涇河流域陜西段水環(huán)境容量估算和分配模型研究

王菊翠, 陳書中, 胡安焱, 霍艾迪， 仵彥卿

(1.長安大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 西安 710054; 2.西安理工大學(xué) 水利水電學(xué)院, 西安 710048;3.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第六地質(zhì)大隊, 鄭州 450016; 4.陜西省環(huán)境保護水土污染與修復(fù)重點實驗室, 西安 710054)

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涇河流域陜西段水環(huán)境容量估算和分配模型研究

王菊翠1,4, 陳書中3, 胡安焱1,4, 霍艾迪1，4， 仵彥卿2

(1.長安大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 西安 710054; 2.西安理工大學(xué) 水利水電學(xué)院, 西安 710048;3.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第六地質(zhì)大隊, 鄭州 450016; 4.陜西省環(huán)境保護水土污染與修復(fù)重點實驗室, 西安 710054)

非點源污染河流的水環(huán)境容量研究對其污染物總量控制具有現(xiàn)實意義。采用輸出系數(shù)法計算年投放量和年入河量，對年入河量進行按月分配，通過河流輸入—輸出平衡關(guān)系計算研究河段的月自凈水量。結(jié)果表明：按照水環(huán)境功能區(qū)劃中Ⅲ類水質(zhì)的要求，涇河流域陜西段總氮全年超標，流域內(nèi)各污染源的總氮投放量均需削減，削減總量達到3 191.891 1 t；按照污染源削減量分配結(jié)果，土地利用類型是總氮污染削減量最大的(1 294.239 6 t)，而畜禽養(yǎng)殖是削減比例最大的污染源(47.76%)。從污染源的時間分配來看，降水量大的豐水期是污染物削減量最大的時期，各污染源的削減量隨著降水徑流的增大而增大，說明降水徑流是造成涇河流域陜西段總氮污染的限制性因子。

水環(huán)境容量; 輸出系數(shù)法; 總氮; 涇河

水環(huán)境容量是指水體在設(shè)計水文條件和規(guī)定的環(huán)境目標下所能容納的最大污染物量。它反映了污染物在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化和積存規(guī)律，也反映了水環(huán)境在滿足特定功能條件下對污染物的承受能力。按照污染物降解機理，水環(huán)境容量包括稀釋容量和自凈容量兩部分。稀釋容量是指在給定水域的來水污染物低于出水水質(zhì)目標時,依靠稀釋作用達到水質(zhì)目標所能承納的污染物量。自凈容量是由于沉降、吸附、生物化學(xué)等物理、化學(xué)和生物作用，給定水域達到水質(zhì)目標所能自凈污染物的量。水環(huán)境容量的估算是水質(zhì)目標管理的基本依據(jù)，是水環(huán)境規(guī)劃的主要約束條件，也是污染物總量控制的關(guān)鍵技術(shù)支持。當前的水環(huán)境容量研究主要針對以點源污染為主的河流[1-4]，對點源和面源同污染的河流也有研究[5-6]，但對以非點源為主河流的水環(huán)境容量研究幾乎沒有。隨著人口的增加和農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，非點源污染問題越來越突出，將非點源污染納入到污染物總量控制體系中具有非常重要的意義。針對涇河流域陜西段的水污染現(xiàn)狀及污染特征，提出非點源污染河流的環(huán)境容量研究及削減方案，為涇河乃至渭河的水污染控制提供理論依據(jù)。

國外學(xué)者對環(huán)境容量的研究采用水質(zhì)數(shù)學(xué)模型的方法進行了很多研究，從1925年sreeter and phelos首次建立了DO—BOD一維水質(zhì)模型，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已發(fā)展了如美國的QUAL-Ⅰ和Ⅱ河流綜合水質(zhì)模型、河口水質(zhì)模型(ES00 l)和動態(tài)河口模型(DEM)等許多形式的水質(zhì)模型。隨著計算機技術(shù)的日趨成熟，出現(xiàn)了一些水質(zhì)模型通用軟件，如美國環(huán)保局推出了一維水質(zhì)模型QUAL2 E和WASP(Water Quality Analysis Simulation Program)軟件系統(tǒng)。我國對環(huán)境容量的研究大致分為4個階段，從20世紀70年代末至80年代初提出了水環(huán)境容量的概念，分析水環(huán)境容量的影響因素，到出現(xiàn)了多目標綜合評價模型、潮汐河網(wǎng)地區(qū)多組分水質(zhì)模型、非點源模型、大規(guī)模系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃模型等，促進了水環(huán)境容量應(yīng)用研究的發(fā)展。20世紀90年代以來，環(huán)境容量研究已全面進入應(yīng)用階段，明確規(guī)定在全國范圍內(nèi)對環(huán)境危害較大的12種污染物實行總量控制制度，許多學(xué)者對中國的許多重要河流的水環(huán)境容量進行了研究，成果大量涌現(xiàn)。一些學(xué)者對湖泊水、感潮河段和河網(wǎng)水環(huán)境容量進行了研究[7-9]。不少學(xué)者對河流水環(huán)境容量的計算方法進行了深入的探討，其大致可分為3類：解析公式算法[10]，模型試錯法[11]和系統(tǒng)最優(yōu)化分析方法[12]。水環(huán)境容量的大小不僅與環(huán)境水體自身特征有關(guān)，還受控制斷面的水質(zhì)目標，污染物的排放方式和排污的位置[13]和污染物的混合程度[14]等影響。

涇河是渭河的一級支流，黃河的二級支流，涇河陜西段流經(jīng)黃土高原溝壑區(qū)、丘陵溝壑區(qū)和渭河階地區(qū)。該地農(nóng)業(yè)發(fā)達，工業(yè)僅有少量的果汁廠和煤礦。經(jīng)過水質(zhì)評價，涇河水污染主要是有機型污染和氮污染，研究區(qū)控制斷面總氮的水質(zhì)均為Ⅴ類或劣Ⅴ類[15]。通過實地調(diào)研，河流氮污染主要以非點源污染為主，營養(yǎng)源主要考慮土地利用、農(nóng)村生活和畜禽養(yǎng)殖3大類[16]。結(jié)合各種營養(yǎng)源數(shù)據(jù)統(tǒng)計資料，在考慮降雨因素和流域損失因素的影響下，利用輸出系數(shù)法模型估算出張家山斷面以上總氮非點源負荷。研究區(qū)控制斷面的水質(zhì)均為Ⅴ類或劣Ⅴ類，對上下游均超出水環(huán)境功能區(qū)劃水質(zhì)標準的研究河段，可利用的水環(huán)境容量為研究段的自凈水量。本研究針對以非點源污染為主的河流污染總量控制問題，提出適用于非點源污染河流的水環(huán)境容量和相應(yīng)集水區(qū)內(nèi)污染源投放削減量的分月估算方法，同時提出考慮環(huán)境、社會和經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的水環(huán)境容量和污染源投放削減量分配方案，以建立非點源污染總量控制的方法體系。

1 研究區(qū)概況

涇河是渭河的兩大支流之一，在陜西省境內(nèi)長272.5 km，流域面積9 210 km2。涇河陜西段干流有景村斷面和張家山斷面。涇河流域在陜西省境內(nèi)張家山斷面以上主要為黃土高原溝壑區(qū)和丘陵溝壑區(qū)，高原溝壑區(qū)源面平整，為農(nóng)業(yè)較集中的地區(qū)，丘陵溝壑區(qū)溝壑發(fā)育，植被較差，水土流失嚴重；張家山以下為河川階地區(qū)。該區(qū)多年平均降水量556 mm，降水量年際變差大，年內(nèi)分配也很不均勻，7—10月4個月降水量占全年降水量的56%。該區(qū)農(nóng)業(yè)以小麥、玉米等為主，工業(yè)不發(fā)達，主要有小型的果汁廠、煤礦等鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)。隨著工農(nóng)業(yè)的逐步發(fā)展，涇河水環(huán)境已逐年惡化。涇河陜西段污染物除了來自涇河上游的有機廢水(來自甘肅)外，張家山斷面以上主要接納咸陽市的長武、彬縣、涇陽、旬邑、永壽5個縣的全部或部分工業(yè)污水和城鎮(zhèn)生活污水及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所帶來的非點源污染，這些污染已嚴重地影響到河流的水質(zhì)。

2 材料和方法

2.1 基礎(chǔ)資料的收集

河流的水文水質(zhì)數(shù)據(jù)和降水量數(shù)據(jù)由陜西省水文局水環(huán)境監(jiān)測中心和勘察處提供，流域內(nèi)土地利用面積、人口、畜禽養(yǎng)殖和經(jīng)濟產(chǎn)值等數(shù)據(jù)由陜西省咸陽環(huán)保局環(huán)境監(jiān)測站提供。河流水環(huán)境功能區(qū)標準根據(jù)《陜西省咸陽市水環(huán)境功能區(qū)劃匯總分析報告》確定，水質(zhì)標準采用《國家地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838—2002)。

2.2 相應(yīng)集水區(qū)氮投放量和入河量估算及水環(huán)境容量分配方法

通過實地調(diào)查，結(jié)合研究區(qū)的統(tǒng)計資料，分析出集水區(qū)內(nèi)氮的各種污染源，采用輸出系數(shù)法模型[17-18]估算氮的投放量和入河量。氮投放量是指不同土地利用類型中氮的投入量、生活和畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的氮排放量之和。入河量是投放量經(jīng)過各種復(fù)雜過程后進入河流的量。然后根據(jù)河流污染負荷的質(zhì)量守恒定律，估算河流對氮每月的自凈能力，結(jié)合統(tǒng)計分析，建立河流自凈量的估算模型。以此為依據(jù)，估算為保證河流水質(zhì)達標的每月水環(huán)境容量或相應(yīng)集水區(qū)內(nèi)的非點源氮投放的削減量。

2.2.1 集水區(qū)內(nèi)氮投放量和入河量估算方法 通過實地調(diào)查，研究區(qū)污染物主要來自于不同土地利用類型中氮的輸出以及農(nóng)村生活和畜禽養(yǎng)殖所產(chǎn)生的氮排放，在研究區(qū)除了一些煤礦企業(yè)和小型果汁廠排放的有機廢水以外，幾乎沒有其他點源總氮排放量，因此可以忽略點源氮排放。河流相應(yīng)的集水區(qū)氮年投放量(QAE，t/a)和年入河量(QIR，t/a)由公式(1)，(2) 估算。

QAE=Wf+Wd+Wk

(1)

其中：Wf為不同土地利用類型投入的氮量(t)；Mi為不同土地利用類型的面積(ha)；Ai為不同土地利用類型氮的輸出系數(shù)(kg/ha·a)；Wd為生活污染產(chǎn)生的氮量(t)；Pd為人口總數(shù)(ca)；Ad為每人每年的氮輸出系數(shù)(kg/ca·a)；Wk為畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的氮量(t)；Qk為第k種畜禽的數(shù)量(ca)；Ak為第k種畜禽的總氮輸出系數(shù)(kg/ca·a)。

(2)

式中：λi為第i種土地利用類型的總氮入河系數(shù)(%)；λd為生活污染產(chǎn)生的總氮入河系數(shù)(%)；λk為第k種畜禽污染產(chǎn)生的總氮入河系數(shù)(%)。

2.2.2 集水區(qū)氮年入河量的按月分配方法 從非點源污染的定義和形成過程來看，流域的非點源負荷與降雨量的多少密不可分，降水產(chǎn)生的徑流是非點源污染產(chǎn)生的原動力和載體，尤其在流域的豐水期，大的降雨量和持續(xù)較長的時間幾乎能將所有的污染物遷移到河道水體中，因此降雨是產(chǎn)生非點源污染的主要原因。研究表明，河道水體中的非點源氮污染與降雨量呈正相關(guān)[19-20]。在一年里由于降雨具有時間的變異性，通過對涇河流域陜西段水體中氮濃度與降雨量和流量進行相關(guān)分析，氮濃度與降雨量和流量存在著顯著的相關(guān)性。因此根據(jù)降雨量對集水區(qū)全年氮入河量進行按月分配：

(3) 式中：QIRm為第m個月集水區(qū)氮入河量(t/月)；Pm為第m個月的降雨量(mm)；Pyear為全年降雨量(mm)。

2.2.3 河流氮自凈量估算方法 根據(jù)質(zhì)量守恒定律，河流中氮的輸入和輸出總負荷相等。河流中氮月總輸入負荷量包括集水區(qū)月入河量和上游流入(IPLm，t/月)的負荷量；月總輸出負荷量包括月下游的輸出量(DPLm，t/月)和河流的自凈量(RPLm，t/月)。河流的污染負荷通過公式(4)，(5)，(6)進行估算：

IPLm=cim×Qim×0.0864×tm

(4)

DPLm=cdm×Qdm×0.0864×tm

(5)

RPLm=QIRm+IPLm-DPLm

(6)

式中：cim為第m個月上游氮濃度(mg/L)；Qim為第m個月上游流量(m3/s)；tm為估算月份的天數(shù)(d)；cdm為第m個月下游氮濃度(mg/L)；Qdm為第m個月下游流量(m3/s)。研究區(qū)內(nèi)河流的氮自凈率由式(7)計算：

(7)

式中：RPCm為第m個月河流的氮自凈率(%)。

3 結(jié)果和分析

3.1 涇河流域張家山斷面以上氮投放量和入河量

研究河段內(nèi)各污染源的氮入河量大小直接影響河流的污染程度。通過調(diào)查研究污染源的來源，以2006年平水年和2007年豐水年的資料為例，研究河段內(nèi)各個污染源總氮年投放量和入河量，由公式(1)和(2) 計算，結(jié)果見表1，表2。

表1 2007張家山以上不同污染源的氮年投放量和入河量

表2 2006張家山以上不同污染源的氮年投放量和入河量

從表中可以看出，2007年研究區(qū)內(nèi)各種污染源總氮年總投放量和入河量分別為7 491.296 6 t和3 056.448 6 t，2006年分別為8 428.426 2 t和3 666.365 4 t。從各污染源的總氮入河量占總?cè)牒恿康谋壤矗?007年土地利用類型(46.47%)>農(nóng)村生活污染(34.11%)>畜禽養(yǎng)殖(19.42%)，2006年土地利用類型(40.55%)>農(nóng)村生活污染(29.99%)>畜禽養(yǎng)殖(29.47%)。顯然，不同的土地利用類型施用的化肥是引起涇河流域陜西段總氮污染的主要原因，其次為農(nóng)村生活污染。由于畜禽養(yǎng)殖的投放量減少所致，2007年的氮投放量和入河量比2006年有所減少。

3.2 集水區(qū)總氮月入河量

以各年每月的降水量和年降水量應(yīng)用公式(3)計算集水區(qū)內(nèi)總氮的月入河量見表3。

表3 涇河流域張家山斷面以上總氮的月入河量

從表3可以看出，2007年入河量最大的是豐水期的7月，8月，總氮入河量分別達到872.711 3 t和771.825 5 t，占總?cè)牒恿康?8.55%和25.25%，枯水期的1月，2月和11月，12月4個月總氮入河量占總?cè)牒恿康?.07%，豐水期的4個月(7—10月)占總?cè)牒恿康?0.19%；2006年入河量最大的是6月，總氮入河量達993.304 9 t，占總?cè)牒恿康?7.09%，枯水期的1月，2月和11月，12月4個月總氮入河量占總?cè)牒恿康?0.83%，豐水期的4個月(7—10月)占總?cè)牒恿康?6%。因此總氮主要在每年的豐水期以降水徑流的形式進入主河道里。

3.3 集水區(qū)總氮的自凈量和自凈率

污染物排入水體后，一方面對水體產(chǎn)生污染，另一方面水體本身有一定的凈化污水的能力，即經(jīng)過水體的物理、化學(xué)與生物的作用，使污水中污染物的濃度得以降低。影響水體自凈的因素很多，其中主要因素有：受納水體的地理地形條件、水文條件、微生物的種類與數(shù)量、水溫、復(fù)氧能力以及水體和污染物的組成、污染物濃度等。水文要素中的流速、流量直接影響到水體流動強度和紊動擴散強度，流速和流量大，不僅水體中污染物濃度稀釋擴散能力加強，而且水汽界面上的氣體交換速度也隨之增大。河流中流速和流量有明顯的季節(jié)變化，洪水季節(jié)，流速和流量大，有利于自凈；枯水季節(jié)，流速和流量小，則不利于凈化。河流中含沙量的多少對水中有些污染物質(zhì)濃度有一定的影響[21]。水溫不僅直接影響到水體中污染物質(zhì)的化學(xué)轉(zhuǎn)化速度，而且能通過影響水體中微生物的活性對生物化學(xué)降解速度產(chǎn)生影響，隨著水溫的增加，污染物的降解速度明顯加快。水中微生物對污染物有生物降解作用，若水體中能分解污染物質(zhì)的微生物品種多、數(shù)量大，則有利于水體自凈過程。

河流的自凈能力是以上各種因素共同作用的結(jié)果。根據(jù)景村和張家山的月水質(zhì)水量資料和總氮的月入河量(張家山的水質(zhì)資料雙月測一次，計算時以雙月計算)，根據(jù)公式(6)、(7) 計算研究區(qū)氮自凈量和自凈率的月分布圖見圖1。

圖1 2006年和2007年涇河水體張家山斷面以上總氮每月自凈量和自凈率

從圖1可以看出，涇河陜西段總氮的自凈能力具有顯著的時間變異性，河流的自凈作用主要發(fā)生降雨集中且溫度較高的豐水期。在2006年的6月和8月自凈量占全年的40.41%和28.50%；2007年的6月的自凈量占全年的48.70%，而8月的自凈量僅占全年的4.13%，這主要是由于8月份的降水量占全年的25.25%，由于降水的稀釋作用使得總氮的濃度降低所致。分析總氮月自凈量和自凈率與每月的溶解氧、水溫和TN總輸入負荷量的相關(guān)性見表4。

表4 涇河流域總氮月自凈量和自凈率的相關(guān)性分析

從表4可以看出，河流總氮的月自凈量與溶解氧濃度呈負相關(guān)，這表明氮在河流中的自凈過程需要消耗溶解氧。而總氮的自凈量和自凈率與溫度呈正相關(guān)，這表明河流中的水生生物活性隨著溫度的增高而增強，從而促進了對水體中氮的降解和吸收作用。河流水體中總氮的自凈量和自凈率與TN總輸入負荷量呈正相關(guān)，且相關(guān)性很大，說明河流中總氮的自凈量和自凈率隨著其總輸入負荷量的增加而增加，這主要是由于氮本身是許多水生生物的限制性營養(yǎng)元素，氮負荷量的增加促進了河流中水生生物的生長和繁殖，從而增加了對水體中氮的吸收利用量。因此，河流水體的自凈量，不僅由于水文生態(tài)條件的影響而表現(xiàn)為較大的季節(jié)性變化，而且隨著本身污染負荷量的增加而增加。因此，在建立非點源污染的河流水質(zhì)模型以及以此為基礎(chǔ)的水環(huán)境容量模型時，必須同時考慮不同時期河流對污染物自凈能力的差異。

3.4 水環(huán)境容量和投放削減量的估算

同點源污染河流的水環(huán)境容量估算一樣，非點源污染河流的水環(huán)境容量的重點是確定各功能區(qū)的水質(zhì)目標和估算模型。根據(jù)陜西省咸陽市水環(huán)境功能區(qū)劃要求涇河干流的水環(huán)境功能區(qū)為Ⅲ類水質(zhì)(TN≤1.0 mg/L)。研究河段上游流入和下游流出的TN濃度均為Ⅴ類水或超Ⅴ類水，超過水環(huán)境功能區(qū)要求。顯然，當上一河段的水質(zhì)已經(jīng)超標時，要求下一河段的水質(zhì)達標，就意味著上一河段造成的河流污染責任，要由下一河段來承擔，這是不公平也是不合理的。這種情況下如果要求水質(zhì)達標，必須責成上游河段實現(xiàn)段末水質(zhì)達標的控制與治理；而對于下一河段來說，只能要求下一河段的水質(zhì)不能繼續(xù)惡化，也就是說下一河段所能利用的水環(huán)境容量只能是該河段的自凈容量，計算方法見公式(6)。

目前上游河段末水質(zhì)超標的情況較為常見，因此就可以用河流的自凈量為研究區(qū)的水環(huán)境容量。涇河流域陜西段的自凈量在時間尺度上具有顯著的變異性，因此按月建立水環(huán)境容量和投放削減量的估算模型。以涇河陜西段TN的自凈量與其總輸入負荷量之間進行回歸方程擬合如下：

RPLm=1.0816×TLm+54.278

R2=0.9507,p<0.01

(8)

式中：RPLm為河流的自凈量(t/月) ；TLm為TN總輸入負荷量(t/月)。由于總氮污染的控制目標是第m個月的允許入河量等于河流對總氮的自凈量。因此，允許入河量則可表達為：

ANLm=1.0816×(RPLm+INLm)+54.278

(9)

式中：ANLm為第m個月的允許入河量(t/月) ；INLm為第m個月上游輸入的總氮負荷量(t/月)?；谑?8)可以得到總氮投放削減量估算模型：

(10)

式中：DQm為第m個月污染源分配到的投放削減量(t/月) ；QIRm為第m個月總氮的總?cè)牒恿?t/月) ；f(INLm)為目標水質(zhì)下第m個月河流的允許入河量(t/月)，它是INLm的函數(shù)；Cnm為第m個月第n個污染源總氮入河量占總?cè)牒恿康陌俜直?%)；λnm為第m個月第n個污染源總氮入河系數(shù)(%)。

根據(jù)公式(10)計算，涇河流域陜西段2006年總氮需要的削減量見表5。全年總氮需要削減3 191.891 1 t的投放量才能達到該流域河段水質(zhì)不再進一步惡化的目標，這一總氮削減量占當前研究區(qū)總氮投放量的37.87%。為了保證經(jīng)濟、社會、水環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，各污染源的總氮投放量均需不同程度的削減，土地利用類型是總氮污染削減量最大的源(1 294.239 6 t)，而畜禽養(yǎng)殖是削減比例最大的污染源(47.76%)。由于非點源污染的發(fā)生很大程度上受降水影響，降水在一年不同時期的變異性，導(dǎo)致非點源污染的時間變異性，除了源分配外，時間的分配也是必不可少的?？偟峦斗畔鳒p量分配見圖2。從圖中可以看出，降水量大的時期(8月)，也是污染物削減量最大的時期，各污染源的削減量隨著降水徑流的增大而增大，說明降水徑流是造成涇河流域陜西段總氮污染的限制性因子，要減小總氮污染，就要限制非點源污染的發(fā)生。

表5 涇河流域張家山斷面以上總氮投放削減量

圖2 2006年涇河流域張家山斷面以上總氮月投放削減量

4 結(jié) 論

(1) 通過調(diào)查研究區(qū)總氮的各種污染源，采用輸出系數(shù)法模型估算總氮的投放量和入河量。對于以非點源污染為主的河流，入河量直接影響著河流的水質(zhì)狀況，且以土地利用類型的入河量所占的比例最大(40.55%和46.47%)。對年入河量進行按月分配，結(jié)果顯示，總氮主要在每年的豐水期以降水徑流的形式進入主河道里。

(2) 河流的自凈能力受到河道的形狀、水文條件、水溫和微生物的種類和數(shù)量等各種因素共同作用的結(jié)果。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，估算研究區(qū)總氮月自凈量和自凈率，研究顯示，涇河陜西段總氮的自凈能力具有顯著的時間變異性，河流的自凈作用主要發(fā)生降雨集中且溫度較高的豐水期，且隨著污染負荷的增加而自凈能力增強。

(3) 當河段的初始斷面水質(zhì)超標時，研究河段的可利用的水環(huán)境容量以取其自凈量為宜。按照水功能區(qū)劃中Ⅲ類水質(zhì)的要求，涇河流域陜西段總氮全年超標，流域內(nèi)各污染源的總氮投放量均需削減，削減總量達到3 191.891 1 t；按照污染源削減量分配結(jié)果，土地利用類型是總氮污染削減量最大的(1 294.239 6 t)，而畜禽養(yǎng)殖是削減比例最大的污染源(47.76%)。從污染源的時間分配來看，降水量大的豐水期是污染物削減量最大的時期，各污染源的削減量隨著降水徑流的增大而增大，說明降水徑流是造成涇河流域陜西段總氮污染的限制性因子。

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Study on Estimation and Allocation of Water Environmental Capacity in Jinghe River, Shaanxi Province, China

WANG Jucui1,4, CHEN Shuzhong3, HU Anyan1，4, HUO Aidi1，4， WU Yanqing2

(1.CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,Chang′anUniversity,Xi′an710054,China; 2.CollegeofWaterConservancyandHydropower,Xi′anUniversityofTechnology,Xi′an710048,China; 3.He′nanProvincialNon-ferrousMetalsGeologicalandMineralResourcesBureauNo.6GeologicalUnitTeam,Zhengzhou450016,China; 4.KeyLaboratoryofEnvironmentalProtection&PollutionandRemediationofWaterandSoilofShaanxiProvince,Xi′an710054,China)

The research on river water environmental capacity has practical significance for its pollutant total control in river which is non-point source pollution. Based on the investigation of the application and emission of total nitrogen (TN) for non-point river catchment′s area, the quantities of TN entering the river were computed by means of export coefficient model in Jinghe River. Self-purification capacities of TN in the reach were also estimated in terms of input-output balance. According to the water environment Ⅲ water quality target, TN exceeds the standard all year round, and all pollution sources reduction of TN amounted to 3 191.891 1 tons. According to the analysis result, the land use type is the largest amount of total nitrogen pollution reduction (1 294.239 6 t), and livestock farming is the largest sources of pollution cut proportion (47.76%). From the time distribution of pollution sources, wet reason is the right time of pollution reduction, and pollutant reduction amount of each pollution source enlarges with the increase of runoff. Rainfall runoff is the restrictive factor of total nitrogen pollution in Jinghe River, Shaanxi Province.

water environmental capacity; export coefficient; total nitrogen; Jinghe River

2015-10-11

2015-12-23

國家自然科學(xué)基金(51379014；41472267)

王菊翠(1971—),女,陜西周至人,講師,博士研究生,主要從事水資源與水環(huán)境方面的研究。E-mail:wjvcuisw@sina.com

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A

1005-3409(2016)06-0160-06