瓜涇口北斷面污染源解析及水體達標研究

牛川+凌虹+王連軍

摘 要：瓜涇口北斷面為重點流域控制斷面，2019年水質考核目標為Ⅳ類，2015年12個月水質監測結果顯示，瓜涇口北斷面氨氮尚不能達標。該研究對瓜涇口北斷面水環境現狀進行了調查，分析了污染物入河量及構成，診斷和識別主要水環境問題，通過水文水質模型構建及模擬計算，提出保障斷面達標的污染物削減方案。

關鍵詞：重點流域控制斷面；污染物入河量；模型構建；削減方案；斷面達標

中圖分類號 X26 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）16-0083-04

Research on Pollution Source Apportionment and Section Attaining Standards of North Guajingkou

Niu Chuan1 et al.

（1Jiangsu Key Laboratory of Environmental Engineering，Jiangsu Province Academy of Environmental Science，Nanjing 210036，China）

Abstract：The section of North Guajingkou is key watershed control section，and the water quality assessment objective for 2019 is class Ⅳ.Water quality monitoring results of twelve months in 2015 showed that the water quality index of ammonia nitrogen could not achieve standards.The present water environment situation of North Guajingkou section is investigated，the pollutant inlets into river and constitute are analyzed，and the main water environmental problems are diagnosed and identified.Through construction and simulation calculation of hydrology and water quality model，the pollutant reduction plan is put forward to ensure attaining standards of the section.

Key words：Key watershed control section；Pollutant inlets into river；Model construction；Reduction plan；Section attaining standards

1 研究區域及概況

瓜涇口北斷面位于江蘇省吳中區郭巷街道，為京杭運河吳中段下游的行政交界控制斷面、十二五重點流域控制斷面、河長制斷面，2019年“水十條”水質考核目標為Ⅳ類水，2015年12個月水質監測結果顯示，瓜涇口北斷面氨氮尚不能達標。

吳中區地處長江下游，為太湖水網平原的一部分，境內水網稠密，江河湖泊眾多。全區最高水位平均值3.38m，最低水位平均值2.43m，常年水位平均值2.83m。京杭運河由北至南溝通海河、黃河、淮河、長江、錢塘江五大水系，通航里程為1442km，主要分布在山東濟寧市以南、江蘇和浙江三省。吳中段屬京杭運河江南運河段，流向為向南流[1-2]。

京杭運河是吳中區的主要河流，瓜涇口北斷面是考核吳中區出境水質的主要斷面之一，確保瓜涇口北斷面水質達標對保障京杭運河及吳中區出境水質達標具有重要意義。本研究的研究范圍包括吳中區城南街道、郭巷街道、吳中高新區以及越溪街道、橫涇街道、臨湖鎮、東山鎮[3]。

2 水環境現狀調查分析與評估

2.1 水環境質量現狀 根據2015年水質監測情況，從水質指標月均值角度分析，瓜涇口北斷面水質屬于地表水Ⅴ類，超標的主要因子為氨氮，其中氨氮屬Ⅴ類水質范疇。

2.1.1 年際變化 根據瓜涇口斷面近5年水質情況，對主要考核指標（高錳酸鹽指數、氨氮、總磷）做變化分析，如圖1所示。由圖1可以看出，近5年來瓜涇口北水質總體有所改善。其中，高錳酸鹽指數較為穩定，基本維持在Ⅲ類水標準；氨氮濃度在2012—2014年持續上升并超過Ⅴ類水范疇，2015年有所改善，但仍超過Ⅳ類水標準；總磷濃度值2011年能夠維持在Ⅳ類水標準之內，并在2012年后穩定在Ⅲ類水標準。

2.1.2 逐月變化 以下分析瓜涇口北斷面2015年1—12月份水質監測數據。由圖2可知，2015年度，瓜涇口北斷面高錳酸鹽指數基本保持在6mg/L以下，相對穩定，能夠達到Ⅳ類水質的考核要求；氨氮濃度月間變化幅度較大，9月該指數低于Ⅲ類水質1mg/L的標準值，3月份氨氮濃度超過Ⅴ類水質標準限值，屬劣Ⅴ類范疇，其他月份均超過Ⅳ類水質標準值；總磷指數基本維持在Ⅲ類水標準，水質情況相對穩定，且能達到Ⅳ類水質考核要求。

2.2 污染物入河量及構成 研究范圍內污染源主要為工業和生活污染源，無農業污染源，各污染源入河總量見表1。由表1可知，區域內污染物入河量中化學需氧量、氨氮和總磷主要來源于接管生活污染源，分別占59.73%、57.38%和67.65%。

3 水文水質模型構建

3.3 模型污染源概化 次計算共概化點源排污口3個，分別為城區污水處理廠、城南污水處理廠和城東污水處理廠，概化點源排污口信息見表2。endprint

3.4 邊界條件選取及參數率定 根據模型河網概化結果，選取10個邊界斷面，邊界具體位置見圖3，模型水動力邊界條件采用逐月水文巡測資料，水質邊界條件采用逐月水質監測資料[7-8]。采用河網內斜港大橋斷面的逐月水質監測數據進行水質模型的參數率定，率定得到COD的降解系數為0.09～0.13d-1，氨氮的降解系數為0.06～0.09d-1，TP的降解系數為0.06～0.1d-1。斜港大橋斷面水質計算值和實測值的對比結果見圖5，研究區域水質模型計算值與實測值吻合較好，COD的平均相對誤差小于9.7%，氨氮的平均相對誤差小于14.99%，TP的平均相對誤差小于11.96%，說明該模型可用于描述研究區域的水質變化過程[9-10]。

4 整治任務及削減方案

4.1 水環境整治任務 根據以上分析，京杭運河水體納污能力有限，加之沿岸多種污染源排放氨氮、總磷進入水體，對瓜涇口北斷面水質造成影響。根據水環境污染現狀，擬開展工業、生活等污染源整治，加快污水處理廠配套管網及農村生活污水處理設施建設，推進工業企業廢水集中處理及清潔生產審核等工業點源污染治理；同時要采取強化上游來水污染預警與防控、加強航道管理及污染治理、加快產業結構調整及推進監管體系建設等污染防治措施，保障斷面按期穩定達標[11]。

4.2 污染物削減方案制定 根據水環境整治任務對研究范圍提出污染物削減方案[12-13]，方案見表3。

5 結論

瓜涇口斷面的污染狀況是由多種污染因素疊加的結果，通過污染源解析、模型預測及制定相應的污染物削減方案，實施相應的綜合整治工程，可直接提高入河污染物削減總量，使瓜涇口北斷面氨氮年均濃度達到1.07mg/L，在保障上游來水達標及整治工程落實到位的前提下，可以實現瓜涇口北斷面按期穩定達標。

參考文獻

[1]趙振興，何建軍.水力學[M].北京：清華大學出版社，2010.

[2]中國環境規劃院.全國水環境容量核定技術指南[R].北京：中國環境規劃院，2003.

[3]俆心彤，逄勇.吳江市水功能區納污能力及限制排污總量研究[J].水資源與水工程學報，2014，25（1）：52-55.

[4]李捷陳，俊英，蘇曉，等.基于圣維南方程組的水位流量單值關系應用[J].人民黃河，2016，38（1）：22-27.

[5]Brunner，Gary W.HEC-RAS River Analysis System[M].U.S.：Hydrological Engineering Center，2008.

[6]Brunner，Gary W.HEC-RAS Reference Manual [M].U.S.：Hydrological Engineering Center，2008.

[7]葉旭.溫瑞塘河流域污染物總量控制研究[D].杭州：浙江大學，2002.

[8]羅縉，逄勇，羅清吉，等.太湖流域平原河網區往復流河道水環境容量研究[J].河海大學學報：自然科學版，2004，32（2）：144-146.

[9]盧士強，徐祖信.平原河網水動力模型及求解方法探討[J].水資源保護，2003，19（3）：5-9.

[10]潘曉春.天然河道水面曲線的迭代算法[J].電力勘測，2002，35：54-58.

[11]王飛兒，徐向陽，方志發，等.基于COD通量的錢塘江流域水污染生態補償量化研究[J].長江流域資源與環境，2009，18（3）：259-263.

[12] 楊松彬，董志勇.河網概化密度對平原河網水動力模型的影響研究[J].浙江工業大學學報，2007，35（5）：567-570.

[13]馬倩，劉俊杰，高明遠.江蘇省入太湖污染量分析（1998-2007年）[J].湖泊科學，2010，22（1）：29-34. （責編：張宏民）endprint