天然文巖渠納污能力及限制排污總量分析

王宇 王歡

( 1.新鄉(xiāng)水文水資源勘測(cè)局,河南新鄉(xiāng)453002； 2.駐馬店水文水資源勘測(cè)局,河南 駐馬店 450003)

天然文巖渠納污能力及限制排污總量分析

王宇1王歡22

( 1.新鄉(xiāng)水文水資源勘測(cè)局,河南新鄉(xiāng)453002； 2.駐馬店水文水資源勘測(cè)局,河南 駐馬店 450003)

天然文巖渠是指天然渠和文巖渠在長(zhǎng)垣縣大車(chē)集匯合后于濮陽(yáng)縣渠村入黃河的一段河流,河長(zhǎng)46km,其中長(zhǎng)垣縣境內(nèi)42km,濮陽(yáng)市境內(nèi)4km,為支流入黃口段,主要為緩沖干支流水質(zhì),屬于功能性緩沖區(qū)。根據(jù)天然文巖渠新鄉(xiāng)緩沖區(qū)水質(zhì)目標(biāo),通過(guò)對(duì)該段水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)與納污能力現(xiàn)狀分析,計(jì)算在設(shè)計(jì)條件下該段水功能區(qū)的納污能力,提出限制排污總量建議。

天然文巖渠,納污能力,限制排污總量,水質(zhì)模型

1 區(qū)域概況

天然文巖渠源頭分為兩支,南支稱(chēng)天然渠,北支稱(chēng)文巖渠,均發(fā)源于原陽(yáng)縣王祿南和王祿北,在長(zhǎng)垣縣大車(chē)集匯合后稱(chēng)天然文巖渠,于濮陽(yáng)縣渠村入黃河,流域面積2 514km2。匯合后的河段90%以上在長(zhǎng)垣縣境內(nèi)。

2 水功能區(qū)概況

天然文巖渠新鄉(xiāng)緩沖區(qū)包含了天然文巖渠的全部河段,為納入《全國(guó)重要江河湖泊水功能區(qū)劃》的水功能區(qū),屬于一級(jí)水功能區(qū),區(qū)劃河長(zhǎng)46km。該功能區(qū)起始斷面大車(chē)集水文站,終止斷面入黃口,河長(zhǎng)46km,其中長(zhǎng)垣縣境內(nèi)42km,濮陽(yáng)市境內(nèi)4km,為支流入黃口段,主要為緩沖干支流水質(zhì)矛盾,屬于功能性緩沖區(qū)［1］。

3 水功能區(qū)水質(zhì)評(píng)價(jià)與現(xiàn)狀

本次水質(zhì)評(píng)價(jià)均采用2013年實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。以2013年水質(zhì)資料進(jìn)行現(xiàn)狀水功能區(qū)達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià),并確定超標(biāo)水功能區(qū)主要超標(biāo)污染物；針對(duì)汛期、非汛期和全年期進(jìn)行水功能區(qū)類(lèi)別評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838一2002),評(píng)價(jià)方法采用《地表水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》(SL395一2007)。河流做雙指標(biāo)(COD和NH3一N)進(jìn)行水質(zhì)類(lèi)別評(píng)價(jià)。

依據(jù)《地表水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》(SL395一2007),單次水功能區(qū)達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)參照水功能區(qū)管理目標(biāo)進(jìn)行,水質(zhì)類(lèi)別符合或優(yōu)于該目標(biāo)的為達(dá)標(biāo),劣于

該目標(biāo)的為不達(dá)標(biāo)。年度水功能區(qū)達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)應(yīng)在各水功能區(qū)單次達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)成果基礎(chǔ)上進(jìn)行,采用測(cè)次法評(píng)價(jià),即水功能區(qū)年度測(cè)次達(dá)標(biāo)率不小于80%的為達(dá)標(biāo)。

根據(jù)現(xiàn)狀資料對(duì)該水功能區(qū)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)河長(zhǎng)46km,水質(zhì)目標(biāo)為Ⅴ類(lèi),年度水質(zhì)類(lèi)別達(dá)到Ⅴ類(lèi),年度評(píng)價(jià)次數(shù)為4次,達(dá)標(biāo)2次,年度達(dá)標(biāo)率為50%,主要超標(biāo)項(xiàng)目為COD,年度評(píng)價(jià)結(jié)論為不達(dá)標(biāo)見(jiàn)表1。

其余符號(hào)意義同前。

在水域納污能力計(jì)算過(guò)程中各參數(shù)都帶有單位。

4.3 設(shè)計(jì)水文條件的確定

4.3.1 污染物綜合衰減系數(shù)

為簡(jiǎn)化計(jì)算,在水質(zhì)模型中,將污染物在水環(huán)境中得物理降解、化學(xué)降解和生物降解概化為綜合衰減系數(shù),所確定的污染物綜合衰減系數(shù)應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)證［2］見(jiàn)表2。

表1 2013年水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率評(píng)價(jià)信息表

4 納污能力計(jì)算與分析

4.1 納污能力核定的原則

緩沖區(qū)納污能力分兩種情況處理：現(xiàn)狀水質(zhì)優(yōu)于水質(zhì)目標(biāo),且用水矛盾不突出的緩沖區(qū),采用其現(xiàn)狀污染物入河量作為納污能力；現(xiàn)狀水質(zhì)劣于水質(zhì)目標(biāo)或存在用水水質(zhì)矛盾的緩沖區(qū),納污能力計(jì)算方法同開(kāi)發(fā)利用區(qū)［2］。

開(kāi)發(fā)利用區(qū)納污能力根據(jù)各二級(jí)水功能區(qū)的設(shè)計(jì)條件和水質(zhì)目標(biāo),依據(jù)《水域納污能力計(jì)算規(guī)程》(GB/ T25173一2010),選擇適當(dāng)?shù)乃克|(zhì)模型進(jìn)行計(jì)算。排污控制區(qū)水質(zhì)目標(biāo)參考下一級(jí)水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)考慮。

4.2 納污能力計(jì)算模型

依照《水域納污能力計(jì)算規(guī)程》(GB/T25173一2010),結(jié)合該水域特點(diǎn),本次單一河流水功能區(qū)納污能力計(jì)算僅采用一維水質(zhì)模型［4］。

對(duì)于污染物在橫斷面上均勻混合的河段,污染物沿程濃度按下式計(jì)算［5］：

式中Cx——流經(jīng)x距離后的污染物濃度,mg/L；

x——沿河段的縱向距離,m；

u——計(jì)算河段平均流速,m/s；

C0——起始計(jì)算斷面的污染物濃度,mg/L

其余符號(hào)意義同前。

將入河排污口概化至計(jì)算河段中部、以出口斷面控制,水域納污能力計(jì)算公式:

式中Q——計(jì)算河段設(shè)計(jì)流量,m3/s；

L——計(jì)算河段長(zhǎng)度,m；

表2 水功能區(qū)計(jì)算單元綜合衰減系數(shù)

4.3.2 河段設(shè)計(jì)流量(水量)

有長(zhǎng)系列水文資料時(shí),現(xiàn)狀設(shè)計(jì)流量應(yīng)選用設(shè)計(jì)保證率的最枯月平均流量,采用頻率計(jì)算法計(jì)算。無(wú)長(zhǎng)系列水文資料時(shí),可采用近10年系列資料中的最枯月平均流量作為設(shè)計(jì)流量。無(wú)水文資料時(shí),可采用內(nèi)插法、水量平衡法、類(lèi)比法等方法推求設(shè)計(jì)流量。

4.3.3 河段設(shè)計(jì)流速

有流量流速關(guān)系資料時(shí),通過(guò)關(guān)系式U=aQb回歸建立關(guān)系分析河段設(shè)計(jì)流速；有水位流量(或面積流量)資料時(shí),按u=Q/A式計(jì)算河段設(shè)計(jì)流速。式中u為設(shè)計(jì)流速、Q為設(shè)計(jì)流量、A為過(guò)水?dāng)嗝婷娣e。無(wú)資料時(shí),采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算斷面流速,或通過(guò)實(shí)測(cè)確定。對(duì)實(shí)測(cè)流速要注意轉(zhuǎn)換為設(shè)計(jì)條件下的流速。

4.3.4 其他參數(shù)確定

(1)水質(zhì)目標(biāo)Cs

一般采用本功能區(qū)的水質(zhì)目標(biāo)值限值見(jiàn)表3。

表3 水功能區(qū)計(jì)算單元水質(zhì)目標(biāo)值

(2)初始濃度值Co

上游相鄰水功能區(qū)已進(jìn)行水質(zhì)演算或納污能力計(jì)算的,本功能區(qū)納污能力計(jì)算初始濃度值Co值取上游相鄰功能區(qū)下斷面水質(zhì)濃度計(jì)算值,否則本功能區(qū)初始濃度值Co取本功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)值Cs。

源頭水初始濃度值Co取GB3838一2002中Ⅰ類(lèi)水目標(biāo)限值。

(3)污染源概化

根據(jù)調(diào)查確定的入河排污口在水功能區(qū)段上的分布情況,將入河排污口概化為中斷面排污。

支流匯入影響處理。如果支流劃分了水功能區(qū)并要求污控,或者支流現(xiàn)狀水質(zhì)優(yōu)于功能區(qū)水質(zhì),則不考慮支流匯入影響；否則將支流匯入視作污染源處理。

5 納污能力核定結(jié)果

在設(shè)計(jì)計(jì)算條件下,天然文巖渠新鄉(xiāng)緩沖區(qū)經(jīng)計(jì)算核定,COD納污能力約為760.73t/a,NH3一N納污能力約為21.56t/a見(jiàn)表4。

表4 納污能力復(fù)核成果表

表5 限制排污總量成果表

6 限制排污總量方案

緩沖區(qū)是指為協(xié)調(diào)省際間、矛盾突出的地區(qū)間用水關(guān)系而劃定的特殊水域。未經(jīng)流域機(jī)構(gòu)批準(zhǔn),不得在該區(qū)內(nèi)進(jìn)行對(duì)水質(zhì)有影響的開(kāi)發(fā)利用活動(dòng)。緩沖區(qū)的水質(zhì)不得有惡化現(xiàn)象,考慮到該功能區(qū)在河流的最下游,限制排污總量取納污能力值［3］。

天然文巖渠新鄉(xiāng)緩沖區(qū)COD限制排污總量為760.73t/a,NH3一N限制排污總量為21.56t/a見(jiàn)表5。

7 污染物消減量分析

水功能區(qū)污染物消減量為現(xiàn)狀入河排污量減去該功能區(qū)的納污能力。當(dāng)現(xiàn)狀入河排污量小于納污能力時(shí),消減量為0。天然文巖渠新鄉(xiāng)緩沖區(qū)該段水功能區(qū)無(wú)入河排污口,現(xiàn)狀入河排污量為0,所以該段功能區(qū)的消減量為0。

8 建議

嚴(yán)格執(zhí)行《水法》、《水污染防治法》,切實(shí)加強(qiáng)水污染防治。

加快上游城鎮(zhèn)污水處理廠建設(shè)步伐,提高污水處理量,更好地改善該區(qū)域內(nèi)水質(zhì)狀況。

加強(qiáng)水資源取水管理,建立高效的水資源管理體制和運(yùn)行機(jī)制,保證水資源可持續(xù)利用。

［1］河南省水利廳.河南省水功能區(qū)劃報(bào)告［R］.2005.

［2］中華人民共和國(guó)水利部.水域納污能力計(jì)算規(guī)程［S］.

［3］河南省水文水資源局.河南省黃河流域重要河湖水功能區(qū)納污能力核定和分階段限制排污總量控制方案［R］.2012.

［4］韓龍喜.中小型河道納污能力計(jì)算方法研究［J］.河海大學(xué)學(xué)報(bào),2002(1):35一38.

［5］韓進(jìn)能.河流一維水質(zhì)模型在水環(huán)境容量計(jì)算方面的應(yīng)用［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù),1995(4):43一45.

[欄目責(zé)任編輯 賀躍通]

Analysis of Tianranwenyanqu Assimilative CaPacity and Total Pollutant Discharge Limits

Wang Yu1Wang Huan2
(1.Xinxiang Hydrology and Water Resources Survey Bureau,Xinxiang Henan 453002；2.Zhumadian Hydrology and Water Resources Survey Bureau,Zhumadian Henan 450003)

Tianranwenyanqurefers to a river joined up by Tianranqu and Wenyanqu in Changyuan County,running fromQu Villiage,Puyang County into the Yellow River,with a river length of 46km,of which 42km is inChangyuan County,and 4km in Puyang City,as atributary Huangkou section,itswater quality is mainly of buffer stem tributaries, and belongsto the functional buffer zone.According to Tianranwenyanqu buffer zone water quality target,through evaluation on thewater quality standardsin such functional areaand the analysis on the present situation of assimilative capacity,assimilative capacity of the water function zoneunder designed conditionwas calculated,and restrictions on total amount of emissions and suggestions were proposed.

Tianranwenyanqu,assimilative capacity,limit the total amount of sewage,water quality model

X522

A

1003一5168(2015)07一0154一3

2015一6一28

王宇(1984一),男,本科,助理工程師,研究方向:水資源保護(hù),水質(zhì)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)。