太浦河突发锑污染应对措施

马农乐，李 敏，王元元

(1.上海东南工程咨询有限责任公司，上海 200434； 2.太湖流域管理局 水利发展研究中心，上海 200434)

0 引 言

太浦河是太湖流域重要河道之一，连接太湖和黄浦江，全长57.6 km，具有防洪、除涝、供水、改善水环境和航运条件等综合效益。太浦河周边水系汇水涉及的区域包括苏州市吴江区、嘉兴市红旗塘以北区域以及上海市青浦区练塘、金泽两镇。

1 概 况

太浦河是太湖向下游地区供水通道，也是太湖流域水资源调度和水资源保护的重要河道，太湖主要通过太浦闸和太浦河向下游地区供水，在太浦河沿线96条支流已建有口门控制88条，剩余南岸芦墟以西支河7个口门敞开和北岸京杭运河敞开。太浦河下游地区已建成两处饮用水源地：浙江省嘉善、平湖在太浦河设取水口，采用“二口一站”的取水方式，现状供水规模达105×104m3/d；上海市金泽水库工程位于太浦河北岸，占地面积约2.7 km2，为青浦、松江、金山、奉贤和闵行5个区的670万居民供水，近期供水规模351×104m3/d。供水格局的变化对太浦河水资源保护提出了新的要求。

太浦河水源地上游区域存在众多纺织、印染企业，根据有关调查分析，行业生产过程中小部分涉锑企业污水经自建污水处理设施处理后直接排入地表水体，大部分企业污水预处理后排入集中式污水处理厂处理后排入地表水体，印染行业成为锑释放的主要来源，纺织印染工业废水中的锑严重影响着下游水源地的安全。为保证饮用水安全，《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中锑浓度限定值为0.005 mg/L。近年来，太浦河区域多次发生锑浓度超标事件，对太浦河水源地正常运行造成不同程度影响，甚至导致下游水源地取水口关闭。锑为难降解的重金属污染物，因此解决途径主要是通过加大太浦闸供水来稀释降低锑污染物浓度。通过调整太浦闸供水流量以减轻锑浓度异常对下游水源地的影响，利用成熟的数值模拟技术确定太浦闸合理供水流量来有效应对锑污染事件。见图1。

图1 太浦河周边水系示意图

2 情景设置及水雨情

2.1 情景设置

设置9月1日发生锑污染物均匀泄漏在太浦河干流平望大桥断面，造成该区域锑浓度达0.007 mg/L的超标情况下，太浦闸分别按50、100、150和200 m3/s共4种流量规模进行供水。

2.2 水雨情

由图2降雨柱状图可知，区域内在8月31日发生一次较大降雨，9月1日至4日基本无降雨，5日降雨量达到中到大雨，6日降雨集中在太湖、杭嘉湖(运西)、淀泖和苕溪区域，雨量中等，7日至10日期间，除9日发生一次小到中雨外，其他时间则基本无雨。

图2 “8.31～9.10”太浦河区域降雨柱状图

在不加大供水流量情况下，统计8月31日至9月1日的水位过程。由图3可以看出，太湖及区域站点日均水位均呈整体上涨趋势。其中，南浔水位受8月31日降雨影响上涨较快，9月3日达到最高水位3.86 m，且9月1日至7日持续高于平望水位，之后与平望水位基本持平。水位上涨过程中，王江泾、陈墓、平望变化趋势基本相同，但存在水位差。其中，王江泾水位在9月2日高于平望水位，3日与之持平，之后低于平望水位；陈墓水位在9月1日至4日低于平望水位，5日与之持平，之后高于平望水位。

图3 “8.31～9.10”太湖及杭嘉湖、淀泖部分站点水位过程

3 数值模拟及效果分析

针对锑浓度异常，设置太浦闸从9月1日起分别按50、100、150和200 m3/s共4种流量规模供水，采用太湖流域水量水质数学模型根据实测1990年初水位作为初始水位进行数值模拟计算，分析太浦河区域水位、流量及金泽断面锑浓度变化情况。太湖流域骨干河网水系概化见图4。

图4 太湖流域骨干河网水系概化图

3.1 水位流量

由表1和图5可以看出，太浦闸按不同流量规模供水时，区域站点南浔、王江泾、平望日均水位变化趋势基本相同，总体呈上涨趋势，从9月3日达到最高水位后开始回落，9月6日及以后水位基本平稳。统计8月31日至9月10日期间日均水位平均值可以发现，太浦闸泄量每增加50 m3/s，南浔、王江泾水位抬高约0.01 m，平望水位抬高约0.02 m。

表1 “8.31～9.10”太浦闸不同流量区域站点日均水位统计表 /m

图5 “8.31～9.10”太浦闸不同流量区域水位过程

为反映太浦河与南岸京杭运河(澜溪塘)水量交换情况，进一步统计太浦河南岸支流澜溪塘上平西大桥与太浦河干流水位关系及与太浦河的水量交换情况。由图6～图7和表2可知，太浦闸按50、100、150和200 m3/s流量出湖情况下，9月2日至4日澜溪塘在杭嘉湖区没有降雨时水流均以入太浦河为主，主要来自浙西区8月31日降雨产生的过境洪水；随着太浦闸持续泄流和浙西区8月31日洪水影响的消退，5日开始澜溪塘以出太浦河为主。从不同泄流方案对比来看，加大太浦闸泄流，将有利于限制支流污水汇入。当太浦闸分别按100、150和200 m3/s规模出湖时，与按50 m3/s出湖情况相比，2日至4日期间澜溪塘入太浦河流量有不同程度减少，平均减幅分别为19.6%、42.3%和69.1%；5日至6日随着太浦闸持续泄流，澜溪塘由入太浦河为主转为以出太浦河为主，且表现为太浦闸供水流量越大、澜溪塘出流量越大。

综上所述，澜溪塘与太浦河水体交换受降雨和太浦闸流量共同影响，当太浦闸供水流量增大时平望水位抬高，澜溪塘入太浦河流量呈减少趋势，太浦河流量每增大50 m3/s，澜溪塘入太浦河流量减幅按20%递增。

图6 “9.2～9.6”不同供水规模区域太浦河干流与平西大桥水位过程对比

图7 “9.2～9.6”澜溪塘与太浦河水量交换

表2 太浦闸不同流量情况澜溪塘入太浦河水量情况对比

3.2 金泽断面锑浓度变化

金泽断面锑浓度变化过程见图8。由图8可以发现，当太浦闸流量达到100 m3/s及以上时，金泽断面浓度峰值出现时间较50 m3/s情况下提前1天；但污染物浓度峰值未发生变化，均为0.008 mg/L。在污染发生条件相同的情况下，随着太浦闸流量的增大，金泽断面受污染时间呈减少趋势；但当太浦闸流量大于150 m3/s时，该趋势会有所减缓。此外，4种流量规模情况下，太浦闸流量为100或150 m3/s时，金泽断面超标天数较短，均为2 d。综合考虑金泽断面受污染时间、超标天数、污染峰值、水库应急备用供水能力等因素，在模拟情景下太浦闸流量控制100～150 m3/s较为适宜。

图8 太浦闸不同流量金泽断面锑浓度变化过程

4 结论及建议

4.1 结 论

通过加大太浦闸流量可加快河道水体流动性，提高水环境容量，缩短下游金泽水源地受污染时间，抬高太浦河干流水位，抑制南岸支流汇入。且当太浦闸流量由50 m3/s增加到200 m3/s时，澜溪塘入太浦河流量将减少69.1%。当太浦河干流平望断面发生锑浓度异常时，太浦闸按照100～150 m3/s供水，可一定程度降低水源地供水风险。当太浦河南岸支流上发生锑浓度异常时，通过进一步加大太浦闸流量至200 m3/s，有效减缓支流污染汇入，为金泽水源地应急处置争取时间。

4.2 建 议

由于太浦河属于感潮区域，受潮汐影响仅靠加大太浦闸供水流量降低锑浓度作用有限，建议结合太浦闸加大供水同时利用南岸部分口门分流加快水体流动。新时代对生态环境建设的新要求，消除锑污染事件的根本措施要从源头治理，通过调整产业布局加快淘汰落后生产技术，同时完善达标排放的监管措施。近期需要加强监测和预警机制，加强工程精细调度适时加大供水流量，尽可能减少锑污染对下游水源地的影响。