甘肃省流域环境风险评估模型构建

刘 佳，王亚变，薛丽洋，王金相

（1.甘肃省生态环境应急与事故调查中心，甘肃 兰州 730030；2.兰州城市学院地理与环境工程学院，甘肃 兰州 730030）

甘肃省境内分布有黄河、长江、内陆河及其重要干支流等河流水体，涉及跨省界断面36 处，河流贯穿全省14 个市（州）。随着“一带一路”战略的深入实施，流域经济效应对全省经济增长推动作用日趋明显。经济高速发展一方面促进了人民群众生活质量的极大改善，另一方面却逐渐累积形成了流域环境风险隐患[1]。流域分布较多金属冶炼、尾矿库、煤化工及危化品使用等高风险企业，水环境风险问题比较突出。据统计，2011 至2017 年，甘肃省共发生涉水突发环境事件26 起，2015 年陇星锑业尾矿库泄漏、2018 年平凉市泾川县柴油罐车泄漏等2 起跨流域重大突发环境事件引起了社会舆论普遍关注。高环境风险企业遍布、危化品运输道路沿河并行与穿越水源地等现实问题已成为甘肃省流域突发环境事件重要诱发因素，叠加性，布局性环境风险隐患不容忽视。

流域环境风险评估是防控环境风险，消除重大环境安全隐患的重要手段。国内目前未出台针对流域环境风险评估技术标准，流域环境风险评估研究主要是基于环境风险系统理论建模分析，采用压力-状态-响应（PSR）[2-4]、环境受体脆弱性模型[5-6]、相对风险评估模型[7-9]评估流域风险，其中不乏通过突变理论[10-11]、动态模糊数学[2,6]等数理分析模型对流域风险作出综合评估的案例。但这些方法在实际应用中还存在主观不确定性因素多、技术难度大且不适用于基层生态环境部门推广使用问题。本文借鉴环境风险系统理论理念，结合甘肃省突发环境事件发生特点及环境风险隐患特征，构建适用于本省生态环境管理部门实践应用的流域环境风险评估模型。

1 流域环境风险评估总体思路

1.1 环境风险系统理论

环境风险值是事故发生概率与后果的乘积。环境风险系统理论认为，环境风险是由风险源、环境风险受体及风险传播机制3 部分共同组成的风险演化系统[12]。流域环境风险评估核心思想，即利用风险传播与作用机制，从风险源危害性、环境受体脆弱性及风险控制机制有效性3 个方面构建评估指标体系，运用风险评估模型划分流域环境风险等级，识别风险高发区域。

1.2 总体思路

流域环境风险评估按照图1 步骤实施。其中，风险分析评估直接关系到评估指标与流域实际风险程度的一致性，是风险评估的关键。

图1 流域环境风险评估总体思路

1.2.1 基础资料调查

1）流域行政区划、水系分布、生态保护红线、道路交通路网、地表水环境质量评价、饮用水源保护区、水产养殖区、跨界断面及其他水生态环境敏感区与脆弱区等必要的环境风险受体信息。

2）可能向水环境释放环境风险物质的各类环境风险源。重点包括：流域环境风险企业、涉及环境风险物质装卸运输港口码头、危化品运输企业及运输载具、尾矿库、石油天然气开采设施、加油站及加气站、集中式污水处理厂及垃圾处理设施、危险废物经营单位、石油（天然气）及成品油长输管道等。

3）流域现有环境风险防控与救援能力信息。重点包括：流域环境应急管理与监测力量、风险隐患排查管理制度、移动源环境风险管理、水质预警设施、应急物资储备、应急处置资金与技术储备、流域现有应急防控工程、部门应急联动机制等。

1.2.2 环境风险识别

本研究重点关注污染物受纳水体、饮用水源地及取水口、水资源保护区以及跨界断面等4 类环境风险受体；水环境风险源主要考虑企业环境风险等级划分情况。

1.2.3 评估子区域划分

按照流域县（区）划分风险评估子区域，建立流域环境风险评估指标体系。

1.2.4 风险分析评估

考虑到甘肃省危化品道路运输事故多发特点，本研究以流域县（区）级行政区域为基本评估单元，在确定评估单元环境基础风险等级、移动源风险等级基础上，采用风险指数计算法与分级矩阵评估法相结合方式构建流域环境风险评估模型。

1.2.5 差距分析

结合风险评估区划结果，从环境风险受体管理、风险源管理、流域环境风险应急能力等方面分析差距，提出改进措施。

2 流域环境风险评估模型构建

流域环境风险评估重点突出水环境风险受体要素，对于拟评估的流域基本水系以及干、支流，通过筛选、分析与河流水系有直接联系的县（区）行政区划范围，确定评估子区域，作为流域环境风险评估基本单元。

2.1 基础风险等级评估

2.1.1 指标体系

该类指标体系包括数值类与定性评价2 类指标（表1）。数值型指标一律采用百分化处理，即通过对原始数据进行线性变换，将数值映射到[0-100]区间内，具体计算公式为：式中：X 为指标百分化处理后的数值；Xi为指标在i 县（区）中的实际数值；Xman为指标在评估流域涉及所有县（区）评估单元实际数值中的最大值；Xmin为指标在流域涉及所有县（区）评估单元实际数值中的最小值。定性评估指标根据指标属性分别赋值。

2.1.2 评估模型

环境风险源强度、环境风险受体脆弱性、环境风险防控能力各项指标计算公式为：

将各项指标定量化、标准化处理后，代入流域基础风险等级评估模型，得到评估单元风险等级指数：式中，Ri=为评估单元i 的环境风险指数。

通过评估得出的各个评估单元R 值，参照文献[13]提出的三分位数划分法，将评估单元划分为一般、较大、重大3 个风险等级。具体方法：根据评估结果中Rmin和Rmax数值差L，结合数值范围划分为3 个区间，R 值属于[Rmin，Rmin＋1/3L]为一般环境风险（Rjc3），R 值属于 [Rmin＋1/3L，Rmin＋2/3L] 为较大环境风险（Rjc2），R 值属于[Rmin＋2/3L，Rmax]为重大环境风险（Rjc1）。

2.2 移动源风险等级评估

型类标指型值数型值数型值数型值数型值数型值数型值数值赋性定值赋性定值赋性定值赋性定值赋性定值赋性定值赋性定值赋性定值赋性定值赋性定值赋性定系体标指估评级等险风础基1表明说称名标指值比的积面元单估评与量数业企险风境环水涉中元单估评S（量数业企险风境环积面位单）1界临与量存质物险风境环积面位单积面的元单估评以除后和加值比的量界临与量数质物险风中业企险风境环水涉各内元单估评）S（值比量2 ）3S（比占业企险风境环上以别级大较数分百的业企险风境环有所内元单估评占量数业企险风境环大较为定评量数头码、口港的存暂卸装品学化险危及涉内元单估评）S（量数头码口港4量数品学化险危输运式方输运路道以年每内元单估评）S（量数品学化险危输运年路道5量数库矿尾上以别级大较为定评）S（量数库矿尾上以别级大较6 0、001值赋别分，析分性定出作无、有际实据根）S（量数施设采开气然天油石7水越跨道管油品成、）气然天（油石5 2、57、001值赋别分域水表地类Ⅴ劣、类Ⅴ，类Ⅳ、类Ⅲ，类Ⅱ、类Ⅰ越跨对针）S（况情体8大较无或 1≥量数件事境环水发突、1≥量数生发件事境环水发突的级等上以及大较且 1≥量数件事境环水发突对针）S（量数生发件事境环发突年五近9 0、05、001值赋别分生发件事境环水发突无、件事境环水发突的级等上以及52、57、001值赋别分质水表地类Ⅴ劣、类Ⅴ，类Ⅳ、类Ⅲ，类Ⅱ、类Ⅰ对针）V（别类质水体水1数地源水水用饮式中集上以及镇乡0、52、05、001值赋别分 0、]4,1[、]01,5[、01>量数地源水内元单估评V（量）2 0、52、05、001值赋别分 01≥、)01,5[、)5,3[、3<，）人/元万（值比的量数口人住常地当与 PDG度年一上元单估评）V（平水 PDG均人3了置设、位点测监量质境环置设仅、位点测监急应置设未对针。力能生发故事染污水测预点测监警预境环水置设过通）M（警预测监质水1 0、05、001值赋别分况情种 3位点测监警预、力能种 1意任、力能置处上以种 2备具均对针，况情想理力能理处学化理物及释稀、流导、截拦物染污备具域流照按力能置处、释稀、截拦物染污域流0 01、05、0值赋别分力能种 1意任备具不）M（2 001、0值赋别分，案预急应件事境环发突域流对应项专府政有否、是内元单估评据根）M（况情制编案预急应境环3 0、05、57、001值赋别分，）级一、级二、级三、标达不（准标力能急应国全到达量数员人急应元单估评照按）M（量数员人急应境环4满能不资物地本、息信备储资物域区他其无且求需急应件事足满能不状现备储资物急应故事染污水内元单估评据根3用调域区他其从要需不且求需急应件事足满本基资物地本、用调供可息信备储资物域区他其有但求需急应件事足）M（备储资物急应境环5 0、05、001值赋别分，况情类值赋别分级一、级二、级三、标达不照按，估评行进准标置配器仪测监急应和力能员人构机于关站测监境环国全据根）M（力能测监急应境环6 0、52、05、001别类源险风度强受险风境环性弱脆体防险风境环力能控

本研究将流域环境敏感受体划分为三级，定义河流跨市（州）级地界为一级敏感目标，涉及县级城市饮用水水源地为二级敏感目标，河流跨县级地界为三级敏感目标。模型评估采用敏感目标倒推法筛选移动环境风险源，即依据危险化学品泄漏是否进入水环境以及进入水环境后是否影响下游敏感目标进行筛选。移动环境风险源主要包括流域内各干支流的沿河公路、交叉路与桥梁。根据甘肃省历年交通事故统计数据，距离河流100m 外发生事故导致污染物入河概率很小。据此，将流域内沿河100m 内的道路、主要支流与运输路线交叉部分作为风险评估路段。

2.2.1 移动源环境风险路段确定

危化品在某一路段发生泄漏后，可能会对下游各类环境敏感目标造成影响。第i 种危化品相应于第j 个河流环境敏感目标之间的移动源环境风险距离Lij 可估算为：式中，Qi为第i 种危化品单个车辆单次最大运输量（吨）；Vj为第i 种危化品泄漏点至第j 个水环境敏感点之间关联河流的平均流速（m/s）；qj 为第i 种危化品泄漏点至第j 个水环境敏感点之间关联河流的平均流量（m3/s）；Si为第i 种危化品在水环境中的标准限值（mg/L）；K 为危化品单次全部泄漏进入泄漏点至下游水环境敏感目标河段区间数量与区段间水体中危化品i 的本底含量比值，参考年径流量与枯水期水量比值确定，一般取0.5。

2.2.2 移动源环境风险路段等级

对于存在环境风险情景路段，结合环境风险受体敏感度级别，确定该路段的风险等级。当流域一级、二级、三级敏感目标分别受到影响时，上述路段确定为重大、较大、一般环境风险路段。

2.2.3 移动源环境风险等级

以评估单元内各级环境风险路段长度与总沿河公路长度比值作为评估移动风险源等级指标，计算公式为：式中，Syd1、Syd2、Syd3分别为环境风险等级为重大、较大及一般风险路段与总沿河路段的比值，权重值分别取1、0.2、0.01；Syd≧40%、5%≦Syd≦40%、Syd≦5%代表移动环境风险源等级分别为重大（Ryd1）、较大（Ryd2）及一般（Ryd3）。

2.3 流域环境风险等级

根据流域基础风险等级、移动源风险等级评估结果，采用分级矩阵评估法确定评估单元流域环境风险等级（表2）。

表2 流域环境风险综合表征

3 结论

1）本文借鉴环境风险系统理论核心思想，以流域县（区）行政区划为评估单元，通过分析、评估基础风险等级、移动源风险等级2 类风险指标，采用风险分级矩阵法构建了甘肃省流域环境风险评估模型。

2）流域基础风险等级评估充分考虑了县（区）环境风险基础现状，可反映流域环境风险本底特征。在风险评估等级确定方面，未采用直接评分法划分风险等级，而是将各类评估指标实际数值作为分级依据，将流域各评估单元作为整体考虑计算各单元相对风险值，更有利于科学划分流域环境风险等级、横向比较评估单元风险水平。

3）国内目前在流域环境风险评估研究领域几乎忽视了流动源风险分析环节，对以交通运输事故导致流域环境污染事故多发的地区显然将造成评估结果失真。本文立足甘肃省环境风险实际情况，充分考虑流动源对流域环境风险的直接影响，评估结果将更好反映流域环境风险真实现状。