环境科学学报
ACTA SCIENTIAE CIRCUMSTANTIAE
1999年 第19卷 第5期 Vol.19 No.5 1999



高速公路交通污染事故对河流水质影响的风险评价方法探讨
刘国东　宋国平　丁　晶
摘要　以拟建的成都－南充高速公路为例，探讨交通污染事故对河流水质影响的风险评价方法.把运输有毒有害物质的汽车在桥上翻车引起的水质污染作为风险危害，划分危险河段、监察河段和超标河段3种危害类型，并以危险河段长度作为主要的危害后果，从而可以计算风险评价的重要指标——风险度，实现对高速公路风险评价的定量估计.
关键词　风险评价；水环境影响；风险度；高速公路.
An investigation to the risk assessment of water quality in river affected by traffic pollution accidents on an expressway
LIU Guodong1,SONG Guoping2,DING Jing1 (1.Dept.of Hydraulic Engineering,Sichuan University,Chengdu 610065 2.Sichuan highway Planning and Reconnaissance Institute, Chengdu 610041)
Abstract　Taling environmental risk anlayses of water quality in Tuo river,Fu river and Jialing river affected by planning Chengdu－Nanchong expressway as an expample, an investigation is presented for risk assessment of water environment that water quality of a river is polluted by traffic accidents on an expressway. The water pollution coused by toxical and hazardous materials from vehicle's capsized on bridges is regarded as the risk hazard. The polluted river is divided into dangerous section, check－up section and over－standard sections. If the dangerous section of river is considered as hazard consequence, the degree of riskness which is the most important index in risk assessment, can be calculated quantitatively.
Keywords　risk assessment, water－environmental impact, degree of riskness, expressway.
　　随着我国经济的飞速发展，高速公路的建设突飞猛进.根据《建设项目环境保护管理办法》，对其要进行环境影响预测和评价.高速公路对环境的影响包括大气环境、声学环境、生态环境和水环境等.对水环境的影响主要是交通污染事故对水环境的风险影响.进行这类影响评价属于风险评价，内容包括影响的后果及风险度.国际上对于环境风险评价的正式开展，始于70年代.我国在90年代也开始了对事故风险的重视与研究工作［1］，但至今还缺乏系统、成熟的风险评价方法，除了在核电站环境影响评价中必须进行风险评价*外，在其它项目中很少进行风险评价.交通污染事故对水环境影响的风险评价在我国起步更晚，几乎还是空白.本文以拟建的成都－南充高速公路为例，探讨交通污染事故对河水水质影响的风险评价方法.
　　成都－南充高速公路是国道主干线上海至成都公路的支线，全长约210km,由西向东横跨沱江、涪江和嘉陵江3条大的河流，3条河流的水域功能主要是航运、灌溉及饮用(嘉陵江)，在这3条河流上都将建设大型桥梁，桥长分别为747m、1258m和2314m.可见，成－南高速公路的施工和运营将会对这3条河流的水环境造成一定的影响，尤其是运送有毒有害物质的车辆如果从桥上坠入河中则将对河流水质产生严重污染，甚至会对下游居民的生活及健康造成威胁，因此风险评价是必须的.
2　交通污染事故对河流水质影响的后果或危害
　　运送有毒有害物质车辆在桥上发生交通事故，有毒有害物质泄漏后将随水流扩散，造成河水严重污染.据有关资料［2］，水中氰化物浓度不到0.1mg/L，就能引起鱼类中毒.氰化物浓度为0.05mg/L时可使鳟鱼致死；浓度达到0.15—0.2mg/L可使鲫鱼及草鱼致死；浓度为0.4mg/L时使鲤鱼致死.美国公共水源水质标准［3］的氰化物浓度要求≤0.2mg/L.除氰化物外，将来在成－南高速公路上运输量较大的有毒有害物质种类可能是农药，我国渔业水质标准［3］要求水中“六六六≤0.002mg/L”和“滴滴涕≤0.001mg/L”.根据毒理学分析，水中农药的浓度大于0.3mg/L使人产生中毒.因此，规定河水中有毒物质浓度大于0.3mg/L为危险河段，相应的延续时间为危险期；浓度大于0.2小于0.3mg/L的河段为监察河段，相应的延续时间为监察期；浓度大于0.02mg/L，小于0.2mg/L的河段为超标河段，相应的延续时间为超标期.危险河段指人类饮用此河段的河水有中毒或伤亡的危险，监察河段要求在此河段内进行健康监察，防止中毒事件发生.
　　交通污染事故将有毒有害物质溶入河流属瞬时点源污染.沱江、涪江和嘉陵江都是较大的河流，严格来说，应采用二维河流水质模型来预测有毒有害物质污染的河段长度与延续时间，限于二维模型中的有关参数较难获取，考虑本文主要进行方法探讨，为简单起见，这里采用瞬时点源一维河流水质模型预测污染河段长度和延续时间，其公式如下［4］：
　　　　　　　　　　(1)
u=Q/A
表1　翻车污染事故的污染危害分析计算表
Table 1 Calculation of hazards caused by traffic pollutions accidents on bridges over 3 rivers

　沱　江涪　江嘉陵江
桥长，m747.01258.02314.5
河流宽度，m179.4650.0423.0
河流流量，m3/s225.6449.21054.4
过水面积，m2666.02300.01476.0
河流流速，m/s0.3390.1950.714
纵向弥散系数，m2/s151.9371.4755.4
危险河段长度，m760140220
警戒时期，min3022
监测河段长度，km1243.611.2
监测时期，h1004.54.5
超标河段长度，km＞150＞150＞150
超标时期，h＞2000403＞400

式中，M为瞬时源的源强，等于货车的运载量，即M=3.5t*;Q为河流流量，m3/s;A为河流过水断面面积，m2;DL为纵向离散系数，m2/s(根据沱江试验成果可用下式计算：DL=γBu);γ为与河槽状况有关的系数，河槽愈不规则γ越大，γ在0.23—3之间，均值为2.5；B为河流宽度，m；x为预测点到污染源(即桥位)距离，m;t为污染源投放后的延续时间，s.
　　由公式(1)可以预测在桥上交通事故后有毒有害物质在河水中的分布，据此可确定危险河段、监察河段和超标河段的河长及相应的延续时间.沱江、涪江和嘉陵江的预测结果见表1.由表1可见，有毒有害物质的交通污染事故对沱江水质危害较大，危险河段长度达760m，危险期延续30min.同样事故在涪江和嘉陵江仅造成200m左右长的河段处于危险状态，危险期仅延续2min.但一次事故可造成至少200km的河段水质超标，超标时期超过半个月.值得注意的是，表1中各影响河段是指累计河段长度，影响时期也是累计影响时间，并不是在这个时期内在这个河段上都超标，初期是在上游河段超标，下游河段尚未受影响；后期下游河段超标，上游河段可能已恢复正常.具体在何时在何地超标，只要根据表1中的有关数据通过(1)式即可算出.事故对河流的这种影响不是经常的，只是一种潜在的危害，至于发生这种影响或危害的可能性有多大，要用风险度来衡量.
3　风险度计算
　　“风险度”在环境学中比较通用与严格的定义如下：风险度R是事故发生的概率P与事故造成的环境(或健康)后果C的乘积，即
　　　　　　(2)
事故的危害一般指造成人身伤亡，所以一般用死亡人数表示，但也有用经济指标［5］或其它指标［6、7］表示的.根据水环境污染的特点，本文则以危险河段的长度作为危害后果计算风险度.如果查清沿河岸和河水面上的单位河长的人员数量，可以很容易地将此转换成以人员伤亡为指标的通用风险度.污染事故发生概率用在桥上翻车污染事故的频率近似表示，即
P=Q1.Q2.Q3.Q4.Q5.Q6.Q7　　　　　　　　　　　　　　　(3)
式中，P为在桥上发生交通污染事故的频率(次/年)；Q1为交通污染事故率(次/年)(根据川黔公路统计为600次/年)；Q2为有毒有害物质占货车比例(根据调查统计为5.7%)；Q3为货车占总交通量的比例(见表2)；Q4为桥长与全路长的比例(全路长为214km);Q5为预测年交通量(见表2)与现状交通量(据可行性研究报告为47919辆/日)的比例；Q6为高速公路对交通污染事故的降低系数(根据美国的调查资料为25%)；Q7为翻车污染事故占一般事故的比例(为15%).
表2　成－南高速公路交通量预测表(辆/d)
Table 2 Traffic prediction on Chengdu－Nancong expressway unit:vehicle/day

　沱江大桥涪江大桥嘉陵江大桥平均交通量货车比例，%
2005年2065914390105251458452
2010年3263823538172252019045
2020年7013554735402043508237
2025年809796855051156　35

　　根据上述数据和表2的预测交通量可估算出沱江、涪江和嘉陵江上发生有毒有害物质污染的风险度列入表3.由表3可以看出，各河流发生有毒有害物质污染的风险度随着公路的运营年限增加而增大.在相同的预测年份，沱江的风险度最大，涪江最小.全路程发生水环境有毒有害物质污染事故风险度最大的是2025年在沱江水域，为1.7024m/年.尽管风险度是这样大，一次事故可能造成760m长的危害河段，但是由表3可见发生这种污染的可能性即概率却是相当小的，仅为0.0024次/年，约为417年发生一次，在只有25—30年的短短营运期内几乎不可能发生.
表3　有毒有害物质污染事故风险度计算表
Table 3 Riskness calculation for a traffic pollution accident of toxical and hazardous materials

　沱　　江涪　　江嘉　陵　江
PRPRPR
2005年0.000700.53200.000860.12040.001590.3498
2010年0.000990.75240.001150.16100.002120.4664
2020年0.001891.43640.002340.32760.004310.9482
2025年0.002241.70240.002820.39480.005201.1440
危险河段长度，m760140220
桥　长，m74712582314
Q4,%0.350.581.08

　　注：P——次/年；R——m/年
4　风险评价
　　从表1可见，在沱江、涪江和嘉陵江大桥上发生一次翻车污染事故，其危险河段分别是760m、140m和220m，危险期最长仅0.5h，而且在这3条江的桥位附近4km范围内因现状水环境质量较差，没有饮用水源，只有航运和灌溉功能，因此，万一发生有毒有害物质交通污染事故，不会因水体污染造成沿岸居民中毒身亡，但对水中的鱼类将产生较大危害，可能导致大量鱼类中毒死亡.
5　结论
　　根据毒理学和水环境污染特点，将有毒有害物质交通污染事故对河流污染的危害划分为危险河段、监察河段和超标河段及相应的延续期，这有利于制定轻重缓急的环保措施.以危险河段长度作为事故造成的后果来计算风险度，具有广泛意义.可根据河流沿岸和河水面上单位河长的人员数量很容易地将其转换为通用的人员伤亡风险度.评价结果表明，成都－南充高速公路上有毒有害物质泄漏对所经水域(沱江、涪江和嘉陵江)污染的风险度最大为1.7024m/年.最长河段是760m，发生的概率仅为0.0024次/年，约为417年发生一次，在只有25—30年的短短营运期内几乎不可能发生.
* 国家环保局监督管理司.环境影响评价培训教材(上册).1996
* 四川省公路规划勘察设计院.成都至南充高速公路工程可行性研究报告.1996年12月
作者单位:刘国东　丁　晶：四川大学水利系，成都 610065，
宋国平：四川省公路规划勘察设计院，成都 610041
参考文献
1　叶文虎，栾胜基编著.环境质量评价学.北京：高等教育出版社.1994.2—4
2　金传良，郑连生.水质技术工作手册.北京：能源出版社.1989.206—207
3　方子云主编.水资源保护工作手册.南京：河海大学出版社.1097—1347
4　余常昭.环境流体力学导论.北京：清华大学出版社.1992.363
5　Rosen L,LeGrand H E. An outline of a guidance framework for assessing hydrogeological risks at early stages. Ground Water, 1997,35(2):195—204
6　Hamed M M,Bedient P B.On the performance of computational methods for the assessment of risk from gound－water contamination. Ground Water, 1997,35(4):638—646
7　McKone T E,Bogen K T.Predicting the uncertainties in risk assessment. Environmental Science and Technology,1991,25(10):1674—1681
1998-01-19收到原稿
1998-07-13收到修改稿
