基于輸入響應關系的小流域污染防治規(guī)劃研究

摘要：本文將輸入響應關系應用于流域污染防治規(guī)劃，以日照市傅疃河流域為例，得出2015年流域COD入河量應在預測的基礎上至少再削減657t/a，探討出一條更加科學、有效的流域水污染綜合治理方案。

關鍵詞：輸入響應關系流域污染防治規(guī)劃

隨著經濟的快速發(fā)展及城鎮(zhèn)化進程的加快，工業(yè)、農業(yè)、生活用水大量增加，水資源被大規(guī)模的開發(fā)利用，河流的生態(tài)用水被嚴重擠占，而且大量的工業(yè)生活廢水排入河流，造成了河流水環(huán)境容量減少，水質惡化。而如何協(xié)調經濟發(fā)展和流域水環(huán)境保護的問題成為環(huán)境保護“十二五”規(guī)劃的重要課題，而要做到有針對性的實施排污總量控制，一個關鍵性的技術工作是建立污染源排放量與河流水質之間的輸入響應關系[1]。這個關系應能反映在設計條件下，給定水域和污染物排放條件，污染源排放污染物的數(shù)量所引起水域水質指標增加或減少的數(shù)量。

1、研究方案

本文以傅疃河流域為例，在確定傅疃河流域的邊界，實地調查、收集背景資料的基礎下，采用污染指數(shù)法對流域水環(huán)境質量現(xiàn)狀進行評價，確定水體污染級別及主要污染河段，確定研究區(qū)域及控制斷面及入河污染源強，運用水質模型預測與實際監(jiān)測值相結合的方法，根據水文資料及污染源資料確定研究區(qū)COD和氨氮的輸入響應系數(shù)，建立污染源與河流水質之間的輸入響應關系；根據“十二五”環(huán)境保護規(guī)劃及經濟發(fā)展規(guī)劃預測2015年污染物排放量及入河量，并與基礎年比較各污染源及污染物的變化趨勢，根據輸入響應關系預測流域水環(huán)境質量，提出“十二五”期間入河污染物總量控制目標，有針對性地提出流域污染防治對策措施，制訂組織保障措施，并進行污染防治目標可達性分析。

2、輸入響應關系的建立

建立輸入響應關系的基礎工作包括：污染源調查、劃分河段，統(tǒng)計各河段的納污量、設置控制斷面、控制斷面水質和流量實測，確定輸入響應系數(shù)，最終建立污染源排放量與河流水質輸入響應關系。

2.1污染源調查

調查向收納河流排污的污染源及污染物量，調查內容包括污水排放量，污染物濃度，污染物量，污染源排放規(guī)律等。

以2009年為基礎年，對傅疃河流域調查結果顯示：污水入河量2298.36萬t/a，COD排放量19194t/a，NH3-N排放量1707.6t/a。

2.2河段劃分、控制斷面的設置

以便于水質、流量監(jiān)測為主要依據對河段進行劃分，在每一河段設置控制斷面一個，將調查的污染源按入河排污口位置劃分到各河段中。

2.3流量、水質監(jiān)測資料調查

近年來傅疃河流域內采取了一系列的環(huán)境治理措施，使傅瞳河水體水質狀況得到了改善。日照水庫斷面COD年均濃度值較低，變化不大，大古鎮(zhèn)斷面有下降的趨勢；日照水庫斷面NH3-N年均濃度值較低，近年來有升高的趨勢。

2.4輸入響應系數(shù)計算

以研究區(qū)域為基本分析單元，按上游污染物輸入量、下游污染物輸出量分別進行污染物的節(jié)點平衡分析。根據完全混合模式計算控制斷面的水質，然后根據控制斷面污染物實測濃度和計算濃度確定輸入響應系數(shù)。

實測濃度值

輸入響應系數(shù)=—————————100% （6-1）

水質模型計算濃度值

本文選取75%保證率下的年徑流量；入境斷面、出境斷面濃度分別采用2009年傅疃河日照水庫和大古鎮(zhèn)斷面水質監(jiān)測數(shù)據年均值；入河污水量以工業(yè)污染源和城鎮(zhèn)生活污染源污水入河量計。采用完全混合模式計算污染物入河后的混合濃度（不考慮污染物降解因素）。完全混合模式的數(shù)學表達式為：

c=(cpQp+chQh)/(Qp+Qh)（6-2）

式中：c—not;not;not;—污染物濃度（垂向平均濃度，斷面平均濃度），mg/L；cp——污染物排放濃度，mg/L；ch——河流來水污染物濃度，mg/L；Qp——廢水排放量，m3/a；Qh——河流來水流量，m3/a。

2.5輸入響應關系的建立

傅疃河日照水庫和大古鎮(zhèn)斷面之間河段的輸入響應關系可用下式表示：

式中：c—not;not;not;—大古鎮(zhèn)斷面污染物濃度，mg/L；Wp——該河段進入的污染物量，g/a；Wh——該河段上游來水帶入的污染物量，g/a；Qp——廢水排放量，t/a；Qh——上游來水流量，t/a；k——該河段輸入響應系數(shù)。

3、研究成果

采用2015年污染物入河量預測數(shù)據，根據已經建立傅疃河流域研究河段輸入響應關系，分析2015年傅疃河出境水質。

在徑流量等水文條件保持不變，僅考慮污染物入河量變化的情況下，按照預測污染入河情況，“十二五”期間傅疃河出境斷面水體中COD、氨氮濃度將有所下降，可以滿足Ⅳ類標準要求。

根據日照市環(huán)境保護“十二五”規(guī)劃的要求，到2015年傅疃河水質改善目標應比2010年全省“十一五”期間主要河流水質改善目標再提高20%，即省控斷面COD指標達到20mg/L，NH3-N指標達到1.04mg/L。由表3可看出，NH3-N預測結果可以達到改善目標的要求，但是COD預測結果不能達到要求。

根據經濟社會發(fā)展預測及污染物排放預測，到2015年，流域研究區(qū)內COD入河量為3564.57噸/年。根據日照市環(huán)境保護“十二五”規(guī)劃的要求，到2015年傅疃河水質改善目標為COD濃度達到20mg/L ，如果要達到要求，一方面應削減研究區(qū)內（即日照水庫出口到下游大古鎮(zhèn)斷面）COD入河量，另一方面應改善日照水庫及上游斷面水質。經計算，2015年流域研究內COD入河量應在預測的基礎上至少再削減657t/a。

4、結論

本文通過實際調查，在分析傅疃河流域水質現(xiàn)狀、確定入河污染源的基礎上，運用建立分析、水質模型預測與實際監(jiān)測值相結合的方法，確定了研究區(qū)輸入響應系數(shù)，建立了污染源與河流水質之間的輸入響應關系。根據已建立的輸入響應關系預測了2015年傅疃河流域水環(huán)境質量，計算出“十二五”期間入河污染物總量控制目標，流域COD入河量應在預測的基礎上再削減657t/a，為傅疃河流域污染防治工作提出了更加科學有效的方案。且經分析，在各種污染防治措施有效實施下，到2015年可以實現(xiàn)流域水質改善目標，技術和資金滿足需求，可實施性強。

由于統(tǒng)計數(shù)據的限制，本文僅建立了傅疃河上一個河段的輸入響應關系，隨著污染源統(tǒng)計方法的改進，傅疃河上各河段的輸入響應關系需要進一步的研究、建立。

作者簡介：丁娜（1977-），女，工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境管理工作。