南水北调中线输供水水质管理协作机制探讨

梁建奎 ，常志兵 ，辛小康 ，王树磊 ，张爱静 ，刘洋洋

（1.南水北调中线干线工程建设管理局，100038，北京；2.长江水资源保护科学研究所，430051，武汉）

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，其中南水北调中线工程是我国水资源配置“四横三纵”总体布局中的重要一环。南水北调中线工程自2014年12月通水运行以来，截至2019年2月，已累计向京津冀豫地区供水超过200亿m3，惠及沿线河南、河北、北京、天津4个省（直辖市）5300多万人。南水北调中线工程于2018年向北方地区30条河流生态补水，补水量达8.65亿m3，受水区地下水水位明显回升，河湖水面面积明显增加，地表水质明显好转，生态环境明显改善。随着工程逐步运行，中线工程建设管理重心应由“保通水”向“稳供水”转变，其中水质管理直接决定了稳供水工作成败。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Ⅱ类水质标准，总干渠输水水质也可稳定达到Ⅱ类，但由于丹江口水库总氮浓度较高（大于1.0 mg/L），营养盐条件充足，加上总干渠运行初期生态系统不稳定，出现了浮游藻类、着生藻类异常增殖的现象，输水沿线仍存在诸如养殖小区、垃圾堆放场、生活污水排放口等潜在风险源，加上总干渠具有输水距离长、跨越行政区多、大部分为明渠的特点，迫切需要开展跨区域、多部门协同水质协作管理工作。

水质信息共享是协作机制建立的前提。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（NWIS），其成果数据无条件面向全社会免费共享。2000年欧盟颁布了《欧盟水框架指令》，要求各成员国采取一致行动，建设欧盟水信息系统，实现水环境信息整合共享利用。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，《南水北调工程供用水管理条例》规定国务院水行政主管部门、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、水质信息，并建立水量、水质信息共享机制。

水质保护协作是保证中线工程持续稳定供水的重要保障。国内已有相关研究及实践案例，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，东江流域、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。虽然南水北调中线总干渠是一个相对封闭的输供水系统，水污染防治工作相对单一，但为了保障工程持续稳定供水，仍然需要考虑在总干渠水体微污染期间、突发水污染事故应急处置期间建立多部门协作机制。

一、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，总干渠水质稳定达到并优于Ⅱ类地表水水质标准，主要水质指标呈现出“南低北高”特点，如图1所示。由于南水北调中线工程主要是向北方提供居民生活用水，因此水质要求较高。

2.总干渠输水距离长，沿途影响水质因素多

南水北调中线总干渠全长1 432 km，影响水质的因素复杂多样，除了渠道本身淤积物内源释放、水体自净因素以外，渠道外的污染风险源也可能对水质产生影响。中线总干渠沿线穿越大小河流千余条，部分左岸渡槽无排水通道，形成盲肠段，汛期时雨污水易通过渡槽漫溢入渠；部分截流沟积存污水，且受垃圾壅堵而排水不畅，汛期易漫溢入渠；部分穿越干渠的排污廊道上游集水面积较大，汛期时雨污混流，易外溢入渠；沿线部分穿越建筑物进出口积存污水，且无防渗措施，汛期易渗漏入渠。

除此之外，大气干湿沉降、跨渠桥梁交通事故等因素也会对水质产生影响。北方地区大气呈重度污染态势，容易形成酸雨及降尘，都可能是中线总干渠水体污染的来源。特别是黄河以北总干渠沿岸分布着大量燃煤发电、金属采选与冶炼、化工、制药等企业，大气干湿沉降带入的重金属、有毒有机污染物等对中线总干渠输水水质及供水安全的影响不容忽视。另外，跨渠桥梁交通事故产生的污染泄露，节制闸、分水闸等闸门启闭机液压油及润滑油，热油融冰设备，受污染地下水内排等外源因素也都可能对水质安全造成严重影响。

3.涉及水质管理主体多，水质信息分散

总干渠日常水质监测和管理的主体是作为供水方的南水北调中线干线工程建设管理局 （简称 “中线局”），通过在总干渠设置30个固定监测断面和14个自动监测站对干渠水体水质进行日常监测和管理。总干渠沿线作为用水方使用南水作为水源的自来水厂（简称“沿线水厂”）共计有200余座。据调查，由于南水水质好，硬度低，许多水厂将南水北调中线总干渠作为唯一水源地，水厂对进厂水水质、出厂水水质进行监测和管理。总干渠54座退水闸对应近60条本地河流，正常情况下，总干渠水体与本地河流水体“立交”流动，互不影响，但如果总干渠发生洪水漫溢或突发水污染事故时，干渠水通过退水闸等进入本地河流，将对本地河流水质产生影响。本地河流水质的责任主体为作为退水方的河流河长 （简称“退水河流河长”），水质由地方环保或水务部门负责监测和管理。

图1 总干渠主要水质指标浓度分布图（以氨氮为例）

目前中线总干渠输供水系统的水质监测信息分散，形成了典型的“跨区域、多部门”特点。首先是跨区域独立管理，总干渠沿线涉及4个省（直辖市）和南阳、平顶山、许昌、郑州、焦作、新乡、鹤壁、安阳、邯郸、邢台、石家庄、保定、北京、天津等14座大中型城市，各地分别负责总干渠水源保护、水污染防治、配套水厂水质的监管等工作，信息尚未互通。其次是多部门分头管理，中线局负责总干渠水质监测和信息管理，各地方水务部门、住建部门对分水口门后段及水厂进出水水质进行监测，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。

4.工程复杂，应急调度难度较大

中线总干渠工程结构复杂，沿线建成渡槽、倒虹吸、隧洞、桥梁、铁路交叉工程、节制闸、退水闸、分水口、泵站等各类建筑物2 385座。其中直接关系应急调度的有节制闸63座，退水闸54座，分水口98座。当总干渠发生突发水污染事故时，这些闸门如何调度运行，涉及系统科学的问题。同时，受污染水体是退水至异地处理，还是拦截在渠段内原位处理，不仅涉及区域间、部门间的利益关系问题，还涉及供水保证率、生态环境安全等问题。

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

二、常态下水质信息共享机制

1.水质信息共享需求

（1）中线局（供水方）

供水方期望了解所供原水从分水口进入引水渠、水厂进水水质状况，以便掌握所提供“商品”水质跟踪信息。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，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。

（2）各地自来水水厂（用水方）

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，以便于水厂采取合理的制水工艺，控制制水成本。或者提前知晓水质污染状况，开展切换水源的准备工作。

（3）各地退水河流河长（退水承接方）

当发生突发水污染事故时，各潜在退水河流河长十分关心中线总干渠的水质，提前分析本地河流的承受能力。另外，在中线总干渠通过退水口向当地河流、湖泊实施生态补水期间，河长也需了解总干渠水质，分析其对本地河流、湖泊水质的影响（主要是pH、硬度的差异）。

2.水质信息共享内容

常规地表水水质监测、饮用水源地水质监测和自来水厂水质监测分别依据 《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）和《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006），所检测的指标和项目不同，其中地表水环境质量标准监测指标109项，自来水厂生活饮用水卫生标准监测指标106项。经过对比，两部标准中有63项指标相同。水质共享的项目应从这63项指标中筛选。

另外，根据对河北、河南水厂的现场调查，一般自来水厂每月开展一次42项水质指标的监测分析，半年开展一次106项全指标的水质监测分析。一般日常监测指标为9项：色度，浑浊度，臭和味，肉眼可见物，pH，耗氧量，菌落总数，总大肠菌群，消毒剂余量。对于地表水环境质量，一般是每月进行一次30项指标的监测分析 （包含总干渠30个固定监测断面），总干渠另有13个自动监测站，监测项目有7～89项不等。

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、南水北调中线原水水质监测能力，实现水质信息的共享。

3.水质信息共享机制

（1）数据传输机制

根据现场调查研究，目前河南、河北、天津、北京都已建成省级供水管理平台，建设单位一般为住建部门。中线局目前已经建成水质信息数据管理系统，生态环境主管部门也建立了河湖水质信息数据库，由各省环境监测总站负责监测和信息管理。供水、用水、退水各部门按照协商一致的原则和信息公开要求，从现有的监测分析能力出发，提出共享的水质项目、频次及平台对接形式。

（2）数据共享频次

对于有自动监测站的断面，为了满足自来水厂用水水质的信息需求，宜以逐日或实时数据共享为主，共享频次为逐日或半日。对于无自动监测站的断面数据，宜以月为频率共享数据。

三、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、北京等地近50座水厂开展的现场调研发现，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。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，处理后的原水进入清水池，然后通过泵房向城市供水管网送水。深度处理工艺是在常规处理工艺的基础上，增加了超滤膜设备，进一步滤除重金属离子和小分子有机物，对水质的净化效果比常规工艺更好。两种工艺流程图如图2。

2.微污染状态下水厂协作机制

相关研究表明，在常规工艺基础上采用深度处理的超滤膜技术，可有效降低浊度、重金属离子浓度、细菌数量，对CODMn也有一定的降低效果，但对水体中的有机物和氨氮去除率相对较低。邵迎、姚峻嵘以杭州清泰水厂为研究对象，实验分析了加氯预氧化、投加聚丙烯酰胺（PAM）、投加膨胀润土和投加河泥4种方法的除藻效果，认为在原水浊度20 NTU左右，河泥投加量为12 mg/L左右的情况下，对滤前水中藻类的去除率可达到99%以上。

图2 中线总干渠沿线水厂制水工艺流程图

调研中发现，大部分水厂会准备活性炭等应急处理物资。可以认为，无论是利用常规制水工艺还是深度处理制水工艺，水厂对有机物、重金属类微污染原水具有一定的耐受性和抵抗力，这构成了南水北调中线总干渠微污染状态下的水质保护协作机制的基本前提，即当干渠的部分水质指标为Ⅲ～Ⅳ类水质标准时，可考虑不用断水或切换水源，由总干渠和水厂密切协作提高供水保障能力。

目前仍需要进一步开展工作，研究不同制水工艺对《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）中 106 项污染项目的去除能力及其对污染物的极限耐受浓度，然后根据不同污染程度条件下自来水厂的制水成本增加值、出水量减少幅度等指标建立相应的成本核算体系，最后根据“谁受益，谁补偿”的原则制定成本分摊方案，为中线总干渠供水开辟一条“分质供水、分质计价”的新思路。

四、重大水污染事故下的水质应急处置协作机制

中线总干渠发生重大水污染事故，对水质造成较为严重的污染时，有2种处置受污染水体方案：一是原位处置，即关闭受污染渠段上下游节制闸，在总干渠渠段内原位处置污水；二是异地处置，即打开退水闸，通过退水闸将受污染水排入本地河道后再进行处置。原位处置的优点是不会造成其他水体的污染，缺点是处置难度大，会造成中线工程中断供水；异地处置的优点是不会中断总干渠供水，但对退水河流的水生态环境影响较大。因此，重大水污染事故状态下的水质应急处置协作主要发生于供水方和退水方之间。

即使是异地处置，也存在策略优选问题。由于总干渠渠道单一，污染团会随流推移，而不同地方河流的纳污能力和承载的社会经济结构不同，所以在不同的退水口排放受污染水体所产生生态环境和社会经济代价不同。除了行政命令与豁免权以外，由于地方河长制考核所面临的压力，退水方案的选择仍存在不同方案之间的博弈。

五、小 结

为保障南水北调中线工程持续稳定向北方地区供水，在分析中线总干渠工程特点的基础上研究了中线输供水水质管理中信息共享、日常协作和应急协作机制。首先，供水方（中线局）、用水方（沿线水厂）和退水承接方（本地河长）均对对方的水质信息共享有所需求，目前也具备水质信息共享的基本条件。其次，目前配套水厂的制水工艺对常规污染物和重金属离子具有一定的处理能力，在微污染状态下，用水方可与供水方建立协作净化机制。在重大水污染事故条件下，供水方与退水承接方的协作机制还需要进一步深化研究。