甘肅省流域環境風險評估模型構建

劉 佳，王亞變，薛麗洋，王金相

（1.甘肅省生態環境應急與事故調查中心，甘肅 蘭州 730030；2.蘭州城市學院地理與環境工程學院，甘肅 蘭州 730030）

甘肅省境內分布有黃河、長江、內陸河及其重要干支流等河流水體，涉及跨省界斷面36 處，河流貫穿全省14 個市（州）。隨著“一帶一路”戰略的深入實施，流域經濟效應對全省經濟增長推動作用日趨明顯。經濟高速發展一方面促進了人民群眾生活質量的極大改善，另一方面卻逐漸累積形成了流域環境風險隱患[1]。流域分布較多金屬冶煉、尾礦庫、煤化工及危化品使用等高風險企業，水環境風險問題比較突出。據統計，2011 至2017 年，甘肅省共發生涉水突發環境事件26 起，2015 年隴星銻業尾礦庫泄漏、2018 年平涼市涇川縣柴油罐車泄漏等2 起跨流域重大突發環境事件引起了社會輿論普遍關注。高環境風險企業遍布、危化品運輸道路沿河并行與穿越水源地等現實問題已成為甘肅省流域突發環境事件重要誘發因素，疊加性，布局性環境風險隱患不容忽視。

流域環境風險評估是防控環境風險，消除重大環境安全隱患的重要手段。國內目前未出臺針對流域環境風險評估技術標準，流域環境風險評估研究主要是基于環境風險系統理論建模分析，采用壓力-狀態-響應（PSR）[2-4]、環境受體脆弱性模型[5-6]、相對風險評估模型[7-9]評估流域風險，其中不乏通過突變理論[10-11]、動態模糊數學[2,6]等數理分析模型對流域風險作出綜合評估的案例。但這些方法在實際應用中還存在主觀不確定性因素多、技術難度大且不適用于基層生態環境部門推廣使用問題。本文借鑒環境風險系統理論理念，結合甘肅省突發環境事件發生特點及環境風險隱患特征，構建適用于本省生態環境管理部門實踐應用的流域環境風險評估模型。

1 流域環境風險評估總體思路

1.1 環境風險系統理論

環境風險值是事故發生概率與后果的乘積。環境風險系統理論認為，環境風險是由風險源、環境風險受體及風險傳播機制3 部分共同組成的風險演化系統[12]。流域環境風險評估核心思想，即利用風險傳播與作用機制，從風險源危害性、環境受體脆弱性及風險控制機制有效性3 個方面構建評估指標體系，運用風險評估模型劃分流域環境風險等級，識別風險高發區域。

1.2 總體思路

流域環境風險評估按照圖1 步驟實施。其中，風險分析評估直接關系到評估指標與流域實際風險程度的一致性，是風險評估的關鍵。

圖1 流域環境風險評估總體思路

1.2.1 基礎資料調查

1）流域行政區劃、水系分布、生態保護紅線、道路交通路網、地表水環境質量評價、飲用水源保護區、水產養殖區、跨界斷面及其他水生態環境敏感區與脆弱區等必要的環境風險受體信息。

2）可能向水環境釋放環境風險物質的各類環境風險源。重點包括：流域環境風險企業、涉及環境風險物質裝卸運輸港口碼頭、危化品運輸企業及運輸載具、尾礦庫、石油天然氣開采設施、加油站及加氣站、集中式污水處理廠及垃圾處理設施、危險廢物經營單位、石油（天然氣）及成品油長輸管道等。

3）流域現有環境風險防控與救援能力信息。重點包括：流域環境應急管理與監測力量、風險隱患排查管理制度、移動源環境風險管理、水質預警設施、應急物資儲備、應急處置資金與技術儲備、流域現有應急防控工程、部門應急聯動機制等。

1.2.2 環境風險識別

本研究重點關注污染物受納水體、飲用水源地及取水口、水資源保護區以及跨界斷面等4 類環境風險受體；水環境風險源主要考慮企業環境風險等級劃分情況。

1.2.3 評估子區域劃分

按照流域縣（區）劃分風險評估子區域，建立流域環境風險評估指標體系。

1.2.4 風險分析評估

考慮到甘肅省危化品道路運輸事故多發特點，本研究以流域縣（區）級行政區域為基本評估單元，在確定評估單元環境基礎風險等級、移動源風險等級基礎上，采用風險指數計算法與分級矩陣評估法相結合方式構建流域環境風險評估模型。

1.2.5 差距分析

結合風險評估區劃結果，從環境風險受體管理、風險源管理、流域環境風險應急能力等方面分析差距，提出改進措施。

2 流域環境風險評估模型構建

流域環境風險評估重點突出水環境風險受體要素，對于擬評估的流域基本水系以及干、支流，通過篩選、分析與河流水系有直接聯系的縣（區）行政區劃范圍，確定評估子區域，作為流域環境風險評估基本單元。

2.1 基礎風險等級評估

2.1.1 指標體系

該類指標體系包括數值類與定性評價2 類指標（表1）。數值型指標一律采用百分化處理，即通過對原始數據進行線性變換，將數值映射到[0-100]區間內，具體計算公式為：式中：X 為指標百分化處理后的數值；Xi為指標在i 縣（區）中的實際數值；Xman為指標在評估流域涉及所有縣（區）評估單元實際數值中的最大值；Xmin為指標在流域涉及所有縣（區）評估單元實際數值中的最小值。定性評估指標根據指標屬性分別賦值。

2.1.2 評估模型

環境風險源強度、環境風險受體脆弱性、環境風險防控能力各項指標計算公式為：

將各項指標定量化、標準化處理后，代入流域基礎風險等級評估模型，得到評估單元風險等級指數：式中，Ri=為評估單元i 的環境風險指數。

通過評估得出的各個評估單元R 值，參照文獻[13]提出的三分位數劃分法，將評估單元劃分為一般、較大、重大3 個風險等級。具體方法：根據評估結果中Rmin和Rmax數值差L，結合數值范圍劃分為3 個區間，R 值屬于[Rmin，Rmin＋1/3L]為一般環境風險（Rjc3），R 值屬于 [Rmin＋1/3L，Rmin＋2/3L] 為較大環境風險（Rjc2），R 值屬于[Rmin＋2/3L，Rmax]為重大環境風險（Rjc1）。

2.2 移動源風險等級評估

型類標指型值數型值數型值數型值數型值數型值數型值數值賦性定值賦性定值賦性定值賦性定值賦性定值賦性定值賦性定值賦性定值賦性定值賦性定值賦性定系體標指估評級等險風礎基1表明說稱名標指值比的積面元單估評與量數業企險風境環水涉中元單估評S（量數業企險風境環積面位單）1界臨與量存質物險風境環積面位單積面的元單估評以除后和加值比的量界臨與量數質物險風中業企險風境環水涉各內元單估評）S（值比量2 ）3S（比占業企險風境環上以別級大較數分百的業企險風境環有所內元單估評占量數業企險風境環大較為定評量數頭碼、口港的存暫卸裝品學化險危及涉內元單估評）S（量數頭碼口港4量數品學化險危輸運式方輸運路道以年每內元單估評）S（量數品學化險危輸運年路道5量數庫礦尾上以別級大較為定評）S（量數庫礦尾上以別級大較6 0、001值賦別分，析分性定出作無、有際實據根）S（量數施設采開氣然天油石7水越跨道管油品成、）氣然天（油石5 2、57、001值賦別分域水表地類Ⅴ劣、類Ⅴ，類Ⅳ、類Ⅲ，類Ⅱ、類Ⅰ越跨對針）S（況情體8大較無或 1≥量數件事境環水發突、1≥量數生發件事境環水發突的級等上以及大較且 1≥量數件事境環水發突對針）S（量數生發件事境環發突年五近9 0、05、001值賦別分生發件事境環水發突無、件事境環水發突的級等上以及52、57、001值賦別分質水表地類Ⅴ劣、類Ⅴ，類Ⅳ、類Ⅲ，類Ⅱ、類Ⅰ對針）V（別類質水體水1數地源水水用飲式中集上以及鎮鄉0、52、05、001值賦別分 0、]4,1[、]01,5[、01>量數地源水內元單估評V（量）2 0、52、05、001值賦別分 01≥、)01,5[、)5,3[、3<，）人/元萬（值比的量數口人住常地當與 PDG度年一上元單估評）V（平水 PDG均人3了置設、位點測監量質境環置設僅、位點測監急應置設未對針。力能生發故事染污水測預點測監警預境環水置設過通）M（警預測監質水1 0、05、001值賦別分況情種 3位點測監警預、力能種 1意任、力能置處上以種 2備具均對針，況情想理力能理處學化理物及釋稀、流導、截攔物染污備具域流照按力能置處、釋稀、截攔物染污域流0 01、05、0值賦別分力能種 1意任備具不）M（2 001、0值賦別分，案預急應件事境環發突域流對應項專府政有否、是內元單估評據根）M（況情制編案預急應境環3 0、05、57、001值賦別分，）級一、級二、級三、標達不（準標力能急應國全到達量數員人急應元單估評照按）M（量數員人急應境環4滿能不資物地本、息信備儲資物域區他其無且求需急應件事足滿能不狀現備儲資物急應故事染污水內元單估評據根3用調域區他其從要需不且求需急應件事足滿本基資物地本、用調供可息信備儲資物域區他其有但求需急應件事足）M（備儲資物急應境環5 0、05、001值賦別分，況情類值賦別分級一、級二、級三、標達不照按，估評行進準標置配器儀測監急應和力能員人構機于關站測監境環國全據根）M（力能測監急應境環6 0、52、05、001別類源險風度強受險風境環性弱脆體防險風境環力能控

本研究將流域環境敏感受體劃分為三級，定義河流跨市（州）級地界為一級敏感目標，涉及縣級城市飲用水水源地為二級敏感目標，河流跨縣級地界為三級敏感目標。模型評估采用敏感目標倒推法篩選移動環境風險源，即依據危險化學品泄漏是否進入水環境以及進入水環境后是否影響下游敏感目標進行篩選。移動環境風險源主要包括流域內各干支流的沿河公路、交叉路與橋梁。根據甘肅省歷年交通事故統計數據，距離河流100m 外發生事故導致污染物入河概率很小。據此，將流域內沿河100m 內的道路、主要支流與運輸路線交叉部分作為風險評估路段。

2.2.1 移動源環境風險路段確定

危化品在某一路段發生泄漏后，可能會對下游各類環境敏感目標造成影響。第i 種危化品相應于第j 個河流環境敏感目標之間的移動源環境風險距離Lij 可估算為：式中，Qi為第i 種危化品單個車輛單次最大運輸量（噸）；Vj為第i 種危化品泄漏點至第j 個水環境敏感點之間關聯河流的平均流速（m/s）；qj 為第i 種危化品泄漏點至第j 個水環境敏感點之間關聯河流的平均流量（m3/s）；Si為第i 種危化品在水環境中的標準限值（mg/L）；K 為危化品單次全部泄漏進入泄漏點至下游水環境敏感目標河段區間數量與區段間水體中危化品i 的本底含量比值，參考年徑流量與枯水期水量比值確定，一般取0.5。

2.2.2 移動源環境風險路段等級

對于存在環境風險情景路段，結合環境風險受體敏感度級別，確定該路段的風險等級。當流域一級、二級、三級敏感目標分別受到影響時，上述路段確定為重大、較大、一般環境風險路段。

2.2.3 移動源環境風險等級

以評估單元內各級環境風險路段長度與總沿河公路長度比值作為評估移動風險源等級指標，計算公式為：式中，Syd1、Syd2、Syd3分別為環境風險等級為重大、較大及一般風險路段與總沿河路段的比值，權重值分別取1、0.2、0.01；Syd≧40%、5%≦Syd≦40%、Syd≦5%代表移動環境風險源等級分別為重大（Ryd1）、較大（Ryd2）及一般（Ryd3）。

2.3 流域環境風險等級

根據流域基礎風險等級、移動源風險等級評估結果，采用分級矩陣評估法確定評估單元流域環境風險等級（表2）。

表2 流域環境風險綜合表征

3 結論

1）本文借鑒環境風險系統理論核心思想，以流域縣（區）行政區劃為評估單元，通過分析、評估基礎風險等級、移動源風險等級2 類風險指標，采用風險分級矩陣法構建了甘肅省流域環境風險評估模型。

2）流域基礎風險等級評估充分考慮了縣（區）環境風險基礎現狀，可反映流域環境風險本底特征。在風險評估等級確定方面，未采用直接評分法劃分風險等級，而是將各類評估指標實際數值作為分級依據，將流域各評估單元作為整體考慮計算各單元相對風險值，更有利于科學劃分流域環境風險等級、橫向比較評估單元風險水平。

3）國內目前在流域環境風險評估研究領域幾乎忽視了流動源風險分析環節，對以交通運輸事故導致流域環境污染事故多發的地區顯然將造成評估結果失真。本文立足甘肅省環境風險實際情況，充分考慮流動源對流域環境風險的直接影響，評估結果將更好反映流域環境風險真實現狀。