曹 興，薛麗洋，王亞變，王金相

(1．甘肅省生態(tài)環(huán)境應(yīng)急與事故調(diào)查中心，甘肅 蘭州 730030；2．蘭州城市學(xué)院 地理與環(huán)境工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

渭河流域位于西部地區(qū)的前沿地帶，流域的發(fā)展在西部大開發(fā)中有很大的區(qū)位優(yōu)勢和戰(zhàn)略意義[1]．渭河流域甘肅段為渭河干流上游部分[2]，處于渭河源頭至甘肅和陜西交界之間的區(qū)域，此流域主要涉及定西市、天水市、平?jīng)鍪械?5個區(qū)縣，流域面積占渭河入黃口前總面積的19%[3]．隨著經(jīng)濟發(fā)展和人口增多，渭河流域甘肅段沿河工業(yè)園區(qū)、企業(yè)、道路逐漸增多，致使渭河流域突發(fā)水污染風(fēng)險加大．渭河流域甘肅段一旦發(fā)生突發(fā)水環(huán)境污染事件，將對整個渭河流域下游造成一定影響．根據(jù)甘肅省生態(tài)環(huán)境應(yīng)急與事故調(diào)查中心統(tǒng)計，近10年渭河流域甘肅段共發(fā)生12起突發(fā)水污染事件．另外渭河流域年均徑流量呈現(xiàn)逐年整體下降的趨勢，渭河流域除污自凈能力很弱[4]，因此從源頭預(yù)防，是改善流域水環(huán)境質(zhì)量的重要手段．根據(jù)生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《行政區(qū)域突發(fā)環(huán)境事件風(fēng)險評估推薦方法(環(huán)辦應(yīng)急〔2018〕9號)》(以下簡稱“推薦方法”)，目前區(qū)域/流域常用的突發(fā)環(huán)境事件風(fēng)險評估方法有環(huán)境風(fēng)險指數(shù)計算法和網(wǎng)格化環(huán)境風(fēng)險分析法．劉佳等[5]以甘肅省流域涉及的縣(區(qū))為子區(qū)域開展風(fēng)險評估．張志嬌等[6]以鄉(xiāng)鎮(zhèn)級行政區(qū)域為子區(qū)域，采用評分法和矩陣法對風(fēng)險源和受體進行優(yōu)化，進行廣東省流域風(fēng)險評估．目前，關(guān)于水環(huán)境風(fēng)險分區(qū)評估的研究也不少[7-15]，如張艷軍等[13]采用風(fēng)險分區(qū)指標體系和量化分級方法，以三峽庫區(qū)重慶轄區(qū)為研究對象，完成了區(qū)縣級行政單元的突發(fā)性水環(huán)境風(fēng)險分區(qū)．薛鵬麗等[14]借鑒環(huán)境風(fēng)險系統(tǒng)理論方法對上海市開展了突發(fā)環(huán)境風(fēng)險區(qū)劃研究．肖瑤等[15]基于劃分的水功能區(qū)控制單元，采用壓力-狀態(tài)-響應(yīng)(PSR)模型構(gòu)建了環(huán)境風(fēng)險評價指標體系，對灤河流域開展了環(huán)境風(fēng)險區(qū)劃研究．周夏飛等[16]采用網(wǎng)格化環(huán)境風(fēng)險評估方法對東江流域開展突發(fā)水污染風(fēng)險分區(qū)．陳亞等[17]采用網(wǎng)格化環(huán)境風(fēng)險評估方法對貴州省重安江流域開展環(huán)境風(fēng)險評估．賈倩等[18]采用網(wǎng)格化和信息擴散并結(jié)合GIS技術(shù)對長江流域開展突發(fā)水污染事件風(fēng)險評估．相關(guān)研究[19]也曾以松花江干流為研究對象，應(yīng)用分區(qū)技術(shù)將其劃分為高、較高、中、低風(fēng)險區(qū)4個區(qū)．

環(huán)境風(fēng)險指數(shù)計算法較適用于行政區(qū)域風(fēng)險評估，根據(jù)行政區(qū)域環(huán)境風(fēng)險源、風(fēng)險受體、管理能力等3個方面表征行政區(qū)域總體風(fēng)險水平，對流域風(fēng)險評估適用性一般．網(wǎng)格化環(huán)境風(fēng)險評估法是將評估區(qū)域/流域按一定地理空間劃分為網(wǎng)格，以網(wǎng)格為單元進行環(huán)境風(fēng)險量化，分別量化每個網(wǎng)格環(huán)境風(fēng)險源強度及受體脆弱性，進而計算環(huán)境風(fēng)險值，可更好地反映區(qū)域/流域風(fēng)險的空間分布特征，表征區(qū)域/流域內(nèi)部環(huán)境風(fēng)險，能更精準地識別出高風(fēng)險區(qū)域．因此，本研究采用網(wǎng)格化環(huán)境風(fēng)險場評估方法，以渭河流域甘肅段為研究區(qū)，開展突發(fā)水污染風(fēng)險評估，相關(guān)結(jié)果可為完善流域突發(fā)水污染監(jiān)控預(yù)警、風(fēng)險防控及應(yīng)急處理提供理論支撐．

1 研究區(qū)概況

渭河發(fā)源于甘肅省渭源縣的烏鼠山，是黃河的第一大支流，渭河流域甘肅段位于104°00′～106°43′ E，34°12′～34°43′ N，干流長約360 km，流域面積約25 790 km2[2-4](圖1)．渭河流域甘肅段以渭河為干流，一級支流主要有崔家河、鍬峪河、秦祁河、蓮峰河、魚家峽溝、科陽河、菜子河、咸河、榜沙河、山丹河、大南河(南河)、毛河(聶河)、散渡河、南河、葫蘆河、藉河、牛頭河、通關(guān)河(馬鹿河)、東岔河，二級支流主要有水洛河、湯峪河、樊河(石溝河)、后川河、漳河、南溝河等．

圖1 甘肅省渭河流域分布圖

渭河流域甘肅段涉及的市縣主要包括3市15縣，為定西市(渭源縣、漳縣、通渭縣、隴西縣、岷縣)、天水市(清水縣、張家川縣、秦安縣、麥積區(qū)、秦川區(qū)、甘谷縣、武山縣)、平?jīng)鍪?涉及靜寧縣、莊浪縣)以及白銀市(會寧縣)．根據(jù)定西市、天水市、平?jīng)鍪械谄叽稳珖丝谄詹楣珗蠹?020年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報，截止到2020年底，流域總?cè)丝诩s735.74萬人，生產(chǎn)總值1 584.42億元，涉及的主要行業(yè)類別為機動車燃油零售業(yè)、其他農(nóng)產(chǎn)品倉儲和油氣倉儲、非金屬礦采選業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)、食品制造業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè)、有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)等．

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

行政區(qū)劃數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn)；DEM數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn/)；河流數(shù)據(jù)來源于甘肅省水利廳；道路數(shù)據(jù)來源于BIGEMAP地圖下載器(http://www.bigemap.com)；企業(yè)數(shù)據(jù)來源于各地級市生態(tài)環(huán)境局的備案企業(yè)風(fēng)險評估報告；水質(zhì)數(shù)據(jù)來源于《甘肅省地表水功能區(qū)劃(2012—2030年)》．

2.2 研究方法

本研究主要參考周夏飛等[16,20-23]相關(guān)研究方法，進行渭河流域甘肅段突發(fā)水污染風(fēng)險評估.主要有以下幾個方面的改進：① 環(huán)境風(fēng)險源數(shù)據(jù)采用各地市的企業(yè)備案數(shù)據(jù)，風(fēng)險物質(zhì)調(diào)查信息更為詳實；② 水環(huán)境風(fēng)險受體易損性計算引入了水源地指標進行量化．

2.2.1 網(wǎng)格剖分 基于渭河流域甘肅段區(qū)劃數(shù)據(jù)，利用ArcGIS的空間分析功能將研究區(qū)劃分為1 km×1 km的網(wǎng)格，共計26 324個網(wǎng)格．

2.2.2 水環(huán)境風(fēng)險場強度計算 水污染風(fēng)險主要是通過水系/流域進行擴散，環(huán)境風(fēng)險場強度主要參考周夏飛等[16,20-23]相關(guān)研究方法，計算公式為[16]4816

(1)

相關(guān)公式參數(shù)解釋詳見周夏飛等[16,20-23]相關(guān)研究成果．

為便于比較各個網(wǎng)格風(fēng)險場強，本研究對水環(huán)境風(fēng)險場強進行標準化處理，計算公式為[16]4816

(2)

2.2.3 水環(huán)境風(fēng)險受體易損性計算 受體易損性指數(shù)(Vxy)計算主要參考周夏飛等[20]關(guān)于長江經(jīng)濟帶突發(fā)水污染風(fēng)險分區(qū)研究的評估指標，根據(jù)不同河流級別和水環(huán)境功能區(qū)劃進行確定，具體指標如表1．結(jié)合渭河流域?qū)嶋H情況，同時考慮到飲用水水源地和河流跨界斷面的重要影響，將二者所在的網(wǎng)格提升一個風(fēng)險等級，對于涉及臨近或穿越道路的水源地提升為高風(fēng)險區(qū)域．

表1 Vx,y指標體系

2.2.4 網(wǎng)格環(huán)境風(fēng)險值計算 參照推薦方法網(wǎng)格化風(fēng)險計算公式(3)計算每個網(wǎng)格的環(huán)境風(fēng)險值，根據(jù)風(fēng)險值的大小，將環(huán)境風(fēng)險分為高(R>80)、較高(60

(3)

2.2.5 表征方法 表征方法主要有2種，即地圖法和比例法．地圖法即根據(jù)評估的網(wǎng)格環(huán)境風(fēng)險值以及風(fēng)險等級劃分方法，在地圖上用紅、橙、黃、綠等4種顏色將網(wǎng)格進行風(fēng)險等級可視化，形成風(fēng)險區(qū)劃地圖．比例方式是將某一風(fēng)險等級對應(yīng)的網(wǎng)格面積占流域總面積的比例進行表示．

3 結(jié)果與分析

3.1 總體風(fēng)險水平

水環(huán)境風(fēng)險場強度分布情況見圖2，根據(jù)分析，風(fēng)險場強度較高區(qū)域主要分布于位于漳縣的漳河上游，渭河隴西縣段、甘谷段，藉河下游秦州區(qū)段，葫蘆河上游靜寧縣段、葫蘆河秦安縣城區(qū)段，樊河(石溝河)、湯峪河上游張家川縣．

圖2 水環(huán)境風(fēng)險場強度分布

水環(huán)境風(fēng)險受體易損性情況見圖3，根據(jù)分析，易損性較強區(qū)域主要分布于渭河干流、漳河上游、榜沙河、山丹河、大南河、散渡河、葫蘆河、南河、水洛河、藉河、牛頭河、樊河(石溝河)、湯峪河、通關(guān)河等重點河流．

圖3 水環(huán)境風(fēng)險受體易損性分布

風(fēng)險評估結(jié)果見圖4，根據(jù)評估分析，渭河流域甘肅段高、較高、中、低風(fēng)險區(qū)域面積分別為340.43 km2，270.80 km2，925.86 km2，24 252.92 km2，占渭河流域甘肅段總面積的比例分別為1.32%,1.05%,3.59%,94.04%．

圖4 風(fēng)險等級分布

3.2 各級河流風(fēng)險水平

3.2.1 干流 渭河干流共有4段高風(fēng)險區(qū)域，分別為渭河干流上游隴西縣內(nèi)、渭河干流中游甘谷縣內(nèi)、渭河干流下游麥積區(qū)內(nèi)，以及渭河跨省出境斷面處，同時前3段高風(fēng)險區(qū)域伴隨有較高和中風(fēng)險區(qū)域．渭河干流前3段高風(fēng)險區(qū)域一是因為此處風(fēng)險源企業(yè)分布較多且企業(yè)距離渭河干流較近，隴西縣內(nèi)分布有甘肅隴西分輸油庫，麥積區(qū)內(nèi)分布有天水油庫等；二是渭河干流河流級別最高；三是因為河流水質(zhì)要求較高為Ⅲ類．渭河干流共有1段中風(fēng)險區(qū)域，為渭河干流上游渭源縣內(nèi)，主要因為此處有風(fēng)險源企業(yè)分布但距離渭河有一定距離．

3.2.2 一級支流 渭河一級支流共有5段高風(fēng)險區(qū)域，分別為咸河下游隴西縣內(nèi)、藉河下游秦州區(qū)和麥積區(qū)內(nèi)、葫蘆河上游靜寧縣內(nèi)、葫蘆河中下游秦安縣內(nèi)，同時這5段高風(fēng)險區(qū)域伴隨有較高和中風(fēng)險區(qū)域．渭河一級支流5段高風(fēng)險區(qū)域一是由于這些區(qū)域風(fēng)險源企業(yè)分布多且距離河流較近，尤其在藉河下游秦州區(qū)和麥積區(qū)有較多的較大風(fēng)險級別的企業(yè)存在；二是因為河流水質(zhì)要求較高為Ⅲ類．

渭河一級支流中共有3段較高風(fēng)險區(qū)域，分別為咸河中游隴西縣內(nèi)、藉河上游甘谷縣內(nèi)、葫蘆河中游靜寧縣內(nèi)，同時藉河上游甘谷縣內(nèi)較高風(fēng)險區(qū)域伴有中風(fēng)險區(qū)域．渭河一級支流3段較高風(fēng)險區(qū)域一是因為風(fēng)險源企業(yè)存有的風(fēng)險物質(zhì)相對較多；二是因為河流水質(zhì)要求較高，藉河上游為Ⅱ類，葫蘆河為Ⅲ類．

一級支流中共有3段中風(fēng)險區(qū)域，分別為榜沙河中下游武山縣內(nèi)、散渡河中上游通渭縣內(nèi)、牛頭河中下游清水縣內(nèi)．一級支流中3段中風(fēng)險區(qū)域主要為周邊有風(fēng)險源企業(yè)分布,但距離散渡河、牛頭河有一定距離．

3.2.3 二級支流 渭河二級支流共有5段高風(fēng)險區(qū)域，分別為漳河上游漳縣內(nèi)、水洛河中游莊浪縣內(nèi)、后川河上游張家川縣內(nèi)、樊河(石溝河)上游張家川縣內(nèi)、閆家河上游張家川縣內(nèi)，同時這5段高風(fēng)險區(qū)域伴隨有較高和中風(fēng)險區(qū)域．渭河二級支流5段高風(fēng)險區(qū)域，一是由于漳河上游分布的風(fēng)險源企業(yè)中漳縣祁連山水泥有限公司風(fēng)險物質(zhì)存在量大，同時漳河上游河流水質(zhì)要求較高為Ⅱ類和Ⅲ類；二是由于水洛河中游有較多企業(yè)分布且河流水質(zhì)要求較高為Ⅲ類；三是由于后川河上游分布的風(fēng)險源企業(yè)張家川油庫風(fēng)險物質(zhì)存在量大，同時河流水質(zhì)要求較高為Ⅲ類；四是由于樊河(石溝河)上游、閆家河上游周邊分布的風(fēng)險源企業(yè)成縣隴興實業(yè)有限公司張川分公司、張家川鑫達礦業(yè)尾礦庫風(fēng)險物質(zhì)儲存量較大，同時河流水質(zhì)要求較高為Ⅱ類和Ⅲ類．

二級支流中共2段較高風(fēng)險區(qū)域，分別為大河中下游隴西縣內(nèi)、高界河中下游靜寧縣內(nèi)．周邊有風(fēng)險源企業(yè)分布但距離大河、高界河有一定距離．

二級支流中共1段中風(fēng)險區(qū)域，為清水河(五營河)下游秦安縣和靜寧縣交界處．周邊有風(fēng)險源企業(yè)分布但距離清水河(五營河)有一定距離且風(fēng)險物質(zhì)存在量較?。斠姳?．

表2 各河流不同風(fēng)險等級分布情況

3.3 行政區(qū)域風(fēng)險水平

高風(fēng)險區(qū)域主要分布于定西市漳縣北部、隴西縣東南部，平?jīng)鍪徐o寧縣北部、莊浪縣西南部，天水市張家川縣中部、秦安縣中南部、甘谷縣中部和南部、秦州區(qū)東北部、麥積區(qū)西北部．

較高風(fēng)險區(qū)域主要分布于定西市漳縣北部、隴西縣東南部，平?jīng)鍪徐o寧縣北部、莊浪縣西部和西南部，天水市張家川縣中部、清水縣中部、秦安縣中南部、甘谷縣中部和南部、秦州區(qū)東北部、麥積區(qū)西北部．

中風(fēng)險區(qū)域主要分布于定西市渭源縣東部、漳縣北部、隴西縣東南部、通渭縣東南部，平?jīng)鍪徐o寧縣北部、莊浪縣西部和西南部，天水市張家川縣中部、清水縣中北部、秦安縣中西部、甘谷縣中部和南部、秦州區(qū)西北部、麥積區(qū)西北部、武山縣西部．詳見表3．

表3 行政區(qū)域不同風(fēng)險等級分布情況

低風(fēng)險區(qū)域在渭河水系內(nèi)的區(qū)縣均有分布，分布在定西市的通渭縣、漳縣、岷縣、渭源縣、隴西縣，天水市的秦州區(qū)、麥積區(qū)、甘谷縣、武山縣、秦安縣、清水縣、張家川縣，平?jīng)鍪械撵o寧縣、莊浪縣．

4 結(jié)論

1)網(wǎng)格化風(fēng)險評估能及時準確地反應(yīng)渭河流域甘肅段突發(fā)水污染風(fēng)險等級分布情況，通過網(wǎng)格化分析，整個渭河流域甘肅段高、較高、中、低風(fēng)險區(qū)域分別占渭河流域甘肅段總面積的1.32%,1.05%,3.59%,94.04%．

2)從河流級別分析，渭河干流共有4段高風(fēng)險區(qū)域，分別為渭河干流上游隴西縣內(nèi)、渭河干流中游甘谷縣內(nèi)、渭河干流下游麥積區(qū)內(nèi)，以及渭河跨省出境斷面處；渭河一級支流中共有5段高風(fēng)險區(qū)域，分別為咸河下游隴西縣內(nèi)、藉河下游秦州區(qū)和麥積區(qū)內(nèi)、葫蘆河上游靜寧縣內(nèi)、葫蘆河中下游秦安縣內(nèi)；二級支流中共有5段高風(fēng)險區(qū)域，分別為漳河上游漳縣內(nèi)、水洛河中游莊浪縣內(nèi)、后川河上游張家川縣內(nèi)、樊河(石溝河)上游張家川縣內(nèi)、閆家河上游張家川縣內(nèi)．

3)從行政區(qū)域分析，高風(fēng)險區(qū)域主要分布于定西市漳縣北部、隴西縣東南部，平?jīng)鍪徐o寧縣北部、莊浪縣西南部，天水市張家川縣中部、秦安縣中南部、甘谷縣中部和南部、秦州區(qū)東北部、麥積區(qū)西北部．

4)網(wǎng)格化風(fēng)險評估結(jié)果為渭河流域甘肅段環(huán)境風(fēng)險源優(yōu)化布局及風(fēng)險防控管理、重點河流水污染風(fēng)險水平與預(yù)警、重點河流風(fēng)險防控和應(yīng)急處置提供數(shù)據(jù)理論支撐．