì)CODMn也有一定的降低效果，但對(duì)水體中的有機(jī)物和氨氮去除率相對(duì)較低。邵迎、姚峻嶸以杭州清泰水廠為研究對(duì)象，實(shí)驗(yàn)分析了加氯預(yù)氧化、投加聚丙烯酰胺（PAM）、投加膨脹潤(rùn)土和投加河泥4種方法的除藻效果，認(rèn)為在原水濁度20 NTU左右，河泥投加量為12 mg/L左右的情況下，對(duì)濾前水中藻類的去除率可達(dá)到99%以上。

圖2 中線總干渠沿線水廠制水工藝流程圖

調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，大部分水廠會(huì)準(zhǔn)備活性炭等應(yīng)急處理物資?？梢哉J(rèn)為，無論是利用常規(guī)制水工藝還是深度處理制水工藝，水廠對(duì)有機(jī)物、重金屬類微污染原水具有一定的耐受性和抵抗力，這構(gòu)成了南水北調(diào)中線總干渠微污染狀態(tài)下的水質(zhì)保護(hù)協(xié)作機(jī)制的基本前提，即當(dāng)干渠的部分水質(zhì)指標(biāo)為Ⅲ～Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可考慮不用斷水或切換水源，由總干渠和水廠密切協(xié)作提高供水保障能力。

目前仍需要進(jìn)一步開展工作，研究不同制水工藝對(duì)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749—2006）中 106 項(xiàng)污染項(xiàng)目的去除能力及其對(duì)污染物的極限耐受濃度，然后根據(jù)不同污染程度條件下自來水廠的制水成本增加值、出水量減少幅度等指標(biāo)建立相應(yīng)的成本核算體系，最后根據(jù)“誰受益，誰補(bǔ)償”的原則制定成本分?jǐn)偡桨福瑸橹芯€總干渠供水開辟一條“分質(zhì)供水、分質(zhì)計(jì)價(jià)”的新思路。

四、重大水污染事故下的水質(zhì)應(yīng)急處置協(xié)作機(jī)制

中線總干渠發(fā)生重大水污染事故，對(duì)水質(zhì)造成較為嚴(yán)重的污染時(shí)，有2種處置受污染水體方案：一是原位處置，即關(guān)閉受污染渠段上下游節(jié)制閘，在總干渠渠段內(nèi)原位處置污水；二是異地處置，即打開退水閘，通過退水閘將受污染水排入本地河道后再進(jìn)行處置。原位處置的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)造成其他水體的污染，缺點(diǎn)是處置難度大，會(huì)造成中線工程中斷供水；異地處置的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)中斷總干渠供水，但對(duì)退水河流的水生態(tài)環(huán)境影響較大。因此，重大水污染事故狀態(tài)下的水質(zhì)應(yīng)急處置協(xié)作主要發(fā)生于供水方和退水方之間。

即使是異地處置，也存在策略優(yōu)選問題。由于總干渠渠道單一，污染團(tuán)會(huì)隨流推移，而不同地方河流的納污能力和承載的社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不同，所以在不同的退水口排放受污染水體所產(chǎn)生生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)代價(jià)不同。除了行政命令與豁免權(quán)以外，由于地方河長(zhǎng)制考核所面臨的壓力，退水方案的選擇仍存在不同方案之間的博弈。

五、小 結(jié)

為保障南水北調(diào)中線工程持續(xù)穩(wěn)定向北方地區(qū)供水，在分析中線總干渠工程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上研究了中線輸供水水質(zhì)管理中信息共享、日常協(xié)作和應(yīng)急協(xié)作機(jī)制。首先，供水方（中線局）、用水方（沿線水廠）和退水承接方（本地河長(zhǎng)）均對(duì)對(duì)方的水質(zhì)信息共享有所需求，目前也具備水質(zhì)信息共享的基本條件。其次，目前配套水廠的制水工藝對(duì)常規(guī)污染物和重金屬離子具有一定的處理能力，在微污染狀態(tài)下，用水方可與供水方建立協(xié)作凈化機(jī)制。在重大水污染事故條件下，供水方與退水承接方的協(xié)作機(jī)制還需要進(jìn)一步深化研究。