南水北调中线输供水水质管理协作机制探讨

2019.12中国水利南水北调中线输供水水质管理协作机制探讨

梁建奎1袁常志兵1袁辛小康2袁王树磊1袁张爱静1袁刘洋洋1

渊1.南水北调中线干线工程建设管理局袁100038袁北京曰2.长江水资源保护科学研究所袁430051袁武汉冤摘要院为保障南水北调中线工程持续稳定向北方地区供水袁在分析中线总干渠工程特点基础上初步研究了中线输供水水质管理中信息共享尧日常协作和应急协作机制遥调查研究发现目前供水尧用水尧退水三方水质信息分散且存在水质信息共享需求袁并根据水质监测现状提出水质信息共享机制遥通过对沿线水厂制水工艺污染物去除能力进行分析袁提出了干渠原水微污染状态下供水和用水双方的协作机制遥另外对于干渠水发生严重突发水污染事故时供水方与退水方的应急协作机制进行了简要分析袁为南水北调中线总干渠水质管理提供技术支撑遥

关键词院南水北调中线工程曰总干渠曰水质管理曰协作机制DiscussiononwaterqualitymanagementcooperationmechanismfortheSouth-to-NorthWaterDiversionMiddleRouteProject//LiangJiankui,ChangZhibing,XinXiaokang,WangShulei,ZhangAijing,LiuYangyangAbstract:InordertoensurethesteadywatersupplytotheSouth-to-NorthWaterDiversionMiddleRouteProject,themechanismofinformationsharing,cooperationandemergencycooperationinthewaterqualityanalyzingthecharacteristicsofthemaincanalproject.Throughfullinvestigationandstudy,itisfoundthatBasedontheanalysisofpollutantremovalcapacityofwatertreatmentprocessinwaterworksalongtheline,the

managementofthemiddleroutewatertransmissionandsupplywaspreliminarilystudiedonthebasisofwaterqualityinformationsharingneedsexistinwatersupply,wateruseandwaterwithdrawal,andwaterqualityinformationsharingmechanismisputforwardaccordingtothecurrentsituationofwaterqualitymonitoring.cooperationmechanismbetweenwatersupplyandwaterusersundertheconditionofslightpollutionofmaincanalwaterisputforward.Inaddition,theemergencycooperationmechanismbetweenthewatersupplierandaccidents,Inordertoprovidetechnicalsupportforwaterqualitymanagementofthemaincanal.cooperationmechanism

Keywords:South-to-NorthWaterDiversionMiddleRouteProject;maincanal;waterqualitymanagement;中图分类号院X52

文献标识码院B

文章编号院1000-1123渊2019冤12-0009-04

thewaterreceiversisanalyzedwhenthemaincanalwaterisseriouslycontaminatedbysuddenwaterpollution

南水北调工程是解决我国北方地区缺水问题的重大水资源配置工程袁其中南水北调中线工程是我国水资源配置野四横三纵冶总体布局中的重要一环遥南水北调中线工程自2014年12月通水运行以来袁截至2019年2月袁已累计向京津冀豫地区供水超收稿日期院2019-05-15

过200亿m3袁惠及沿线河南尧河北尧北京尧天津4个省渊直辖市冤5300多万人遥南水北调中线工程于2018年向北方地区30条河流生态补水袁补水量达8.65亿m3袁受水区地下水水位明显回升袁河湖水面面积明显增加袁地表水质明显好转袁生态环境明显改善遥随着工程逐步运行袁中线工程建设管理重心应由野保通水冶向野稳供水冶转变袁其中水质管理直接决定了稳供水工作成败遥目前南水北调中线水源地丹江口水库水质可稳定达到地表水域类水质标准袁总干渠输水水质也可稳定达到域类袁但由于丹江口水库总氮作者简介院梁建奎袁高级工程师袁主要从事南水北调中线输水水质保护工作遥基金项目院国家科技重大专项要要要南水北调中线输水水质预警与业务化管理平台课题渊2017ZX07108-001冤遥

9

水

南水北调

CHINAWATERRESOURCES2019.12浓度较高渊大于1.0mg/L冤袁营养盐条件充足袁加上总干渠运行初期生态系统不稳定袁出现了浮游藻类尧着生藻类异常增殖的现象袁输水沿线仍存在诸如养殖小区尧垃圾堆放场尧生活污水排放口等潜在风险源袁加上总干渠具有输水距离长尧跨越行政区多尧大部分为明渠的特点袁迫切需要开展跨区域尧多部门协同水质协作管理工作遥

水质信息共享是协作机制建立的前提遥美国从20世纪70年代开始就逐步建立了统一开发的水质信息数据库渊NWIS冤袁其成果数据无条件面向全社会免费共享遥2000年欧盟颁布了叶欧盟水框架指令曳袁要求各成员国采取一致行动袁建设欧盟水信息系统袁实现水环境信息整合共享利用遥我国各大流域机构也实施了重点控制断面水质类别信息公开制度袁叶南水北调工程供用水管理条例曳规定国务院水行政主管部门尧环境保护主管部门按照职责定期向社会公布南水北调工程供用水水量尧水质信息袁并建立水量尧水质信息共享机制遥

水质保护协作是保证中线工程持续稳定供水的重要保障遥国内已有相关研究及实践案例袁如陈晓琳为钱塘江流域水污染治理政府间合作模式开展了设计研究袁东江流域尧浙江东阳和义乌以水质信息共享为基础开展了政府间水环境保护生态补偿实践遥虽然南水北调中线总干渠是一个相对封闭的输供水系统袁水污染防治工作相对单一袁但为了保障工程持续稳定供水袁仍然需要考虑在总干渠水体微污染期间尧突发水污染事故应急处置期间建立多部门协作机制遥

一尧南水北调中线总干渠

水质管理的特点

1.水质现状较好，水质要求较高根据近几年南水北调中线水质保护中心的水质监测结果袁总干渠水质稳定达到并优于域类地表水水质标准袁主要水质指标呈现出野南低北水

10

高冶特点袁如图1所示遥由于南水北调闭机液压油及润滑油袁热油融冰设中线工程主要是向北方提供居民生备袁受污染地下水内排等外源因素也活用水袁因此水质要求较高遥

都可能对水质安全造成严重影响遥

2.总干渠输水距离长，沿途影3.涉及水质管理主体多，水质响水质因素多

信息分散

南水北调中线总干渠全长1432

总干渠日常水质监测和管理的km主体是作为供水方的南水北调中线渠道袁影响水本身淤质积的因素复物内源释杂放多尧水样体袁除自了净干线工程建设管理局渊简称野中线因素以外袁渠道外的污染风险源也可局冶冤袁通过在总干渠设置30个固定能对水质产生影响遥中线总干渠沿线监测断面和14个自动监测站对干渠穿越大小河流千余条袁部分左岸渡槽水体水质进行日常监测和管理遥总干无排水通道袁形成盲肠段袁汛期时雨渠沿线作为用水方使用南水作为水污水易通过渡槽漫溢入渠曰部分截流源的自来水厂渊简称野沿线水厂冶冤共沟积存污水袁且受垃圾壅堵而排水不计有200余座遥据调查袁由于南水水畅袁汛期易漫溢入渠曰部分穿越干渠质好袁硬度低袁许多水厂将南水北调的排污廊道上游集水面积较大袁汛期中线总干渠作为唯一水源地袁水厂对时雨污混流袁易外溢入渠曰沿线部分进厂水水质尧出厂水水质进行监测和穿越建筑物进出口积存污水袁且无防管理遥总干渠54座退水闸对应近60渗措施袁汛期易渗漏入渠遥

条本地河流袁正常情况下袁总干渠水除此之外袁大气干湿沉降尧跨渠体与本地河流水体野立交冶流动袁互不桥梁交通事故等因素也会对水质产生影响袁但如果总干渠发生洪水漫溢或影响遥北方地区大气呈重度污染态突发水污染事故时袁干渠水通过退水势袁容易形成酸雨及降尘袁都可能是闸等进入本地河流袁将对本地河流水中线总干渠水体污染的来源遥特别是质产生影响遥本地河流水质的责任主黄河以北总干渠沿岸分布着大量燃体为作为退水方的河流河长渊简称煤发电尧金属采选与冶炼尧化工尧制药等企业袁大气干湿沉降带入的重金野或退水水河流河长务部门负责冶冤袁监测水和质管由理地遥

方环保属尧有毒有机污染物等对中线总干渠目前中线总干渠输供水系统的输水水质及供水安全的影响不容忽水质监测信息分散袁形成了典型的视遥另外袁跨渠桥梁交通事故产生的污染泄露袁节制闸尧分水闸等闸门启野域跨区独立域管尧多部理袁总门干冶特点渠沿线遥首涉先及是跨区4个省0.180.2

0.160.140.120.080.1

0.060.040.020图1总干渠主要水质指标浓度分布图渊以氨氮为例冤

渊州直辖市尧焦作尧冤新和乡南尧阳鹤壁尧平顶尧安山阳尧尧许邯郸昌尧尧郑邢台尧石家庄尧保定尧北京尧天津等14座大中型城市袁各地分别负责总干渠水源保护尧水污染防治尧配套水厂水质的监管等工作袁信息尚未互通遥其次是多部门分头管理袁中线局负责总干渠水质监测和信息管理袁各地方水务部门尧住建部门对分水口门后段及水厂进出水水质进行监测袁生态环境主管部门等对退水口后端的本地河流水环境进行监测和管理遥

4.工程复杂，应急调度难度较大中线总干渠工程结构复杂袁沿线建成渡槽尧倒虹吸尧隧洞尧桥梁尧铁路交叉工程尧节制闸尧退水闸尧分水口尧泵站等各类建筑物2385座遥其中直接关系应急调度的有节制闸63座袁退水闸54座袁分水口98座遥当总干渠发生突发水污染事故时袁这些闸门如何调度运行袁涉及系统科学的问题遥同时袁受污染水体是退水至异地处理袁还是拦截在渠段内原位处理袁不仅涉及区域间尧部门间的利益关系问题袁还涉及供水保证率尧生态环境安全等问题遥

针对中线总干渠水质管理的特点袁为保障中线输水水质安全袁急需建立中线水质信息共享机制及水质保护协作机制遥

二尧常态下水质信息共享机制

1.水质信息共享需求渊1冤中线局渊供水方冤

供水方期望了解所供原水从分水口进入引水渠尧水厂进水水质状况袁以便掌握所提供野商品冶水质跟踪信息遥同时也期望了解退水闸后当地河流的水质信息和水质管理目标袁以便发生突发水污染事件时快速制定退水方案或其他现场处置方案遥

渊2冤各地自来水水厂渊用水方冤用水方期望了解总干渠分水口及上游一定区间的水质状况袁以便于水厂采取合理的制水工艺袁控制制水成本遥或者提前知晓水质污染状况袁开展切换水源的准备工作遥

渊3冤各地退水河流河长渊退水承接方冤当发生突发水污染事故时袁各潜在退水河流河长十分关心中线总干渠的水质袁提前分析本地河流的承受能力遥另外袁在中线总干渠通过退水口向当地河流尧湖泊实施生态补水期间袁河长也需了解总干渠水质袁分析其对本地河流尧湖泊水质的影响渊主要是pH尧硬度的差异冤遥

2.水质信息共享内容

常规地表水水质监测尧饮用水源地水质监测和自来水厂水质监测分别依据叶地表水环境质量标准曳渊GB3838渊GB要57492002要冤2006和叶生冤袁活所饮检用测水的卫指标生标和准项曳目不同袁其中地表水环境质量标准监测指标109项袁自来水厂生活饮用水卫生标准监测指标106项遥经过对比袁两部标准中有63项指标相同遥水质共享的项目应从这63项指标中筛选遥

另外袁根据对河北尧河南水厂的现场调查袁一般自来水厂每月开展一次42项水质指标的监测分析袁半年开展一次106项全指标的水质监测分析遥一般日常监测指标为9项院色度袁浑浊度袁臭和味袁肉眼可见物袁pH袁耗氧量袁菌落总数袁总大肠菌群袁消毒剂余量遥对于地表水环境质量袁一般是每月进行一次30项指标的监测分析渊包含总干渠30个固定监测断面冤袁总干渠另有13个自动监测站袁监测项目有7耀89项不等遥

可结合我国地表水和饮用水监测的共有项目以及南水北调中线配套水厂尧南水北调中线原水水质监测能力袁实现水质信息的共享遥3.水质信息共享机制渊1冤数据传输机制根据现场调查研究袁目前河南尧河北尧天津尧北京都已建成省级供水管理平台袁建设单位一般为住建部门遥中线局目前已经建成水质信息数南水北调

2019.12中国水利据管理系统袁生态环境主管部门也建立了河湖水质信息数据库袁由各省环境监测总站负责监测和信息管理遥供水尧用水尧退水各部门按照协商一致的原则和信息公开要求袁从现有的监测分析能力出发袁提出共享的水质项目尧频次及平台对接形式遥

渊2冤数据共享频次对于有自动监测站的断面袁为了满足自来水厂用水水质的信息需求袁宜以逐日或实时数据共享为主袁共享频次为逐日或半日遥对于无自动监测站的断面数据袁宜以月为频率共享数据遥

三尧微污染状态下的水质

保护协作机制

1.沿线水厂制水工艺

通过对河南柿园水厂及天津尧北京等地近50座水厂开展的现场调研发现袁中线工程配套水厂制水工艺基本为常规处理工艺和深度处理工艺两种遥常规处理工艺主要是利用混凝沉淀和过滤两道工艺对原水进行处理袁处理后的原水进入清水池袁然后通过泵房向城市供水管网送水遥深度处理工艺是在常规处理工艺的基础上袁增加了超滤膜设备袁进一步滤除重金属离子和小分子有机物袁对水质的净化效果比常规工艺更好遥两种工艺流程图如图2遥

2.微污染状态下水厂协作机制相关研究表明袁在常规工艺基础上采用深度处理的超滤膜技术袁可有效降低浊度尧重金属离子浓度尧细菌数量袁对CODMn也有一定的降低效果袁但对水体中的有机物和氨氮去除率相对较低遥邵迎尧姚峻嵘以杭州清泰水厂为研究对象袁实验分析了加氯预氧化尧投加聚丙烯酰胺渊PAM冤尧投加膨胀润土和投加河泥4种方法的除藻效果袁认为在原水浊度20NTU左右袁河泥投加量为12mg/L左右的情况下袁对滤前水中藻类的去除率可达到99%以上遥

调研中发现袁大部分水厂会准备11水

南水北调

CHINAWATERRESOURCES2019.12矾尧氯

原水

集水井

取水泵房

混凝车间

氯

清水池

超滤膜滤池

沉淀池

渊深度处理工艺冤

泵房

城市供水管网

图2

中线总干渠沿线水厂制水工艺流程图

活性炭等应急处理物资遥可以认为袁难度大袁会造成中线工程中断供水曰无论是利用常规制水工艺还是深度异地处置的优点是不会中断总干渠处理制水工艺袁水厂对有机物尧重金供水袁但对退水河流的水生态环境影属类微污染原水具有一定的耐受性响较大遥因此袁重大水污染事故状态和抵抗力袁这构成了南水北调中线总下的水质应急处置协作主要发生于干渠微污染状态下的水质保护协作供水方和退水方之间遥

机制的基本前提袁即当干渠的部分水即使是异地处置袁也存在策略优质指标为芋耀郁类水质标准时袁可考选问题遥由于总干渠渠道单一袁污染虑不用断水或切换水源袁由总干渠和团会随流推移袁而不同地方河流的纳水厂密切协作提高供水保障能力遥

污能力和承载的社会经济结构不同袁目前仍需要进一步开展工作袁研所以在不同的退水口排放受污染水究不同制水工艺对叶生活饮用水卫生体所产生生态环境和社会经济代价标准曳渊GB5749要2006冤中106项污染不同遥除了行政命令与豁免权以外袁项目的去除能力及其对污染物的极由于地方河长制考核所面临的压力袁限耐受浓度袁然后根据不同污染程度退水方案的选择仍存在不同方案之条件下自来水厂的制水成本增加值尧间的博弈遥

出水量减少幅度等指标建立相应的成本核算体系袁最后根据野谁受益袁谁五尧小结

补偿冶的原则制定成本分摊方案袁为为保障南水北调中线工程持续中线总干渠供水开辟一条野分质供稳定向北方地区供水袁在分析中线总水尧分质计价冶的新思路遥

干渠工程特点的基础上研究了中线四尧重大水污染事故下的输供水水质管理中信息共享尧日常协水质应急处置协作机制

作和应急协作机制遥首先袁供水方渊中线局冤尧用水方渊沿线水厂冤和退水承中线总干渠发生重大水污染事接方渊本地河长冤均对对方的水质信故袁对水质造成较为严重的污染时袁息共享有所需求袁目前也具备水质信有2种处置受污染水体方案院一是原息共享的基本条件遥其次袁目前配套位处置袁即关闭受污染渠段上下游节水厂的制水工艺对常规污染物和重制闸袁在总干渠渠段内原位处置污金属离子具有一定的处理能力袁在微水曰二是异地处置袁即打开退水闸袁通污染状态下袁用水方可与供水方建立过退水闸将受污染水排入本地河道协作净化机制遥在重大水污染事故条后再进行处置遥原位处置的优点是不件下袁供水方与退水承接方的协作机会造成其他水体的污染袁缺点是处置制还需要进一步深化研究遥

姻

水12

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责任编辑王慧