太浦河突發銻污染應對措施

馬農樂，李 敏，王元元

(1.上海東南工程咨詢有限責任公司，上海 200434； 2.太湖流域管理局 水利發展研究中心，上海 200434)

0 引 言

太浦河是太湖流域重要河道之一，連接太湖和黃浦江，全長57.6 km，具有防洪、除澇、供水、改善水環境和航運條件等綜合效益。太浦河周邊水系匯水涉及的區域包括蘇州市吳江區、嘉興市紅旗塘以北區域以及上海市青浦區練塘、金澤兩鎮。

1 概 況

太浦河是太湖向下游地區供水通道，也是太湖流域水資源調度和水資源保護的重要河道，太湖主要通過太浦閘和太浦河向下游地區供水，在太浦河沿線96條支流已建有口門控制88條，剩余南岸蘆墟以西支河7個口門敞開和北岸京杭運河敞開。太浦河下游地區已建成兩處飲用水源地：浙江省嘉善、平湖在太浦河設取水口，采用“二口一站”的取水方式，現狀供水規模達105×104m3/d；上海市金澤水庫工程位于太浦河北岸，占地面積約2.7 km2，為青浦、松江、金山、奉賢和閔行5個區的670萬居民供水，近期供水規模351×104m3/d。供水格局的變化對太浦河水資源保護提出了新的要求。

太浦河水源地上游區域存在眾多紡織、印染企業，根據有關調查分析，行業生產過程中小部分涉銻企業污水經自建污水處理設施處理后直接排入地表水體，大部分企業污水預處理后排入集中式污水處理廠處理后排入地表水體，印染行業成為銻釋放的主要來源，紡織印染工業廢水中的銻嚴重影響著下游水源地的安全。為保證飲用水安全，《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)中銻濃度限定值為0.005 mg/L。近年來，太浦河區域多次發生銻濃度超標事件，對太浦河水源地正常運行造成不同程度影響，甚至導致下游水源地取水口關閉。銻為難降解的重金屬污染物，因此解決途徑主要是通過加大太浦閘供水來稀釋降低銻污染物濃度。通過調整太浦閘供水流量以減輕銻濃度異常對下游水源地的影響，利用成熟的數值模擬技術確定太浦閘合理供水流量來有效應對銻污染事件。見圖1。

圖1 太浦河周邊水系示意圖

2 情景設置及水雨情

2.1 情景設置

設置9月1日發生銻污染物均勻泄漏在太浦河干流平望大橋斷面，造成該區域銻濃度達0.007 mg/L的超標情況下，太浦閘分別按50、100、150和200 m3/s共4種流量規模進行供水。

2.2 水雨情

由圖2降雨柱狀圖可知，區域內在8月31日發生一次較大降雨，9月1日至4日基本無降雨，5日降雨量達到中到大雨，6日降雨集中在太湖、杭嘉湖(運西)、淀泖和苕溪區域，雨量中等，7日至10日期間，除9日發生一次小到中雨外，其他時間則基本無雨。

圖2 “8.31～9.10”太浦河區域降雨柱狀圖

在不加大供水流量情況下，統計8月31日至9月1日的水位過程。由圖3可以看出，太湖及區域站點日均水位均呈整體上漲趨勢。其中，南潯水位受8月31日降雨影響上漲較快，9月3日達到最高水位3.86 m，且9月1日至7日持續高于平望水位，之后與平望水位基本持平。水位上漲過程中，王江涇、陳墓、平望變化趨勢基本相同，但存在水位差。其中，王江涇水位在9月2日高于平望水位，3日與之持平，之后低于平望水位；陳墓水位在9月1日至4日低于平望水位，5日與之持平，之后高于平望水位。

圖3 “8.31～9.10”太湖及杭嘉湖、淀泖部分站點水位過程

3 數值模擬及效果分析

針對銻濃度異常，設置太浦閘從9月1日起分別按50、100、150和200 m3/s共4種流量規模供水，采用太湖流域水量水質數學模型根據實測1990年初水位作為初始水位進行數值模擬計算，分析太浦河區域水位、流量及金澤斷面銻濃度變化情況。太湖流域骨干河網水系概化見圖4。

圖4 太湖流域骨干河網水系概化圖

3.1 水位流量

由表1和圖5可以看出，太浦閘按不同流量規模供水時，區域站點南潯、王江涇、平望日均水位變化趨勢基本相同，總體呈上漲趨勢，從9月3日達到最高水位后開始回落，9月6日及以后水位基本平穩。統計8月31日至9月10日期間日均水位平均值可以發現，太浦閘泄量每增加50 m3/s，南潯、王江涇水位抬高約0.01 m，平望水位抬高約0.02 m。

表1 “8.31～9.10”太浦閘不同流量區域站點日均水位統計表 /m

圖5 “8.31～9.10”太浦閘不同流量區域水位過程

為反映太浦河與南岸京杭運河(瀾溪塘)水量交換情況，進一步統計太浦河南岸支流瀾溪塘上平西大橋與太浦河干流水位關系及與太浦河的水量交換情況。由圖6～圖7和表2可知，太浦閘按50、100、150和200 m3/s流量出湖情況下，9月2日至4日瀾溪塘在杭嘉湖區沒有降雨時水流均以入太浦河為主，主要來自浙西區8月31日降雨產生的過境洪水；隨著太浦閘持續泄流和浙西區8月31日洪水影響的消退，5日開始瀾溪塘以出太浦河為主。從不同泄流方案對比來看，加大太浦閘泄流，將有利于限制支流污水匯入。當太浦閘分別按100、150和200 m3/s規模出湖時，與按50 m3/s出湖情況相比，2日至4日期間瀾溪塘入太浦河流量有不同程度減少，平均減幅分別為19.6%、42.3%和69.1%；5日至6日隨著太浦閘持續泄流，瀾溪塘由入太浦河為主轉為以出太浦河為主，且表現為太浦閘供水流量越大、瀾溪塘出流量越大。

綜上所述，瀾溪塘與太浦河水體交換受降雨和太浦閘流量共同影響，當太浦閘供水流量增大時平望水位抬高，瀾溪塘入太浦河流量呈減少趨勢，太浦河流量每增大50 m3/s，瀾溪塘入太浦河流量減幅按20%遞增。

圖6 “9.2～9.6”不同供水規模區域太浦河干流與平西大橋水位過程對比

圖7 “9.2～9.6”瀾溪塘與太浦河水量交換

表2 太浦閘不同流量情況瀾溪塘入太浦河水量情況對比

3.2 金澤斷面銻濃度變化

金澤斷面銻濃度變化過程見圖8。由圖8可以發現，當太浦閘流量達到100 m3/s及以上時，金澤斷面濃度峰值出現時間較50 m3/s情況下提前1天；但污染物濃度峰值未發生變化，均為0.008 mg/L。在污染發生條件相同的情況下，隨著太浦閘流量的增大，金澤斷面受污染時間呈減少趨勢；但當太浦閘流量大于150 m3/s時，該趨勢會有所減緩。此外，4種流量規模情況下，太浦閘流量為100或150 m3/s時，金澤斷面超標天數較短，均為2 d。綜合考慮金澤斷面受污染時間、超標天數、污染峰值、水庫應急備用供水能力等因素，在模擬情景下太浦閘流量控制100～150 m3/s較為適宜。

圖8 太浦閘不同流量金澤斷面銻濃度變化過程

4 結論及建議

4.1 結 論

通過加大太浦閘流量可加快河道水體流動性，提高水環境容量，縮短下游金澤水源地受污染時間，抬高太浦河干流水位，抑制南岸支流匯入。且當太浦閘流量由50 m3/s增加到200 m3/s時，瀾溪塘入太浦河流量將減少69.1%。當太浦河干流平望斷面發生銻濃度異常時，太浦閘按照100～150 m3/s供水，可一定程度降低水源地供水風險。當太浦河南岸支流上發生銻濃度異常時，通過進一步加大太浦閘流量至200 m3/s，有效減緩支流污染匯入，為金澤水源地應急處置爭取時間。

4.2 建 議

由于太浦河屬于感潮區域，受潮汐影響僅靠加大太浦閘供水流量降低銻濃度作用有限，建議結合太浦閘加大供水同時利用南岸部分口門分流加快水體流動。新時代對生態環境建設的新要求，消除銻污染事件的根本措施要從源頭治理，通過調整產業布局加快淘汰落后生產技術，同時完善達標排放的監管措施。近期需要加強監測和預警機制，加強工程精細調度適時加大供水流量，盡可能減少銻污染對下游水源地的影響。