渭河流域甘肃段突发水污染风险评估

曹 兴，薛丽洋，王亚变，王金相

(1．甘肃省生态环境应急与事故调查中心，甘肃 兰州 730030；2．兰州城市学院 地理与环境工程学院，甘肃 兰州 730070)

渭河流域位于西部地区的前沿地带，流域的发展在西部大开发中有很大的区位优势和战略意义[1]．渭河流域甘肃段为渭河干流上游部分[2]，处于渭河源头至甘肃和陕西交界之间的区域，此流域主要涉及定西市、天水市、平凉市的15个区县，流域面积占渭河入黄口前总面积的19%[3]．随着经济发展和人口增多，渭河流域甘肃段沿河工业园区、企业、道路逐渐增多，致使渭河流域突发水污染风险加大．渭河流域甘肃段一旦发生突发水环境污染事件，将对整个渭河流域下游造成一定影响．根据甘肃省生态环境应急与事故调查中心统计，近10年渭河流域甘肃段共发生12起突发水污染事件．另外渭河流域年均径流量呈现逐年整体下降的趋势，渭河流域除污自净能力很弱[4]，因此从源头预防，是改善流域水环境质量的重要手段．根据生态环境部发布的《行政区域突发环境事件风险评估推荐方法(环办应急〔2018〕9号)》(以下简称“推荐方法”)，目前区域/流域常用的突发环境事件风险评估方法有环境风险指数计算法和网格化环境风险分析法．刘佳等[5]以甘肃省流域涉及的县(区)为子区域开展风险评估．张志娇等[6]以乡镇级行政区域为子区域，采用评分法和矩阵法对风险源和受体进行优化，进行广东省流域风险评估．目前，关于水环境风险分区评估的研究也不少[7-15]，如张艳军等[13]采用风险分区指标体系和量化分级方法，以三峡库区重庆辖区为研究对象，完成了区县级行政单元的突发性水环境风险分区．薛鹏丽等[14]借鉴环境风险系统理论方法对上海市开展了突发环境风险区划研究．肖瑶等[15]基于划分的水功能区控制单元，采用压力-状态-响应(PSR)模型构建了环境风险评价指标体系，对滦河流域开展了环境风险区划研究．周夏飞等[16]采用网格化环境风险评估方法对东江流域开展突发水污染风险分区．陈亚等[17]采用网格化环境风险评估方法对贵州省重安江流域开展环境风险评估．贾倩等[18]采用网格化和信息扩散并结合GIS技术对长江流域开展突发水污染事件风险评估．相关研究[19]也曾以松花江干流为研究对象，应用分区技术将其划分为高、较高、中、低风险区4个区．

环境风险指数计算法较适用于行政区域风险评估，根据行政区域环境风险源、风险受体、管理能力等3个方面表征行政区域总体风险水平，对流域风险评估适用性一般．网格化环境风险评估法是将评估区域/流域按一定地理空间划分为网格，以网格为单元进行环境风险量化，分别量化每个网格环境风险源强度及受体脆弱性，进而计算环境风险值，可更好地反映区域/流域风险的空间分布特征，表征区域/流域内部环境风险，能更精准地识别出高风险区域．因此，本研究采用网格化环境风险场评估方法，以渭河流域甘肃段为研究区，开展突发水污染风险评估，相关结果可为完善流域突发水污染监控预警、风险防控及应急处理提供理论支撑．

1 研究区概况

渭河发源于甘肃省渭源县的乌鼠山，是黄河的第一大支流，渭河流域甘肃段位于104°00′～106°43′ E，34°12′～34°43′ N，干流长约360 km，流域面积约25 790 km2[2-4](图1)．渭河流域甘肃段以渭河为干流，一级支流主要有崔家河、锹峪河、秦祁河、莲峰河、鱼家峡沟、科阳河、菜子河、咸河、榜沙河、山丹河、大南河(南河)、毛河(聂河)、散渡河、南河、葫芦河、藉河、牛头河、通关河(马鹿河)、东岔河，二级支流主要有水洛河、汤峪河、樊河(石沟河)、后川河、漳河、南沟河等．

图1 甘肃省渭河流域分布图

渭河流域甘肃段涉及的市县主要包括3市15县，为定西市(渭源县、漳县、通渭县、陇西县、岷县)、天水市(清水县、张家川县、秦安县、麦积区、秦川区、甘谷县、武山县)、平凉市(涉及静宁县、庄浪县)以及白银市(会宁县)．根据定西市、天水市、平凉市第七次全国人口普查公报及2020年国民经济和社会发展统计公报，截止到2020年底，流域总人口约735.74万人，生产总值1 584.42亿元，涉及的主要行业类别为机动车燃油零售业、其他农产品仓储和油气仓储、非金属矿采选业、非金属矿物制品业、食品制造业、医药制造业、有色金属冶炼和压延加工业等．

2 数据与方法

2.1 数据来源

行政区划数据来源于中国科学院资源环境科学与数据中心(http://www.resdc.cn)；DEM数据来源于地理空间数据云(http://www.gscloud.cn/)；河流数据来源于甘肃省水利厅；道路数据来源于BIGEMAP地图下载器(http://www.bigemap.com)；企业数据来源于各地级市生态环境局的备案企业风险评估报告；水质数据来源于《甘肃省地表水功能区划(2012—2030年)》．

2.2 研究方法

本研究主要参考周夏飞等[16,20-23]相关研究方法，进行渭河流域甘肃段突发水污染风险评估.主要有以下几个方面的改进：① 环境风险源数据采用各地市的企业备案数据，风险物质调查信息更为详实；② 水环境风险受体易损性计算引入了水源地指标进行量化．

2.2.1 网格剖分 基于渭河流域甘肃段区划数据，利用ArcGIS的空间分析功能将研究区划分为1 km×1 km的网格，共计26 324个网格．

2.2.2 水环境风险场强度计算 水污染风险主要是通过水系/流域进行扩散，环境风险场强度主要参考周夏飞等[16,20-23]相关研究方法，计算公式为[16]4816

(1)

相关公式参数解释详见周夏飞等[16,20-23]相关研究成果．

为便于比较各个网格风险场强，本研究对水环境风险场强进行标准化处理，计算公式为[16]4816

(2)

2.2.3 水环境风险受体易损性计算 受体易损性指数(Vxy)计算主要参考周夏飞等[20]关于长江经济带突发水污染风险分区研究的评估指标，根据不同河流级别和水环境功能区划进行确定，具体指标如表1．结合渭河流域实际情况，同时考虑到饮用水水源地和河流跨界断面的重要影响，将二者所在的网格提升一个风险等级，对于涉及临近或穿越道路的水源地提升为高风险区域．

表1 Vx,y指标体系

2.2.4 网格环境风险值计算 参照推荐方法网格化风险计算公式(3)计算每个网格的环境风险值，根据风险值的大小，将环境风险分为高(R>80)、较高(60

(3)

2.2.5 表征方法 表征方法主要有2种，即地图法和比例法．地图法即根据评估的网格环境风险值以及风险等级划分方法，在地图上用红、橙、黄、绿等4种颜色将网格进行风险等级可视化，形成风险区划地图．比例方式是将某一风险等级对应的网格面积占流域总面积的比例进行表示．

3 结果与分析

3.1 总体风险水平

水环境风险场强度分布情况见图2，根据分析，风险场强度较高区域主要分布于位于漳县的漳河上游，渭河陇西县段、甘谷段，藉河下游秦州区段，葫芦河上游静宁县段、葫芦河秦安县城区段，樊河(石沟河)、汤峪河上游张家川县．

图2 水环境风险场强度分布

水环境风险受体易损性情况见图3，根据分析，易损性较强区域主要分布于渭河干流、漳河上游、榜沙河、山丹河、大南河、散渡河、葫芦河、南河、水洛河、藉河、牛头河、樊河(石沟河)、汤峪河、通关河等重点河流．

图3 水环境风险受体易损性分布

风险评估结果见图4，根据评估分析，渭河流域甘肃段高、较高、中、低风险区域面积分别为340.43 km2，270.80 km2，925.86 km2，24 252.92 km2，占渭河流域甘肃段总面积的比例分别为1.32%,1.05%,3.59%,94.04%．

图4 风险等级分布

3.2 各级河流风险水平

3.2.1 干流 渭河干流共有4段高风险区域，分别为渭河干流上游陇西县内、渭河干流中游甘谷县内、渭河干流下游麦积区内，以及渭河跨省出境断面处，同时前3段高风险区域伴随有较高和中风险区域．渭河干流前3段高风险区域一是因为此处风险源企业分布较多且企业距离渭河干流较近，陇西县内分布有甘肃陇西分输油库，麦积区内分布有天水油库等；二是渭河干流河流级别最高；三是因为河流水质要求较高为Ⅲ类．渭河干流共有1段中风险区域，为渭河干流上游渭源县内，主要因为此处有风险源企业分布但距离渭河有一定距离．

3.2.2 一级支流 渭河一级支流共有5段高风险区域，分别为咸河下游陇西县内、藉河下游秦州区和麦积区内、葫芦河上游静宁县内、葫芦河中下游秦安县内，同时这5段高风险区域伴随有较高和中风险区域．渭河一级支流5段高风险区域一是由于这些区域风险源企业分布多且距离河流较近，尤其在藉河下游秦州区和麦积区有较多的较大风险级别的企业存在；二是因为河流水质要求较高为Ⅲ类．

渭河一级支流中共有3段较高风险区域，分别为咸河中游陇西县内、藉河上游甘谷县内、葫芦河中游静宁县内，同时藉河上游甘谷县内较高风险区域伴有中风险区域．渭河一级支流3段较高风险区域一是因为风险源企业存有的风险物质相对较多；二是因为河流水质要求较高，藉河上游为Ⅱ类，葫芦河为Ⅲ类．

一级支流中共有3段中风险区域，分别为榜沙河中下游武山县内、散渡河中上游通渭县内、牛头河中下游清水县内．一级支流中3段中风险区域主要为周边有风险源企业分布,但距离散渡河、牛头河有一定距离．

3.2.3 二级支流 渭河二级支流共有5段高风险区域，分别为漳河上游漳县内、水洛河中游庄浪县内、后川河上游张家川县内、樊河(石沟河)上游张家川县内、闫家河上游张家川县内，同时这5段高风险区域伴随有较高和中风险区域．渭河二级支流5段高风险区域，一是由于漳河上游分布的风险源企业中漳县祁连山水泥有限公司风险物质存在量大，同时漳河上游河流水质要求较高为Ⅱ类和Ⅲ类；二是由于水洛河中游有较多企业分布且河流水质要求较高为Ⅲ类；三是由于后川河上游分布的风险源企业张家川油库风险物质存在量大，同时河流水质要求较高为Ⅲ类；四是由于樊河(石沟河)上游、闫家河上游周边分布的风险源企业成县陇兴实业有限公司张川分公司、张家川鑫达矿业尾矿库风险物质储存量较大，同时河流水质要求较高为Ⅱ类和Ⅲ类．

二级支流中共2段较高风险区域，分别为大河中下游陇西县内、高界河中下游静宁县内．周边有风险源企业分布但距离大河、高界河有一定距离．

二级支流中共1段中风险区域，为清水河(五营河)下游秦安县和静宁县交界处．周边有风险源企业分布但距离清水河(五营河)有一定距离且风险物质存在量较小．详见表2．

表2 各河流不同风险等级分布情况

3.3 行政区域风险水平

高风险区域主要分布于定西市漳县北部、陇西县东南部，平凉市静宁县北部、庄浪县西南部，天水市张家川县中部、秦安县中南部、甘谷县中部和南部、秦州区东北部、麦积区西北部．

较高风险区域主要分布于定西市漳县北部、陇西县东南部，平凉市静宁县北部、庄浪县西部和西南部，天水市张家川县中部、清水县中部、秦安县中南部、甘谷县中部和南部、秦州区东北部、麦积区西北部．

中风险区域主要分布于定西市渭源县东部、漳县北部、陇西县东南部、通渭县东南部，平凉市静宁县北部、庄浪县西部和西南部，天水市张家川县中部、清水县中北部、秦安县中西部、甘谷县中部和南部、秦州区西北部、麦积区西北部、武山县西部．详见表3．

表3 行政区域不同风险等级分布情况

低风险区域在渭河水系内的区县均有分布，分布在定西市的通渭县、漳县、岷县、渭源县、陇西县，天水市的秦州区、麦积区、甘谷县、武山县、秦安县、清水县、张家川县，平凉市的静宁县、庄浪县．

4 结论

1)网格化风险评估能及时准确地反应渭河流域甘肃段突发水污染风险等级分布情况，通过网格化分析，整个渭河流域甘肃段高、较高、中、低风险区域分别占渭河流域甘肃段总面积的1.32%,1.05%,3.59%,94.04%．

2)从河流级别分析，渭河干流共有4段高风险区域，分别为渭河干流上游陇西县内、渭河干流中游甘谷县内、渭河干流下游麦积区内，以及渭河跨省出境断面处；渭河一级支流中共有5段高风险区域，分别为咸河下游陇西县内、藉河下游秦州区和麦积区内、葫芦河上游静宁县内、葫芦河中下游秦安县内；二级支流中共有5段高风险区域，分别为漳河上游漳县内、水洛河中游庄浪县内、后川河上游张家川县内、樊河(石沟河)上游张家川县内、闫家河上游张家川县内．

3)从行政区域分析，高风险区域主要分布于定西市漳县北部、陇西县东南部，平凉市静宁县北部、庄浪县西南部，天水市张家川县中部、秦安县中南部、甘谷县中部和南部、秦州区东北部、麦积区西北部．

4)网格化风险评估结果为渭河流域甘肃段环境风险源优化布局及风险防控管理、重点河流水污染风险水平与预警、重点河流风险防控和应急处置提供数据理论支撑．