鶴山市沙坪河水功能區納污能力核定和分階段排污總量控制方案研究

江楚華

摘 要：通過對鶴山市沙坪河水功能區的區域概況、水質現狀、污染源及廢污水排放情況的調查分析，建立水質數學模型和確定參數，計算水功能區納污能力，提出規劃年沙坪河水功能區排污總量控制方案、保護對策及工程和管理措施，為地方保護、管理、治理水資源，推動經濟、社會和環境的協調發展提供科學依據。

關鍵詞：沙坪河;水功能區;納污能力;排污總量;控制方案

中圖分類號：X52 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）13-0009-02

沙坪河是江門鶴山市城區的主要河流，但近年來隨著社會經濟的快速發展，河流水質逐年變壞，為保障沙坪河流域內社會經濟的長期可持續發展，開展沙坪河水功能區納污能力核定和分階段限排總量控制方案研究十分必要，也是是全面貫徹和落實2011年中央一號文件關于實行最嚴格水資源管理制度，強化水資源保護監督管理的需求，是新形勢下劃定水功能區限制納污紅線的需要[1]。

1 水功能區基本情況

《江門市水功能區劃》中劃定沙坪河一級水功能區為沙坪河開發利用區，二級水功能區為沙坪河工業農業用水區，主導功能為工用、農用、景觀，水質管理目標為Ⅳ類。沙坪河主要包括3條重要的支流：一是桃源河，源頭起于大較耳，集雨面積75.3km2，長19km，平均坡降0.0019;二是升平河，源頭起于皂幕山，集雨面積85.1km2，長24km，平均坡降0.0042;三是下游的古蠶水，源頭起于大雁山集雨面積25km2，全長11km，平均坡降0.0022。

2 水功能區水質現狀評價

2.1 評價標準及方法

此水資源質量狀況評價采用《地表水環境質量標準（GB3838-2002）》，監測及評價項目為24項基本項目，并根據《地表水資源質量評價技術規程》（SL395-2007）的要求[2]，本項目采用單因子評價法對水功能區水質進行評價。于2017年6月至2018年5月對沙坪河典型斷面進行水質監測，每月監測1次，共12次。

2.2 水功能區水質現狀評價

監測結果表明，各監測斷面現狀水質較差，均未達到IV類水質目標，其中除了沙坪河上游石龍斷面的水質為V類，其余監測斷面水質為劣V類。分析各監測斷面的超標項，得到水質超標項包括有化學需氧量、氨氮、總磷、五日生化需氧量（BOD5）、高錳酸鹽指數、溶解氧，其中氨氮、五日生化需氧量超標較為嚴重。

3 污染源排放情況綜合評價及預測

規劃水平年：基準年為2016年，近期水平年為2020年，遠期水平年為2030年。

據分析計算，沙坪河流域現狀年COD入河總量為4948.92 t/a，氨氮入河總量為395.70t/a;2020年中COD入河總量為1735.78t/a，氨氮入河總量為196.79t/a，;2030年中COD入河總量為1994.98t/a，氨氮入河總量為208.43t/a。

4 水功能區納污能力計算

水域納污能力是指在設計水文條件下，滿足計算水域的水質目標要求時，該水域所能容納某種污染物的最大數量[3]。

4.1數學模型選用

河流一維水質模型計算模型如下：

（1）河段的污染物濃度按式（1）：

式中：Cx為流經距離后的污染物濃度，單位為mg/L;為沿河段的縱向距離，單位為m;為設計流量下河道斷面的平均流速，單位為m/s;為污染物綜合衰減系數，單位為1/s;C0為初始斷面的污染物濃度，單位為mg/L。

（2）對應的水域納污能力按式（2）計算：

式中：M為水域納污能力，單位為g/s;CS為水質目標濃度值，單位為mg/L;Q為初始斷面的入流流量，單位為m3/s;QP為污廢水排放流量，單位為m3/s。

（3）入河排污口位于計算河段的中段時（即x=L/2時），水功能區下游斷面的污染物濃度及其相應的水域納污能力分別按式（3）和式（4）計算：

式中：M為污染物入河速率，單位為g/s;Cx-1為水功能區下斷面污染物濃度，單位為mg/L。

4.2 模型參數的確定

（1）現狀初始濃度下C0的選取：選取流域內干流、各支流的現狀實際監測濃度作為納污能力計算初始濃度。對于沙坪河干流下游河段，受潮汐影響區段內增加水量的現狀初始濃度采用沙坪河匯入口沙坪水閘處的現狀濃度。

（2）規劃初始濃度下C0的選取：根據上一個水功能區的水質目標值來確定C0，即上一個水功能區的水質目標值就是下一個功能區的初始濃度值C0。沙坪河干流及各支流上游不存在水功能區，初始濃度值C0取沙坪河水功能區水質目標值CS。沙坪河水功能區的水質管理目標是Ⅳ類，相對應的COD和氨氮濃度值分別為30mg/L、1.5mg/L。同時，考慮到沙坪河干流下游河段由于其水體流通性較好，與水質較好的西江水體存在交換作用，結合沙坪水閘處現狀情況（COD濃度值低于III類標準值）和西江的水功能區水質目標（III類），設定區段內潮汐產水COD為沙坪水閘處現狀值、氨氮初始濃度初始濃度為III類標準對應值。

（3）綜合衰減系數K的確定：本次計算依據廣東省已有研究成果結果，結合沙坪河河道較狹窄且流速較快的特點，確定化學需氧量和氨氮的衰減系數分別是0.3（l/d）和0.1（l/d）。

（4）糙率的確定：通過比較沙坪河與有關文獻介紹的類似河道的糙率，結合珠江三角洲網河地區的河道糙率以及1983年、1997年推求沙坪河水面線時選用的糙率情況，選用綜合糙率為0.025。

（5）設計流量：采用90%保證率最枯月平均流量或者近10年最枯月平均流量。

4.3 沙坪河流域各河段納污能力結果

納污能力結果表明，該來水頻率下沙坪河流域內氨氮現狀負荷整體超標，COD部分超標，為實現水體達標，需要對兩種污染物負荷進行削減。整個流域內水體COD現狀削減量為533.69t/a，氨氮現狀削減量為350.75t/a。規劃初始濃度下沙坪河流域COD、氨氮納污能力分別為1582t/a，為57.36t/a，見表1。

5 沙坪河流域污染控制分解方案

在將納污能力分配到各行政區時，以各河段流經陸域范圍作為主要劃分依據，同時考慮到桃源河、古蠶水流經陸域絕大部分為桃源鎮、雅瑤鎮，本次分配將兩條支流的納污能力分別分配至桃源鎮、雅瑤鎮;考慮到升平水流經陸域較大部分位于古勞鎮，將升平河納污能力大部分分配至古勞鎮，小部分分配至龍口鎮。2020年沙坪河流域COD目標入河削減量為486.42t/a，排放削減量為1157.90t/a;氨氮目標入河削減量為139.43t/a，排放削減量為347.90t/a。2030年沙坪河流域COD目標入河削減量為631.37t/a，排放削減量為1457.41t/a;氨氮目標入河削減量為151.07t/a，排放削減量為362.54t/a。

6 結論及建議

6.1 結論

（1）沙坪河水功能區現狀水質為劣V類，達不到IV類的水質管理目標，不達標的指標是COD、氨氮、BOD5、高錳酸鹽指數等，其中氨氮和五日生化需氧量超標最為嚴重。

（2）納污能力計算結果：1）現狀初始濃度下，來水條件為90%最枯月流量時沙坪河流域COD、氨氮的納污能力分別為248.05t/a、-350.75t/a;2）規劃初始濃度下，來水條件為90%最枯月流量時沙坪河流域COD、氨氮的納污能力分別為1582t/a、57.36t/a。

（3）污染物目標削減方案從區域來看，古勞鎮和桃源鎮的污染物削減任務相對較重。

（4）在流域內相關污染源防治工作方案和規劃的支撐下，污染物目標削減方案具有一定的可達性。

6.2 建議

（1）大力完善城鎮和農村污水處理基礎建設：1）落實建設方針政策，完善處理設施及管網建設。2）嚴格污水處理廠出水要求，適當提高出水標準。

（2）優化升級產業布局，大力加強工業污染防治措施：1）推動產業結構調整，構建現代產業體系。2）全面實施區域限批，嚴格環境準入。3）實施重點行業清潔化改造，加強工業廢水排放監測。

（3）加大力度發展生態農業，構建現代集約農業：1）引導畜禽養殖業的優化升級，疏解畜禽養殖總量。2）積極發展特色農林業，建設綠色農業示范工程。

（4）加強水功能區水環境治理的工程建設：1）加強水功能區水環境治理的工程建設。2）建立人工濕地，促進河流生態系統恢復。3）利用潮汐來達到生態補水的目的。

參考文獻

[1] 曾金鳳.東江源區重要江河湖泊水功能區納污能力及限制排污研究[J].人民珠江，2012，33（05）：64-67.

[2] 吳東芳.嫩江干流點污染源入河排污口現狀布局分析研究[D].吉林大學，2010.

[3] 中華人民共和國水利部.SL348-2006，水域納污能力計算規程[S].