广西西江干流治理工程对水源地水质的影响分析

唐 铭

（广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司，南宁 530023）

河道防洪治理工程有助于提高洪涝灾害抵御能力，保障河流沿岸居民的生命财产安全，对流域水土流失防治和河流生态环境的改善也有重要作用，然而部分工程在建设和运行过程中不可避免地对水环境特别是水源地水质造成一定影响。近年来关于涉水工程对水环境的影响已有较多的研究，王民等[1]分析了柳河沈彰新城段综合治理工程建设前后对河流水量、泥沙淤积、生态流量等水文情势的影响。桂青[2]通过MIKE21 软件建立长江下游某一河段的二维水流水质模型，重点研究了新孟河延伸拓浚工程对长江以及下游水厂水环境的影响。冯桃辉[3]和魏学平[4]等分别分析了航道整治工程、防洪工程对饮用水源的不利和有利影响，提出了相关保护对策和建议。杨琼分等[5]将克里金法引入二维水质模型，运用GIS平台实现水质预测过程、结果的可视化。本文以广西西江干流治理工程为例，研究分析工程施工和运行过程中对水源地水质的影响，并运用GIS 平台将水质预测结果可视化，旨在为相关涉水工程建设和水源地保护提供技术依据。

1 项目概况

1.1 工程概况

广西西江干流治理工程是以防洪、排涝、岸坡防护和保障供水安全为主要建设任务的水利基础设施建设工程，工程包括16 个子工程，涉及贵港市和梧州市两个地级市，总长49.461 km，其中新建堤防34.777 km，加固加高防洪堤14.684 km，新建护岸49.875 km，拟建排涝闸（涵）29座，改建排涝闸（涵）2座，加固排涝闸（涵）2 座，新建排涝泵站2 座，扩建排涝泵站5 座，加固排涝泵站3 座，新建排水涵洞（管）29处，新建交通闸28座。

1.2 工程涉及水源地情况

广西西江干流治理工程涉及5处水源地，均已划定饮用水水源保护区，工程涉及水源地情况见表1。

1.3 工程涉及河段水质现状

根据广西水资源公报数据，工程涉及的郁江和浔江河段水质状况总体较好，汛期、非汛期水质达到Ⅲ类水及以上的河长占总评价河长的100%；西江和桂江河段水质总体亦较好，汛期、非汛期水质均达到Ⅱ类以上，其中桂江非汛期时段水质达到Ⅰ类水的河段占总评价河长的23.8%。工程涉及的5处水源地水质现状较好，均能达到水质保护目标要求。

2 对水源地水质的影响

2.1 施工期对水源地水质的影响

工程岸坡护脚水下施工作业将产生江水扰动，在采取防污屏等保护措施后，基本不会对取水口水质造成影响，但在防污屏漏水等失效情况下将可能影响取水口水质。根据《环境影响评价技术导则地表水环境》（HJ2.3-2018），采用二维稳态混合衰减水质预测模型分析岸坡护脚等涉水工程施工扰动对水源地水质的影响，施工活动概化为点源、岸边排放情况处理。

表1 工程涉及水源地情况表

2.1.1 二维稳态混合衰减水质预测模型

式中：c为预测点（x，y）处污染物的浓度，mg/L；x为预测点离排放点的纵向距离，m；y为预测点离排放口的横向距离，m；K1为河流中污染物降解系数，1/d；cp为污水中污染物的浓度，mg/L；Qp为污水流量，m3/s；ch为河流上游污染物的浓度（本底浓度），mg/L；H为河流平均水深，m；My为河流横向混合（弥散）系数，m2/s；u为河流流速，m/s；B为河流平均宽度，m；π为圆周率。

根据河流水文条件及周边环境，采用工程施工时段水文参数计算对水质的影响。评价河段属中到多泥沙河流，经调查枯期施工时西江河段含沙量为45 g/m3，支流桂江梧州市城区河段含沙量为40 g/m3，岸坡护脚施工SS浓度源强取相关文献的最大值5000 mg/L。本工程涉及的5处水源地为：位于西江干流的濛江镇浔江水源地、龙新水厂水源地、塘源水厂水源地，位于桂江干流的北山水厂水源地和富民水厂水源地，相关计算参数取值见表2。

表2 水体SS浓度影响预测计算参数取值

采用ArcGIS10.5 软件，利用插值分析工具中的克里金模型绘制污染物等值线图，将污染物浓度预测结果进行可视化，利于直观地分析污染物对保护目标的影响。

2.1.2 涉水工程施工产生的悬浮物影响

（1）西江干流水质的影响。根据二维稳态混合衰减水质预测模型及拟定参数，岸坡、护脚等水下施工对西江干流及水源地水质的影响预测成果见表3和图1、图2。

岸坡护脚等水下施工产生水体扰动，造成西江干流一定范围内SS浓度增高。距离施工点越近，其浓度越高，最高浓度可达47.7 mg/L，但由于工程施工废污水量较少，导致最大SS浓度比河流背景泥沙含量高2.7 mg/L，表明工程施工对河流SS浓度的贡献值不大。在河道纵距280.0 m 左右，SS 浓度降至45.0 mg/L，基本可恢复至西江干流SS 浓度本底值；在施工点横距25.0 m 外，SS 浓度降至本底值45.0 mg/L。工程施工对西江干流悬浮物的影响范围为25.0 m（横距）×280.0 m（下游纵距），施工结束后，水体悬浮物将恢复至本底值。塘源水厂水源地取水口位于涉水工程河对岸，横向最近距离800.0 m，远超横向影响范围25.0 m，对水质影响很小，因此不作水质影响预测。

表3 涉水工程施工对西江干流SS浓度影响预测成果表 mg/L

图1 涉水工程施工对濛江镇浔江水源地SS浓度的影响

图2 涉水工程施工对龙新水厂水源地SS浓度的影响

（2）桂江干流水质的影响。根据二维稳态混合衰减水质预测模型及拟定参数，堤防、护岸等施工对桂江干流及水源地水质的影响预测成果见表4和图3、图4。

表4 涉水工程施工对桂江干流SS浓度影响预测成果表 mg/L

图3 涉水工程施工对富民水厂水源地SS浓度的影响

图4 涉水工程施工对北山水厂水源地SS浓度的影响

堤防、护岸等涉水工程施工产生水体扰动，造成桂江河道一定范围内SS 浓度增高。距离施工点越近，其浓度越高，最高浓度可达46.8 mg/L，但由于工程施工废污水量较低，导致最大SS浓度比河流背景泥沙含量高6.8 mg/L。在河道纵距450.0 m左右，SS 浓度降至40.0 mg/L，基本可恢复至桂江干流SS浓度本底值；在施工点横距30.0 m 外，SS 浓度降至本底值40.0 mg/L。工程施工对桂江干流悬浮物的影响范围为30.0 m（横距）×450.0 m（纵距），施工结束后，水体悬浮物将恢复至本底值。

2.1.3 涉水工程施工对水源地取水口的影响

涉水工程与水源地取水口的最近距离11～800 m，施工时间在2～3 d（见表5）。桂江上的涉水岸坡护脚与水源地取水口最近距离160～625 m，工程施工对桂江上的水源地取水口无影响；工程施工扰动废水导致西江上水源地取水口的SS 浓度较背景值增加1.8～2.0 mg/L，但影响不大，水厂在采取相关处理措施后，对居民饮用水水质基本不会产生影响。

表5 涉水工程施工对水源地取水口影响分析表

2.2 运行期对水源地水质的影响

2.2.1 对取水水位影响

工程建成后，新建和加固堤防工程束窄了洪水过水断面，引起水位上升，将有利于各水源地取水口的取水保证率。

2.2.2 对取水水质影响

涉及水源地的泵站中，鹧鸪冲泵站距离下游水源地取水口最近，相比其他位于水源地的泵站对取水口水质的影响较大，因此选取鹧鸪冲泵站进行典型分析。鹧鸪冲泵站为工程新建泵站，该泵站排水口位于桂江富民水厂水源地取水口对岸上游约100 m以及北山水厂水源地取水口上游约1350 m，排水量为3.7 m3/s。

（1）预测条件及相关参数。根据泵站设置位置及受纳江段河势特征，采用二维稳态混合衰减水质预测模型进行计算。该地区污染源主要以生活污染污染为主，拟选择CODMn和NH3-N 作为预测指标，分析汛期抽排水对下游水源地取水口水质的影响，参考其他类似工程泵站排水的污染物浓度，泵站排水CODMn浓度取值为6.13 mg/L，NH3-N 浓度为0.54 mg/L。类比其他相关河流各污染物综合衰减系数，确定CODMn指标K1值为0.25 1/d，NH3-N 指标K1值取0.36 1/d。泵站排水水质预测的计算参数见表6。

表6 桂江CODMn和NH3-N浓度影响预测计算参数取值

（2）预测结果。鹧鸪冲泵站为排涝排水泵站，泵站不排水时对河流水质无影响；当泵站汛期排水时，对桂江干流和水源地水质的影响预测成果见表7、表8和图5、图6。

表7 鹧鸪冲泵站汛期排水对桂江CODMn浓度影响分析表 mg/L

表8 鹧鸪冲泵站汛期抽排水对桂江NH3-N浓度影响分析表 mg/L

鹧鸪冲泵站汛期排水对桂江CODMn浓度横向最大影响距离为40 m，下游纵向最大影响距离为2200 m；对NH3-N 浓度横向最大影响距离为20 m，下游纵向最大影响距离为600 m。富民水厂取水口在鹧鸪冲泵站对岸下游约100 m，北山水厂取水口在鹧鸪冲泵站下游约1350 m，根据水质预测成果，鹧鸪冲泵站汛期抽排水对上述取水口的水质无影响，其水质满足《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）Ⅱ类水质要求。

图5 鹧鸪冲泵站排水对桂江CODMn浓度的影响

图6 鹧鸪冲泵站排水对桂江NH3-N浓度的影响

3 结语

本文以广西西江干流治理工程为例，分析工程建设和运行对饮用水水源地水质的影响，采用二维稳态混合衰减水质预测模型计算施工期主要污染物SS、运行期主要污染物CODMn和NH3-N的浓度分布，并采用ArcGIS软件中的克里金模型绘制污染物等值线图，将污染物浓度预测结果可视化，预测结果表明：广西西江干流治理工程施工及泵站排水对水源地水质的影响较小。不同涉水工程的影响方式和程度不尽相同，因此建议选择适用的水质预测模型和相关软件进行具体分析，根据预测结果采取有效的水质保护措施，以确保水源地供水安全。