三峽水庫庫區(qū)及壩下游突發(fā)水污染事件應(yīng)急調(diào)度的研究建議

嚴凌志 魯軍 李肖男

摘 要：本文梳理了長江流域近年突發(fā)水污染事件情景類型與風險物質(zhì)類型，分析了三峽庫區(qū)及壩下游突發(fā)水污染事件典型區(qū)域選取方法，提出了三峽水庫突發(fā)水污染事件應(yīng)急調(diào)度有關(guān)研究的建議。

關(guān)鍵詞：水環(huán)境保護;水污染;水庫調(diào)度;突發(fā)事件

中圖法分類號：X52? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2020.0102

1? 突發(fā)水污染事件的界定

1.1? 突發(fā)水污染事件的定義

突發(fā)水污染事件主要指由于排放或自然災害、生產(chǎn)安全事故、交通運輸事故等因素，導致風險物質(zhì)進入水體，突然造成或可能造成水源地水質(zhì)超標，影響或可能影響飲用水供水單位正常取水，危及公眾身體健康和財產(chǎn)安全、河道生態(tài)環(huán)境安全等，需要采取緊急措施予以應(yīng)對的事件。嚴重的突發(fā)水污染事件對生態(tài)環(huán)境及居民生活會產(chǎn)生巨大影響。

1.2? 突發(fā)水污染事件案例

1986年11月，瑞士巴塞市桑多茲化學公司倉庫失火，約1 250t殺蟲劑、除草劑、有機汞等物質(zhì)隨著大量的滅火用水流入下水道，排入萊茵河，造成約160km范圍內(nèi)多數(shù)魚類死亡，沿岸自來水廠全部關(guān)閉。2005年11月，吉林石化雙苯廠發(fā)生特大爆炸事故，約有98t苯類物料流入松花江，導致沿岸居民和牲畜飲水困難。

針對突發(fā)水污染事件，常見的應(yīng)急處置可分為工程措施與非工程措施。水庫調(diào)度作為非工程措施的典型手段，具有實施易、見效快、負面影響小等優(yōu)勢，一直是流域應(yīng)急管理的研究熱點。如2005年廣東北江鎘污染事件[1]，利用北江上游7座水庫實施應(yīng)急調(diào)度以稀釋污水，有效地避免了污染事故的惡化影響。但水庫調(diào)度應(yīng)急處置仍存在風險源信息掌握不足、應(yīng)急調(diào)度方式不甚完善等問題。

1.3? 三峽工程的戰(zhàn)略地位

長江流域人口、GDP、水資源量和糧食產(chǎn)量均約占全國的1/3，是我國水資源配置的戰(zhàn)略水源地、連接東西部的“黃金水道”、水電能源的主要基地，是重大國家戰(zhàn)略發(fā)展區(qū)域。目前，三峽庫區(qū)及壩下游沿江鋼鐵、石油化工等企業(yè)較多，人口密集，潛在水污染風險源多，若突發(fā)重大水污染事件，將對流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境和社會穩(wěn)定構(gòu)成重大威脅并造成巨大的經(jīng)濟損失。

三峽工程作為長江治理、開發(fā)與保護的關(guān)鍵性骨干工程，控制流域面積約100萬km2，調(diào)節(jié)庫容在長江上游已建大型水庫中占比高達21%，具有巨大的水資源調(diào)配能力。因此，有必要加強針對三峽水庫庫區(qū)及壩下游突發(fā)水污染事件應(yīng)急調(diào)度的相關(guān)研究，為提升相關(guān)機構(gòu)的應(yīng)急響應(yīng)能力、保障流域水安全提供技術(shù)支撐。

2? 長江流域突發(fā)水污染的情景類型與污染物分類

2.1? 長江流域突發(fā)水污染的情景類型

根據(jù)長江年鑒、中國環(huán)境年鑒及相關(guān)新聞報道，篩選出2008—2017年長江流域典型突發(fā)水污染事件共19起，如表1所示。這些突發(fā)水污染事件造成的影響，輕則水體暫時被停用，附近居民用水受限;重則出現(xiàn)魚類死亡，甚至造成附近居民入院治療，對流域的環(huán)境質(zhì)量、生活質(zhì)量以及生態(tài)環(huán)境安全等構(gòu)成了嚴重威脅。

參照《集中式地表水飲用水水源地突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急預案編制指南（試行）》[2] ，突發(fā)水污染事件情景可主要分為固定源突發(fā)事件、流動源突發(fā)事件、非點源突發(fā)事件及水華災害事件。分析上述突發(fā)水污染事件，按突發(fā)事件情景來看，12起為固定源突發(fā)水安全事件，5起為流動源突發(fā)水安全事件，1起非點源突發(fā)水安全事件，1起水華災害事件，各類情景主要特征如下。

（1） 固定源突發(fā)事件，主要污染方式為違規(guī)排放（包括超標排放、偷排、直排），輸送環(huán)節(jié)泄漏，發(fā)生爆炸或塌壩事故等突發(fā)排放風險物質(zhì)。例如2013年中石化江西分公司九樟線汽油輸送管道因人為盜油致管道破裂，造成40t左右汽油泄漏，油脂類污染物從支流流入下游潦河，對鄱陽湖水質(zhì)安全造成威脅。2014年湖北建始磺廠坪礦業(yè)有限公司非法排污，經(jīng)地下溶洞滲漏進入重慶市巫山縣千丈巖水庫，造成水質(zhì)污染，導致5萬余人飲水困難。2015年甘肅省西和縣隴墾銻業(yè)公司因崖灣山青尾礦庫二號溢流井隔板破損出現(xiàn)漏沙，大量尾沙溢出，甘陜川三省300多km嘉陵江河段水體銻濃度超標66天。

（2） 流動源突發(fā)事件，主要為水、陸交通事故發(fā)生后風險物質(zhì)排入水體。例如2016年陜西省寧強縣交通事故罐車柴油泄漏事件，約20t柴油沿公路排水溝流入嘉陵江支流潛溪河。

（3） 非點源突發(fā)事件，主要是暴雨等極端氣象條件導致含污雨水及其他廢水直接排入水體。例如2014年漢江武漢段水質(zhì)氨氮超標事件，上游閘排放長期積累的漬水是氨氮濃度超標主因，其次強降雨下部分農(nóng)業(yè)面源污染入江導致氨氮濃度略有升高。

（4） 水華災害事件，2016年2月29日漢江沙洋取水口發(fā)生水華，水華藻種為小環(huán)藻，其他藻種有甲藻、針桿藻、脆桿藻，舟形藻。在竹皮河入漢江口、漢江沙洋取水口為劣Ⅴ類，超標項目為pH值。

2.2? 長江流域突發(fā)水污染的物質(zhì)類型

引起突發(fā)水污染事件的風險物質(zhì)有很多，根據(jù)常見性、危害性以及在水中的溶解度，參考中國水環(huán)境突發(fā)污染事件實例，風險物質(zhì)主要有耗氧物質(zhì)、植物營養(yǎng)物質(zhì)、油類、重金屬、難降解的有機化合物、酸堿鹽等無機物[3] 。此外，能對水體造成污染的還有病原體、放射性物質(zhì)、懸浮固體物、熱污染以及氰化物、酚等。

無論是固定源、流動源或非點源類型的突發(fā)水安全事件，對水環(huán)境質(zhì)量的影響程度和影響范圍，主要是與造成污染的風險物質(zhì)本身特點、負荷濃度、河流水力聯(lián)系、徑流大小、周邊風險受體情況等有關(guān)。在開展應(yīng)急處置時，主要依據(jù)污染物的水溶性、揮發(fā)性、可降解性等特征分析其調(diào)度需求。分析近年長江流域19起典型突發(fā)水污染事件，主要污染物是非油類有機物的共9起，主要污染物是重金屬的共5起，主要污染物是石油類的共3起，主要污染物是植物營養(yǎng)物質(zhì)的共2起。其中水體中氨氮、總磷等植物營養(yǎng)物質(zhì)超標會導致富營養(yǎng)化，產(chǎn)生水華現(xiàn)象，涉及水華生消機理，較為特殊，一般作為單獨類型開展研究。因此，在分析三峽庫區(qū)及壩下游突發(fā)水污染事件應(yīng)急調(diào)度需求時，可重點關(guān)注重金屬、石油類和非油類有機物這三種風險物質(zhì)。

（1）重金屬

重金屬及其化合物在水體中屬于難降解物質(zhì)，只會發(fā)生形態(tài)的轉(zhuǎn)化、分散或富集[4] 。常見的重金屬水污染處理方法主要有膜分離法、化學沉淀法、生物法等。在我國歷史突發(fā)重金屬水污染事件的應(yīng)急處置中，化學沉淀法和吸附法應(yīng)用相對較多[5] 。2005年廣東北江鎘污染事件，采用上游水庫放水稀釋污水、下游水庫攔截稀釋與化學沉淀相結(jié)合的應(yīng)急措施[6] ，成功避免事故影響進一步擴大。

（2）石油類

液態(tài)或低熔點的石油制品，是一種成分復雜的烴類化合物，主要包括脂肪烴、芳香烴、烯烴、炔烴等，生物可降解性差。石油類污染物進入水體后，通常會在水面迅速擴散形成油膜，通過擴散、蒸發(fā)、溶解、乳化、光降解及生物降解和吸收等進行遷移、轉(zhuǎn)化。常見的石油類污染處理方法，主要有吸附法、重力分離法、沉降劑法、電化學法、氧化法等。對于大江大河上的石油類突發(fā)水污染事件，應(yīng)急原則是控制擴散為先，物理回收為主，化學清除為輔[7] 。因此，對于石油類污染物，水庫調(diào)度至多只是輔助控制油膜擴散范圍，或移除油膜后輔助降低乳化成分濃度。

（3）非油類有機物

本文中非油類有機物主要指非油脂類的一般有機物和常見有機毒物。非油脂類的一般有機物通常本身基本沒有毒性，但進入水體后因為生物降解作用易消耗水中的氧，影響水生生物生長，還會產(chǎn)生硫化氫、氨氣和一些有異味的有機物，使水質(zhì)進一步惡化。非油脂類的一般有機物自身具備一定的降解能力，在水體中隨著遷移距離的增加，其濃度會逐漸降低。若加大污染物上游來水，可進一步促進這類污染物在水體中的稀釋。

對于有機毒物，涉及大江大河的突發(fā)污染事件應(yīng)急處置措施，通常取決于有機毒物的溶解性、揮發(fā)性等特征。例如當苯、苯酚等難（微）溶于水的風險物質(zhì)泄露進水體時，應(yīng)立即構(gòu)筑堤壩或使用圍欄，切斷受污染水體的流動，將污染物限制在一定范圍內(nèi)，然后再作必要處理，主要有吸附法、氧化分解等物理化學方法，應(yīng)急處置原則與石油類污染處置相似。對于可溶于水的部分有機毒物，例如苯胺，進入大江大河中暫無有效的處理方法，只能通過天然凈化和稀釋過程來減輕受污染的程度[8] 。

3? 三峽庫區(qū)及壩下游突發(fā)水污染事件的處理方法與建議

3.1? 典型區(qū)域選取方法

對風險源和風險受體分布圖進行疊加分析，分布相對集中的區(qū)域即“熱點”區(qū)域。分析三峽庫區(qū)及壩下游突發(fā)水污染事件“熱點”區(qū)域時，需要掌握風險源的地理空間位置。由于流動源和非點源突發(fā)事件具有強隨機性、污染源位置難以預測等特點，考慮到成果的代表性和典型意義，可主要圍繞入河排污口及?；芳⒋a頭等固定源開展分析工作。一般可認為三峽水庫應(yīng)急調(diào)度的影響范圍為三峽水庫庫區(qū)及壩下游大通以上干流河段，風險源的分析范圍可在此基礎(chǔ)上適當擴大。因此，本次主要針對宜賓—大通河段長江干流及所有一級支流距離匯口一定范圍內(nèi)的規(guī)模以上入河排污口（排放量300t/d或10萬m3/年及以上的沿江、湖入河排污口）及?；芳⒋a頭開展分析。

突發(fā)水污染事件可能的危害對象包括沿岸居民、企業(yè)的用水以及具有一定社會價值或生態(tài)環(huán)境功能的單位或區(qū)域等。為了向三峽水庫突發(fā)水污染事件應(yīng)急調(diào)度研究提供技術(shù)支持，風險受體分析主要關(guān)注調(diào)度影響范圍內(nèi)的干流沿岸取水口與水源地。重點關(guān)注城鄉(xiāng)供水和生態(tài)環(huán)境用途且具有一定規(guī)模的取水口。

三峽水庫調(diào)度影響范圍主要涉及宜昌、荊州、岳陽、武漢、咸寧、鄂州、黃岡、黃石、九江、安慶、池州等11個市和重慶市。根據(jù)風險源空間分布情況，采用疊加分析方法，可從中篩選出單位面積中企業(yè)（工廠）入河排污口、混合廢污水入河排污口、含?；凡次淮a頭等風險源分布較為密集的城市，再從中篩選出從長江干流用于城鄉(xiāng)供水、生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)的取水量在其干流總?cè)∷恐械恼急瘸^了20%的城市進一步分析。將上述篩選出的城市按位于長江沿岸的區(qū)縣行政單元逐一分析，比對風險源密集區(qū)與其下游干流規(guī)模以上取水口或重要飲用水水源地的沿江距離，從中選出典型區(qū)域。在此基礎(chǔ)上，考慮突發(fā)水污染事件對應(yīng)急處置時間的需求，以及三峽水庫調(diào)度影響范圍，進一步篩選出可開展三峽水庫應(yīng)急調(diào)度研究的典型區(qū)域。三峽庫區(qū)及壩下游突發(fā)水污染事件主要風險源及風險受體分布見圖1。

3.2? 三峽水庫應(yīng)急調(diào)度有關(guān)研究的建議

根據(jù)三峽水庫現(xiàn)行調(diào)度規(guī)程，三峽水庫常態(tài)調(diào)度可劃分為汛期、蓄水期、供水期、汛前消落期等不同調(diào)度時段，應(yīng)梳理各調(diào)度時段三峽水庫調(diào)度任務(wù)和調(diào)度方式，判斷針對突發(fā)水污染事件的應(yīng)急調(diào)度與常態(tài)調(diào)度存在較大沖突風險的調(diào)度時段，作為進一步分析三峽水庫應(yīng)急調(diào)度方式及常態(tài)調(diào)度協(xié)同方式的研究基礎(chǔ)。

（1）三峽水庫庫區(qū)內(nèi)

無論是哪種類型的風險物質(zhì)，當污染事件發(fā)生在庫區(qū)內(nèi)，三峽水庫先期可考慮減小下泄流量，遲緩污染團擴散，以利于就地實施物理、化學應(yīng)急處置措施，并為其下游受影響地區(qū)贏取準備時間。從三峽水庫單庫調(diào)度對其庫區(qū)的影響程度來說，某些情況下應(yīng)急處置能力或效果十分有限，還應(yīng)進一步開展上游水庫聯(lián)合應(yīng)急調(diào)度相關(guān)研究。例如對于石油類污染物，上游水庫可相應(yīng)減小下泄流量，配合三峽水庫控制庫區(qū)污染團擴散范圍和速度;而對于水溶性污染物，在三峽水庫工程條件允許的情況下，可適當增大上游水庫下泄流量，加快稀釋污染團，減輕污染程度。

（2）三峽水庫壩下河段

對于石油類或非水溶性有機物的突發(fā)水污染事件，應(yīng)急處置原則優(yōu)先考慮控制擴散，對于水庫調(diào)度的潛在需求通常為減小下泄流量。除蓄水期外，與三峽水庫的常規(guī)調(diào)度均存在一定的矛盾。一般情況下，宜優(yōu)先考慮本地物理攔截、化學輔助移除的處置措施。若事發(fā)地距離大壩較近，需要水庫調(diào)度輔助控制擴散范圍，可在滿足防洪安全或壩下游生產(chǎn)、生活、生態(tài)最低用水需求的前提下，適當減小水庫下泄流量。

當壩下游遭遇水溶性有機物或重金屬類水污染事件時，水庫調(diào)度的潛在需求通常為加大下泄流量，以拉動污染物的遷移擴散和摻混，加速稀釋污染團。汛期，三峽水庫水位一般在汛限水位，若要加大泄量，需要上游其他水庫聯(lián)合調(diào)度;同時，還應(yīng)考量下游防洪安全，合理確定下泄流量，避免增加下游防洪壓力。蓄水期和供水期，則應(yīng)評估應(yīng)急調(diào)度所需下泄水量，研究分析合理的下泄過程，使之發(fā)揮最佳稀釋效果。

（3）應(yīng)急調(diào)度與常態(tài)調(diào)度的協(xié)調(diào)

突發(fā)水污染事件的水庫應(yīng)急調(diào)度，其實質(zhì)是對水庫水量的“蓄”和“泄”進行調(diào)整，關(guān)系到防洪、供水、航運、發(fā)電等各部門的利益，在調(diào)度方案論證時必須綜合考慮。根據(jù)相關(guān)法律法規(guī)和三峽水庫現(xiàn)行水庫調(diào)度規(guī)程，在汛期應(yīng)重點分析應(yīng)急調(diào)度對防洪風險的影響，以保障防洪安全為前提;其他調(diào)度時段可優(yōu)先考慮應(yīng)急調(diào)度需求。遇特枯情況，庫水位已處于較低位置時，應(yīng)進一步分析考慮應(yīng)急調(diào)度對后期生活、生態(tài)、生產(chǎn)用水的影響，謹慎決策。因此，需要結(jié)合具體的應(yīng)急調(diào)度目標，分析其與各利益主體需求的匹配程度，有針對性地提出矛盾、風險較小的應(yīng)對方案，并逐步完善三峽水庫應(yīng)急調(diào)度與常態(tài)調(diào)度的協(xié)調(diào)方式。

4? 總結(jié)

三峽水庫在水污染事件應(yīng)急調(diào)度中的作用與污染物種類、事發(fā)地點、水情工況等密切相關(guān)，部分情況下可以發(fā)揮主導作用，可主要針對壩下游突發(fā)水溶性有機物或重金屬污染物，選取典型區(qū)域，結(jié)合風險源和受體分布情況，合理假定事故情景開展相關(guān)研究，擬定調(diào)度方案。庫區(qū)水污染應(yīng)急調(diào)度以控制擴散為主，若污染物可溶于水，可考慮先稀釋再排放;壩下游石油類或非水溶性有機物污染的應(yīng)急調(diào)度也應(yīng)以控制擴散為主。對于石油類和非水溶性有機物污染，應(yīng)以本地的物理、化學處置措施為主，水庫調(diào)度可視需要創(chuàng)造一定的有利條件。

三峽工程是治理開發(fā)長江的關(guān)鍵性工程，具有巨大的防洪、發(fā)電、航運和枯期向下游補水等綜合利用效益，不同調(diào)度時段的調(diào)度主要任務(wù)和目標不同，調(diào)度方式十分復雜，需要進一步研究完善應(yīng)急調(diào)度與常態(tài)調(diào)度的協(xié)調(diào)方式。

以上僅針對三峽水庫庫區(qū)及壩下游突發(fā)水污染事件應(yīng)急調(diào)度方式的研究原則提出建議，具體的應(yīng)急調(diào)度方案還需要結(jié)合突發(fā)事件情景，考慮常規(guī)調(diào)度約束，建立水動力水質(zhì)模型進行模擬計算和分析比較后制定，并將有關(guān)內(nèi)容納入到水庫調(diào)度規(guī)程中。

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Preliminary Discussion on Emergency Operations of the Three Gorges

Reservoir against Sudden Water Pollution Incidents in the Reservoir

Area and Downstream of the Dam

Yan Lingzhi? Lu Jun? Li Xiaonan

（Yangtze River Survey Planning Design Research Co.，Ltd.，Wuhan 430010，China）

Abstract：This paper sorted out the types of scenarios and types of contaminant in the Yangtze River Basin recently. It analyzed the method for selecting typical region for case study of sudden water pollution incidents in the Three Gorges reservoir area and downstream of the dam.? Finally，it proposed some suggestions for the research on emergency operations of the Three Gorges Reservoir.

Keywords：water environmental protection;water pollution;reservoir dispatching;emergencies