三峡水库库区及坝下游突发水污染事件应急调度的研究建议

严凌志 鲁军 李肖男

摘 要：本文梳理了长江流域近年突发水污染事件情景类型与风险物质类型，分析了三峡库区及坝下游突发水污染事件典型区域选取方法，提出了三峡水库突发水污染事件应急调度有关研究的建议。

关键词：水环境保护;水污染;水库调度;突发事件

中图法分类号：X52                文献标志码：A               DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2020.0102

1  突发水污染事件的界定

1.1  突发水污染事件的定义

突发水污染事件主要指由于排放或自然灾害、生产安全事故、交通运输事故等因素，导致风险物质进入水体，突然造成或可能造成水源地水质超标，影响或可能影响饮用水供水单位正常取水，危及公众身体健康和财产安全、河道生态环境安全等，需要采取紧急措施予以应对的事件。严重的突发水污染事件对生态环境及居民生活会产生巨大影响。

1.2  突发水污染事件案例

1986年11月，瑞士巴塞市桑多兹化学公司仓库失火，约1 250t杀虫剂、除草剂、有机汞等物质随着大量的灭火用水流入下水道，排入莱茵河，造成约160km范围内多数鱼类死亡，沿岸自来水厂全部关闭。2005年11月，吉林石化双苯厂发生特大爆炸事故，约有98t苯类物料流入松花江，导致沿岸居民和牲畜饮水困难。

针对突发水污染事件，常见的应急处置可分为工程措施与非工程措施。水库调度作为非工程措施的典型手段，具有实施易、见效快、负面影响小等优势，一直是流域应急管理的研究热点。如2005年广东北江镉污染事件[1]，利用北江上游7座水库实施应急调度以稀释污水，有效地避免了污染事故的恶化影响。但水库调度应急处置仍存在风险源信息掌握不足、应急调度方式不甚完善等问题。

1.3  三峡工程的战略地位

长江流域人口、GDP、水资源量和粮食产量均约占全国的1/3，是我国水资源配置的战略水源地、连接东西部的“黄金水道”、水电能源的主要基地，是重大国家战略发展区域。目前，三峡库区及坝下游沿江钢铁、石油化工等企业较多，人口密集，潜在水污染风险源多，若突发重大水污染事件，将对流域内生态环境和社会稳定构成重大威胁并造成巨大的经济损失。

三峡工程作为长江治理、开发与保护的关键性骨干工程，控制流域面积约100万km2，调节库容在长江上游已建大型水库中占比高达21%，具有巨大的水资源调配能力。因此，有必要加强针对三峡水库库区及坝下游突发水污染事件应急调度的相关研究，为提升相关机构的应急响应能力、保障流域水安全提供技术支撑。

2  长江流域突发水污染的情景类型与污染物分类

2.1  长江流域突发水污染的情景类型

根据长江年鉴、中国环境年鉴及相关新闻报道，筛选出2008—2017年长江流域典型突发水污染事件共19起，如表1所示。这些突发水污染事件造成的影响，轻则水体暂时被停用，附近居民用水受限;重则出现鱼类死亡，甚至造成附近居民入院治疗，对流域的环境质量、生活质量以及生态环境安全等构成了严重威胁。

参照《集中式地表水饮用水水源地突发环境事件应急预案编制指南（试行）》[2] ，突发水污染事件情景可主要分为固定源突发事件、流动源突发事件、非点源突发事件及水华灾害事件。分析上述突发水污染事件，按突发事件情景来看，12起为固定源突发水安全事件，5起为流动源突发水安全事件，1起非点源突发水安全事件，1起水华灾害事件，各类情景主要特征如下。

（1） 固定源突发事件，主要污染方式为违规排放（包括超标排放、偷排、直排），输送环节泄漏，发生爆炸或塌坝事故等突发排放风险物质。例如2013年中石化江西分公司九樟线汽油输送管道因人为盗油致管道破裂，造成40t左右汽油泄漏，油脂类污染物从支流流入下游潦河，对鄱阳湖水质安全造成威胁。2014年湖北建始磺厂坪矿业有限公司非法排污，经地下溶洞渗漏进入重庆市巫山县千丈岩水库，造成水质污染，导致5万余人饮水困难。2015年甘肃省西和县陇垦锑业公司因崖湾山青尾矿库二号溢流井隔板破损出现漏沙，大量尾沙溢出，甘陕川三省300多km嘉陵江河段水体锑浓度超标66天。

（2） 流动源突发事件，主要为水、陆交通事故发生后风险物质排入水体。例如2016年陕西省宁强县交通事故罐车柴油泄漏事件，约20t柴油沿公路排水沟流入嘉陵江支流潜溪河。

（3） 非点源突发事件，主要是暴雨等极端气象条件导致含污雨水及其他废水直接排入水体。例如2014年汉江武汉段水质氨氮超标事件，上游闸排放长期积累的渍水是氨氮浓度超标主因，其次强降雨下部分农业面源污染入江导致氨氮浓度略有升高。

（4） 水华灾害事件，2016年2月29日汉江沙洋取水口发生水华，水华藻种为小环藻，其他藻种有甲藻、针杆藻、脆杆藻，舟形藻。在竹皮河入汉江口、汉江沙洋取水口为劣Ⅴ类，超标项目为pH值。

2.2  长江流域突发水污染的物质类型

引起突发水污染事件的风险物质有很多，根据常见性、危害性以及在水中的溶解度，参考中国水环境突发污染事件实例，风险物质主要有耗氧物质、植物营养物质、油类、重金属、难降解的有机化合物、酸碱盐等无机物[3] 。此外，能对水体造成污染的还有病原体、放射性物质、悬浮固体物、热污染以及氰化物、酚等。

无论是固定源、流动源或非点源类型的突发水安全事件，对水环境质量的影响程度和影响范围，主要是与造成污染的风险物质本身特点、负荷浓度、河流水力联系、径流大小、周边风险受体情况等有关。在开展应急处置时，主要依据污染物的水溶性、挥发性、可降解性等特征分析其调度需求。分析近年长江流域19起典型突发水污染事件，主要污染物是非油类有机物的共9起，主要污染物是重金属的共5起，主要污染物是石油类的共3起，主要污染物是植物营养物质的共2起。其中水体中氨氮、總磷等植物营养物质超标会导致富营养化，产生水华现象，涉及水华生消机理，较为特殊，一般作为单独类型开展研究。因此，在分析三峡库区及坝下游突发水污染事件应急调度需求时，可重点关注重金属、石油类和非油类有机物这三种风险物质。

（1）重金属

重金属及其化合物在水体中属于难降解物质，只会发生形态的转化、分散或富集[4] 。常见的重金属水污染处理方法主要有膜分离法、化学沉淀法、生物法等。在我国历史突发重金属水污染事件的应急处置中，化学沉淀法和吸附法应用相对较多[5] 。2005年广东北江镉污染事件，采用上游水库放水稀释污水、下游水库拦截稀释与化学沉淀相结合的应急措施[6] ，成功避免事故影响进一步扩大。

（2）石油类

液态或低熔点的石油制品，是一种成分复杂的烃类化合物，主要包括脂肪烃、芳香烃、烯烃、炔烃等，生物可降解性差。石油类污染物进入水体后，通常会在水面迅速扩散形成油膜，通过扩散、蒸发、溶解、乳化、光降解及生物降解和吸收等进行迁移、转化。常见的石油类污染处理方法，主要有吸附法、重力分离法、沉降剂法、电化学法、氧化法等。对于大江大河上的石油类突发水污染事件，应急原则是控制扩散为先，物理回收为主，化学清除为辅[7] 。因此，对于石油类污染物，水库调度至多只是辅助控制油膜扩散范围，或移除油膜后辅助降低乳化成分浓度。

（3）非油类有机物

本文中非油类有机物主要指非油脂类的一般有机物和常见有机毒物。非油脂类的一般有机物通常本身基本没有毒性，但进入水体后因为生物降解作用易消耗水中的氧，影响水生生物生长，还会产生硫化氢、氨气和一些有异味的有机物，使水质进一步恶化。非油脂类的一般有机物自身具备一定的降解能力，在水体中随着迁移距离的增加，其浓度会逐渐降低。若加大污染物上游来水，可进一步促进这类污染物在水体中的稀释。

对于有机毒物，涉及大江大河的突发污染事件应急处置措施，通常取决于有机毒物的溶解性、挥发性等特征。例如当苯、苯酚等难（微）溶于水的风险物质泄露进水体时，应立即构筑堤坝或使用围栏，切断受污染水体的流动，将污染物限制在一定范围内，然后再作必要处理，主要有吸附法、氧化分解等物理化学方法，应急处置原则与石油类污染处置相似。对于可溶于水的部分有机毒物，例如苯胺，进入大江大河中暂无有效的处理方法，只能通过天然净化和稀释过程来减轻受污染的程度[8] 。

3  三峡库区及坝下游突发水污染事件的处理方法与建议

3.1  典型区域选取方法

对风险源和风险受体分布图进行叠加分析，分布相对集中的区域即“热点”区域。分析三峡库区及坝下游突发水污染事件“热点”区域时，需要掌握风险源的地理空间位置。由于流动源和非点源突发事件具有强随机性、污染源位置难以预测等特点，考虑到成果的代表性和典型意义，可主要围绕入河排污口及危化品集散码头等固定源开展分析工作。一般可认为三峡水库应急调度的影响范围为三峡水库库区及坝下游大通以上干流河段，风险源的分析范围可在此基础上适当扩大。因此，本次主要针对宜宾—大通河段长江干流及所有一级支流距离汇口一定范围内的规模以上入河排污口（排放量300t/d或10万m3/年及以上的沿江、湖入河排污口）及危化品集散码头开展分析。

突发水污染事件可能的危害对象包括沿岸居民、企业的用水以及具有一定社会价值或生态环境功能的单位或区域等。为了向三峡水库突发水污染事件应急调度研究提供技术支持，风险受体分析主要关注调度影响范围内的干流沿岸取水口与水源地。重点关注城乡供水和生态环境用途且具有一定规模的取水口。

三峡水库调度影响范围主要涉及宜昌、荆州、岳阳、武汉、咸宁、鄂州、黄冈、黄石、九江、安庆、池州等11个市和重庆市。根据风险源空间分布情况，采用叠加分析方法，可从中筛选出单位面积中企业（工厂）入河排污口、混合废污水入河排污口、含危化品泊位码头等风险源分布较为密集的城市，再从中筛选出从长江干流用于城乡供水、生态环境和农业的取水量在其干流总取水量中的占比超过了20%的城市进一步分析。将上述筛选出的城市按位于长江沿岸的区县行政单元逐一分析，比对风险源密集区与其下游干流规模以上取水口或重要饮用水水源地的沿江距离，从中选出典型区域。在此基础上，考虑突发水污染事件对应急处置时间的需求，以及三峡水库调度影响范围，进一步筛选出可开展三峡水库应急调度研究的典型区域。三峡库区及坝下游突发水污染事件主要风险源及风险受体分布见图1。

3.2  三峡水库应急调度有关研究的建议

根据三峡水库现行调度规程，三峡水库常态调度可划分为汛期、蓄水期、供水期、汛前消落期等不同调度时段，应梳理各调度时段三峡水库调度任务和调度方式，判断针对突发水污染事件的应急调度与常态调度存在较大冲突风险的调度时段，作为进一步分析三峡水库应急调度方式及常态调度协同方式的研究基础。

（1）三峡水库库区内

无论是哪种类型的风险物质，当污染事件发生在库区内，三峡水库先期可考虑减小下泄流量，迟缓污染团扩散，以利于就地实施物理、化学应急处置措施，并为其下游受影响地区赢取准备时间。从三峡水库单库调度对其库区的影响程度来說，某些情况下应急处置能力或效果十分有限，还应进一步开展上游水库联合应急调度相关研究。例如对于石油类污染物，上游水库可相应减小下泄流量，配合三峡水库控制库区污染团扩散范围和速度;而对于水溶性污染物，在三峡水库工程条件允许的情况下，可适当增大上游水库下泄流量，加快稀释污染团，减轻污染程度。

（2）三峡水库坝下河段

对于石油类或非水溶性有机物的突发水污染事件，应急处置原则优先考虑控制扩散，对于水库调度的潜在需求通常为减小下泄流量。除蓄水期外，与三峡水库的常规调度均存在一定的矛盾。一般情况下，宜优先考虑本地物理拦截、化学辅助移除的处置措施。若事发地距离大坝较近，需要水库调度辅助控制扩散范围，可在满足防洪安全或坝下游生产、生活、生态最低用水需求的前提下，适当减小水库下泄流量。

当坝下游遭遇水溶性有机物或重金属类水污染事件时，水库调度的潜在需求通常为加大下泄流量，以拉动污染物的迁移扩散和掺混，加速稀释污染团。汛期，三峡水库水位一般在汛限水位，若要加大泄量，需要上游其他水库联合调度;同时，还应考量下游防洪安全，合理确定下泄流量，避免增加下游防洪压力。蓄水期和供水期，则应评估应急调度所需下泄水量，研究分析合理的下泄过程，使之发挥最佳稀释效果。

（3）應急调度与常态调度的协调

突发水污染事件的水库应急调度，其实质是对水库水量的“蓄”和“泄”进行调整，关系到防洪、供水、航运、发电等各部门的利益，在调度方案论证时必须综合考虑。根据相关法律法规和三峡水库现行水库调度规程，在汛期应重点分析应急调度对防洪风险的影响，以保障防洪安全为前提;其他调度时段可优先考虑应急调度需求。遇特枯情况，库水位已处于较低位置时，应进一步分析考虑应急调度对后期生活、生态、生产用水的影响，谨慎决策。因此，需要结合具体的应急调度目标，分析其与各利益主体需求的匹配程度，有针对性地提出矛盾、风险较小的应对方案，并逐步完善三峡水库应急调度与常态调度的协调方式。

4  总结

三峡水库在水污染事件应急调度中的作用与污染物种类、事发地点、水情工况等密切相关，部分情况下可以发挥主导作用，可主要针对坝下游突发水溶性有机物或重金属污染物，选取典型区域，结合风险源和受体分布情况，合理假定事故情景开展相关研究，拟定调度方案。库区水污染应急调度以控制扩散为主，若污染物可溶于水，可考虑先稀释再排放;坝下游石油类或非水溶性有机物污染的应急调度也应以控制扩散为主。对于石油类和非水溶性有机物污染，应以本地的物理、化学处置措施为主，水库调度可视需要创造一定的有利条件。

三峡工程是治理开发长江的关键性工程，具有巨大的防洪、发电、航运和枯期向下游补水等综合利用效益，不同调度时段的调度主要任务和目标不同，调度方式十分复杂，需要进一步研究完善应急调度与常态调度的协调方式。

以上仅针对三峡水库库区及坝下游突发水污染事件应急调度方式的研究原则提出建议，具体的应急调度方案还需要结合突发事件情景，考虑常规调度约束，建立水动力水质模型进行模拟计算和分析比较后制定，并将有关内容纳入到水库调度规程中。

参考文献：

[1]黄焕坤，李建明. 北江上游2005年镉污染事故处理应急措施效果分析[J]. 水资源研究，2007（2）：31-32.

[2]中华人民共和国生态环境部.关于发布《集中式地表水饮用水水源地突发环境事件应急预案编制指南（试行）》的公告[Z].2018-03-26.

[3] 高红武.水污染治理技术——工学结合教材（第二版）[M].北京：中国环境出版社，2014：7.

[4]周军，马彪，高凤杰等.河流重金属生态风险评估与预警[M].北京：化学工业出版社，2016：2.

[5]李青云，赵良元，林莉等. 突发性水污染事故应急处理技术研究进展[J]. 长江科学院院报，31（4）.

[6]曹国栋. 北江镉污染事故供水应急处理工作体会[J]. 城镇供水（4）：7-9.

[7]董江涛. 供水水源地突发性污染应急处理方法与措施[D]. 长安大学，2009.

[8]兰静，郑红艳. 三峡库区城市饮用水源地突发有机污染事件应急处置方法研究[C]. 中国水利学会学术年会. 2008.

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