肖　瑤，黃歲樑，孔凡青，劉明喆，李　瑩

(1.南開大學(xué) 環(huán)境污染過程與基準(zhǔn)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津市城市生態(tài)環(huán)境修復(fù)與污染防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 水環(huán)境模擬研究室，天津 300350；2.水利部海河水利委員會(huì)水資源保護(hù)局，天津 300171)

近年來，我國(guó)突發(fā)性水污染事件頻發(fā)，如2007年太湖水污染事件、2012年山西長(zhǎng)治苯胺泄漏事件等[1]。這些突發(fā)性水污染事件發(fā)生概率小，但具有突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大的特點(diǎn)。由于流域突發(fā)性水污染事件風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃尺度大，且具有多源多受體的特點(diǎn)，一直是研究的難點(diǎn)。

風(fēng)險(xiǎn)有多種定義[2]。最常用以下兩種定義。第一種是用事件發(fā)生的可能性和事件發(fā)生后所產(chǎn)生的結(jié)果或后果的乘積[3-4]。第二種為危險(xiǎn)性和易損性的結(jié)合[5-6]。第一種定義多用于保險(xiǎn)、安全等領(lǐng)域的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[7-8]，也用于對(duì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源，如企業(yè)、建設(shè)項(xiàng)目，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，所以可稱為事故風(fēng)險(xiǎn)[9]。區(qū)域或是流域尺度的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，多用第二種定義，通過構(gòu)建環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型或系統(tǒng)來評(píng)價(jià)[10]。

風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃有多種類型的基本單元，可在區(qū)域內(nèi)劃分網(wǎng)格作為區(qū)劃單元[11]，所有單元的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)都需通過插值獲得；也可利用行政區(qū)作為區(qū)劃單元[12]，可直接獲得社會(huì)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，但行政區(qū)未充分考慮區(qū)域自然要素，如存在區(qū)劃單元內(nèi)有多個(gè)零散河段的情況。

流域突發(fā)性水污染事件風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、區(qū)劃研究還比較少。張珂等引入相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)模型(RRM)，量化模型評(píng)價(jià)要素，對(duì)老灌河流域進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[13]。該研究以子流域?yàn)樵u(píng)價(jià)單元，充分考慮了該流域的自然特征。但由于子流域在我國(guó)并未作為流域管理的基本單元，因此在管理上存在困難。劉家宏等運(yùn)用模糊故障樹模型以及綜合影響指數(shù)模型在資料盲區(qū)開展突發(fā)性水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，建立了由區(qū)域整體到河流單元的多尺度評(píng)價(jià)模式[14]。在該研究中，將水功能區(qū)劃作為受體的一個(gè)指標(biāo)進(jìn)行考查，但未考慮流域通過河流上下游單元之間環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的相互影響。最重要的是，這些研究一開始即確定“區(qū)劃單元”，然后對(duì)單元風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并不是真正意義上的“風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃”，因?yàn)閰^(qū)劃單元應(yīng)滿足單元內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)相似性最大，而單元間風(fēng)險(xiǎn)差異性最大的特點(diǎn)[15]。

1　研究方法

本文以水功能區(qū)控制單元為基礎(chǔ)，結(jié)合子流域劃分工作單元。在流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別的基礎(chǔ)上，采用壓力-狀態(tài)-響應(yīng)(PSR)環(huán)境分析模型，構(gòu)建環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性指標(biāo)體系及工作單元脆弱性指標(biāo)體系；通過專家調(diào)查，采用改進(jìn)的層次分析法(AHP)確定指標(biāo)權(quán)重；采用模糊綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)及工作單元脆弱性評(píng)價(jià)；建立從環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性等級(jí)評(píng)價(jià)到工作單元危險(xiǎn)性等級(jí)評(píng)價(jià)方法；結(jié)合工作單元危險(xiǎn)性等級(jí)和脆弱性等級(jí)結(jié)果，通過風(fēng)險(xiǎn)矩陣獲得工作單元風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；根據(jù)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃理論，對(duì)屬于同一水功能區(qū)控制單元且風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)相同的相鄰工作單元進(jìn)行合并區(qū)劃，獲得流域風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃單元。需要指出，本方法針對(duì)陸源固定環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源。

1.1　水功能區(qū)與控制單元

水功能區(qū)是指為滿足水資源合理開發(fā)、利用、節(jié)約和保護(hù)的需求，根據(jù)水資源的自然條件和開發(fā)利用現(xiàn)狀，按照流域綜合規(guī)劃、水資源與水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展要求，依其主導(dǎo)功能劃定范圍并執(zhí)行相應(yīng)水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的水域[16]。

從流域水系完整性和控制方案可實(shí)施性出發(fā),根據(jù)研究區(qū)域內(nèi)污染源分布情況和河流水文特性,結(jié)合水功能區(qū)區(qū)劃及當(dāng)?shù)氐男姓^(qū)劃，以污染控制單元?jiǎng)澐衷瓌t為指導(dǎo),在電子地圖上將匯水區(qū)、水系分布及其流向、水功能區(qū)邊界、控制斷面分布、行政邊界等指標(biāo)的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加獲得控制單元。

水功能區(qū)與控制單元的關(guān)系：①水功能區(qū)是劃分控制單元的前提與基礎(chǔ)，先有水功能區(qū)劃，再結(jié)合匯水單元、行政區(qū)劃及監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，得到控制單元；②水功能區(qū)針對(duì)的是水域，控制單元包括水域及對(duì)應(yīng)的陸域。

1.2　工作單元?jiǎng)澐旨皟?yōu)點(diǎn)

本文以流域管理機(jī)構(gòu)確定的水功能區(qū)控制單元為基礎(chǔ)，定義水功能區(qū)控制單元內(nèi)的每個(gè)子流域?yàn)楣ぷ鲉卧鳛轱L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的過渡單元，所有指標(biāo)均定義在工作單元上，不在工作單元的指標(biāo)需要插值到工作單元。

將水功能區(qū)控制單元與子流域結(jié)合作為流域區(qū)劃的工作單元，相較于傳統(tǒng)的工作單元(或區(qū)劃單元)，其優(yōu)點(diǎn)是：①工作單元內(nèi)與河流相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)唯一，不存在人為切割水域的情況；②一般認(rèn)為突發(fā)性水污染事件一旦發(fā)生，污染物將在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源所在的子流域內(nèi)擴(kuò)散并通過河道向下游傳輸；③與我國(guó)現(xiàn)階段的水資源管理單元一致，便于管理。

1.3　環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性等級(jí)評(píng)價(jià)

參考《國(guó)家突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急預(yù)案》，將環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源分為四個(gè)等級(jí)：重大風(fēng)險(xiǎn)源、較大風(fēng)險(xiǎn)源、一般風(fēng)險(xiǎn)源和輕微風(fēng)險(xiǎn)源[17]。環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性等級(jí)評(píng)價(jià)需要經(jīng)過環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別、危險(xiǎn)性指標(biāo)體系構(gòu)建、量化、指標(biāo)權(quán)重確定和等級(jí)計(jì)算確定。

1.3.1環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別及危險(xiǎn)性指標(biāo)體系構(gòu)建

通過制定調(diào)查表、實(shí)地調(diào)研、走訪相關(guān)部門等獲得環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源資料。參考前人工作[15]，采用壓力-狀態(tài)-響應(yīng)(PSR)環(huán)境分析模型，從環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性(壓力)，危險(xiǎn)受體(狀態(tài))，危險(xiǎn)控制能力(響應(yīng))三方面，構(gòu)建環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，包括目標(biāo)層(流域風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性指標(biāo)體系)、主題層(環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性S1、危險(xiǎn)受體S2及危險(xiǎn)控制能力S3)和指標(biāo)層(I1-I11)。

1.3.2環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性指標(biāo)量化

1.3.2.1環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性S1

環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性指標(biāo)包括風(fēng)險(xiǎn)源行業(yè)類別I1[15,18]、風(fēng)險(xiǎn)源規(guī)模I2[18-19]、離河流距離I3[19-20]及下游特征I4，具體得分及其來源見指標(biāo)右上角參考文獻(xiàn)。重點(diǎn)介紹本文提出的指標(biāo)I4。

環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源一旦失控，發(fā)生突發(fā)性水污染事件，一般認(rèn)為泄露的污染物不能越過單元所在的子流域，但可以通過河流輸移擴(kuò)散到下游，對(duì)下游工作單元產(chǎn)生影響；而且環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源離該單元距離越近，影響越大。實(shí)際說來，下游工作單元越重要，越需要控制上游環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源的危險(xiǎn)，即該風(fēng)險(xiǎn)源的危險(xiǎn)性越高。因此，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源下游特征I4包括兩個(gè)方面，即風(fēng)險(xiǎn)源距下游工作單元的距離以及下游工作單元的重要性(根據(jù)工作單元所在水功能區(qū)特征，見表1)。具體計(jì)算公式為：

(1)

式中：I4j為下游特征得分；j為風(fēng)險(xiǎn)源所在工作單元編號(hào)；n為風(fēng)險(xiǎn)源污染物通過河流流經(jīng)的下游第n個(gè)工作單元；ωn為第n個(gè)工作單元的水功能區(qū)特征得分，見表1；θn為風(fēng)險(xiǎn)源離第n個(gè)工作單元的距離(單位：10 km)。

1.3.2.2危險(xiǎn)受體S2

危險(xiǎn)受體是指突發(fā)性環(huán)境污染事件危險(xiǎn)的潛在承受體[15]，包括敏感保護(hù)目標(biāo)I5、水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)I6、暴露人口I7[17]及排入河流級(jí)別I8[21]4個(gè)指標(biāo)，具體得分及其來源見指標(biāo)右上角參考文獻(xiàn)。以下重點(diǎn)介紹指標(biāo)I5和I6。

參考唐行鵬[22]等人的研究，結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)工作單元是否有自然保護(hù)區(qū)、所在水功能區(qū)是否為飲用水源地及其人口數(shù)得到敏感保護(hù)目標(biāo)I5的分值，見表1。

水生態(tài)是指作為環(huán)境因子的水對(duì)生物的影響和生物對(duì)各種水分條件的適應(yīng)[23]。當(dāng)水體中含有某些特征污染物時(shí)，會(huì)對(duì)水生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不同程度的危險(xiǎn)，參考文獻(xiàn)[24]-[25]，結(jié)合實(shí)際情況，選取風(fēng)險(xiǎn)源排入河流污染物類型進(jìn)行分級(jí)評(píng)分(表1)。

1.3.2.3危險(xiǎn)控制能力S3

一個(gè)區(qū)域應(yīng)對(duì)突發(fā)環(huán)境事件的危險(xiǎn)控制能力，可以從所在區(qū)域的危險(xiǎn)控制能力和風(fēng)險(xiǎn)源的危險(xiǎn)控制能力兩方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。區(qū)域危險(xiǎn)控制能力選擇風(fēng)險(xiǎn)源所屬縣域的人均GDPI10[26]及醫(yī)療機(jī)構(gòu)千人床位數(shù)I9[27]進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體得分及其來源見指標(biāo)右上角參考文獻(xiàn)。風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)控制能力I11通過4個(gè)因素的疊加來進(jìn)行評(píng)價(jià)(表1)。

表1　部分風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性指標(biāo)得分統(tǒng)計(jì)表

1.3.3環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定

通過專家調(diào)查，采用改進(jìn)的層次分析法(AHP)確定指標(biāo)的權(quán)重，采用模糊綜合評(píng)價(jià)法計(jì)算環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性等級(jí)[19]。

1.4　工作單元危險(xiǎn)性

以往研究認(rèn)為，工作單元的危險(xiǎn)性等級(jí)等同于所在單元的風(fēng)險(xiǎn)源的危險(xiǎn)性等級(jí)[13-14]。本文認(rèn)為，上游風(fēng)險(xiǎn)源一旦發(fā)生突發(fā)性水污染事件，泄漏的危險(xiǎn)物質(zhì)將通過河流輸運(yùn)擴(kuò)散到下游，對(duì)下游工作單元產(chǎn)生影響。因此，下游工作單元的危險(xiǎn)性等級(jí)會(huì)受到上游風(fēng)險(xiǎn)源的影響。

考慮上游風(fēng)險(xiǎn)源對(duì)下游工作單元的影響，工作單元危險(xiǎn)性等級(jí)分為兩部分，一部分為本單元風(fēng)險(xiǎn)源的危險(xiǎn)性等級(jí)得分，另一部分為上游風(fēng)險(xiǎn)源對(duì)下游工作單元危險(xiǎn)性的影響；考慮到工作單元內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)源同時(shí)發(fā)生突發(fā)性水污染事件的概率極低，所以取工作單元中所有風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性等級(jí)得分的最高值，代表在本工作單元的風(fēng)險(xiǎn)源的危險(xiǎn)性等級(jí)得分GMAX。

(2)

式中：F為工作單元危險(xiǎn)性得分，與工作單元危險(xiǎn)性等級(jí)對(duì)應(yīng)關(guān)系見表2；GMAX為工作單元內(nèi)各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源得分的最大值，風(fēng)險(xiǎn)源等級(jí)與得分對(duì)應(yīng)關(guān)系見表2；Cx為上游風(fēng)險(xiǎn)源通過河流對(duì)本工作單元的影響，i為影響本工作單元(通過河流)的上游第i個(gè)工作單元，m為本工作單元上游工作單元總數(shù)。

表2　風(fēng)險(xiǎn)源等級(jí)及工作單元危險(xiǎn)性等級(jí)與得分對(duì)應(yīng)表

風(fēng)險(xiǎn)源的危險(xiǎn)性等級(jí)分值可作為廣義的物質(zhì)(污染物)。因此，為簡(jiǎn)化起見，上游風(fēng)險(xiǎn)源的危險(xiǎn)性等級(jí)對(duì)下游工作單元的影響參考河流一維衰減模型[28]：

(3)

式中：Cx為上游風(fēng)險(xiǎn)源通過河流對(duì)本工作單元的影響；x為沿河段的縱向距離(m)；C0為上游風(fēng)險(xiǎn)源等級(jí)得分見表2；μ為設(shè)計(jì)流量下河道斷面的平均流速(m/s)；K為污染物綜合衰減系數(shù)(1/s)。

1.5　工作單元脆弱性

脆弱性指的是事物容易受到傷害或損傷的程度[29]。與劃分的危險(xiǎn)性等級(jí)對(duì)應(yīng)，將脆弱性劃分為4級(jí)：高脆弱性、較高脆弱性、較低脆弱性、低脆弱性。工作單元脆弱性等級(jí)評(píng)價(jià)需要經(jīng)過脆弱性指標(biāo)體系構(gòu)建、量化、權(quán)重確定和等級(jí)計(jì)算。

1.5.1工作單元脆弱性指標(biāo)體系構(gòu)建

工作單元脆弱性指標(biāo)體系為三個(gè)層次，即目標(biāo)層(工作單元脆弱性指標(biāo)體系)、主題層(自然因素S1和社會(huì)因素S2)和指標(biāo)層(I1-I6)。

1.5.2工作單元脆弱性指標(biāo)量化

自然因素S1指標(biāo)包括降雨量I1[19]、敏感性I2和水體水質(zhì)I3[30]。社會(huì)因素S2包括人均GDPI4[13]、人均耕地面積I5[22]和人口密度I6[11]，具體得分及其來源見指標(biāo)右上角參考文獻(xiàn)。以下介紹敏感性指標(biāo)I2。

敏感性I2由工作單元所在水功能區(qū)特性及自然保護(hù)區(qū)等級(jí)兩部分組成，將兩部分分?jǐn)?shù)疊加作為工作單元敏感性得分見表3。

表3　工作單元敏感性賦值表

1.5.3工作單元脆弱性指標(biāo)權(quán)重確定及等級(jí)計(jì)算

如前文所述，通過專家調(diào)查，采用改進(jìn)的層次分析法(AHP)計(jì)算確定指標(biāo)的權(quán)重，采用模糊綜合評(píng)價(jià)法計(jì)算工作單元脆弱性[19]。

1.6　風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及區(qū)劃

在進(jìn)行工作單元危險(xiǎn)性等級(jí)和脆弱性等級(jí)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，借助風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)矩陣[31]可得到每個(gè)工作單元的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

結(jié)合水功能區(qū)控制單元，根據(jù)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃理論[15]，對(duì)屬于同一水功能區(qū)控制單元且風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)相同的相鄰工作單元進(jìn)行合并區(qū)劃，得到流域風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃。

表4　指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及權(quán)重表

圖1　灤河流域中上游位置示意圖

2　案例研究

2.1　研究區(qū)域概況

灤河流域中上游是天津市和河北省唐山市重要的水源地[32]，范圍是指灤河干流的大黑汀水庫(kù)壩前以上的灤河流域，共3.42萬km2，主要涉及內(nèi)蒙古自治區(qū)和河北省2個(gè)省(自治區(qū))的18個(gè)縣(區(qū)/旗/市)(圖1)。

圖2　灤河流域中上游水功能區(qū)控制單元分布圖

2.2　數(shù)據(jù)來源

DEM數(shù)據(jù)來源于美國(guó)地質(zhì)勘探局(USGS)，分辨率90 m×90 m，采用Albert等積投影，GCS_Bejing_1954地理坐標(biāo)系。通過查閱統(tǒng)計(jì)年鑒、查找文獻(xiàn)、實(shí)地調(diào)研、走訪相關(guān)部門等獲得灤河流域中上游流域地形、水功能區(qū)、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源及各縣域自然經(jīng)濟(jì)社會(huì)資料。

2.3　水功能區(qū)與控制單元

根據(jù)水功能區(qū)控制單元?jiǎng)澐址椒?，灤河流域中上游共包?4個(gè)水功能區(qū)及其對(duì)應(yīng)的控制單元(資料來源于水利部海河水利委員會(huì)水資源保護(hù)局)(圖2)。

2.4　工作單元?jiǎng)澐?/h3>

通過輸入DEM，運(yùn)用ArcGIS的水文分析模型，得到灤河流域中上游子流域分布，將水功能區(qū)控制單元與子流域結(jié)合共劃分107個(gè)工作單元(圖3)。

2.5　評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)

基于1.3節(jié)及1.5節(jié)各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值的獲取方法，結(jié)合表1及灤河流域中上游實(shí)際情況，獲得各指標(biāo)具體的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及權(quán)重(表4)。

2.6　環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

結(jié)合2.5節(jié)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)及權(quán)重采用模糊綜合評(píng)價(jià)法得出灤河流域中上游環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性等級(jí)結(jié)果。灤河流域中上游43個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源評(píng)價(jià)結(jié)果如圖4。由圖4可見，灤河流域中上游風(fēng)險(xiǎn)源分布較為集中，多分布在研究區(qū)域中下段。43個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源中15個(gè)為重大風(fēng)險(xiǎn)源，14個(gè)較大風(fēng)險(xiǎn)源，6個(gè)一般風(fēng)險(xiǎn)源和8個(gè)輕微風(fēng)險(xiǎn)源。從等級(jí)來看多屬于危險(xiǎn)較大型，分布集中且多分布在研究區(qū)域的中下段。

圖3　灤河流域中上游工作單元?jiǎng)澐謭D圖4　風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性等級(jí)分布圖圖5　工作單元風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布圖圖6　基于水功能區(qū)控制單元的灤河流域中上游風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖

2.7　工作單元風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)

綜合工作單元危險(xiǎn)性和脆弱性等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)矩陣，得到工作單元風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。從圖5可見，灤河流域中上游多為低風(fēng)險(xiǎn)性(53個(gè)工作單元)，其次為較低風(fēng)險(xiǎn)性(25個(gè)工作單元)和較高風(fēng)險(xiǎn)性(25個(gè)工作單元)，最少的為高風(fēng)險(xiǎn)性(4個(gè)工作單元)，灤河中上游整體風(fēng)險(xiǎn)性偏低。

2.8　基于水功能區(qū)控制單元的灤河流域中上游風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及區(qū)劃

在得出各工作單元風(fēng)險(xiǎn)性高低之后，在同一水功能區(qū)控制單元，合并風(fēng)險(xiǎn)相同的工作單元，得到高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)I、較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)II、較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)Ⅲ和低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)IV這4個(gè)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃單元，共57個(gè)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。從圖6中可以看出，灤河流域中上游風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃分布零散，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)I有4個(gè)，較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)II有15個(gè)，較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)Ⅲ有15個(gè)，低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)IV有23個(gè)。說明灤河流域中上游風(fēng)險(xiǎn)較低，并對(duì)不同等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)提出相應(yīng)的管理方案。

3　討論

通過運(yùn)用上述方法得出的灤河流域中上游突發(fā)性水污染事件風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)區(qū)劃，其結(jié)果已得到相關(guān)部門的認(rèn)可并運(yùn)用到實(shí)際工作中。例如，重大風(fēng)險(xiǎn)源承德盛豐鋼鐵有限公司由于位于大黑汀水庫(kù)這一飲用水源地附近，已經(jīng)在有關(guān)部門的監(jiān)督下關(guān)閉。

在對(duì)下游特征指標(biāo)I4進(jìn)行研究時(shí)，由于流域面積一般很大，上游風(fēng)險(xiǎn)源對(duì)下游工作單元危險(xiǎn)性的影響一般需要求解耦合的河流一維、二維和三維水動(dòng)力、水質(zhì)數(shù)值模擬模型。如在本文的區(qū)域，潘家口水庫(kù)屬于大水深河道型水庫(kù)需要應(yīng)用三維數(shù)值模擬模型，而大黑汀水庫(kù)水面較寬、相對(duì)水深較小，采用平面二維數(shù)值模擬模型比較合適，而潘、大水庫(kù)以上，河道狹長(zhǎng)屬于網(wǎng)狀水系，采用一維河網(wǎng)模型較好。同時(shí)，方程中的系數(shù)需要通過實(shí)際觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)確定。

4　結(jié)論

本文在前人工作基礎(chǔ)上，對(duì)流域突發(fā)性水污染事件風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)區(qū)劃進(jìn)行了以下改進(jìn)：①以水功能區(qū)控制單元為基礎(chǔ)，結(jié)合子流域劃分工作單元，作為突發(fā)性水污染事件風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)區(qū)劃的過渡單元；②在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中，考慮到風(fēng)險(xiǎn)源流經(jīng)下游重要性不同的水功能區(qū)(工作單元)會(huì)影響環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源本身危險(xiǎn)性等級(jí)，增加“環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源下游特征”指標(biāo)；③建立了從風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性到工作單元危險(xiǎn)性的計(jì)算方法：工作單元危險(xiǎn)性等級(jí)由兩部分疊加構(gòu)成：即本單元風(fēng)險(xiǎn)源的危險(xiǎn)性等級(jí)和上游風(fēng)險(xiǎn)源通過河流對(duì)下游工作單元危險(xiǎn)性的影響；④運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃理論，將同一水功能區(qū)控制單元內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)相同的工作單元進(jìn)行合并，得到最終風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃單元。

應(yīng)用本文方法對(duì)灤河流域中上游突發(fā)性水污染事件進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)區(qū)劃。灤河流域中上游水功能區(qū)控制單元共34個(gè)，以此為基礎(chǔ)結(jié)合子流域共劃分為107個(gè)工作單元。環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源共43個(gè)，其中15個(gè)為重大風(fēng)險(xiǎn)源，14個(gè)較大風(fēng)險(xiǎn)源，分布集中且多分布在研究區(qū)域的中下段地區(qū)。綜合工作單元危險(xiǎn)性和脆弱性等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)矩陣，得出各個(gè)工作單元風(fēng)險(xiǎn)性等級(jí)。對(duì)屬于同一水功能區(qū)控制單元且風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)相同的工作單元進(jìn)行合并，得到55個(gè)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，其中高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)I有43個(gè)，較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)II有15個(gè)，較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)Ⅲ有14個(gè)，低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)IV有23個(gè)，說明灤河流域中上游整體風(fēng)險(xiǎn)性偏低；并對(duì)不同等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)提出相應(yīng)的管理方案。上述研究成果已提供給流域有關(guān)部門參考。