海林市海浪河納污能力分析

羅漠江，王 釗，劉 萍

(牡丹江水文局，黑龍江牡丹江157000)

1 河流基本情況

海浪河為牡丹江一級支流，亦屬松花江二級支流。位于黑龍江省東南部海林市境內(nèi)。金、元稱“孩水”，明稱“海蘭河”、“孩浪河”，清初稱“海郎必刺”，中華民國以后稱“黑林河”、“海林河”。海浪，為“孩”、“海蘭”、“黑林”的音轉(zhuǎn)，滿語，“榆樹”之意。發(fā)源于張廣才嶺東麓，流經(jīng)海林市長汀、舊街、石河、海南等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，在牡丹江市郊區(qū)龍頭山東北注入牡丹江。全長210 km，河寬50～125 m，水深1～3 m，流域總面積5 225 km2。每年11月中旬—次年4月上旬為結(jié)冰期。上中游為林區(qū)，是黑龍江省重要木材產(chǎn)地。下游為河谷平原，建有小型水電站和大型灌區(qū)。海浪河干流地勢西高東低，平均海撥高度為500 m。該河屬山區(qū)性河流，坡陡急流，多峽谷急彎，干流自然落差530 m。上游為深山區(qū)，下游為淺山丘陵，河口附近為沖積平原，占海林市行政區(qū)面積的53%。該流域為我省降水高值區(qū)，上游流域年平均降水量為800 mm。海浪河流域干流梯級水電站共規(guī)劃9級梯級電站，總裝機257 800 kW。

2 海林市重點排污企業(yè)及污染物排放量情況

海林市重點排污企業(yè)及污染物排放量情況詳見表1。

表1 重點排污企業(yè)及污染物排放量情況一覽表

3 水功能區(qū)劃概況

以2009年海林市為例列于表2。

監(jiān)測的依據(jù)與標準包括以下3個方面:

1)《黑龍江省地表水水功能區(qū)標準》(DB23/T740—2003)。

2)《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》(SL219—98)。

3)《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838—2002)。

表2 海林市海浪河水功能區(qū)劃段數(shù)、河長及各水功能區(qū)現(xiàn)狀

4 納污能力分析計算

納污能力分析計算見圖1。

圖1 納污能力影響因素關(guān)系圖

5 數(shù)學模型計算法按下列程序

5.1 初始濃度值Co的確定

根據(jù)上一個水功能區(qū)的水質(zhì)目標值來確定Co，即上一個水功能區(qū)的水質(zhì)目標值就是下一個功能區(qū)的初始濃度值Co。

5.2 水質(zhì)目標Cs值的確定

水質(zhì)目標Cs值為本功能區(qū)的水質(zhì)目標值。

海浪河海林市源頭水保護區(qū)COD指標Co為15 mg/L，Cs為15 mg/L，氨氮指標Co為0.5 mg/L，Cs為0.5 mg/L;海浪河海林市保留區(qū)COD指標Co為5 mg/L，Cs為5 mg/L，氨氮指標Co為0.5 mg/L，Cs為0.5 mg/L;海浪河海林市飲用、工業(yè)用水區(qū)COD指標Co為15 mg/L，Cs為15 mg/L，氨氮指標Co為0.5 mg/L，Cs為0.5 mg/L。

5.3 水功能區(qū)納污能力

指對確定的水功能區(qū)，在滿足水域功能要求的前提下，按給定的水功能區(qū)水質(zhì)目標值、設(shè)計水量、排污口位置及排污方式下，功能區(qū)水體所能容納的最大污染物量，以t/a表示。

5.4 保護區(qū)和保留區(qū)納污能力

保護區(qū)和保留區(qū)的水質(zhì)目標原則上是維持現(xiàn)狀水質(zhì)，其納污能力則采用其現(xiàn)狀污染物入河量。對于需要改善水質(zhì)的保護區(qū)，需提出污染物入河量及污染源排放量的削減量，其納污能力需要通過計算求得，具體方法同開發(fā)利用區(qū)納污能力計算。

5.5 開發(fā)利用區(qū)納污能力

開發(fā)利用區(qū)納污能力需根據(jù)各二級水功能區(qū)的設(shè)計條件和水質(zhì)目標，選擇適當?shù)乃克|(zhì)模型進行計算。

5.6 納污能力設(shè)計條件

水功能區(qū)納污能力計算的設(shè)計條件，以計算斷面的設(shè)計流量(水量)表示?，F(xiàn)狀條件下，一般采用最近10 a最枯月平均流量(水量)或75%保證率最枯月平均流量(水量)作為設(shè)計流量(水量)。集中式飲用水水源地，采用95%保證率最枯月平均流量(水量)作為其設(shè)計流量(水量)。

斷面設(shè)計流速確定可按下式計算:

式中:V為設(shè)計流速;Q為設(shè)計流量;A為過水斷面面積。

海浪河各斷面流量近10 a枯水流量＞15 m3/s＜150 m3/s，屬于中型河流，計算河流水域納污能力采用近10 a最枯月平均流量作為設(shè)計流量。海浪河海林市源頭水保護區(qū)設(shè)計流量1.25 m3/s;海浪河海林市保留區(qū)設(shè)計流量1.32 m3/s;海浪河海林市飲用、工業(yè)用水區(qū)設(shè)計流量1.43 m3/s。

6 水域納污能力的計算方法

污染物在河段橫斷面上均勻混合，可采用河流一維模型計算水域納污能力。主要適用于Q＜150 m3/s的中小型河段。

適用于污染物在橫斷面上均勻混合的中、小型河段。污染物濃度按下式計算:

式中:Cx為流經(jīng)x距離后的污染物濃度，mg/L;x為沿河段的縱向距離，m;u為設(shè)計流量下河道斷面的平均流速，m/s;K為污染物綜合衰減系數(shù)，L/s。

圖2 河流中污染源均勻排放示意圖

納污能力計算主要是根據(jù)水域條件選擇合適的數(shù)學模型，我市以河道水功能區(qū)為主，所以主要以一維水質(zhì)模型推算水功能區(qū)納污能力，并將入河排污口概化在河段的中點處。即入河排污口位于計算河段的中部時，水功能區(qū)下斷面的污染物濃度按下式計算:

海浪河海林市源頭水保護區(qū)COD指標K值0.232(L/s)，氨氮指標K值0.252(L/s);海浪河海林市保留區(qū)COD指標K值0.243(L/s)，氨氮指標K值0.265(L/s);海浪河海林市飲用、工業(yè)用水區(qū)COD指標K值0.277(L/s)，氨氮指標K值0.312(L/s)。

7 納污能力計算成果

本次納污能力計算，分析指標為COD、氨氮。成果見表3、表4。

表3 海浪河納污能力計算(COD指標)

表4 海浪河納污能力計算(氨氮指標)

8 限制排污總量

本次海浪河海林市源頭水保護區(qū)、海浪河海林市保留區(qū)期間河段沒有相應(yīng)的大型排污企業(yè)排污，只有鄉(xiāng)村的生活污水部分流入，如果按一維水質(zhì)模型推算水功能區(qū)納污能力，其結(jié)果會出現(xiàn)負值，這與實際是不符的。故海浪河海林市源頭水保護區(qū)、海浪河海林市保留區(qū)納污能力為零。

海浪河海林市飲用、工業(yè)用水區(qū)現(xiàn)狀水質(zhì)是Ⅲ級，水質(zhì)目標是Ⅱ級。COD指標納污能力是432.1 t/a，入何控制量432.1 t/a，入河消減量1 032.1 t/a，排放控制量738.6 t/a，排放消減量1 764.3 t/a;氨氮指標納污能力是16.3 t/a，入河控制量10.1 t/a，入河消減量0.0 t/a，排放控制量25.4 t/a，排放消減量0.0 t/a。

［1］ 國家環(huán)境保護總局.GB3838—2002地表水環(huán)境質(zhì)量標準［S］.北京:國家環(huán)保局，2002.

［2］ 環(huán)保部.HJGB04—2010地表水環(huán)境質(zhì)量評價方法［S］.北京:中華人民共和國環(huán)境部，2011.

［3］ 蘭州大學.水資源評價［M］.蘭州:蘭州大學出版社，2006.