黄河下游水量稀释调度若干问题的探讨

　　摘要: 通过对相关法规和黄河水量调度实践的分析，探讨了开展黄河下游水量稀释调度的必要性、可行性，阐述了水量稀释调度的定位、适用范围、时空范围及条件，分析了现状监测能力和存在的不确定性等问题。提出应在水量稀释调度的能力、运行机制、会商制度及信息共享机制方面加强建设。

　　关键词: 水量稀释; 水污染; 水量稀释调度; 黄河下游

　　中图分类号: TV882．1; X143 文献标识码: A doi: 10．3969 /j．issn．1000-1379．2011．08．020

　　20 世纪70 年代以来，黄河接纳化学污染物总量逐渐增加［1］，尤其是近20 a来水污染事件频繁发生，社会各界对黄河水质安全高度关注。2008 年，为改善黄河下游干流水质状况，减轻或避免水污染事件给沿岸用水带来的不利影响，为生态调度提供技术支持，黄委党组基于民生水利的理念，结合黄河下游水量调度，提出了黄河下游稀释调度研究和调度方案编制工作要求。

　　1 稀释调度的必要性和可行性

　　随着经济社会的发展，黄河水资源利用率越来越高，河道内水量锐减，加上大量废污水的输入，使得黄河水环境承载能力大幅度下降。黄河流域废污水及污染物排放量与日俱增、超标排入是导致黄河水质恶化的主要原因。此外，受自然灾害、交通事故等事件影响，水污染突发事件也时有发生，使得黄河流域供水安全形势严峻。

　　基于国家环境保护部门、相关地方政府的水量调度请求，如何利用有限的黄河水量，通过人工调度和水资源配置，改善一定时段的河流水质，减轻水污染事件给沿岸群众用水带来的不利影响，已经成为近年来迫切需要解决的管理和技术问题。一般认为，在条件许可的情况下，水量稀释调度不失为改善水质、减少污染、提高目标河段纳污能力的一种可操作性较强的对策。选择小浪底水库以下河段，在已有水量调度经验基础上，研究以减轻水污染为目标的水量稀释调度方案，可为黄河水量调度方案的完善和提升方案多目标决策的科学性提供依据。

　　《黄河水量调度条例》确立了水量调度的管理体制，当出现严重干旱、省际或者重要控制断面流量降至预警流量、水库运行故障、重大水污染事故等情况，可能造成供水危机、黄河断流时，由黄委组织实施黄河应急水量调度。

　　开展黄河水量的稀释调度并逐步实施水资源统一管理原则下的水环境调度，是实现流域水量和水质综合管理，维持河流健康并促进流域经济社会和谐发展的重要举措。黄委自实施黄河水量调度以来，通过主要调度河段的水量调度和配置，改善了枯水时段的水环境承载条件，提高了水体净化能力，改善了黄河重点河段的水质状况，环境效应显著。

　　2006 年1 月伊洛河柴油污染事件发生后，黄委要求支流水库减小下泄流量，要求小浪底水库加大下泄水量，从而减少了单位时间内进入黄河干流的污染物总量，为地方政府组织实施柴油清理、处置污染事件赢得了时间，也稀释了干流河水污染物浓度。2010 年渭河油污染事件发生后，黄委在第一时间采取应急措施，要求三门峡水利枢纽无条件关闭泄流闸门，将污染物拦截在库区，为中国石油公司进行打捞清除污染物创造了条件，最大限度减少了油污染，控制了污染影响范围。黄委主动开展以控制水污染程度为主的水量调度工作，为污染事件的成功处置创造了条件，使得这两次水污染事件均未对下游水质产生明显影响。

　　从根本上改善黄河水质，关键在于加强流域的污染控制和污染治理，还要采取必要措施防止水污染突发性事件的发生。但是，一旦黄河水污染事件发生或者黄河水质急剧恶化，黄委应在力所能及的范围内主动开展工作，结合黄河水量调度，在不影响后期供水的情况下，实施水量稀释调度，以期在一定时段内、一定程度上改善黄河水质; 当水污染预警系统发出将要发生水污染事件时，实施水量稀释调度，减轻水污染事件产生的影响，提升供水安全程度。

　　2 稀释调度的概念及适用范围

　　2．1 概念

　　现阶段黄河水污染物的实际入河浓度和总量远远超出了水体纳污能力，因此仅仅依靠增加水量实现水环境达标，已超出了黄河水资源的基本承受条件。

　　理论上，河流上下断面水质状况可用函数表示为

　　C = f(Q上，Q取，Q加，C上，W加) (1)

　　式中: C 为下游断面某种化学物质的浓度; Q上为上游断面来水流量; Q取为上、下游断面取水量; Q加为上、下游断面间加入水量; C上为上游断面来水某种化学物质的浓度; W加为区间加入的同一种化学物质的量。

　　从式(1) 可以看出，通过水量调度和配置水资源，改变河流的水流情势，可改变下游断面水质污染物浓度量级和持续历时。

　　一般而言，在入河排污量一定的情况下，通过水量人为调度和配置措施，可以增加或改善部分河段枯水期水量条件，促进河段水功能提高和改善水环境。针对黄河下游实际情况，采用水量减少或加大的措施，实施合理调度和水资源的优化配置，能够达到在一定时段内改善下游水质、稀释河水污染物浓度、为污染物处置争取时间、减轻目标水域水污染程度，甚至避免水污染的目的。

　　这种在黄河下游开展的主要通过水量稀释、控制污染物扩散途径，降低污染物浓度和改善水环境，减轻目标水域污染程度，提高水资源环境承载能力或减轻水资源环境承载能力损失的水量调配过程，称为黄河下游水量稀释调度。

　　水量稀释调度的核心是利用人工调度的方法，将有一定水环境承载容量的水体配置在水质相对较差的水域或者阻止污染物进入敏感水域，以实现目标水域水污染物浓度被稀释或者减轻目标水域水体遭受污染的程度。

　　2．2 适用范围

　　在实际工作中，水量稀释调度分为水质敏感期水量稀释调度和突发性水污染事件水量稀释调度两种情况。

　　水环境中的污染物种类繁多，不同污染物的物理、化学特性存在显著差异，因此各类污染物质在水体中的赋存状态、迁移转化、稀释规律也各有差异。实施稀释调度时，一是要有满足调度需求的工程水体，如水库等; 二是调入水域在空间和时间上，应该在可调水体的响应范围内; 三是可调水体的水质在功能上要优于调入水域的原有水体水质; 四是发生重金属污染物的突发污染事件时，原则上不能采用稀释调度方法。

　　3 稀释调度的时空范围和监测能力

　　3．1 时空范围

　　对黄河水量调度重要水利枢纽工程代表水质断面2004—2007 年逐月监测数据表明，刘家峡(采用小川站水质表征) 、青铜峡、陆浑、故县、小浪底水库水质较好，适宜作为调水水源。

　　《黄河水量调度条例》对黄委实施水量调度时可动用的水利工程作出了明确规定。根据以往水量、水质条件和耦合取得的水环境稀释容量分析，确定基本具备稀释调度条件的工程有刘家峡、故县、陆浑、小浪底等水库。黄河下游可直接参与稀释调度的水工程初步确定为故县、陆浑和小浪底等水库。

　　按现有水量调度方案，兰州河段供水安全基本可得到保证。黄河下游分布有数十个生活、工业取水口，地位十分重要。另外，花园口设置有水质自动监测站，能方便进行河道水质研究。

　　3．2 现状监测能力

　　(1) 常规监测。目前，黄委在黄河小浪底以下设有常规监测断面18个，包括干流的小浪底坝下、花园口、开封大桥、高村、艾山、泺口、滨州、利津，支流洛河的白马寺、黑石关、七里铺，伊河的龙门镇，沁河的五龙口、渠首，丹河的电厂桥，新蟒河的东平滩，金堤河的台前桥，大汶河的陈山口。

　　(2) 水量调度监测。从2000 年开始，依托黄河流域水环境监测站网，选择重要站点组建了水量调度水质监测站网。每年非汛期时实施黄河干流主要调水河段每旬一次的水质监测。黄河下游共布设监测断面5个，分别是小浪底坝下、花园口、高村、泺口和利津。2005 年以来，主要在春灌调度期(3—6 月) 进行每旬一次的监测。

　　(3) 排污口监测。根据2005 年黄河入河排污口调查结果，黄委从2006 年开始实施重点入黄排污口监测。目前小浪底以下重点监测的排污口有6个，即小浪底桥沟、首阳山电厂、洛阳石化总厂、杨村沟、滩区涝河、翟庄闸。

　　(4) 自动监测。2002 年以来已在黄河干流花园口和潼关建设了2 座水质自动监测站，支流沁河武陟自动监测站即将建成。流域监测中心已配备了1 套移动实验室。

　　(5) 水库水质监测。小浪底水库库区设有三门峡和沙沃2个常规监测断面; 支流设有亳清河和板涧河2个。

　　4 稀释调度的不确定性和需要加强的工作

　　4．1 不确定性

　　黄河水量稀释调度尚有许多不确定因素。

　　(1) 以COD 表征的不同污染物迁移规律，尤其是难降解和“三致”污染物在多沙水体中的迁移转化规律。

　　(2) 主要可调水体如小浪底水库浓度场梯度变化对坝下泄水水质的影响; 水库污染水体的水流演进; 基于浓度分层水库可调水体的识别。

　　(3) 黄河下游河段污染源、入河污染物浓度和总量的动态变化; 现有水质监测是基于水资源调查评价需求基础上的定点定时观测，难以满足水量调度和水质管理需求。

　　(4) 关于下游河网模型、污染物输移模型等，目前已有的研究成果还缺乏相应的理论、数据、监测手段、模型、预警条件等的支持。

　　4．2 需要加强的工作

　　(1) 能力建设。①建立预警系统，包括预警监测、数据库、报警值、模型、通讯等。②完善“原型黄河”的水质监测体系，改进水样采集手段，采用自动泵站式，以提高采样频率; 开展库区分层监测; 装备野外快速监测设备，以便判断水样采集停止时间; 开展专项水质监测，包括在线监测和生物监测。③开展小浪底、陆浑、故县等水库上游入河排污口的基础资料收集和监测调查，确定小浪底水库以下区域主要污染源，包括支流的污染源。④开展有毒物质在黄河水中的迁移转化规律研究，进一步研究黄河泥沙对污染物(特别是重金属) 的吸附作用。⑤建立快速、准确的污染物输移模拟系统，继续开展水流演进模型研究、污染物输移模型研究，优化率定相关模型参数; 开展下游河网模型研究等，为水量稀释调度提供决策支持。⑥开展小浪底水库水质分层模拟研究，进一步探讨水质敏感期小浪底水库分层调度的可能性。

　　(2) 建立水量稀释调度运行机制和技术规程，指导水量稀释调度实践，并在实践中总结经验，逐步规范水量稀释调度行为。

　　(3) 建立会商制度及信息共享机制。建立稀释调度决策支持系统和会商制度，共享水文、水质信息，为提高决策能力搭建平台。

　　在工业发达、污水处理设施能力不足的黄河流域下游，水量稀释调度将是维持河流健康生命的重要措施之一，应积极实践。目前，开展的水量稀释调度初步研究还很肤浅，还需要不断深入探索。

　　参考文献:

　　［1］司毅铭，张军献，赵山峰，等．黄河流域水污染状况及对策［J］．人民黄河，2005， 27(12) : 53 － 54．

　　作者简介: 史瑞兰(1979—) ，女，河南孟津人，工程师，主要从事水资源保护方面的研究工作。

　　（史瑞兰 孙照东 曾永 李玉洪 刘永峰)