北洛河干流水域納污能力計(jì)算及保護(hù)對(duì)策研究

周曉強(qiáng)，曹勝軍，王占峰

（陜西省水文水資源勘測(cè)局，陜西 西安 710068）

水域納污能力是水功能區(qū)管理的一個(gè)重要依據(jù),是水污染防治的重要技術(shù)支撐，對(duì)落實(shí)國(guó)家實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度、為各級(jí)政府制定限制排污總量方案、保護(hù)水資源發(fā)揮著重要作用。

北洛河是渭河一級(jí)支流，是渭河的第二大支流，流經(jīng)延安、渭南兩市，至三河口入渭河，是沿線城鎮(zhèn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要水源。但是隨著近年社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，北洛河目前已經(jīng)成為我省污染最為嚴(yán)重的河流之一，嚴(yán)重影響著沿岸城市居民生產(chǎn)、生活用水。北洛河水污染防治已經(jīng)刻不容緩，從嚴(yán)核定北洛河干流水域納污能力。開(kāi)展干流現(xiàn)狀調(diào)查，對(duì)其按照一維模型計(jì)算北洛河干流水域納污能力。根據(jù)計(jì)算結(jié)果控制污染物排放，有效保護(hù)水資源。

1 水環(huán)境狀況

1.1 污染源現(xiàn)狀

北洛河流域主要污染物為氨氮、CODcr、氟化物等。主要污染物來(lái)源為生活、工業(yè)和面源污染。據(jù)調(diào)查，流域內(nèi)有工業(yè)園區(qū)10家，涉水排污單位約150家，重點(diǎn)涉水企業(yè)46家，主要行業(yè)有煤化工、石油開(kāi)采、果汁、農(nóng)副產(chǎn)品深加工、化學(xué)農(nóng)藥制造等。北洛河流域內(nèi)共建成城鎮(zhèn)污水處理廠12座，現(xiàn)狀日處理能力10.4萬(wàn)t，實(shí)際處理能力1487.11萬(wàn)t/年，保守估計(jì)流域內(nèi)每天至少有12萬(wàn)t生活污水得不到處直排北洛河。北洛河流域內(nèi)化學(xué)需氧量年排放量2.52萬(wàn)t，氨氮 0.24 萬(wàn) t。

1.2 水質(zhì)狀況

根據(jù)國(guó)務(wù)院2011年批復(fù)的《全國(guó)重江河湖泊水功能區(qū)劃》（2011年～2030年），北洛河干流目前共有水功能區(qū)劃5個(gè)，設(shè)置代表斷面共6個(gè)，分別為：北洛河吳旗源頭水保護(hù)區(qū)，代表斷面為吳旗；北洛河延安保留區(qū)，代表斷面為富縣；北洛河延安農(nóng)業(yè)用水區(qū)，代表斷面為交口河村；北洛河延安、渭南農(nóng)業(yè)用水區(qū)，代表斷面為石堡川入口和狀頭水文站；北洛河大荔農(nóng)業(yè)用水區(qū)，代表斷面為北洛河入渭河口(北洛河)，監(jiān)測(cè)站網(wǎng)見(jiàn)圖1。以上5個(gè)水功能區(qū)劃的水質(zhì)控制目標(biāo)均為III類。

圖1 北洛河水系站網(wǎng)分布圖

根據(jù)2017年的監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，北洛河富縣和交口河村斷面水質(zhì)類別全年平均為III類，達(dá)到水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)的要求，其余4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面檢測(cè)結(jié)果均未達(dá)標(biāo)，主要超標(biāo)因子為：氨氮、CODcr、高錳酸鹽和氟化物等。以氨氮、CODcr為主要污染指數(shù)進(jìn)行沿程水質(zhì)變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，北洛河干流COD濃度從吳旗到交口濃度基本持平，石堡川入口有所減少，狀頭濃度最大，超標(biāo)2倍左右，到北洛河入渭有所減少；氨氮濃度變化趨勢(shì)從石堡川入口以前基本與COD變化一致，從狀頭開(kāi)始增加，到北洛河入渭口最大，超標(biāo)3.75倍。從以上變化趨勢(shì)能夠看出，北洛河石堡川入口以上延安段污染物的排放量基本與河流稀釋自凈能力持平，從石堡川入口以下進(jìn)入渭南市COD和氨氮濃度增加比較嚴(yán)重，說(shuō)明在渭南市境內(nèi)COD和氨氮的污染物入河量超過(guò)了河段稀釋自凈能力的范圍。

1.3 主要問(wèn)題

目前，北洛河水資源量短缺和水質(zhì)污染問(wèn)題已十分嚴(yán)重，主要體現(xiàn)在:1）水污染問(wèn)題突出，水體功能遭到嚴(yán)重破壞。下游狀頭斷面及入渭口斷面經(jīng)常出現(xiàn)劣五類水質(zhì)，并且嚴(yán)重影響下游渭河水質(zhì)達(dá)標(biāo)；2）生態(tài)流量難以保障，下游河段北洛河入渭口附近經(jīng)常出現(xiàn)斷流現(xiàn)象；3）北洛河流域主要河流及干流水質(zhì)較差，可利用水資源量嚴(yán)重缺乏；4）沿岸城鎮(zhèn)污水收集率較低，存在很多生活污水直排現(xiàn)象，水污染現(xiàn)狀已經(jīng)嚴(yán)重制約了沿線城鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2 水域納污能力計(jì)算

以近幾年多次對(duì)北洛河污染源和水質(zhì)狀況的抽查監(jiān)測(cè)為依據(jù),以2017年為水質(zhì)現(xiàn)狀水平年，采用枯水狀態(tài)下的河流流量及流速，深入研究北洛河干流的納污狀況。

根據(jù)北洛河現(xiàn)狀主要超標(biāo)項(xiàng)目，采用CODcr和氨氮為主要污染物控制指標(biāo)。

2.1 設(shè)計(jì)水文條件

根據(jù)《水域納污能力計(jì)算規(guī)程》(GB/T25173-2010)，設(shè)計(jì)流量采用90%保證率下最枯月平均流量以及其對(duì)應(yīng)的流速進(jìn)行納污能力計(jì)算。沒(méi)有水文站流量流速資料的河段,通過(guò)面積比擬法進(jìn)行推算。

按照以上原則，根據(jù)頻率計(jì)算的方法，計(jì)算出北洛河各水文站的流量成果，見(jiàn)表1。

2.2 綜合降解系數(shù)(K)

參考《陜西省水資源保護(hù)規(guī)劃》《陜西省國(guó)家重要江河水功能區(qū)納污能力核定和分階段限排總量控制方案報(bào)告》等已有納污能力計(jì)算成果中北洛河流域降解系數(shù)成果，降解系數(shù)（K值）采用:CODcr的K值為0.46/d，氨氮的K值為0.30/d。

2.3 起始斷面（C0）及控制斷面濃度(CS)

表1 納污能力計(jì)算設(shè)計(jì)流量、流速成果表

以水功能區(qū)為基本單元進(jìn)行納污能力計(jì)算,河流源頭水功能區(qū)采用2017年監(jiān)測(cè)的CODCr和氨氮檢測(cè)結(jié)果為起始斷面濃度（C0），其它水功能區(qū)采用上一個(gè)水功能區(qū)的水質(zhì)目標(biāo)作為起始斷面濃度（C0）來(lái)計(jì)算。

控制斷面濃度（CS）原則上采用水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)。

3 水域納污能力計(jì)算

按照納污能力計(jì)算規(guī)程，根據(jù)北洛河水文條件，選取一維模型進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式為:

式中，Gx=L為流經(jīng)米距離后的主要污染物濃度（mg/L）；C0為起始斷面污染物濃度（mg/L）；M 為污染物入河速率（g/s）；L為計(jì)算河段長(zhǎng)度（m）；U為設(shè)計(jì)流量下的平均流速（m/s）；K為污染物綜合衰減系數(shù)（1/s）；X為排污口距控制斷面縱向距離（m）；M為水域納污能力，kg/s；Qp為廢污水排放流量，m3/s；Q為初始斷面的流量，即90%保證率下最枯月平均流量，m3/s。

根據(jù)調(diào)查的北洛河干流水文、水環(huán)境、排污口、支流口、取水口資料，按照公式1進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 北洛河干流納污能力計(jì)算成果

4 污染防治措施

（1）各級(jí)政府結(jié)合經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)劃需要，根據(jù)北洛河干流納污能力，制定污染物總量削減方案，在逐步削減入河污染物總量的情況，合理使用水域納污能力資源，滿足水資源保護(hù)的要求。

（2）加強(qiáng)面源污染綜合治理。通過(guò)建立有機(jī)食品基地、綠色食品基地、無(wú)公害食品基地，來(lái)促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，減少農(nóng)藥、化肥的使用量；推動(dòng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，減少面源污染對(duì)河流水質(zhì)的影響。

（3）加強(qiáng)污水處理廠的建設(shè)，加大污水收集處理率，確保沿岸污水得到有效的收集處理，入河污水能夠達(dá)標(biāo)排放。

5 結(jié)論

（1）納污能力的計(jì)算過(guò)程中起始斷面濃度C0除北洛河吳旗源頭水保護(hù)區(qū)采用實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果外，其它水功能區(qū)均采用的均為上個(gè)斷面的水質(zhì)目標(biāo)進(jìn)行納污能力計(jì)算。這種設(shè)計(jì)條件下計(jì)算出來(lái)的納污能力是建立在上段水功能區(qū)達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上。但是實(shí)際北洛河從交口河以下水質(zhì)基本不達(dá)標(biāo)。如果C0按監(jiān)測(cè)水質(zhì)計(jì)算，交口河以下功能區(qū)基本納污能力計(jì)算結(jié)果為負(fù)值，沿岸經(jīng)濟(jì)發(fā)展將受到極大的制約。因此，本文采用上個(gè)功能區(qū)的水質(zhì)目標(biāo)計(jì)算納污能力是為了明確污染主體，明晰責(zé)任，去除因上游水質(zhì)超標(biāo)影響導(dǎo)致下游水功能區(qū)納污能力減小的影響。

（2）按照水功能區(qū)管理要求，保護(hù)區(qū)及保留區(qū)不允許設(shè)置排污口，因此對(duì)源頭水保護(hù)區(qū)及保留區(qū)納污能力計(jì)算成果僅供參考。

（3）北洛河干流CODcr納污能力為2648.2 t/a，氨氮納污能力為215.3 t/a，遠(yuǎn)小于北洛河現(xiàn)狀的CODcr和氨氮入河量。根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出北洛河從狀頭及以下開(kāi)始水質(zhì)極具下降，說(shuō)明污染物排放主要集中在下游地區(qū)。需要加強(qiáng)對(duì)下游地區(qū)排污口的管理，加大污染物的削減力度，才能確保北洛河水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

（4）北洛河納污能力的計(jì)算成果對(duì)編制北洛河水資源保護(hù)規(guī)劃,制定水污染物防治規(guī)劃、北洛河流域治理、流域排污口整治等方面具有重要的指導(dǎo)依據(jù)。