菏澤市水功能區(qū)限制納污控制指標和警戒線

畢桂真 賈平英 王衛(wèi)萍 黃 東

（山東省菏澤水文水資源勘測局 菏澤 274000）

菏澤市水功能區(qū)限制納污控制指標和警戒線

畢桂真 賈平英 王衛(wèi)萍 黃 東

（山東省菏澤水文水資源勘測局 菏澤 274000）

本文通過對菏澤市水文規(guī)律、污染源排放情況、水功能區(qū)水質(zhì)現(xiàn)狀的研究評價，計算菏澤市水功能區(qū)納污能力，核定菏澤市限制納污指標，并對水功能區(qū)可能面臨的超標風險進行分析，劃定菏澤限制納污警戒線。

納污能力 限制納污指標 超標風險 納污警戒線

1 水功能區(qū)納污指標和預(yù)警線劃定的目的及意義

2009年3 月21 日水利部部長陳雷接受新華社記者專訪時表示，解決我國日益復(fù)雜的水資源問題，必須實行最嚴格的水資源管理制度，全面提高水資源管理能力和水平，著力提高水資源利用效率和效益，以水資源的可持續(xù)利用支撐經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。必須不斷完善并全面貫徹落實水資源管理的各項法律、法規(guī)和政策措施，劃定水資源管理三條“紅線”：一是明確水資源開發(fā)利用紅線，嚴格實行用水總量控制；二是明確水功能區(qū)限制納污紅線，嚴格控制入河排污總量；三是明確用水效率控制紅線，堅決遏制用水浪費。菏澤市水質(zhì)現(xiàn)狀還不適應(yīng)第二條紅線，所以菏澤市制定水功能區(qū)限制納污指標和研究劃定水功能區(qū)限制納污預(yù)警線控制入河排污總量問題已是迫在眉睫。

2 區(qū)域概況

2.1 河流、水系和經(jīng)濟概況

菏澤市屬黃河沖積平原，地勢平坦，土壤肥沃，除黃河灘區(qū)379km2為黃河流域外，其余均為淮河流域。河道徑流注入南四湖。境內(nèi)河流豐枯變化大，屬季節(jié)性河流。是山東省確定重點發(fā)展的優(yōu)質(zhì)農(nóng)副產(chǎn)品生產(chǎn)加工基地、能源化工基地和商貿(mào)物流基地。

2.2 水功能區(qū)劃分情況

依據(jù)《山東省水功能區(qū)劃》要求，菏澤市共劃分8個一級水功能區(qū)，主要為開發(fā)利用區(qū)。14個二級水功能區(qū)，功能區(qū)總長度為567.3 km。

3 污染源評價

3.1 達標排放情況

依據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）標準中的一級標準B標準和《山東省海河流域水污染物綜合排放標準》（DB37/675－2007）對全市排污口進行達標評價。該標準適用于排入GB3838-2002地表水Ⅲ水域的污水處理廠出水。

評價結(jié)果顯示在評價的22處入河排污口中，只有6處排污口能夠達標排放，達標率約為30%。

3.2 主要污染源與主要污染物

采用等標污染負荷法確定全市的主要污染物與主要污染源。

依據(jù)2009年6月監(jiān)測結(jié)果進行評價，菏澤市主要的污染源為一些城區(qū)綜合排污口和化工企業(yè)排污口，其中最主要的排污口為菏澤市睿鷹化工廠排污口。主要污染物為COD、BOD5、NH3-N、TP 等。

4 水功能區(qū)水質(zhì)現(xiàn)狀評價及污染物指標的確定

依據(jù)2009年3月份山東省水環(huán)境監(jiān)測中心菏澤分中心監(jiān)測資料（其中馬莊因施工采用11月份資料）對菏澤市各水功能區(qū)水質(zhì)現(xiàn)狀進行評價。評價標準采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）。采用單項指標法進行單項評價水質(zhì)類別，采用地圖疊加法進行綜合評價水質(zhì)類別，并根據(jù)各二級水功能區(qū)水質(zhì)目標進行水質(zhì)現(xiàn)狀達標評價和計算主要超標污染物的超標倍數(shù)。

評價結(jié)果顯示，菏澤市的14個二級水功能區(qū)水質(zhì)現(xiàn)狀為Ⅲ類到劣Ⅴ類。洙趙新河?xùn)|明排污控制區(qū)和東魚河北支菏澤排污控制區(qū)沒有水質(zhì)目標，不參與達標評價，在剩下的12個二級水功能區(qū)中只有東魚河成武工業(yè)用水區(qū)水質(zhì)綜合評價類別達標，其他水功能區(qū)水質(zhì)均不能達標，達標率為8.3%。其中鄆巨河鄆城農(nóng)業(yè)用水區(qū)、萬福河成武農(nóng)業(yè)用水區(qū)、東魚河北支下游農(nóng)業(yè)用水區(qū)污染物超標比較嚴重，超標最嚴重的污染物均為氨氮，其超標倍數(shù)分別為4.2倍、6.9倍、6.5倍。

從全市水功能區(qū)水質(zhì)現(xiàn)狀評價情況來看，菏澤市水功能區(qū)主要污染物為高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷等有機污染，本次納污能力計算結(jié)合菏澤市水功能區(qū)實際情況按全省統(tǒng)一確定的污染物指標為：COD和氨氮。

5 水功能區(qū)納污能力及限制納污指標核定

5.1 水質(zhì)模型的建立及其模型參數(shù)的確定

5.1.1模型的建立

菏澤市境內(nèi)河流流量一般小于150m3/s，屬中小型河段，污染物在河段橫斷上相對均勻混合，可采用河流一維模型計算水域納污能力。假定水功能區(qū)內(nèi)河段的過水斷面、流速、離散系數(shù)均為常數(shù)，污染物的排放率恒定，污染物在河流中只進行一級降解反應(yīng)，再無其他源匯項。

得一維穩(wěn)態(tài)單變量模型的數(shù)學(xué)方程如下：

式中：C——流經(jīng)x距離后污染物的濃度，mg/l；

C0——初始斷面污染物濃度值，mg/l；

X——沿河段的縱向距離，km；

Μ——河道斷面的平均流速，m/s；

K——污染物綜合衰減系數(shù)，1/d。

5.1 .2 模型參數(shù)的率定

（1）綜合衰減系數(shù)K

該系數(shù)常用實測資料率定或水團追蹤法求取，也可用已有研究資料經(jīng)類比分析確定。

為分析污染物衰減規(guī)律，采用了以往50個河段的k值實驗結(jié)果，通過對k值的分析，得到對k值影響最大的因素是河段平均流速，其次是水溫。由相關(guān)分析得COD的k值：k=0.050+0.68μ；NH3-N的 k值：k=0.061+0.551μ。

（2）設(shè)計流量

由于菏澤市各水功能區(qū)所處河流為季節(jié)性河流，依據(jù)《山東省水功能區(qū)限制排污總量的意見》，結(jié)合菏澤市水資源條件，選用近20年水文資料系列，選取75%保證率典型年非汛期平均流量作為本次納污能力計算的設(shè)計流量。

（3）設(shè)計流速

對應(yīng)設(shè)計流量下計算單元的設(shè)計流速，采用以下經(jīng)驗公式和設(shè)計流量來確定。

u=aQb

式中：u——斷面平均流速，m/s；

Q——流量值，m3/s；

a、b——待定系數(shù)。

5.2 水功能區(qū)納污能力計算

在不考慮排污進入水體后的混合過程的前提下，根據(jù)采用的一維水質(zhì)模型和排污口的概化情況，功能區(qū)納污能力的計算采用下式：

式中：W——計算單元的納污能力，t/a；

L——功能區(qū)長度，km；

Q——計算單元上斷面的設(shè)計流量，m3/s；

U——計算單元設(shè)計流量下的設(shè)計流速，m/s；

5.3 菏澤市水功能區(qū)納污能力核定結(jié)果

根據(jù)水功能區(qū)納污能力設(shè)計條件和計算模型，確定各水功能區(qū)的納污能力。菏澤市水功能區(qū)化學(xué)需氧量總計納污能力為13570t/年，氨氮總計納污能力為713t/年。

5.4 菏澤市水功能區(qū)限制納污指標核定結(jié)果

依據(jù)《山東省水功能區(qū)劃》，菏澤市一級水功能區(qū)主要為開發(fā)利用區(qū)，二級水功能區(qū)主要為工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水區(qū)和排污控制區(qū)，污染物入河控制量原則上等于水功能區(qū)的納污能力值，部分新建和在建水源地入河控制量為零。水功能區(qū)限制納污指標采用入河控制量。全市化學(xué)需氧量限制納污總指標為11906.07t/年，氨氮限納污總指標為626.58t/年。

6 水功能區(qū)限制納污警戒線管理風險分析

為最大限度地降低水功能區(qū)限制納污警戒線劃定和監(jiān)督管理風險，在水功能區(qū)警戒線劃定的過程中必須對水功能區(qū)可能面臨的超標風險進行分析，使警戒的劃定和實施手段更趨合理。

6.1 分析設(shè)計頻率本身遭遇超標風險

客觀水體的納污能力是隨時間和空間動態(tài)變化的?？紤]到動態(tài)變化的量難以作為污染物總量的控制依據(jù)，從便于管理與監(jiān)督的角度出發(fā)，在水功能區(qū)納污能力的計算方法中，引入設(shè)計水文條件，將動態(tài)納污能力人為地轉(zhuǎn)化成靜態(tài)設(shè)計指標。由于引入了設(shè)計頻率的概念，也就引入了一定的保證率和風險。菏澤市境內(nèi)的河流大多屬于季節(jié)性河流，因此，要綜合考慮當?shù)睾恿鞯乃乃Y源條件，分析不同河段不同水期遭遇超設(shè)計水文條件的可能性和出現(xiàn)超納污能力排污致使功能區(qū)水質(zhì)惡化的風險。

6.2 分析警戒線劃定水質(zhì)指標不超標，其他水質(zhì)指標超標的風險

由于受納污能力計算方法和水質(zhì)監(jiān)測能力等客觀條件限制，限制納污警戒線作為區(qū)域污染物入河控制管理依據(jù)，其控制的污染物指標不可能涵蓋《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》中所有的109項指標，只能是在區(qū)域內(nèi)具有代表性和污染負荷較大的指標。然而，實際入河污染物的組成千差萬別，在水功能區(qū)水質(zhì)監(jiān)督管理過程中會遇到排污方完全按照紅線指標分配的容量進行污染源排放，也符合國內(nèi)相關(guān)類污染源排污規(guī)定，并且在功能區(qū)內(nèi)警戒線規(guī)定的水質(zhì)指標不超標，但卻出現(xiàn)了非規(guī)劃類水質(zhì)指標超標現(xiàn)象。因此，在警戒線劃定工作中，要在對水功能區(qū)水質(zhì)和入河排污口認真調(diào)查監(jiān)測的基礎(chǔ)上，對某些特定污染源的特定污染物進行登記，分析由于非警戒線劃定指標超標引超水功能區(qū)超標的風險。

6.3 分析納污能力計算誤差引起水功能區(qū)水質(zhì)超標風險

水體納污能力反映了水體在規(guī)定的水質(zhì)目標和設(shè)計水文條件下，水體所能承納的某種污染物質(zhì)量，其中包括稀釋能力和自凈降解能力?，F(xiàn)有納污能力計算方法往往對水質(zhì)演變過程通過多種假設(shè)，進行簡化處理，用于描述自然水體十分復(fù)雜的生化降解過程，由此計算得到的水體納污能力與實際水體納污能力相比不可避免地存在著誤差。所以在納污能力計算過程中根據(jù)水文條件和集中排污區(qū)的實際位置對部分水功能區(qū)的計算和排污口簡化條件作了一些調(diào)整。

7 水功能區(qū)納污警戒線劃定

水功能區(qū)納污警戒線劃定，實際上是用不同的警戒線來代表不同水平的污染物入河控制量，根據(jù)污染物入河量監(jiān)測資料對水功能區(qū)的排污實行不同級別的預(yù)警，防止污染物入河量超過水功能區(qū)限制納污指標，其最終目的是實施入河污染物總量控制。以水功能區(qū)限制納污控制指標作為水功能區(qū)限制納污紅色警戒線。水功能區(qū)納污橙色警戒線按水功能區(qū)限制納污指標的90%確定。水功能區(qū)納污黃色警戒線按水功能區(qū)限制納污指標的75%確定