长江南京段不同径流 潮汐动力作用下突发污染事故对饮用水水源地的影响研究.pdf

第15卷第4期2023年7 月环境监控与预警Environmental Monitoring and ForewarningVol.15,No.4July 2023D01:10.3969/j.issn.1674-6732.2023.04.007长江南京段不同径流一潮汐动力作用下突发污染事故对饮用水水源地的影响研究杨啸宇，王欣”，丁磊,王逸飞，周玲霞”，缴健*，臧英平？（1.南京水利科学研究院，港口航道泥沙工程交通行业重点实验室，江苏南京2 10 0 2 9;2.南京市长江河道管理处，江苏南京2 10 0 11)摘要：长江南京段水动力条件复杂，突发污染事故对下游饮用水水源地影响难以预测。基于构建的长江南京段二维水动力-水质耦合数学模型，对不同径流-潮汐动力作用下的突发污染事故进行模拟，分析其对长江水源地的影响。结果表明：洪季径流作用较强，污染团扩散速度受潮汐影响较弱，各水源地受污染团的影响时长基本接近，约为2.5 3.5h。枯季径流作用减弱，污染团扩散速度受潮汐影响增强，越下游处受潮汐影响越大，各水源地受污染团的影响时长依次为：长江江浦水源地 燕子矶水源地 龙潭水源地。枯季污染物传播时的浓度大于洪季，洪季污染物传播浓度呈现随距离增大浓度减小的趋势。枯季流速受到潮汐影响，径流稀释作用减弱，使得污染物经八卦洲分流后的浓度略小于传播向下游的浓度。关键词：长江南京段；突发水污染事故；饮用水水源地；径流-潮汐动力中图分类号：X824Study on the Impact of Sudden Pollution Accidents on Drinking Water Sources underDifferent Runoff-Tide Powers in Nanjing Section of the Yangtze RiverYANG Xiaoyu,WANG Xin,DING Lei,WANG Yifei,ZHOU Lingxia,JIAO Jian,ZANG Yingping”(1.Nanjing Hydraulic Research Institute,Port and Navigation Channel Sediment Transport Lab.,MOT,Nanjing,Jiangsu 210029,China;2.Nanjing Yangtze River Administration Office,Nanjing,Jiangsu 210011,China)Abstract:The hydrodynamic condition of Nanjing section of the Yangtze River is complex,making it difficult to predict the impactof sudden pollution accidents on downstream drinking water sources.Sudden pollution accidents under dfferent runoff-tidepowers are simulated to analyze the impact on the water sources based on a two-dimensional hydrodynamic-quality-couplednumerical model of Nanjing section of the Yangtze River.The results show that the runoff effect is strong in flood seasons,andthe diffusion rate of the pollution cluster is weakly affected by the tide.The influence duration of the pollution cluster in eachwater source is basically close,about 2.5 3.5 h.The effect of runoff in dry seasons weakens,and the diffusion rate ofpollution cluster is affected more by the tide.Downstream is affected more by the tide and the influence duration of eachwater source shows in the order as follows:Jiangpu water source Yanziji water source 1.5 mH 10-的部分作为污染团，认为该部分的水质会对水源地产生影响。根据水动力计算结果可知，长江南京段未出现往复流，污染物不会上溯至泄漏点上游处，针对污染团到达和离开泄漏点下游水源地的时间进行统计。其中，夹江水源地未受到明显污染团影响，考虑是因为其距离泄漏点位置较近，且不在主江段一49 一1.5 10522.251.6517.6318.0214.1711.3549.262.4742.0649.902.4733.951060.670.643.184.199.728.955.6725.119.1734.863.005.833.005.675.1710.838.6714.674.007.673.677.336.8316.3311.0023.879.00/14.178.67/13.1717.33/36.1724.87/49.678.017.3714.7918.097.266.909.469.966.706.3710.9911.41第15卷第4期杨啸宇等，长江南京段不同径流-潮汐动力作用下突发污染事故对饮用水水源地的影响研究2 0 2 3 年7 月内，经梅子洲分流后右汉平均分流比约为要与流速相关。洪季径流作用较强，不同潮汐作用5.5%16,分流流量较小，因此受污染物影响较弱，下的流速基本接近，但大潮平均流速略小于小潮，后续不针对夹江水源地进行分析。因此污染物在洪季大潮传播时其浓度略大于洪季污染物到达、离开各水源地的时间与不同径流小潮；枯季径流作用减弱，不同潮汐作用下的流速一潮汐动力有着密切联系。由于洪季大、小潮间的区别明显，大潮平均流速大于小潮，因此污染物在水动力强度基本一致，污染团扩散速度受潮汐动力枯季大潮传播时其浓度小于枯季小潮。影响较弱，因此洪季污染团到达和离开长江江浦水源地的时间基本一致。枯季水动力条件相对洪季较弱，因此污染团在枯季到达和离开长江江浦水源地的时间晚于洪季；同时枯季水动力条件受潮汐动力影响较强，枯季大潮的水动力强于小潮，因此污染团在枯季小潮到达和离开长江江浦水源地的时间要晚于枯季大潮。燕子矶、八卦洲上坝和龙潭水源地也呈现与长江江浦水源地相同的变化规律，其中龙潭水源地共出现2 次污染团，第1次是从泄漏点顺长江主江扩散至水源地处，第2 次是从泄漏点传播至八卦洲后，部分江水经八卦洲分流，再传播至龙潭水源地，2 次的污染团传播规律与长江江浦水源地基本一致。即洪季污染团扩散速度受潮汐动力影响较弱，污染团到达和离开水源地的时间基本一致；枯季污染团扩散速度受潮汐动力影响较强，污染团在枯季到达和离开水源地的时间要晚于洪季，在枯季小潮到达和离开水源地的时间要晚于枯季大潮。各水源地受污染团的影响时长同样受到不同径流一潮汐动力影响。由于洪季受潮汐动力影响较弱，长江南京段上、下游水动力条件基本相同,因此各水源地受污染团的影响时长基本接近，约为2.53.5h。八卦洲上坝水源地受影响时长稍长，约为3.5 4.0 h，推测是由于该水源地位于八卦洲夹江处，经八卦洲分流后流速略有降低，污染团传播速度减缓。枯季受潮汐动力影响增大，同时下游受潮汐动力影响相对上游较大，因此下游流速相对小于上游，受污染团影响时长依次为：长江江浦水4,(a)洪季大潮321044卜（b)洪季小潮3上2104(c)枯季大潮32104F(d)枯季小潮321一长江江浦水源地一燕子矶水源地一八卦洲上坝水源地一龙潭水源地源地 燕子矶水源地 燕子矶水源地 八卦洲上坝水源地 龙潭水103-108.源地。枯季由于径流作用减弱，潮汐作用增强，污3 CHENG T J,WANG P P,LU Q Y.Risk scenario prediction染物在向下游传播过程中受到的稀释作用减弱，使for sudden water pollution accidents based on Bayesian得污染物经八卦洲分流后的浓度略小于传播向下networks J.International Journal of System Assurance Engi-neering and Management,2018,9(5):1165-1177.游的浓度,污染物在枯季传播的浓度为：长江江浦4ZHENG H Z,LEI X H,SHANG Y Z,et al.Suddenwater pollu-水源地 燕子矶水源地 龙潭水源地 八卦洲上坝tion accidents and reservoir emergency operations;Impact analy-水源地。sis at Danjiangkou Reservoir J.Environmental Technology,2018,39(6):787-803.4结论5何振强，方诗标，陈永明，等.钱塘江感潮河段污染物迁移扩散数值分析 J.环境科学学报，2 0 17,3 7（5）：16 6 8-16 7 3.（1）基于构建的长江南京段二维水动力一水质6韩晓刚，黄廷林.我国突发性水污染事件统计分析 J.水资耦合数学模型，对不同径流一潮汐动力作用下的突源保护,2 0 10,2 6(1)：8 4-8 6,9 0.发污染事故进行模拟。水动力模块计算结果与实7王青青，吴昊，王腊春，等.突发污染事故对水源地的影响研测资料吻合良好，能够较为准确地反映研究区域的究：以长江南京段为例J.生态与农村环境学报，2 0 19,3 5水动力情况。(12):1557-1563.8黄轶康，李一平，邱利，等.基于EFDC模型的长江下游码头（2)洪季径流作用较强，污染团扩散速度受潮溢油风险预测 J.水资源保护，2 0 15,3 1（1）：9 1-9 8.汐影响较弱，各水源地受污染团的影响时长基本接9齐于顺，刘仁志，张启月，等.长江干流铜陵段突发水污染情近。枯季径流作用减弱，污染团扩散速度受潮汐影景模拟分析 J.环境工程技术学报,2 0 2 2,12（2）：6 0 7-6 14.响增强，越下游处受潮汐影响越大，各水源地受污【10 王文才，杜薇，范中亚，等.基于EFDC模型的长江江苏段水染团的影响时长依次为：长江江浦水源地 燕子矶流输运时间研究 J：人民长江，2 0 19,50（5）：7 0-7 5.11】管桂玲，卢发周，李萍，等.长江南京段饮用水水源地风险评水源地 龙潭水源地。估 J.人民珠江，2 0 18,3 9（8）：2 0-2 4.（3)枯季污染物传播时的浓度大于洪季。污12 江春波，周琦，申言霞，等.山区流域洪涝预报水文与水动力染物传播时浓度变化受流速影响较大，洪季不同潮耦合模型研究进展J.水利学报，2 0 2 1，52（10）：113 7汐作用下的流速基本接近，污染物传播浓度呈现随-1150.距离增大浓度减小的趋势。枯季流速受到潮汐影13 张为，李义天，江凌.长江中下游典型分汉浅滩河段二维水沙响，径流稀释作用减弱，使得污染物经八卦洲分流数学模型J.武汉大学学报（工学版）,2 0 0 7,40（1）：42-47.14杨峰.南京长江第五大桥船桥碰撞安全风险评估研究D.后的浓度略小于传播向下游的浓度。大连：大连海事大学，2 0 18.（4）洪季径流作用较强时，可不考虑潮汐作用15】中华人民共和国中央人民政府.中华人民共和国水污染防治的影响，传播特点在于污染物传播速度较快但浓度法实施细则EB/0L.（2 0 0 0-0 3-2 0)2 0 2 2-10-12 .h t t p/较低，因此洪季突发污染事故时须提升应急反应速 】钟凯，边晓东.长江南京江段滩群演变及其分流特性研究 J.吉林水利,2 0 16（12)：12-15.在于污染物传播持续时间长且浓度高，因此枯季突发污染事故时须切断传播路径，缩短传播时长。栏目编辑周立平参考文献1王，朱洪涛,孙德智.长江干流江苏段及环太湖区域典型城一51.一