台风季节山体水库水情变化及水厂的应急管理

张孝忠¹ , 刘志刚²

（1.徐州市水利建筑设计研究院有限公司，江苏徐州221000；

2.宁波市自来水有限公司, 浙江 宁波 315041）

摘  要：以宁波为代表的沿海城市每年都受到数次台风影响。台风过境前后，山体水库水位短时骤升、水量极具增加、水质迅速变化；水厂进水水质持续变差，水处理药剂耗量成倍增加。台风引起的水质问题增加水处理过程的负荷，应急管理给水厂库存带来挑战。结合台风季节水库和水厂基本参数，将台风应急管理分为风前、风期和风后三种情况分别给予应对，对于突发性变化水质的针对性处理，确保台风季节的安全供水。

关键词 台风，应急管理，水库，水厂

1介绍

以水库水为代表的地表水源作为饮用水源，水质易受台风、洪涝、干旱、极端降水等外届环境因素的影响^[1,2]。其中，台风作为最严重的自然灾害之一，过境时携带的强降雨造成水库原水水质严重恶化，如浊度急剧变化，氨氮、耗氧量等污染物浓度持续增长；原水水质突变必然对水厂制供水带来巨大挑战^[3]。

在宁波，四座现代化水厂（毛家坪水厂、江东水厂、北仑水厂、江北水厂）的原水均取自水库^[4,5]。每年7月至10月进入汛期，宁波都会台风的影响，如2022年第11号台风“轩岚诺”、2022年7月第11号台风“桑达”、2022年9月的“梅花”，以及2017年9月间接影响宁波的“海葵”。

台风引发的强降雨对水库周围表层土壤侵蚀严重，水库周边山体土壤中大量泥沙和有机污染物随强降雨一道汇入水库，致使水库水质瞬时严重恶化。突发性水环境和污染水质引起的连锁反应，包括对水库和水处理厂的影响，使水库和自来水厂的常规管理失效^[6]。 

目前，台风应急管理的研究主要涉及疾病、工业、灾害评估等经济领域。只有少数应急管理研究涉及饮用水。本文通过对近年来台风对山体水库水文和水质的影响以及对水厂和水处理过程的影响的分析，针对性提出应急管理方案，并为受台风频繁影响水库和水厂的应急管理模式提供借鉴基础。

2材料和方法

2.1 宁波受台风影响基本情况介绍

一般来说，宁波每年受到五到八次台风的影响。据统计，中国建国以来，到访的台风估计不下150次。通过分析历史上台风的数据和特征，将影响规律分为三类:

 (1)直接登陆。海平面最大风力可达15级，沿海面积可达13级以上，陆地面积可达9级以上，过程面降水量为200 ~ 400mm，西、南山区和静脉东段迎风坡度可达400 ~ 600mm 以上。海岸风暴潮最高可超过2.5米。

2)在浙闽交界处登陆，然后经浙江向北移动。宁波最大海平面在14以上，沿海地区可达11以上，陆地可达8级以上，过程面积200 ~ 300mm，其中西部、南部山区和东部迎风坡降水量可达300 ~ 500mm 以上。海岸风暴潮最高可超过1.5米。

(3)从宁波市北部沿海登陆。宁波最大风力15以上，沿海地区可达13级以上，陆地面积可达9级以上; 过程面积100 ~ 250mm，其中明四山及东海岸迎风坡可达300mm 以上; 沿海地区最大风暴潮可达2.0 m 以上。

2.2 水库及水厂介绍

皎口水库位于鄞州区，毗邻余姚和奉化。集水区主要涉及两个城市(区)的四个市镇，流域面积为259平方公里。周公宅水库及皎口水库下游通过天然河流形成梯级水库。原水通过直径2.8米的涵洞输送至水厂，全过程约9.6公里。原水引水工程的重力流动，入水厂后进行强化混凝、沉淀及过滤的传统处理水净化。

2.3 台风对水库的影响

台风往往伴随着极端暴雨，期间的降雨量远高于多年平均水平，过程雨量为280 ~ 400毫米^[9,10]。研究表明，在台风季节，风暴潮和强降水占年降水量的70% 。水库在大范围暴雨中，径流聚集速度加快，常常引起洪水，洪水聚集到河口，进入水库。水库作为防洪、灌溉、饮用水一体化的水利工程，台风引起的降水对水库的影响是不言而喻的。台风过境后，水库水位和蓄水能力发生巨大变化，水位上升约6-10米，蓄水能力增加39% 至147%。为了减低台风对水库的影响，减少不必要的损失，水库管理人员必须接收5-6天前的台风预警和预报，提前开闸放水，控制水库极限水位。

表1. 水库水位和蓄水能力

2.3 台风对水处理的影响

从台风期间水厂的统计数字(表一至三)可见，台风对水处理过程的影响一般在台风期间及过境后七至二十天。水处理过程的负荷增加，主要原因是原水水质持续变化。

水厂水质历史资料表明，以浊度为代表的原水水质恶化将导致水处理厂停产。一般来说，当沉淀水浊度低于2NTU 时，出水浊度基本可以控制在0.5 NTU 以下。通过对台风期间降水水质资料的比较，不难发现台风过境初期沉淀水浊度的波动幅度很大(远大于2NTU) ，这间接反映了水厂不能为台风引发的水质变化做好充分的准备，同时也不能忽视水质的快速变化给水厂的控制带来的巨大困难。 

在水处理过程中，首先受到影响的是水处理设备减少，过滤频率增加，反冲洗周期缩短，洗涤频繁。其次，试剂消耗量的快速增长对植物的库存构成了严峻的挑战。以混凝剂为例，每日消耗量为正常每日计划消耗量(12mg/L)的2.5至5倍。同时，消毒剂和石灰的使用增加了2倍余。

2.4 台风对水厂基础设施的影响

2013年10，第23台风“菲特”登陆象山县沿岸，导致供水系统被破坏，供水区大致暂停；2015年7月，台风“海葵”导致超过100万用户停电，三个水厂停电。

面对台风对水处理厂的强烈冲击，水处理厂的工作人员要能够有效地防范和应对防汛单位在各种情况下可能发生的各种情况，从而避免和减轻台风等自然灾害对供水设施造成的影响，有必要预设台风来袭击一切可能发生的紧急情况。经验表明，水厂防洪的重点是改善泵房、反冲泵房和周边山坡。

3 水库、水厂抗台风应急管理

3.1 在台风过境前

3.1.1 水库抗台应急管理

(1) 台风过境前，水库管理员必须对遥测站进行检查和维护。及时检查安全隐患，确保各仪器正常运行，确保水雨信息的准确传递。同时，需要调整入流站的距离系数，并在此之前对实测流量进行训练仿真。从而保证了关键数据的测量和准确性，为防洪提供了可靠的数据信息。

(2) 密切注意气象部门掌握台风相关信息(如形态、路径、风速、降水量等) ，预测未来水位，提前释放蓄水能力，使水库最大限度地发挥泄洪作用。强调在加强水库科学调度的同时，充分考虑水库下游河道的承载能力和运行安全。科学地降低水位，保证台风期水位控制在限制水位以下，充分发挥水库防洪和综合效益。

(3) 水库管理人员要加强对建设设施和非工程设施的检查和维护，提前制定科学详细的防汛应急预案。进一步加强工程检查，确保水情遥测系统、防洪闸系统、防洪通信系统、供电系统、洪水预报系统等设施的正常运行，做到及时、有效、有力的应对保障。

3.1.2 水厂抗台应急管理

为了建立台风来袭时水库与水处理厂的联动机制，水库采取措施，水厂不能闲置。

(1) 收到有关宁波受台风影响的消息后，水厂立即召开防汛应急会议，成立防汛应急小组，确定并部署准备工作，同时向全体员工传达防台防洪工作，提醒在抗台风期间注意工作和行车安全。

(2) 设备有关部门应当事先对供电线路、生产设施、设备等进行防洪、安全检查。同时，要重点加强室外设备和设施的建设，检查厂内照明设备和排水泵，确保紧急情况下的正常使用。最后但并非最不重要的，找出可能的薄弱环节，实施及时的预防措施或纠正。

(3) 对水厂排水沟进行清淤，确保排水顺畅。

(4) 检查水净化的储备，并预先购买次氯酸钠、氯化铝及氢氧化钙，以免因交通阻塞而影响水净化的供应。预测台风的影响时间和一般使用的药水，科学地储存各种水净化。

(5) 备有足够的防洪物资，包括应急灯、潜水泵、草绳、雨衣及其他用具，以备在危险情况下使用。

(6) 水质实验室及运作小组应加强在台风季节监测水质的次数，以防止洪峰期间原水受到污染。

(7) 加强和加固植物区域，特别是公路树木的加固。

3.2 在台风过境时

台风过境时，水库的前期工作已基本完成。但自来水厂仍面临巨大压力，员工必须保持警惕:

（1）紧急救援队员立即进入预定情况，水厂指定紧急救援队员24小时轮班值班，并立即参与救援工作。

(2)安全生产应急领导班子应全面分析上游水情信息，及时反馈，做到早发现、早报告、早防范

 (3)应急人员应定期对厂区进行检查，注意停电后水泵房的排水和设备状况，在最短时间内组织维修。

(4)应急小组成员应密切关注水厂的监测数据和设备设施，增加检查次数，及时向应急救援小组报告。

(5)水质测试部门每两小时检测原水水质和出水水质，以便指导投放水净化的员工根据水质测试部门提供的数据准确投放药剂。除此之外，给药人员还需要密切注意沉淀池和过滤器浊度的变化，以便在出现异常情况时与实验室人员取得联系。同时，增加了沉淀池的刮泥次数，缩短了污泥吸入和过滤器反冲洗周期。出水浊度未达到内控指标时，应减少用水量，降低生产负荷，提高水处理效果，并通知给水泵房调整供水流量。

(6)维修厂房门窗，停止临时用电，外出时注意安全，留意周围是否有绿化或悬挂物，以免受伤。

3.3 台风过后

宁波受台风的正面影响和降水过程相对较短，持续时间为12 ~ 20小时。但台风超强破坏力引起了一系列连锁反应，影响水库及水厂的正常运行，如山洪暴发、水库及大坝周围发生滑坡等。因此，在台风离开后，水库管理人员应及时监测溢洪道的流量和安全系统的情况。对于水处理厂来说，重点是加固和重建受损的基础设施，修复受损的结构，保证城市的正常供水。

4结论

极端降水的台风将对水库产生巨大的影响，导致水位和水量瞬间迅速上升，水厂的破坏性影响将是广泛而持久的。台风引起的水质水处理过程的每一个环节都面临严峻的挑战。为了确保城市安全和人民生命安全，快速、安全的应急措施是饮用水场应对台风季节的重要组成部分，必须实施小规模的应急措施。水库和水电站的有关从业人员应该相互合作，共同应对台风造成的灾害。

参考文献

[1]. 吕高峰等, 大坝遭遇台风条件下的分级预警逻辑及实现. 大坝与安全, 2023(02): 第1-12页.

[2]. Wu, Y., et al., Research on the influential characteristics of asymmetric wind fields on typhoon waves. Frontiers in Marine Science, 2023.

[3]. Li, S., et al., Optimization method of skeleton network partitioning scheme considering resilience active improvement in power system restoration after typhoon passes through. International Journal of Electrical Power and Energy Systems, 2023. 148.

[4]. Li, G., et al., Multiscale energy analysis of the impact of Typhoon Kalmaegi in the South China Sea. Deep-Sea Research Part I, 2023. 194.

[5]. 朱昕晖, 方孙珂与林建民, 基于地震学的台风监测研究. 地震学报, 2023. 45(03): 第411-430页.

[6]. 谢涛, 陈佳俊与鄢俊洁, 台风中心区域亮温空间扰动特征研究及台风定位应用. 自然灾害学报, 2023. 32(02): 第161-177页.

作者简介：张孝忠（1992-），男，江苏徐州，硕士，工程师，主要从事城市给排水、海绵城市等工作。通讯地址：江苏省徐州市新安路9号。联系电话：15205196605，Email：1403691909@qq.com。