榆林市水體功能納污能力探析

王蘇瑛

(陜西省府谷縣水政水資源管理辦公室，陜西 榆林 719400)

1 概況

榆林市境內(nèi)河流主要有黃河水系和全省唯一的內(nèi)陸水系。黃河為晉陜界河，在榆林共389 km。集水面積在100 km2以上的河流共有109條，主要是“四河四川”：無(wú)定河、窟野河、禿尾河、佳蘆河、皇甫川、清水川、孤山川、石馬川。內(nèi)陸水系大的有八里河和紅堿淖，除此之外，北部風(fēng)沙區(qū)還分布有大小不等的海子200多個(gè)，水面達(dá)120 km2。

隨著榆林市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展加快，城市生活污水及工業(yè)廢水排放量也急劇增加。由于目前榆林市污水處理廠較少，污廢水達(dá)標(biāo)排放量有限，所以分析河流水系的納污能力，對(duì)于加強(qiáng)水資源保護(hù)、加大水污染防治具有重要作用。

2 地表水水質(zhì)現(xiàn)狀及變化趨勢(shì)

2.1 主要河流現(xiàn)狀水質(zhì)評(píng)價(jià)

根據(jù)2016年黃河流域《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)黃河干流及窟野河和無(wú)定河河流水質(zhì)分全年、汛期、非汛期三個(gè)時(shí)段進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（1）黃河干流府谷站污染主要集中在第一季度，水質(zhì)情況為Ⅲ類(lèi)，主要超標(biāo)項(xiàng)目為氨氮、揮發(fā)酚。由實(shí)際監(jiān)測(cè)情況來(lái)看，全年除第一季度外，水質(zhì)狀況基本良好，基本達(dá)到了國(guó)家Ⅱ類(lèi)。從黃河干流吳堡站2016年全年水質(zhì)監(jiān)測(cè)情況來(lái)看，除第一季度水質(zhì)達(dá)Ⅳ類(lèi)之外，其余水質(zhì)均已達(dá)標(biāo)，超標(biāo)項(xiàng)目為氨氮類(lèi)。

（2）窟野河污染第一季度比較嚴(yán)重，達(dá)到劣Ⅴ類(lèi)水質(zhì)，主要超標(biāo)項(xiàng)目為氨氮，在少數(shù)月份還有高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、溶解氧、氟化物等。

（3）由實(shí)際監(jiān)測(cè)狀況來(lái)看，2016年無(wú)定河水質(zhì)以第一季度最為嚴(yán)重，達(dá)到Ⅴ類(lèi)，其中主要污染物為氨氮。第二、第三季度主要污染物為氨氮、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、揮發(fā)酚、石油類(lèi)，第四季度的主要污染物則為氨氮。

2.2 湖泊水質(zhì)評(píng)價(jià)

針對(duì)榆林市沙漠湖泊、濕地分布廣、數(shù)量多的實(shí)際，選取全市最大的沙漠湖泊——紅堿淖作為代表性湖泊進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果如下：紅堿淖的主要污染物是石油類(lèi)、高錳酸鉀和氨氮，這三項(xiàng)的污染指數(shù)均超過(guò)1，污染分擔(dān)率依次為45%、18%、7%。污染排序?yàn)楹淖钪亍⑷胨诖沃?，埠頭最輕。石油類(lèi)年均值為0.39 mg/L，達(dá)到Ⅳ類(lèi)水質(zhì)；高錳酸鉀指數(shù)年均值為6.42mg/L，達(dá)到Ⅳ類(lèi)水質(zhì)；氨氮年均值為0.18 mg/L，達(dá)到Ⅱ類(lèi)水質(zhì)。與前幾年相比，表現(xiàn)出氨氮類(lèi)污染加劇的趨勢(shì)。

2.3 水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)分析

榆林市河流水功能一級(jí)區(qū)劃，包括黃河、窟野河、無(wú)定河和涇河四大水系。除無(wú)定河水質(zhì)基本達(dá)標(biāo)外，窟野河、禿尾河、佳蘆河等幾條主要河流水質(zhì)均未達(dá)標(biāo)。在榆林市利用地表水（河水）作為飲用水水源的有定邊縣自來(lái)水廠、神木瑤鎮(zhèn)水庫(kù)，該水源地所有參評(píng)項(xiàng)目均未超標(biāo)。

2.4 水質(zhì)變化趨勢(shì)分析

根據(jù)實(shí)際監(jiān)測(cè)資料，從黃河干流府谷斷面污染年際變化看，2008年度最為嚴(yán)重，2016年度最輕。從逐季度水質(zhì)變化柱狀圖可以明顯看出，水質(zhì)是逐年好轉(zhuǎn)的。超標(biāo)季度主要超標(biāo)項(xiàng)目為氨氮、石油類(lèi)，個(gè)別月份為汞、化學(xué)需氧量和揮發(fā)酚。

與黃河干流相比，窟野河水質(zhì)較差，從2008～2016年水質(zhì)略有好轉(zhuǎn)，但差別不大。平均每年基本面有2或3個(gè)季度水質(zhì)超標(biāo)，超標(biāo)項(xiàng)目主要為氨氮、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量，個(gè)別季度還有溶解氧。

無(wú)定河各年的污染狀況由重到輕依次為2009年、2008年、2016年，水質(zhì)污染依然不容樂(lè)觀。2016年前三個(gè)季度水質(zhì)超標(biāo)，第四季度為近三年的最低值，為Ⅲ類(lèi)。

影響榆林市河流水質(zhì)變化的主要因素有：城市污廢水排放量激增；城市化對(duì)水環(huán)境的影響、能源開(kāi)發(fā)對(duì)水環(huán)境影響、工程建設(shè)對(duì)水環(huán)境變化影響、入境水污染等。

3 水體污染量調(diào)查估算

3.1 點(diǎn)污染源

2016年榆林市點(diǎn)源廢污水年排放量為7094.7萬(wàn)t，其中工業(yè)廢水4798.8萬(wàn)t，占69%；生活污水2295.9萬(wàn)t，占32%?；瘜W(xué)需氧量年排放量 7629.6t，其中工業(yè) 4273t，占 56%；生活 2594 t，占44%。氨氮年排放量864.7 t，其中工業(yè)311t，占36%；生活553 t，占64%。總氮年排放量321 t，工業(yè)196t，占61%；生活125，占39%?？偭啄昱欧帕?12.2 t，工業(yè) 0.73t，占 6%；生活 11.5 t，占 94%。

榆林市年廢污水入河量在500萬(wàn)t以上的水資源四級(jí)區(qū)有：黃河吳堡以上右岸、無(wú)定河流域，二者年廢污水排放量合計(jì)達(dá)到4225.6萬(wàn)t，占全市的79%。年廢污水入河量在500萬(wàn)t以上的地級(jí)行政分區(qū)有榆陽(yáng)區(qū)、神木縣和府谷縣，其年廢污水入河量1851.9萬(wàn)t、1067.9萬(wàn)t和519.4萬(wàn)t，分別占全市年廢污水入河量的34.8%、 20.1%和9.8%。

3.2 面污染源

榆林市6個(gè)水資源四級(jí)區(qū)中，面源污染物入河量超過(guò)5萬(wàn)t/年的水資源三級(jí)區(qū)有吳堡以上右岸、無(wú)定河流域。這兩個(gè)水資源四級(jí)區(qū)污染物年入河總量為257088 t，占污染物年入河總量的93%。以污染物入河量來(lái)統(tǒng)計(jì)，各行政分區(qū)面污染源污染物入河量沒(méi)有超過(guò)5萬(wàn)t/年的。

4 水功能區(qū)納污能力設(shè)計(jì)分析

將榆林市地表水體按水資源利用條件和水體特征細(xì)分為一級(jí)、二級(jí)水功能區(qū)，作為水體納污能力分析的基本單元，分屬于無(wú)定河流域及黃河流域的9個(gè)一級(jí)支流域和一級(jí)水功能區(qū)。

各二級(jí)水功能區(qū)納污能力確定由水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)Cs、設(shè)計(jì)流量Q、綜合衰減系數(shù)K、水流平均流速u(mài)、水功能區(qū)河段長(zhǎng)度x等水環(huán)境特征參數(shù)，按有機(jī)污染物衰減數(shù)學(xué)模型確定現(xiàn)狀年（2016年）和規(guī)劃年（2030年）兩個(gè)水平年的納污能力W。

式中：W為水功能區(qū)年納污能力（t/a）；Q為控制斷面流量（m3/s）；Cs2、Cs1為分別為下游和上游斷面的水質(zhì)目標(biāo)（mg/L）；K為綜合衰減系數(shù)（1/s）；X為水功能區(qū)河段水流流程（m）；u為計(jì)算控制斷面水流速度（m/s）；10-6為水質(zhì)目標(biāo)單位的換算系數(shù)。

水質(zhì)目標(biāo)Cs2為計(jì)算斷面所在水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)，Cs1為上游來(lái)水的水質(zhì)目標(biāo)，作為該水功能區(qū)水流的背景水質(zhì)濃度；Q為設(shè)計(jì)流量，由第（四）小節(jié)的設(shè)計(jì)條件確定；水功能區(qū)河段水流流程因?yàn)榕盼蹢l件和河道水利工程分布復(fù)雜性的影響，統(tǒng)一采用河段中點(diǎn)作為排污和取水位置，即有效河段綜合自凈衰減流程為水功能區(qū)計(jì)算河段長(zhǎng)度之半。

在榆林市無(wú)實(shí)測(cè)和試驗(yàn)研究成果數(shù)據(jù)的條件下，綜合衰減系數(shù)K的確定參考渭河和涇河的實(shí)測(cè)和試驗(yàn)研究成果，COD、NH3-N的綜合衰減系數(shù)確定為流量小于10 m3/s時(shí)分別為 0.1736×10-4/s和 0.1160×10-4/s；流量大于10m3/s時(shí)分別為0.1389×10-4/s和0.0810×10-4/s。經(jīng)計(jì)算，各河流納污能力見(jiàn)表1。

表1 榆林市水域納污能力計(jì)算表 單位：km、mg/L、m3/s、10-4/s、t/a

水系 河名 一級(jí)功能區(qū)名稱(chēng) 二級(jí)功能區(qū)名稱(chēng) 河長(zhǎng) 納污能力條件（水平年）COD 氨氮水質(zhì)目標(biāo)設(shè)計(jì)流量綜合衰減系數(shù)納污能力水質(zhì)目標(biāo)設(shè)計(jì)水量綜合衰減系數(shù)納污能力大理河靖邊源頭水保護(hù)區(qū) 35.2現(xiàn)狀(2016) 15 0.57 0.1736 392.92 0.5 0.57 0.116 12.00規(guī)劃(2030) 15 0.57 0.1736 392.92 0.5 0.57 0.116 12.00無(wú)定河規(guī)劃(2030) 20 1.00 0.1736 726.53 1 1.00 0.116 56.38小理河 子洲保護(hù)區(qū) 69.4 現(xiàn)狀(2016) 20 0.03 0.1736 28.95 1 0.03 0.116 1.32規(guī)劃(2030) 20 0.03 0.1736 28.95 1 0.03 0.116 1.32淮寧河 綏德保護(hù)區(qū) 98.4 現(xiàn)狀(2016) 20 0.20 0.1736 229.43 1 0.20 0.116 10.60規(guī)劃(2030) 20 0.20 0.1736 229.43 1 0.20 0.116 10.60綏德保留區(qū) 134.9 現(xiàn)狀(2016) 20 0.71 0.1736 516.71 1 0.71 0.116 28.90窟野河干流蒙陜緩沖區(qū) 27.0 現(xiàn)狀(2016) 20 0.33 0.1736 286.02 1 0.33 0.116 13.21規(guī)劃(2030) 20 0.33 0.1736 286.02 1 0.33 0.116 13.21現(xiàn)狀(2016) 20 0.48 0.1736 199.93 1 0.48 0.116 7.80規(guī)劃(2030) 20 2.25 0.1736 948.81 1 2.25 0.116 37.02現(xiàn)狀(2016) 40 1.10 0.1736 1554.68 2 1.10 0.116 67.75規(guī)劃(2030) 20 2.38 0.1736 929.60 1 2.38 0.116 35.70現(xiàn)狀(2016) 30 0.05 0.1736 34.97 1.5 0.05 0.116 1.48規(guī)劃(2030) 20 1.58 0.1736 403.34 1 1.58 0.116 14.60現(xiàn)狀(2016) 20 0.20 0.1736 191.34 1 0.20 0.116 8.74規(guī)劃(2030) 20 0.20 0.1736 191.34 1 0.20 0.116 8.74現(xiàn)狀(2016) 15 0.18 0.1736 119.63 0.5 0.18 0.116 3.67規(guī)劃(2030) 15 0.18 0.1736 119.63 0.5 0.18 0.116 3.67神木開(kāi)發(fā)利用區(qū)神木飲用、農(nóng)業(yè)用水區(qū)63.4窟野河神木農(nóng)業(yè)用水區(qū) 55.8孤山川 神木開(kāi)發(fā)利用區(qū) 神木工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水區(qū) 30.0考考烏素 神木保留區(qū) 41.9麻家塔溝神木源頭水保護(hù)區(qū) 29.9黃 河皇甫川 府谷保留區(qū) 48.9清水川 48.6府谷保留區(qū)孤山川 27.0神木源頭水保護(hù)區(qū) 31.4府谷保留區(qū)現(xiàn)狀(2016) 20 0.00 0.1736 0.00 1 0.00 0.116 0.00規(guī)劃(2030) 20 0.00 0.1736 0.00 1 0.00 0.116 0.00現(xiàn)狀(2016) 20 0.00 0.1736 0.00 1 0.00 0.116 0.00規(guī)劃(2030) 20 0.00 0.1736 0.00 1 0.00 0.116 0.00現(xiàn)狀(2016) 20 0.15 0.1736 59.05 1 0.15 0.116 3.64規(guī)劃(2030) 20 0.15 0.1736 59.05 1 0.15 0.116 3.64禿尾河 現(xiàn)狀(2016) 20 2.64 0.1736 1232.36 1 2.64 0.116 71.80規(guī)劃(2030) 20 4.11 0.1736 1918.09 1 4.11 0.116 111.75神木保留區(qū) 69.4 現(xiàn)狀(2016) 20 3.02 0.1736 1333.81 1 3.02 0.116 52.66規(guī)劃(2030) 20 3.02 0.1736 1333.81 1 3.02 0.116 52.66現(xiàn)狀(2016) 15 3.45 0.1736 2317.78 0.5 3.45 0.116 71.01規(guī)劃(2030) 15 3.45 0.1736 2317.78 0.5 3.45 0.116 71.01神木開(kāi)發(fā)利用區(qū) 神木工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水區(qū) 38.8佳蘆河現(xiàn)狀(2016) 15 0.10 0.1736 73.14 0.5 0.10 0.116 2.22規(guī)劃(2030) 15 0.10 0.1736 73.14 0.5 0.10 0.116 2.22佳縣保留區(qū) 47.0 現(xiàn)狀(2016) 15 0.02 0.1736 5.80 0.5 0.02 0.116 0.15規(guī)劃(2030) 15 0.35 0.1736 91.70 0.5 0.35 0.116 2.30紅堿淖 神木 現(xiàn)狀(2016) 15 0.73 0.0267 389.91 0.15 0.73 0.016 3.72規(guī)劃(2030) 15 0.73 0.0267 389.91 0.15 0.73 0.016 3.72佳縣源頭水保護(hù)區(qū) 45.5

4.3 納污能力

經(jīng)計(jì)算榆林市各水功能區(qū)納污能力，結(jié)果表明，無(wú)定河流域各水功能區(qū)由于河流徑流量較大，納污能力較大，僅有無(wú)定河干流橫、米、綏開(kāi)發(fā)利用區(qū)的米脂、綏德因水資源利用功能較高和水資源開(kāi)發(fā)利用程度較高，其設(shè)計(jì)流量小，納污能力較小?；矢Υ?、清水川、孤山川、佳蘆河因枯水期斷流，其納污能力接近于零；無(wú)定河橫、米、綏開(kāi)發(fā)利用區(qū)因2020年規(guī)劃水源工程引水量較大，已喪失納污能力。因污水中NH3-N濃度較高，蘆河靖邊段、無(wú)定河干流的橫、米、綏開(kāi)發(fā)利用區(qū)、榆溪河榆林工業(yè)和農(nóng)業(yè)用水區(qū)規(guī)劃年、窟野河神木段等水功能區(qū)的NH3-N均已超標(biāo)，其納污能力均為負(fù)值。

5 結(jié)語(yǔ)

河流納污能力對(duì)生態(tài)河流建設(shè)具有重要意義，通過(guò)分析榆林河流水系納污能力可知，水量較大的無(wú)定河米脂、綏德段，因?yàn)榕盼哿看?、取水量高，納污能力低?；矢Υā⑶逅?、孤山川、佳蘆河因水量少，易斷流，納污能力低。所以，在這些河段要加強(qiáng)污水處理，確保達(dá)標(biāo)排放，增加河道生態(tài)基流量，確保全流域水質(zhì)達(dá)標(biāo)。