好溪流域水環(huán)境容量概算和水污染防治措施探究

沈俏會(huì)，孫 忠，陳 露

（浙江省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，杭州 310015）

水環(huán)境容量即水體在規(guī)定的環(huán)境目標(biāo)下所能容納的污染物的最大負(fù)荷，其大小與水體特征、水質(zhì)目標(biāo)及污染物特性有關(guān)，通常以單位時(shí)間內(nèi)水體所能承受的污染物總量表示[1-2]。水環(huán)境容量是水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)管理的基本依據(jù)，是水資源保護(hù)規(guī)劃的主要約束條件，是實(shí)施水污染物總量控制的依據(jù)，也是水環(huán)境管理的基礎(chǔ)[3]。本文通過建立好溪一維水量水質(zhì)數(shù)學(xué)模型，根據(jù)水質(zhì)現(xiàn)狀和好溪的水質(zhì)目標(biāo)對(duì)研究區(qū)域的水環(huán)境容量進(jìn)行計(jì)算，這對(duì)于維持好溪水質(zhì)的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)有重要意義。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 研究區(qū)域

好溪是甌江干流大溪的支流，為浙江省麗水市縉云縣境內(nèi)最大的河流。好溪發(fā)源于磐安縣大盤山，自東北向西南斜貫穿境入麗水，干流在境內(nèi)長(zhǎng)66.11 km，流域面積791.8 km2。本研究涉及的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道有紫金街道、巖泉街道、五云街道、仙都街道、壺鎮(zhèn)鎮(zhèn)、舒洪鎮(zhèn)、東渡鎮(zhèn)、東方鎮(zhèn)、黃村鄉(xiāng)、前路鄉(xiāng)、溶江鄉(xiāng)、雙溪口鄉(xiāng)、胡源鄉(xiāng)、方溪鄉(xiāng)和石筧鄉(xiāng)（其中，紫金街道、巖泉街道和黃村鄉(xiāng)屬于蓮都區(qū)，其余均屬縉云縣），匯水區(qū)面積共計(jì)1 111.2 km2。

1.2 水域概化

水域概化包括對(duì)天然河道、流域地形、支流和排污口等內(nèi)容進(jìn)行一定的簡(jiǎn)化處理[4]。排污口的概化方式包括中點(diǎn)概化、均勻概化和排污口重心概化[5]。本研究采用均勻概化。對(duì)于點(diǎn)源，河水和污水的稀釋混合方程為：

式中，c混為完全混合的水質(zhì)濃度；Qp為污水排放量，m3/s；Qh為上游來水流量，m3/s；cp為污水中污染物濃度，mg/L；ch為上游來水污染物濃度，mg/L。

1.3 水質(zhì)模型選擇

好溪枯水期的流量較小，河道的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于河道水面寬度，污水排入水體后橫向混合長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于河道的計(jì)算流程長(zhǎng)，水質(zhì)的計(jì)算模型可以采用一維模型[4]：

式中，C混為完全混合的水質(zhì)濃度；K為一級(jí)動(dòng)力學(xué)速率，1/s；x為沿河流方向距離，m；c為下游x處水質(zhì)濃度，mg/L；u為河流流速，m/s。

對(duì)河道和排污口進(jìn)行均勻概化后，運(yùn)用一維水質(zhì)模型，結(jié)合出境斷面的國(guó)家“水十條”水質(zhì)目標(biāo)，推導(dǎo)出水環(huán)境容量計(jì)算公式如下：

式中，M為水環(huán)境容量，g/s（結(jié)果表示時(shí)換算為kg/d）；cs為水質(zhì)目標(biāo)濃度值，mg/L；L為河段的全長(zhǎng)，m；Q為河段設(shè)計(jì)流量，m3/s。

水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來源于麗水市環(huán)境監(jiān)測(cè)站提供的每月常規(guī)例行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)得到年均結(jié)果，并對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。好溪流量采用黃渡水文站提供的數(shù)據(jù)。污染物排放量概算采用當(dāng)年松陽(yáng)縣環(huán)境統(tǒng)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)。結(jié)合文獻(xiàn)，甌江的降解系數(shù)KCOD為0.2 d-1，KTN為0.3 d-1，KTP為0.3 d-1（COD、TN、TP分別表示氧化需氧量、氨氮、總磷），以此測(cè)算水環(huán)境容量。

2 水環(huán)境容量計(jì)算

分析比較好溪?dú)v年水文和水質(zhì)數(shù)據(jù)，枯水期水質(zhì)明顯變差，流域枯水流量與水環(huán)境質(zhì)量密切相關(guān)[6]。本研究以90%保證率月平均流量核算枯水年設(shè)計(jì)流量下的區(qū)域納污能力?！端廴痉乐涡袆?dòng)計(jì)劃》中對(duì)于好溪出境水東橋下斷面的水質(zhì)目標(biāo)要求是Ⅲ類；上游入境斷面（上東岸斷面）的功能類別要求是Ⅱ類水。假設(shè)水東橋下斷面水質(zhì)達(dá)到Ⅲ類，上東岸斷面來水濃度為Ⅱ類限值，核算枯水年好溪水環(huán)境容量，并與現(xiàn)狀排放量比較，得到的結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，目前好溪流域氨氮和總磷的排放量均超過環(huán)境容量。氨氮和總磷排放量須在現(xiàn)排放量的基礎(chǔ)上分別減少33.3%和27.1%才能滿足枯水年設(shè)計(jì)流量下的水環(huán)境容量。由此可見，氨氮和總磷是造成好溪水質(zhì)不穩(wěn)定的主要原因，需嚴(yán)格控制氨氮和總磷排放量。根據(jù)污染源排放量數(shù)據(jù)分析，氨氮和總磷污染主要來源于城鎮(zhèn)生活源、農(nóng)村生活源、畜禽養(yǎng)殖源和農(nóng)業(yè)種植源。

為了確保水東橋下斷面穩(wěn)定達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)，上游入境斷面的水質(zhì)尤為重要，沿途的污染物排放量也應(yīng)嚴(yán)格控制，尤其是氨氮、總磷不能超標(biāo)，否則水東橋下斷面很難達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)。此外，由于水東橋下斷面位于麗水市區(qū)南明湖中，甌江干流大溪的水質(zhì)對(duì)其也有較大影響，因而也需嚴(yán)格控制大溪流域污染物排放量。

圖1 好溪流域現(xiàn)狀水環(huán)境容量估算

3 水污染防治措施

3.1 城鎮(zhèn)生活污染整治

研究區(qū)域內(nèi)城鎮(zhèn)生活污染源占總排放量比重較大，故應(yīng)加快污水處理設(shè)施的提標(biāo)改造和推進(jìn)雨污分流改造。匯水區(qū)域內(nèi)加快污水處理設(shè)施及管網(wǎng)擴(kuò)建，重點(diǎn)推進(jìn)縉云縣第二污水處理廠提標(biāo)改造、縉云縣城市污水處理廠擴(kuò)建及一級(jí)A提標(biāo)改造等建設(shè)項(xiàng)目，加快提高截污納管和雨污分流覆蓋范圍。開展居住小區(qū)陽(yáng)臺(tái)排水管改造，將陽(yáng)臺(tái)洗衣等污水接入小區(qū)污水管網(wǎng)，避免陽(yáng)臺(tái)洗衣廢水、拖把廢水通過雨水管流入附近水體。新建設(shè)的居住小區(qū)應(yīng)要求陽(yáng)臺(tái)只設(shè)污水管接口，取消雨水管接口。

3.2 畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染控制

按照“農(nóng)牧結(jié)合、科學(xué)布局、因地制宜、循環(huán)利用、控量減污”的原則，以畜禽排泄物資源化利用為主要途徑，通過建立健全區(qū)域和總量控制制度、優(yōu)化畜禽養(yǎng)殖區(qū)域布局等措施，大力發(fā)展規(guī)模生態(tài)養(yǎng)殖。明確畜禽養(yǎng)殖禁養(yǎng)區(qū)、限養(yǎng)區(qū)范圍，禁養(yǎng)區(qū)內(nèi)不得有畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)、養(yǎng)戶從事畜禽養(yǎng)殖活動(dòng)，限養(yǎng)區(qū)內(nèi)嚴(yán)格控制畜禽養(yǎng)殖總量，削減污染物排放總量，不得超過畜禽養(yǎng)殖總量要求新建、改建和擴(kuò)建畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)。

3.3 種植業(yè)污染防治

加強(qiáng)種植業(yè)污染源頭控制。在種植業(yè)生產(chǎn)過程中，合理施用農(nóng)藥、化肥及淤泥、人畜糞便等有機(jī)肥，綜合利用農(nóng)業(yè)廢棄物，推廣農(nóng)作物和林木病蟲草害的綜合防治，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)良性循環(huán)，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化、無(wú)公害的生態(tài)農(nóng)業(yè)，有效減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)引起的面源污染。

3.4 農(nóng)村污水及垃圾污染防治

加強(qiáng)對(duì)存在突出環(huán)境問題村莊的整治，繼續(xù)推進(jìn)農(nóng)村環(huán)境綜合整治。通過實(shí)施串點(diǎn)成線、連線成片的綜合整治方式，進(jìn)一步完善農(nóng)村環(huán)?；A(chǔ)設(shè)施。因地制宜開展農(nóng)村生活污水治理，加快農(nóng)村生活污水處理設(shè)施建設(shè)，健全農(nóng)村生活垃圾收集設(shè)施。

4 結(jié)論

根據(jù)好溪水環(huán)境容量概算結(jié)果，目前好溪匯水區(qū)污染物排放量仍超出枯水期水環(huán)境容量，污染物排放量須進(jìn)一步削減，嚴(yán)格控制匯水區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道氨氮、總磷的排放量，好溪才能穩(wěn)定達(dá)到水質(zhì)目標(biāo)。

1 逄 勇，陸桂華.水環(huán)境容量計(jì)算理論及應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2010.

2 韓梓流，逄 勇.基于京杭運(yùn)河五牧斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)的水環(huán)境容量計(jì)算研究[J].水資源與水工程學(xué)報(bào)，2016，27（4）：81-87.

3 付意成，徐文新，付 敏.我國(guó)水環(huán)境容量現(xiàn)狀研究[J].中國(guó)水利，2010，（1）：26-31.

4 龔志蓮，趙萍萍，付文麗，等.絳溪河流域簡(jiǎn)陽(yáng)段水環(huán)境污染源調(diào)查及防治[J].西華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，36（2）：96-112.

5 陳 明.河流水環(huán)境容量一維計(jì)算模型分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015，（27）：42.

6 李 巖，劉金清，胡健偉.流域設(shè)計(jì)枯水流量分析計(jì)算方法[J].水資源與水工程學(xué)報(bào)，2011，22（1）：72-78.