北洛河干流水域納污能力計算及保護對策研究

周曉強，曹勝軍，王占峰

（陜西省水文水資源勘測局，陜西 西安 710068）

水域納污能力是水功能區管理的一個重要依據,是水污染防治的重要技術支撐，對落實國家實行最嚴格水資源管理制度、為各級政府制定限制排污總量方案、保護水資源發揮著重要作用。

北洛河是渭河一級支流，是渭河的第二大支流，流經延安、渭南兩市，至三河口入渭河，是沿線城鎮工農業生產的主要水源。但是隨著近年社會經濟的發展，北洛河目前已經成為我省污染最為嚴重的河流之一，嚴重影響著沿岸城市居民生產、生活用水。北洛河水污染防治已經刻不容緩，從嚴核定北洛河干流水域納污能力。開展干流現狀調查，對其按照一維模型計算北洛河干流水域納污能力。根據計算結果控制污染物排放，有效保護水資源。

1 水環境狀況

1.1 污染源現狀

北洛河流域主要污染物為氨氮、CODcr、氟化物等。主要污染物來源為生活、工業和面源污染。據調查，流域內有工業園區10家，涉水排污單位約150家，重點涉水企業46家，主要行業有煤化工、石油開采、果汁、農副產品深加工、化學農藥制造等。北洛河流域內共建成城鎮污水處理廠12座，現狀日處理能力10.4萬t，實際處理能力1487.11萬t/年，保守估計流域內每天至少有12萬t生活污水得不到處直排北洛河。北洛河流域內化學需氧量年排放量2.52萬t，氨氮 0.24 萬 t。

1.2 水質狀況

根據國務院2011年批復的《全國重江河湖泊水功能區劃》（2011年～2030年），北洛河干流目前共有水功能區劃5個，設置代表斷面共6個，分別為：北洛河吳旗源頭水保護區，代表斷面為吳旗；北洛河延安保留區，代表斷面為富縣；北洛河延安農業用水區，代表斷面為交口河村；北洛河延安、渭南農業用水區，代表斷面為石堡川入口和狀頭水文站；北洛河大荔農業用水區，代表斷面為北洛河入渭河口(北洛河)，監測站網見圖1。以上5個水功能區劃的水質控制目標均為III類。

圖1 北洛河水系站網分布圖

根據2017年的監測結果顯示，北洛河富縣和交口河村斷面水質類別全年平均為III類，達到水功能區水質目標的要求，其余4個監測斷面檢測結果均未達標，主要超標因子為：氨氮、CODcr、高錳酸鹽和氟化物等。以氨氮、CODcr為主要污染指數進行沿程水質變化趨勢進行分析，北洛河干流COD濃度從吳旗到交口濃度基本持平，石堡川入口有所減少，狀頭濃度最大，超標2倍左右，到北洛河入渭有所減少；氨氮濃度變化趨勢從石堡川入口以前基本與COD變化一致，從狀頭開始增加，到北洛河入渭口最大，超標3.75倍。從以上變化趨勢能夠看出，北洛河石堡川入口以上延安段污染物的排放量基本與河流稀釋自凈能力持平，從石堡川入口以下進入渭南市COD和氨氮濃度增加比較嚴重，說明在渭南市境內COD和氨氮的污染物入河量超過了河段稀釋自凈能力的范圍。

1.3 主要問題

目前，北洛河水資源量短缺和水質污染問題已十分嚴重，主要體現在:1）水污染問題突出，水體功能遭到嚴重破壞。下游狀頭斷面及入渭口斷面經常出現劣五類水質，并且嚴重影響下游渭河水質達標；2）生態流量難以保障，下游河段北洛河入渭口附近經常出現斷流現象；3）北洛河流域主要河流及干流水質較差，可利用水資源量嚴重缺乏；4）沿岸城鎮污水收集率較低，存在很多生活污水直排現象，水污染現狀已經嚴重制約了沿線城鎮的經濟發展。

2 水域納污能力計算

以近幾年多次對北洛河污染源和水質狀況的抽查監測為依據,以2017年為水質現狀水平年，采用枯水狀態下的河流流量及流速，深入研究北洛河干流的納污狀況。

根據北洛河現狀主要超標項目，采用CODcr和氨氮為主要污染物控制指標。

2.1 設計水文條件

根據《水域納污能力計算規程》(GB/T25173-2010)，設計流量采用90%保證率下最枯月平均流量以及其對應的流速進行納污能力計算。沒有水文站流量流速資料的河段,通過面積比擬法進行推算。

按照以上原則，根據頻率計算的方法，計算出北洛河各水文站的流量成果，見表1。

2.2 綜合降解系數(K)

參考《陜西省水資源保護規劃》《陜西省國家重要江河水功能區納污能力核定和分階段限排總量控制方案報告》等已有納污能力計算成果中北洛河流域降解系數成果，降解系數（K值）采用:CODcr的K值為0.46/d，氨氮的K值為0.30/d。

2.3 起始斷面（C0）及控制斷面濃度(CS)

表1 納污能力計算設計流量、流速成果表

以水功能區為基本單元進行納污能力計算,河流源頭水功能區采用2017年監測的CODCr和氨氮檢測結果為起始斷面濃度（C0），其它水功能區采用上一個水功能區的水質目標作為起始斷面濃度（C0）來計算。

控制斷面濃度（CS）原則上采用水功能區水質目標。

3 水域納污能力計算

按照納污能力計算規程，根據北洛河水文條件，選取一維模型進行計算，計算公式為:

式中，Gx=L為流經米距離后的主要污染物濃度（mg/L）；C0為起始斷面污染物濃度（mg/L）；M 為污染物入河速率（g/s）；L為計算河段長度（m）；U為設計流量下的平均流速（m/s）；K為污染物綜合衰減系數（1/s）；X為排污口距控制斷面縱向距離（m）；M為水域納污能力，kg/s；Qp為廢污水排放流量，m3/s；Q為初始斷面的流量，即90%保證率下最枯月平均流量，m3/s。

根據調查的北洛河干流水文、水環境、排污口、支流口、取水口資料，按照公式1進行計算，計算結果見表3。

表3 北洛河干流納污能力計算成果

4 污染防治措施

（1）各級政府結合經濟社會發展規劃需要，根據北洛河干流納污能力，制定污染物總量削減方案，在逐步削減入河污染物總量的情況，合理使用水域納污能力資源，滿足水資源保護的要求。

（2）加強面源污染綜合治理。通過建立有機食品基地、綠色食品基地、無公害食品基地，來促進農業生產發展，減少農藥、化肥的使用量；推動農業產業結構調整，減少面源污染對河流水質的影響。

（3）加強污水處理廠的建設，加大污水收集處理率，確保沿岸污水得到有效的收集處理，入河污水能夠達標排放。

5 結論

（1）納污能力的計算過程中起始斷面濃度C0除北洛河吳旗源頭水保護區采用實際監測結果外，其它水功能區均采用的均為上個斷面的水質目標進行納污能力計算。這種設計條件下計算出來的納污能力是建立在上段水功能區達標的基礎上。但是實際北洛河從交口河以下水質基本不達標。如果C0按監測水質計算，交口河以下功能區基本納污能力計算結果為負值，沿岸經濟發展將受到極大的制約。因此，本文采用上個功能區的水質目標計算納污能力是為了明確污染主體，明晰責任，去除因上游水質超標影響導致下游水功能區納污能力減小的影響。

（2）按照水功能區管理要求，保護區及保留區不允許設置排污口，因此對源頭水保護區及保留區納污能力計算成果僅供參考。

（3）北洛河干流CODcr納污能力為2648.2 t/a，氨氮納污能力為215.3 t/a，遠小于北洛河現狀的CODcr和氨氮入河量。根據水質監測數據可以看出北洛河從狀頭及以下開始水質極具下降，說明污染物排放主要集中在下游地區。需要加強對下游地區排污口的管理，加大污染物的削減力度，才能確保北洛河水質達標。

（4）北洛河納污能力的計算成果對編制北洛河水資源保護規劃,制定水污染物防治規劃、北洛河流域治理、流域排污口整治等方面具有重要的指導依據。