廣西西江干流治理工程對水源地水質的影響分析

唐 銘

（廣西水利電力勘測設計研究院有限責任公司，南寧 530023）

河道防洪治理工程有助于提高洪澇災害抵御能力，保障河流沿岸居民的生命財產安全，對流域水土流失防治和河流生態(tài)環(huán)境的改善也有重要作用，然而部分工程在建設和運行過程中不可避免地對水環(huán)境特別是水源地水質造成一定影響。近年來關于涉水工程對水環(huán)境的影響已有較多的研究，王民等[1]分析了柳河沈彰新城段綜合治理工程建設前后對河流水量、泥沙淤積、生態(tài)流量等水文情勢的影響。桂青[2]通過MIKE21 軟件建立長江下游某一河段的二維水流水質模型，重點研究了新孟河延伸拓浚工程對長江以及下游水廠水環(huán)境的影響。馮桃輝[3]和魏學平[4]等分別分析了航道整治工程、防洪工程對飲用水源的不利和有利影響，提出了相關保護對策和建議。楊瓊分等[5]將克里金法引入二維水質模型，運用GIS平臺實現(xiàn)水質預測過程、結果的可視化。本文以廣西西江干流治理工程為例，研究分析工程施工和運行過程中對水源地水質的影響，并運用GIS 平臺將水質預測結果可視化，旨在為相關涉水工程建設和水源地保護提供技術依據(jù)。

1 項目概況

1.1 工程概況

廣西西江干流治理工程是以防洪、排澇、岸坡防護和保障供水安全為主要建設任務的水利基礎設施建設工程，工程包括16 個子工程，涉及貴港市和梧州市兩個地級市，總長49.461 km，其中新建堤防34.777 km，加固加高防洪堤14.684 km，新建護岸49.875 km，擬建排澇閘（涵）29座，改建排澇閘（涵）2座，加固排澇閘（涵）2 座，新建排澇泵站2 座，擴建排澇泵站5 座，加固排澇泵站3 座，新建排水涵洞（管）29處，新建交通閘28座。

1.2 工程涉及水源地情況

廣西西江干流治理工程涉及5處水源地，均已劃定飲用水水源保護區(qū)，工程涉及水源地情況見表1。

1.3 工程涉及河段水質現(xiàn)狀

根據(jù)廣西水資源公報數(shù)據(jù)，工程涉及的郁江和潯江河段水質狀況總體較好，汛期、非汛期水質達到Ⅲ類水及以上的河長占總評價河長的100%；西江和桂江河段水質總體亦較好，汛期、非汛期水質均達到Ⅱ類以上，其中桂江非汛期時段水質達到Ⅰ類水的河段占總評價河長的23.8%。工程涉及的5處水源地水質現(xiàn)狀較好，均能達到水質保護目標要求。

2 對水源地水質的影響

2.1 施工期對水源地水質的影響

工程岸坡護腳水下施工作業(yè)將產生江水擾動，在采取防污屏等保護措施后，基本不會對取水口水質造成影響，但在防污屏漏水等失效情況下將可能影響取水口水質。根據(jù)《環(huán)境影響評價技術導則地表水環(huán)境》（HJ2.3-2018），采用二維穩(wěn)態(tài)混合衰減水質預測模型分析岸坡護腳等涉水工程施工擾動對水源地水質的影響，施工活動概化為點源、岸邊排放情況處理。

表1 工程涉及水源地情況表

2.1.1 二維穩(wěn)態(tài)混合衰減水質預測模型

式中：c為預測點（x，y）處污染物的濃度，mg/L；x為預測點離排放點的縱向距離，m；y為預測點離排放口的橫向距離，m；K1為河流中污染物降解系數(shù)，1/d；cp為污水中污染物的濃度，mg/L；Qp為污水流量，m3/s；ch為河流上游污染物的濃度（本底濃度），mg/L；H為河流平均水深，m；My為河流橫向混合（彌散）系數(shù)，m2/s；u為河流流速，m/s；B為河流平均寬度，m；π為圓周率。

根據(jù)河流水文條件及周邊環(huán)境，采用工程施工時段水文參數(shù)計算對水質的影響。評價河段屬中到多泥沙河流，經調查枯期施工時西江河段含沙量為45 g/m3，支流桂江梧州市城區(qū)河段含沙量為40 g/m3，岸坡護腳施工SS濃度源強取相關文獻的最大值5000 mg/L。本工程涉及的5處水源地為：位于西江干流的濛江鎮(zhèn)潯江水源地、龍新水廠水源地、塘源水廠水源地，位于桂江干流的北山水廠水源地和富民水廠水源地，相關計算參數(shù)取值見表2。

表2 水體SS濃度影響預測計算參數(shù)取值

采用ArcGIS10.5 軟件，利用插值分析工具中的克里金模型繪制污染物等值線圖，將污染物濃度預測結果進行可視化，利于直觀地分析污染物對保護目標的影響。

2.1.2 涉水工程施工產生的懸浮物影響

（1）西江干流水質的影響。根據(jù)二維穩(wěn)態(tài)混合衰減水質預測模型及擬定參數(shù)，岸坡、護腳等水下施工對西江干流及水源地水質的影響預測成果見表3和圖1、圖2。

岸坡護腳等水下施工產生水體擾動，造成西江干流一定范圍內SS濃度增高。距離施工點越近，其濃度越高，最高濃度可達47.7 mg/L，但由于工程施工廢污水量較少，導致最大SS濃度比河流背景泥沙含量高2.7 mg/L，表明工程施工對河流SS濃度的貢獻值不大。在河道縱距280.0 m 左右，SS 濃度降至45.0 mg/L，基本可恢復至西江干流SS 濃度本底值；在施工點橫距25.0 m 外，SS 濃度降至本底值45.0 mg/L。工程施工對西江干流懸浮物的影響范圍為25.0 m（橫距）×280.0 m（下游縱距），施工結束后，水體懸浮物將恢復至本底值。塘源水廠水源地取水口位于涉水工程河對岸，橫向最近距離800.0 m，遠超橫向影響范圍25.0 m，對水質影響很小，因此不作水質影響預測。

表3 涉水工程施工對西江干流SS濃度影響預測成果表 mg/L

圖1 涉水工程施工對濛江鎮(zhèn)潯江水源地SS濃度的影響

圖2 涉水工程施工對龍新水廠水源地SS濃度的影響

（2）桂江干流水質的影響。根據(jù)二維穩(wěn)態(tài)混合衰減水質預測模型及擬定參數(shù)，堤防、護岸等施工對桂江干流及水源地水質的影響預測成果見表4和圖3、圖4。

表4 涉水工程施工對桂江干流SS濃度影響預測成果表 mg/L

圖3 涉水工程施工對富民水廠水源地SS濃度的影響

圖4 涉水工程施工對北山水廠水源地SS濃度的影響

堤防、護岸等涉水工程施工產生水體擾動，造成桂江河道一定范圍內SS 濃度增高。距離施工點越近，其濃度越高，最高濃度可達46.8 mg/L，但由于工程施工廢污水量較低，導致最大SS濃度比河流背景泥沙含量高6.8 mg/L。在河道縱距450.0 m左右，SS 濃度降至40.0 mg/L，基本可恢復至桂江干流SS濃度本底值；在施工點橫距30.0 m 外，SS 濃度降至本底值40.0 mg/L。工程施工對桂江干流懸浮物的影響范圍為30.0 m（橫距）×450.0 m（縱距），施工結束后，水體懸浮物將恢復至本底值。

2.1.3 涉水工程施工對水源地取水口的影響

涉水工程與水源地取水口的最近距離11～800 m，施工時間在2～3 d（見表5）。桂江上的涉水岸坡護腳與水源地取水口最近距離160～625 m，工程施工對桂江上的水源地取水口無影響；工程施工擾動廢水導致西江上水源地取水口的SS 濃度較背景值增加1.8～2.0 mg/L，但影響不大，水廠在采取相關處理措施后，對居民飲用水水質基本不會產生影響。

表5 涉水工程施工對水源地取水口影響分析表

2.2 運行期對水源地水質的影響

2.2.1 對取水水位影響

工程建成后，新建和加固堤防工程束窄了洪水過水斷面，引起水位上升，將有利于各水源地取水口的取水保證率。

2.2.2 對取水水質影響

涉及水源地的泵站中，鷓鴣沖泵站距離下游水源地取水口最近，相比其他位于水源地的泵站對取水口水質的影響較大，因此選取鷓鴣沖泵站進行典型分析。鷓鴣沖泵站為工程新建泵站，該泵站排水口位于桂江富民水廠水源地取水口對岸上游約100 m以及北山水廠水源地取水口上游約1350 m，排水量為3.7 m3/s。

（1）預測條件及相關參數(shù)。根據(jù)泵站設置位置及受納江段河勢特征，采用二維穩(wěn)態(tài)混合衰減水質預測模型進行計算。該地區(qū)污染源主要以生活污染污染為主，擬選擇CODMn和NH3-N 作為預測指標，分析汛期抽排水對下游水源地取水口水質的影響，參考其他類似工程泵站排水的污染物濃度，泵站排水CODMn濃度取值為6.13 mg/L，NH3-N 濃度為0.54 mg/L。類比其他相關河流各污染物綜合衰減系數(shù)，確定CODMn指標K1值為0.25 1/d，NH3-N 指標K1值取0.36 1/d。泵站排水水質預測的計算參數(shù)見表6。

表6 桂江CODMn和NH3-N濃度影響預測計算參數(shù)取值

（2）預測結果。鷓鴣沖泵站為排澇排水泵站，泵站不排水時對河流水質無影響；當泵站汛期排水時，對桂江干流和水源地水質的影響預測成果見表7、表8和圖5、圖6。

表7 鷓鴣沖泵站汛期排水對桂江CODMn濃度影響分析表 mg/L

表8 鷓鴣沖泵站汛期抽排水對桂江NH3-N濃度影響分析表 mg/L

鷓鴣沖泵站汛期排水對桂江CODMn濃度橫向最大影響距離為40 m，下游縱向最大影響距離為2200 m；對NH3-N 濃度橫向最大影響距離為20 m，下游縱向最大影響距離為600 m。富民水廠取水口在鷓鴣沖泵站對岸下游約100 m，北山水廠取水口在鷓鴣沖泵站下游約1350 m，根據(jù)水質預測成果，鷓鴣沖泵站汛期抽排水對上述取水口的水質無影響，其水質滿足《地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838-2002）Ⅱ類水質要求。

圖5 鷓鴣沖泵站排水對桂江CODMn濃度的影響

圖6 鷓鴣沖泵站排水對桂江NH3-N濃度的影響

3 結語

本文以廣西西江干流治理工程為例，分析工程建設和運行對飲用水水源地水質的影響，采用二維穩(wěn)態(tài)混合衰減水質預測模型計算施工期主要污染物SS、運行期主要污染物CODMn和NH3-N的濃度分布，并采用ArcGIS軟件中的克里金模型繪制污染物等值線圖，將污染物濃度預測結果可視化，預測結果表明：廣西西江干流治理工程施工及泵站排水對水源地水質的影響較小。不同涉水工程的影響方式和程度不盡相同，因此建議選擇適用的水質預測模型和相關軟件進行具體分析，根據(jù)預測結果采取有效的水質保護措施，以確保水源地供水安全。