南水北調(diào)中線干線工程水污染及防洪預(yù)警研究

王利寧 徐寶豐 潘圣卿 高善英

摘要：從長江最大的支流漢江的中上游到丹江口水庫，一整條路段都被稱之為南水北調(diào)的中線工程。2014年12月，南水北調(diào)中線工程已經(jīng)正式通水，整體南水北調(diào)中線工程長度為1433公里。整個(gè)輸水干渠跨過河南、河北、北京和天津4個(gè)省份，并在之后涉及包括平頂山、鶴壁、許昌、焦新鄉(xiāng)和十幾個(gè)城市。南水北調(diào)中線干線工程的建立在最大程度解決了大家水資源短缺的問題，甚至為沿線十幾座大中型城市提供了生活用水和工業(yè)用水。但南水北調(diào)中線干線工程中的水污染和防洪預(yù)警工作一直都是大家比較關(guān)心的。本文主要就南水北調(diào)中線干線工程水污染及防洪預(yù)警工程進(jìn)行全方位的研究。

Abstract： From the upper reaches of Hanjiang River， the largest tributary of the Yangtze River， to the Danjiangkou Reservoir， all the section is called the Midline Project of the South-to-North Water Transfer Project. In December 2014， the middle route of the South-to-North Water Diversion Project was officially open to water and the overall length of the South-to-North Water Diversion Middle Route project was 1，433 kilometers. The entire water mains spans four provinces of Henan， Hebei， Beijing and Tianjin， and later involves Pingdingshan， Hebi， Xuchang， Jiaoxin Township and more than a dozen cities. The establishment of the South-to-North Water Diversion Middle Route Project has solved the problem of water shortage for everyone， and even provided domestic and industrial water for more than a dozen large and medium-sized cities along the route. However， the water pollution and flood warning work in the South-to-North Water Diversion Project's middle route project has always been of concern to everyone. This article focuses on a comprehensive study of the water pollution and flood warning works of the South-to-North Water Transfer Project.

關(guān)鍵詞：南水北調(diào)；中線干線；水污染防治；防洪預(yù)警

Key words： South-to-North Water Transfer；middle route；water pollution prevention and control；flood warning

中圖分類號(hào)：X52；TV68 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）25-0084-03

0 引言

隨著世界水資源分布不均的問題變得越來越嚴(yán)重，長距離輸水工程的規(guī)模也在變得越來越大，南水北調(diào)中線干線工程也屬于非常典型的長距離輸水工程。但如果輸水工程中的水污染事件沒有被很好的處理，那么將會(huì)造成非常嚴(yán)重的后果。但是南水北調(diào)中線干線工程中的水污染事件本身就存在著諸多不確定的因素[1]。本文主要就南水北調(diào)中線干線工程水污染及防洪預(yù)警事件進(jìn)行全面的研究。

1 南水北調(diào)中線干線工程水污染及防洪預(yù)警研究中出現(xiàn)的問題

1.1 對于南水北調(diào)工程中的水質(zhì)缺乏有效的研究

目前，國內(nèi)外學(xué)者對飲用水源的水質(zhì)安全和突發(fā)水污染事件的情況進(jìn)行了大量的研究，但是針對南水北調(diào)工程這一類工程的水質(zhì)研究安全的資料卻非常少。到目前為止，水質(zhì)安全仍然是影響南水北調(diào)工程實(shí)際效益發(fā)揮的關(guān)鍵因素。但是在南水北調(diào)工程建設(shè)的過程中，頻繁發(fā)生的水污染事件卻對水質(zhì)的安全構(gòu)成了非常嚴(yán)重的威脅，為了更好地應(yīng)對突發(fā)的水污染事件，各大中城市都相應(yīng)地制定出了相應(yīng)的適合行政管理的應(yīng)急預(yù)案，并在此基礎(chǔ)上采用了各種有效的防治措施，從而最大限度地減少水污染帶來的危害。

南水北調(diào)工程是一項(xiàng)龐大的跨流域的調(diào)水工程，溝通了包括長江、淮河、黃河和海河的四大水系。南水北調(diào)工程本身內(nèi)部存在著諸多不確定的因素，水質(zhì)也存在著較大的風(fēng)險(xiǎn)。但是國內(nèi)目前很多針對南水北調(diào)工程沿線的水質(zhì)研究還缺乏針對性的研究，并在最終缺乏相應(yīng)的應(yīng)急控制措施。因此，在南水北調(diào)工程中開展相應(yīng)的水質(zhì)研究和建立突發(fā)的控制體系顯得迫在眉睫。

1.2 衛(wèi)星遙感系統(tǒng)無法在無資料地區(qū)進(jìn)行全方位的實(shí)際研究

在對南水北調(diào)中線干線工程防洪預(yù)警制度研究的過程中，將雷達(dá)測雨技術(shù)運(yùn)用于水文領(lǐng)域已經(jīng)有了很長一段歷史。而將衛(wèi)星遙感技術(shù)運(yùn)用于降水信息檢測技術(shù)這一塊幾乎等于空白。而隨著時(shí)代的發(fā)展，將遙感技術(shù)運(yùn)用于南水北調(diào)中的防洪預(yù)警領(lǐng)域的研究已經(jīng)有了一段歷史。而從實(shí)際操作的過程來看，通過將衛(wèi)星遙感技術(shù)運(yùn)用于整體降水的過程中仍然是最佳的途徑，這能夠提高各流域防洪預(yù)警的能力。

2 南水北調(diào)中線干線工程污染事件潛在的風(fēng)險(xiǎn)

2.1 橋梁交叉運(yùn)輸交通事故中引起的有毒物質(zhì)滲漏

整個(gè)南水北調(diào)的中線干線在運(yùn)輸?shù)倪^程中穿越了多座大中城市，而在運(yùn)輸?shù)倪^程中也會(huì)遭遇到多數(shù)的交叉建筑物和橋梁。但是在南水北調(diào)工程遭遇到總干渠通水之后，那么危險(xiǎn)貨物的跨渠運(yùn)輸將會(huì)成為不可避免的事實(shí)。在進(jìn)行水運(yùn)的過程中一般都會(huì)遭遇到類似壓縮氣體、易燃液體、易燃固體和其他類型的危險(xiǎn)品和腐蝕品。因此，在運(yùn)輸?shù)倪^程中自然會(huì)因?yàn)橐鹆私煌ㄊ鹿识斐苫瘜W(xué)品的泄漏，最終造成水污染。

2.2 工業(yè)廢水的超標(biāo)排放

在南水北調(diào)工程進(jìn)行的過程中，工業(yè)污染源分布一直都非常廣泛，廢水中的污染物濃度一直都很高，這是威脅水環(huán)境安全的頭號(hào)殺手。雖然在南水北調(diào)輸水渠建設(shè)的過程中已經(jīng)被灌注了諸多努力，但是隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷被調(diào)整，越來越多的工業(yè)企業(yè)將廢水排入污水中，使得整體水質(zhì)的污染將變得越來越嚴(yán)重[2]。很多企業(yè)為了不斷地降低生產(chǎn)的成本，仍然在生產(chǎn)的過程中存在著偷排的行為，最終導(dǎo)致南水北調(diào)工程污水排放的情況變得越來越嚴(yán)重。

2.3 垃圾填埋造成的污水滲漏

隨著人民生活水平和城市化進(jìn)程的不斷加快，城市垃圾的數(shù)量也在不斷地增多。而在南水北調(diào)工程段中的揚(yáng)州、淮安、宿遷和徐州等多個(gè)省市一共有超過17座垃圾填埋場，每天都會(huì)產(chǎn)生近千噸垃圾，而如果這些垃圾不小心滲透到排放的渠道中時(shí)，那么就會(huì)對水質(zhì)產(chǎn)生非常重大的影響。如果正好排水工程處于汛期的話，這些滲出的垃圾通常會(huì)和洪水直接相連，最終產(chǎn)生大量的污水，造成水污染事故。

3 歷史上的污染事件

淮安在南水北調(diào)工程中占據(jù)著非常重要的地位。而淮安市本身位于淮河中下游，其境內(nèi)水質(zhì)的安全性會(huì)在很大程度上引發(fā)水污染事件。自從上世紀(jì)80年代開始，在我國的淮河流域就一直發(fā)生污染事件，最嚴(yán)重的一次污染事件持續(xù)的時(shí)間超過了68天，河道污染超過了500公里，直接造成了超過兩個(gè)億的經(jīng)濟(jì)損失。造成這樣事故的根本原因就是淮河上游的暴雨使得水位超過了洪水的限制水位，在開閘泄洪的過程中，積蓄已久的2億立方米的工業(yè)廢水和生活污水就這樣排放出去，在經(jīng)過蚌埠閘之后進(jìn)入到了洪澤湖，最終形成了一條約為160公里的污水帶。此次污染形成的污水帶使得污水沒有辦法在短時(shí)間內(nèi)更好地完成自凈的功能。而一直到2004年時(shí)，我國的淮河又發(fā)生了第二次水污染事件。

京杭大運(yùn)河在流經(jīng)淮安市區(qū)的時(shí)候分成了主要兩大支流，一支通常被稱作為大運(yùn)河，另外一個(gè)也被習(xí)慣稱為里運(yùn)河。由于大運(yùn)河在流經(jīng)淮安地區(qū)時(shí)的經(jīng)濟(jì)相對比較發(fā)達(dá)，而且本身也存在著較多的污染源，沿線工廠的數(shù)量也很多。在淮安市大中型化工企業(yè)主要集中在西安路、化工路和北京路一帶，它們將直接威脅著運(yùn)河中水質(zhì)的安全。淮安的石化企業(yè)一直都在很大程度上影響著水質(zhì)的安全，一旦發(fā)生意外事故和污染事故，那么將會(huì)對河流產(chǎn)生很大程度的污染。發(fā)生在2005年的松花江重大水污染事件將產(chǎn)生包括苯、苯胺和硝基等一系列的有機(jī)污染物，并在最后流入松花江，從而最終引發(fā)重大的水污染事故。

4 污染事件應(yīng)急措施

4.1 合理開放閘口

根據(jù)南水北調(diào)工程中歷史上兩次水污染事件可以看出，為了在南水北調(diào)工程正式開工和通水之后不再發(fā)生類似的突發(fā)性的污染事件，那么就尤其需要充分利用各類的預(yù)報(bào)工具和信息在淮河中的沙穎河和渦河都到達(dá)頂峰前，合理地開啟相應(yīng)的閘口，這樣才能夠有利于將已經(jīng)積聚的污水及時(shí)地進(jìn)行下瀉。而當(dāng)所有的污水都經(jīng)過閘門之后，更加應(yīng)該合理地調(diào)節(jié)位于蚌埠閘口的大小，讓上游的水不斷地往下流，以便能夠更好地發(fā)揮污水本身的自凈能力。

4.2 減少引水流量

利用輸水干渠中現(xiàn)有的儲(chǔ)水量來延長供水的時(shí)間，從而減小整個(gè)渠道水位的降落幅度，從而為事發(fā)路段的污水處理贏得充足的時(shí)間。一直要等到上游受污染的水體被凈化且水質(zhì)達(dá)標(biāo)之后再重新開啟閘門，從而使得輸水干渠上游和下游的水流重新被貫通。

4.3 選擇合適的手段來治理污染

在治理南水北調(diào)工程產(chǎn)生的水污染過程中，通常采用自凈的方法是不能夠全方位地治理污染的，此時(shí)就不得不采取額外的手段和措施。在治理的過程中，尤其需要根據(jù)銅、鎘、鎳和其他不同種類的重金屬的物質(zhì)來采用包括沉淀、吸附、中和、氧化、分解和其他各種類型的手段來降低污染物的濃度，最終將污染物轉(zhuǎn)化為真正無害穩(wěn)定的物質(zhì)，最終污水就能夠得以在最大程度上被凈化，污染帶蔓延的趨勢就能夠被終止。

4.4 應(yīng)急監(jiān)測和補(bǔ)救

如果在南水北調(diào)工程的任何一段水域發(fā)生水污染事件，那么就尤其應(yīng)該在24小時(shí)之內(nèi)對水體和內(nèi)部的污染物進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，并借此隨時(shí)掌握污染物的數(shù)量、濃度和波及的范圍，之后再有效地了解污染的濃度和治理的效果。而正是因?yàn)樵谒廴景l(fā)生之后，連正常的供水系統(tǒng)也會(huì)給生態(tài)環(huán)境帶來很大的影響，因此尤其需要采用有效的方法來進(jìn)行防治。必要的時(shí)候完全可以采用啟用備用水源、備用救援物資和其他方法來彌補(bǔ)水資源的短缺。

5 防洪預(yù)警機(jī)制

在南水北調(diào)中線干線工程防洪的過程中，利用衛(wèi)星來進(jìn)行全方位的定位是最常用的方法。因?yàn)檎w衛(wèi)星資料的分辨率極高，覆蓋的范圍也很廣，因此是對降水區(qū)域進(jìn)行遙感的有效工具，而紅外和可見光也成為了監(jiān)測降水是經(jīng)常會(huì)使用到的一種方法，我國現(xiàn)在在南水北調(diào)工程中建立預(yù)警機(jī)制的過程中主要是通過運(yùn)用2D衛(wèi)星的方式來建立防洪預(yù)警和預(yù)報(bào)系統(tǒng)的，這也為我國做好洪水預(yù)警預(yù)報(bào)工作打下了良好的基礎(chǔ)。

因?yàn)檎w南水北調(diào)干線工程水系非常發(fā)達(dá)，整體有超過600條河流的交叉，并且整體的中線和所有的河流交叉都非常容易受到洪水的沖擊。如果整體中線受到特大洪水的沖擊的話會(huì)使得整體工程都受到很大的影響，從而使得整個(gè)工程都被迫中斷。這600多條河流多數(shù)都不存在水文資料的支持，而且在設(shè)計(jì)的過程中都存在著較大的差異。資料的缺乏使得防洪預(yù)警機(jī)制不能夠被很好地建立。

從中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享的網(wǎng)絡(luò)上可以獲得包括漢中、西峽、商縣、石泉、萬源和其他18個(gè)站點(diǎn)的氣象分布圖，之后再充分運(yùn)用單站點(diǎn)降雨量精度評價(jià)的方法來進(jìn)行評價(jià)。

在運(yùn)用單站點(diǎn)進(jìn)行降雨量精度評價(jià)的過程中，主要可以采用距離平方倒數(shù)法和雙線性二次插值法來進(jìn)行評價(jià)，之后都能夠取得好的效果。

而在實(shí)踐中也充分證明了，如果能夠?qū)⑿l(wèi)星遙感降雨信息更好地運(yùn)用于南水北調(diào)中線總干渠的地域，并通過有效地觀測中小流域的洪水，之后再進(jìn)行預(yù)警，這種防洪預(yù)警機(jī)制是有一定的可行性的[4]。

6 結(jié)束語

綜上所述，本文先通過對南水北調(diào)的工程進(jìn)行全面系統(tǒng)的介紹，之后再對南水北調(diào)中線干線工程污染事件潛在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，最后再講述防治污染事件的具體措施和如何更好地建立相關(guān)的防洪預(yù)警機(jī)制，希望能夠給南水北調(diào)中線干線工程水污染及防洪預(yù)警機(jī)制的研究提供更多的參考性意見。

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