泗河流域水資源狀況及納污能力分析

周先華，劉梅群，吳　巍

（湖北省十堰市水文水資源勘測局，442000，十堰）

一、流域概況

泗河為漢江中游上段干流右岸支流，發(fā)源于湖北省房縣大木鄉(xiāng)柳樹埡，自西南向東北流，穿過十堰城區(qū)東部后，至鄖陽區(qū)青山鎮(zhèn)夏家院入丹江口水庫，全長67 km，集水面積469 km2。

泗河有兩源即馬家河和茅塔河，在茅箭區(qū)鴛鴦鄉(xiāng)匯合，匯合口以下為泗河。其中馬家河為干流，干流上現(xiàn)有馬家河水庫，承雨面積125 km2，總庫容2 450萬m3，興利庫容1 839萬m3。茅塔河為泗河一級支流，全長43.3 km，納入較大支流有田湖堰河；茅塔河干流上現(xiàn)有茅塔河水庫，承雨面積 91.0 km2，總庫容 1 385 萬 m3，興利庫容656萬m3，主要為十堰城區(qū)供水水源地；支流田湖堰河上現(xiàn)有余家灣水庫，承雨面積78.8 km2，總庫容233萬 m3，興利庫容 102.3萬 m3，主要為白浪開發(fā)區(qū)供水水源地。

按照 《水功能區(qū)劃分技術大綱》要求及 《湖北省水功能區(qū)劃報告》，《十堰市水功能區(qū)劃報告》將泗河流域劃分為7個一級水功能區(qū)。

一級水功能區(qū)分別為：馬家河水庫保護區(qū)，茅塔河水庫保護區(qū)，余家灣水庫保護區(qū)，主要為十堰城區(qū)供水水源保護區(qū)；茅塔河河源保留區(qū)，馬家河保留區(qū)，茅塔河保留區(qū)，泗河開發(fā)利用區(qū)。

流域內建有泗河污水處理廠，主要服務范圍為十堰市東部城區(qū)，設計處理規(guī)模為5萬m3/d，尾水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）規(guī)定的一級A標準后排入泗河。2016年入河廢污水量2 041.89萬 t，主要排放量COD496.17 t、氨氮30.91 t、總磷 8.69 t。

二、水資源特性

根據(jù)全市站點分布及降水徑流，采用ARCGIS軟件進行插值繪制等值線，判斷等值線的大致走向，再通過人工與軟件共同協(xié)作最終確定等值線；采用ARCGIS對降水量、徑流深等值線進行合理性分析，確定多年平均降水量、徑流深（量）等值線圖，并對其多年徑流量進行統(tǒng)計分析，最后綜合分析泗河流域水資源及水文狀況。

1.泗河降水量

泗河流域多年平均年降水量為838.0 mm，年最大降水量為1 258.5mm（1975年），年最小降水量為534.3 mm（1976年），降水量 Cv值為 0.21，Cs/Cv為2.0。降雨量年內多集中在5—10月，占全年降雨量76.2%；11月—次年4月降雨量較小，占全年的23.8%。

泗河上有小川雨量站，根據(jù)小川站1972—2013年年降水系列值，繪制泗河降水量模比系數(shù)差積曲線與降水模比系數(shù)累積平均過程線見圖1和圖2。

從圖1和圖2可以看出，泗河降水豐枯交替頻繁，降水系列資料具有較好的代表性。

圖1　泗河流域降水模比系數(shù)差積曲線

圖2　泗河流域降水模比系數(shù)累積平均過程線

2.泗河徑流量

泗河流域無實測水文資料，根據(jù)全區(qū)范圍內的水文站網(wǎng)點，用ARCGIS軟件繪制徑流等值線圖，勾繪泗河流域邊界，量算得出泗河流域的徑流量。

泗河多年平均徑流量為1.08億m3，折合徑流深230.3 mm，年最大值為2.93億m3，年最小值為0.21億m3。

3.流域水質狀況

2016年湖北省水環(huán)境監(jiān)測中心十堰分中心在泗河流域選擇4個監(jiān)測斷面，分別為馬家河水庫、茅塔河水庫、余家灣水庫和回船站。參照《地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838—2002），選取監(jiān)測的24項基本參數(shù)，采用單因子評價法，對泗河流域水質狀況進行評價，評價結果見表1。從監(jiān)測結果可以看出，下游的泗河開發(fā)利用區(qū)接納茅箭區(qū)大量工業(yè)和生活廢水后，水體水質明顯變差。

三、納污能力核定

水功能區(qū)納污能力是指在給定的水功能區(qū)水質目標、設計水量、入河排污口位置及排污方式下，水功能區(qū)水體所能容納的最大污染物量。

泗河流域的納污能力核定方法在執(zhí)行 《水域納污能力計算規(guī)程》（GB/T 25173—2010）的規(guī)定基礎上，結合河流實際污染情況，以物料平衡為原則，得出河段的理論污染物最大允許入河量作為其納污能力。

1.核定方法

針對水質較好，已達到水功能區(qū)水質目標要求的保護區(qū)、保留區(qū)和用水矛盾不突出的緩沖區(qū)，采用污染負荷法，即將其水功能區(qū)的污染物現(xiàn)狀入河量核定為該區(qū)的納污能力。

對下游污染較為嚴重的泗河開發(fā)利用區(qū)，需通過模型計算來核定其納污能力?；阢艉恿饔騺硭坎淮?，因此選取一維水質模型核定納污能力。為了更好保護泗河流域的水質，嚴格控制污染，選取最不利的枯水期作為設計水文條件。

表1　2016年泗河流域各水功能區(qū)水質狀況表

式中，m為允許納污量，t/a；Qr為設計流量；CS為功能區(qū)控制濃度，mg/L；C0為背景濃度，mg/L；K為衰減系數(shù)，1/d，計算時換算為1/s；L為控制河段長，m；u 為河段平均流速，m/s。

（1）允許納污量

泗河開發(fā)利用區(qū)其現(xiàn)狀水質為劣Ⅴ類，按照斷面水質管理目標為Ⅲ類。水功能區(qū)水質目標的取值，執(zhí)行《地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838—2002）中的COD、氨氮Ⅱ類標準值，COD≤20 mg/L，氨氮≤1.0 mg/L。

在計算納污能力時，綜合考慮與其相鄰的上下游水功能區(qū)的相互關系以及水功能區(qū)的重要程度確定。

（2）設計流量和流速

為了反映水文年際周期變化和長期發(fā)展趨勢，泗河流域的流量資料采用1956—2013年系列枯水期（11月—次年3月）75%保證率流量作為設計流量。飲用水水源地采用95%保證率最枯月平均流量作為設計流量。

泗河流域無實測水文資料，根據(jù)相鄰的水文站水文資料計算。

（3）綜合衰減系數(shù)

污染物綜合衰減系數(shù)K值是反映污染物沿程變化的綜合系數(shù)，是計算水體納污能力的一項重要參數(shù)，對于不同的污染物，不同環(huán)境條件，其值是不同的。泗河屬于小河流，其綜合衰減系數(shù)主要參考有關研究成果中確定的參數(shù)，通過系列水質資料進行修正，經(jīng)復核分析后，最終確定污染物的綜合衰減系數(shù)。

2.核定原則

根據(jù)水功能區(qū)劃分特點，保護區(qū)的水質目標原則上是維持現(xiàn)狀水質，采用污染負荷法核定其納污能力。馬家河水庫保護區(qū)、茅塔河水庫保護區(qū)以及余家灣水庫保護區(qū)現(xiàn)狀水質較好，以污染物的現(xiàn)狀入河量核定其納污能力，故COD和氨氮納污能力為0。

對于水質需要改善的泗河開發(fā)利用區(qū)，需要通過模型計算來核定其納污能力。泗河開發(fā)利用區(qū)COD年入河量為417 t，氨氮年入河量為263 t。泗河開發(fā)利用區(qū)其現(xiàn)狀水質為劣Ⅴ類，按照斷面水質管理目標為Ⅲ類。

經(jīng)計算，泗河COD年納污能力1 250 t，氨氮年納污能力88 t。泗河開發(fā)利用區(qū)納污能力核定計算參數(shù)和結果見表2。

四、結論與建議

1.結論

根據(jù)2015年十堰市水資源公報調查數(shù)據(jù)，分析計算出該流域各行業(yè)用水量，耗水量及廢污水入河量。

利用河流水質模型，分析計算泗河口特征污染物對河流水質影響變化情況及河流納污能力。

2.建議

（1）調整產(chǎn)業(yè)結構，發(fā)展綠色低碳現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系

加快產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化調整，推進形成綠色生產(chǎn)方式，對不能滿足環(huán)保要求的已有“兩高一資”項目嚴格按照產(chǎn)業(yè)政策實施關停；以醫(yī)藥化工、紡織印染、輕工食品等現(xiàn)有行業(yè)為重點，實施落后產(chǎn)能淘汰，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、低碳產(chǎn)業(yè)，走新型工業(yè)化道路。

嚴守環(huán)境質量上限、資源開發(fā)利用底限與生態(tài)紅線，建立環(huán)境準入清單。堅持環(huán)境優(yōu)先、科學發(fā)展戰(zhàn)略，大力發(fā)展高新技術，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構，加快綠色產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的升級換代。全面提升產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平和競爭力，加快構筑綠色、低碳的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系。

（2）加強管網(wǎng)巡查，嚴格控制清污分流

加強對泗河流域內馬家河和茅塔河污水管網(wǎng)、檢查井、排污口進行拉網(wǎng)式檢查，對各支流污水濃度進行檢測，防止清水和低濃度污水進入管網(wǎng)。加強對流域范圍內排水戶的監(jiān)督和管理，從源頭上嚴格控制好清污分流。

表2　泗河開發(fā)利用區(qū)納污能力核定計算參數(shù)和結果

（3）加大污水處理廠運行能力，不斷提高監(jiān)管水平

加大對泗河污水處理廠的日常運營監(jiān)管工作，嚴格按照《城鎮(zhèn)污水處理廠運行、維護及安全技術規(guī)程》和《委托運營服務協(xié)議》的要求，督促污水處理廠提標擴能改造進程，優(yōu)化生產(chǎn)處理工藝，加大抽水量，盡可能處理收集入廠的污水，減少冒井現(xiàn)象。進一步修訂完善《十堰市城鎮(zhèn)污水處理廠運營監(jiān)督管理（暫行）辦法》《污水處理廠運行考核細則》等，不斷提高監(jiān)管水平。

（4）開展泗河流域環(huán)境綜合治理，實施水生態(tài)修復工程

嚴格實施水資源保護，按照“三條紅線”要求嚴格用水量的管理，對部分污染嚴重河段實施生態(tài)治理、恢復。開展河道生態(tài)修復，加強自然岸線保護修復，提升河道生態(tài)功能。

推進泗河流域水環(huán)境綜合整治，加大入河排污口治理力度，建設沿河生態(tài)綠道系統(tǒng)，構建泗河流域河道兩岸生態(tài)防線，在河口有條件的區(qū)域建設人工濕地，發(fā)揮其阻滯泥沙、截留污物、護岸護坡的作用。結合城市景觀和市民休閑需求整體構建濱河濕地公園，在實現(xiàn)泗河流域水質逐步改善的同時，將泗河建設成為水清、岸綠、景美的和諧家園，保證泗河流域水質目標的如期實現(xiàn)。

（5）實施泗河生態(tài)補水工程

泗河流域來水量小，降水時空分布不均，特別是枯水期河流流量很小，環(huán)境容量十分有限，河道日常水量不能夠滿足河道水質自凈能力。適當增加枯水期流量是保障河流水質達標、保障水環(huán)境安全的重要途徑。同時加強泗河流域水資源統(tǒng)一管理和調度，統(tǒng)籌協(xié)調泗河上游水庫功能中防汛、供水、生態(tài)用水之間的關系，將河道內生態(tài)用水納入水資源配置指標，實行嚴格的水資源管理制度，控制泗河流域超指標用水，保證河流合理生態(tài)流量；加強用水管理，實行嚴格的取用水管理制度，提高用水效率，退還擠占的生態(tài)用水，提高泗河流域生態(tài)用水保證程度。建議實施河庫連通工程和水庫聯(lián)合調度，以解決泗河來水量少的問題。

（6）全面推行河長制，推進流域綜合整治

開展泗河流域綜合整治，確保泗河口斷面水質穩(wěn)定保持地表水Ⅲ類標準。加大集中式飲用水水源地環(huán)境問題整改力度，全面啟動鄉(xiāng)村集中式飲用水水源地規(guī)范化建設。加快實施農(nóng)村環(huán)境綜合整治工程，全面完成丹江口庫區(qū)網(wǎng)箱清理任務。

加強侵占河道、非法采砂監(jiān)管，依法做好采砂許可工作。加強水域岸線監(jiān)管，嚴格水域岸線、水生態(tài)空間管控，依法劃定河流管理范圍和保護范圍。對岸線亂占濫用、多占少用、占而不用等突出問題開展清理整治。

參考文獻：

[1]吳東芳，等.松花江流域納污能力核定及實例分析[J].水利發(fā)展研究，2008（9）.

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