牛欄江流域(昆明段)污染現(xiàn)狀調(diào)查分析及治理措施

胡應(yīng)庭，桂吉順

(1.昆明市松華壩水庫管理處，云南 昆明 650500；2.九江市科翔水利工程監(jiān)理有限公司，江西 九江 332000)

牛欄江位于云南省東北部，系金沙江右岸一級支流，在昆明市境內(nèi)干流全長116 km，徑流面積2258.18 km2，涉及的行政區(qū)域有空港經(jīng)濟(jì)區(qū)、尋甸縣、嵩明縣，共流經(jīng)11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，是嵩明縣、尋甸縣經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的母親河。但是隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城鎮(zhèn)生活污染、工業(yè)點(diǎn)源污染、農(nóng)業(yè)農(nóng)村面源污染不斷加重，牛欄江水質(zhì)總體呈現(xiàn)下降趨勢[1]。

1 污染現(xiàn)狀調(diào)查分析

利用昆明市1∶5萬數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)據(jù)，通過水文分析和流域解析，以牛欄江干流和主要一級支流為劃分依據(jù)，結(jié)合行政區(qū)劃，分嵩明縣和尋甸縣兩個牛欄江干流流域和對龍河-花莊河流域、普沙河流域、果馬河流域、楊林河-老賈河流域、彌良河流域、馬龍河流域、前進(jìn)河流域、匡郎河-腸子河流域十個支流流域。以2019年為基準(zhǔn)年開展污染現(xiàn)狀調(diào)查分析[2-3]，并結(jié)合流域水質(zhì)現(xiàn)狀，主要分析化學(xué)需氧量、總氮、總磷、氨氮四個指標(biāo)。

1.1 點(diǎn)源污染現(xiàn)狀調(diào)查分析

1.1.1 工業(yè)污染現(xiàn)狀調(diào)查與分析

流域內(nèi)納入調(diào)查的工業(yè)企業(yè)共有153家，化學(xué)需氧量、總氮、氨氮的排放量分別為750.48 t、70.61 t、70.61 t。從子流域來看，對龍河-花莊河流域和楊林河-老賈河流域的工業(yè)企業(yè)最多，共93家，占排污總量的94%。

1.1.2 城鎮(zhèn)生活污染現(xiàn)狀調(diào)查與分析

流域內(nèi)共有城鎮(zhèn)人口16.25萬人，城鎮(zhèn)居民生活源污染物排放量采用人均排污系數(shù)法計算，2019年規(guī)劃范圍內(nèi)城鎮(zhèn)居民生活源污水、化學(xué)需氧量、總氮、總磷、氨氮的產(chǎn)生總量分別為798.19萬t、0.18萬t、416.24 t、27.20 t、312.18 t。從子流域分布看，對龍河-花莊河流域和果馬河流域的城鎮(zhèn)人口較密集，城鎮(zhèn)生活污染產(chǎn)生量最大，共占產(chǎn)污總量的33%。

1.1.3 第三產(chǎn)業(yè)污染現(xiàn)狀調(diào)查與分析

流域納入調(diào)查的第三產(chǎn)業(yè)共有564家，2019年牛欄江流域第三產(chǎn)業(yè)的污染物產(chǎn)生量為化學(xué)需氧量295.59 t，總氮20.41 t，總磷1.98 t，氨氮12.42 t；從子流域分布看，前進(jìn)河流域和尋甸縣牛欄江干流流域的產(chǎn)污量最大，共占產(chǎn)污總量的41%。

1.1.4 規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖污染現(xiàn)狀調(diào)查與分析

根據(jù)流域內(nèi)各縣區(qū)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，流域的養(yǎng)殖場共養(yǎng)殖生豬13.77萬頭，大牲畜1.73萬頭，羊1.97萬只，家禽330.18萬只，通過干清糞便的農(nóng)業(yè)利用等治污措施，可削減化學(xué)需氧量0.87萬t、總氮728.94 t、總磷253.69 t、氨氮391.82 t。流域內(nèi)的規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)共排放糞便32.98萬t，尿液78.55萬t，主要污染物產(chǎn)生量為化學(xué)需氧量1.07萬t、總氮888.96 t、總磷309.38 t、氨氮477.83 t，排放量為化學(xué)需氧量0.19萬t、總氮160.01 t、總磷55.69 t、氨氮86.01 t。從子流域分布看，果馬河流域、匡郎河-腸子河流域和尋甸縣牛欄江干流流域的養(yǎng)殖數(shù)量最多，排污量最大，共占排污總量的62%。

牛欄江流域(昆明段)點(diǎn)源污染負(fù)荷產(chǎn)生量主要以規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖為主，其次是城鎮(zhèn)生活污染，點(diǎn)源總產(chǎn)生量為化學(xué)需氧量1.35萬t、總氮0.14萬t、總磷338.51 t、氨氮873.03 t。產(chǎn)生量扣減流域內(nèi)水質(zhì)凈化廠對點(diǎn)源污染負(fù)荷的處理量(規(guī)?；B(yǎng)殖污染物扣減干清糞便的農(nóng)業(yè)利用等治污措施的削減量)，即為排放量。點(diǎn)源污染負(fù)荷入河方式以河道匯流為主，由于牛欄江流域入河河道源近流短，污染負(fù)荷排放量不考慮沿程自然衰減，其入河量等于排放量。入河量為化學(xué)需氧量0.33萬t、總氮586.56 t、總磷70.03 t、氨氮384.46 t。

1.2 面源污染現(xiàn)狀調(diào)查分析

1.2.1 農(nóng)業(yè)種植業(yè)污染現(xiàn)狀調(diào)查與分析

(1)農(nóng)田化肥流失。根據(jù)各縣區(qū)的統(tǒng)計年鑒，流域的化肥施用量為11.48萬t，氮肥6.34萬t，磷肥2.03萬t，化肥流失導(dǎo)致的污染物流失量為總氮462.06 t、總磷27.37 t，氨氮154.02 t。從子流域分布看，果馬河流域、嵩明縣牛欄江干流流域和尋甸縣牛欄江干流流域的農(nóng)田化肥污染物流失量最大，共占流域總流失量的48%。

(2)農(nóng)田固廢。流域耕地面積為2.44萬hm2，產(chǎn)生農(nóng)作物植物殘體約36.57萬t，固廢排放量為1.83萬t，采用流失系數(shù)法進(jìn)行農(nóng)田固體廢棄物流失量的計算，因固廢流失導(dǎo)致的污染物產(chǎn)生量為總氮0.36萬t、總磷0.14萬t、氨氮0.22萬t，排放量為總氮90.29 t、總磷72.23 t、氨氮54.18 t。從子流域分布看，果馬河流域和尋甸縣牛欄江干流流域的排放量較大，共占流域排污總量的37%。

1.2.2 散養(yǎng)畜禽污染現(xiàn)狀調(diào)查與分析

根據(jù)流域內(nèi)各縣區(qū)的統(tǒng)計年鑒，流域散養(yǎng)畜禽情況為生豬存欄32.21萬頭，大牲畜存欄12.29萬頭，羊存欄11.60萬頭，家禽存欄80.18萬只；年末生豬出欄52.50萬頭，大牲畜出欄6.71萬頭，生羊出欄9.58萬頭，家禽出欄95.11萬只。散養(yǎng)畜禽糞便產(chǎn)生量為182.70萬t，尿液產(chǎn)生量為537.19萬t，主要污染物產(chǎn)生量為化學(xué)需氧量 7.60萬t、總氮 0.51萬t、總磷 0.18萬t、氨氮 0.28萬t，排放量為化學(xué)需氧量 1.37萬t、總氮924.94 t、總磷 330.99 t、氨氮 499.24 t。從子流域分布看，尋甸縣牛欄江干流流域的排放量最大，占39%。

1.2.3 農(nóng)村生活源污染現(xiàn)狀調(diào)查與分析

(1)生活污水污染情況。流域內(nèi)有農(nóng)業(yè)人口31.37萬人，由排污系數(shù)及農(nóng)業(yè)人口數(shù)量，可計算得出流域內(nèi)農(nóng)村生活污水產(chǎn)生量為345.56萬t，主要污染物產(chǎn)生量為化學(xué)需氧量0.28萬t、總氮57.03 t、總磷31.62 t、氨氮11.63 t。經(jīng)調(diào)查，牛欄江流域內(nèi)的農(nóng)村生活污水處理設(shè)施幾乎全都未啟用，因此產(chǎn)生量即為排放量。從子流域分布看，果馬河流域的農(nóng)村生活污水污染最大，占流域排污總量的19%。

(2)生活垃圾污染情況。由排污系數(shù)及農(nóng)業(yè)人口數(shù)量，可計算得出流域的農(nóng)村生活垃圾產(chǎn)生量為4.02萬t，排放量為1.03萬t，主要污染物產(chǎn)生量為總氮 198.19 t、總磷118.58 t，排放量為總氮49.69 t、總磷29.36 t。從子流域分布看，果馬河流域的農(nóng)村生活垃圾排污量最大，占流域總排污量的19%。

(3)農(nóng)村居民糞便污染。流域農(nóng)村居民糞便排放量為7.91萬t，尿液排放量為4.52萬t，主要污染物產(chǎn)生量為化學(xué)需氧量0.34萬t、總氮395.25 t、總磷67.76 t、氨氮213.44 t，排放量為化學(xué)需氧量0.1萬t、總氮94.86 t、總磷12.2 t、氨氮53.36 t。從子流域分布看，果馬河流域的農(nóng)村居民糞便污染負(fù)荷排放量最大，占流域排污總量的19%。

牛欄江流域(昆明段)農(nóng)業(yè)農(nóng)村面源污染負(fù)荷產(chǎn)生量主要以畜禽養(yǎng)殖為主，其次是農(nóng)村生活污染源?；瘜W(xué)需氧量、總氮、總磷、氨氮的總產(chǎn)生量為8.22萬t、0.99萬t、0.35萬t和0.53萬t；總排放量分別為1.75萬t、0.17萬t、503.78 t和772.46 t。農(nóng)業(yè)農(nóng)村面源污染排放主要集中在尋甸縣牛欄江干流流域，占排污總量的26%。

根據(jù)《全國水環(huán)境容量核定技術(shù)指南》，并考慮牛欄江流域?qū)嶋H情況，采用農(nóng)業(yè)農(nóng)村面源污染物到達(dá)入河排放口之前的距離(流程)修正系數(shù)以及不同污染物類型化學(xué)需氧量、總氮、總磷、氨氮的徑流損失修正系數(shù)，計算農(nóng)業(yè)農(nóng)村面源污染物入河量，流域農(nóng)業(yè)農(nóng)村面源入河量化學(xué)需氧量0.81萬t，總氮683.58 t，總磷233.1 t，氨氮366 t，主要集中在尋甸縣牛欄江干流流域，占排污總量的26%。

1.2.4 水土流失調(diào)查分析

水土流失污染負(fù)荷計算主要是利用改進(jìn)的輸出系數(shù)模型進(jìn)行模擬[4]，流域水土流失污染負(fù)荷化學(xué)需氧量、總氮、總磷、氨氮的入河量為597.88 t、294.69 t、13.32 t和77.96 t。水土流失主要來源于尋甸縣牛欄江干流流域和果馬河流域，共占流失總量的46%。

1.3 流域污染負(fù)荷入河總量

牛欄江流域(昆明段)的污染負(fù)荷入河總量為化學(xué)需氧量1.20萬t，總氮0.16萬t，總磷316.45 t，氨氮828.42 t。從污染來源構(gòu)成看，農(nóng)業(yè)農(nóng)村面源的化學(xué)需氧量和總磷入河量最大，分別占入河總量的68%、74%，陸域點(diǎn)源和農(nóng)業(yè)農(nóng)村面源的總氮、氨氮入河量相當(dāng)；從子流域分布情況來看，尋甸縣牛欄江干流流域的污染負(fù)荷入河量最大，占流域入河總量的23%。

2 水環(huán)境達(dá)標(biāo)分析

2.1 污染負(fù)荷產(chǎn)生總量預(yù)測

根據(jù)《昆明市城市總體規(guī)劃(修編)》，按照“十三五”期間控制單元內(nèi)人口自然增長率控制在0.65%以內(nèi)，第三產(chǎn)業(yè)的增長率為12%。依據(jù)以往農(nóng)業(yè)發(fā)展情況，耕地面積、畜禽養(yǎng)殖情況基本不變。由此，預(yù)測出在現(xiàn)有污染水平治理下，牛欄江流域(昆明段)的污染負(fù)荷入河總量為化學(xué)需氧量12 315.05 t，總氮1595.45 t，總磷319.88 t，氨氮891.31 t。

2.2 污染負(fù)荷削減目標(biāo)

通過數(shù)學(xué)模型法，利用表達(dá)水體凈化機(jī)制的水環(huán)境容量數(shù)學(xué)方程預(yù)測污染物入河引起的水質(zhì)變化[5]。

河流理想水環(huán)境容量模型表達(dá)式(1)為：

Wi=86.4Qi(Cs i-Co i)+0.001KiViCs i……

(1)

式中：Wi為水環(huán)境容量，kg/d；Qi為河流流量，m3/s；Vi河流水體體積，m3；Ki污染物降解系數(shù)；Co i為斷面水質(zhì)背景值，mg/L；Cs i為水功能水質(zhì)目標(biāo)值，mg/L。

水環(huán)境容量計算結(jié)果表明，牛欄江水質(zhì)要達(dá)到地表水Ⅲ類考核目標(biāo)要求，化學(xué)需氧量、總氮、總磷和氨氮的水環(huán)境容量分別為1.41萬t/a、527.17 t/a、210.09 t/a、865.54 t/a，化學(xué)需氧量入河量滿足水環(huán)境容量，總氮、總磷和氨氮的削減目標(biāo)[6]見表1。

表1 牛欄江流域(昆明段)達(dá)標(biāo)需求 t

3 治理對策措施

(1)按照“點(diǎn)源污染控制優(yōu)先、面源污染控制補(bǔ)充、管控提升輔助”的治理思路，以牛欄江各斷面水質(zhì)穩(wěn)定并持續(xù)改善為目標(biāo)導(dǎo)向，以牛欄江支流生活污染和農(nóng)業(yè)面源污染為問題導(dǎo)向，綜合采取城市污水處理設(shè)施擴(kuò)容提速建設(shè)、支流河道控源截污、集鎮(zhèn)和農(nóng)村污水處理設(shè)施提效建設(shè)、農(nóng)業(yè)面源污染削減控制、重要污染源監(jiān)管等措施，有效削減入河污染負(fù)荷，保障牛欄江昆明段水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)[7]。

(2)加快推進(jìn)城鎮(zhèn)污水處理廠建設(shè)，提升城鎮(zhèn)生活污水處理能力。嵩明縣新建污水處理廠及配套管網(wǎng)建設(shè)，新增處理能力3.0萬m3/d，有效收集處理嵩明縣城區(qū)及楊橋街道片區(qū)生活污水；尋甸縣在已有的污水處理設(shè)施基礎(chǔ)上，對水質(zhì)凈化廠進(jìn)行改擴(kuò)建，新增處理能力1.2萬m3/d，為尋甸縣老城區(qū)生活污水的有效收集處理奠定基礎(chǔ)。

(3)開展支流河道截污整治建設(shè)，改善提升支流河道水質(zhì)。嵩明縣對彌良河支流小四河實施末端截污，并結(jié)合嵩明縣第一污水處理廠尾水綜合治理工程，建設(shè)污水處理設(shè)施一套(設(shè)施以除磷為主)；對楊林河支流老賈河、家具園區(qū)及楊林監(jiān)獄排污口實施末端截污，結(jié)合污水轉(zhuǎn)輸泵站建設(shè)，將污水轉(zhuǎn)輸至楊林集鎮(zhèn)污水處理站和污水處理廠處理。尋甸縣對前進(jìn)河支流西門河、四清河沿線污水排口實施封堵及截污導(dǎo)流，將直排污水收集進(jìn)入市政污水處理系統(tǒng)處理；對前進(jìn)河支流兔耳河沿線排污口實施截污導(dǎo)流，將截流污水接入市政污水處理系統(tǒng)處理，同時結(jié)合已建的匯龍濕地公園，將應(yīng)急設(shè)施轉(zhuǎn)用于尋甸縣城合流制片區(qū)雨季溢流污水的調(diào)蓄和處理。

(4)強(qiáng)化農(nóng)村生活污染治理設(shè)施覆蓋建設(shè)及提效建設(shè)，提升農(nóng)村生活污染削減效率。結(jié)合零時污水轉(zhuǎn)輸泵站建設(shè)，強(qiáng)化嵩明縣楊林集鎮(zhèn)區(qū)域、小街鎮(zhèn)集鎮(zhèn)區(qū)域、小新街鎮(zhèn)集鎮(zhèn)區(qū)域、牛欄江鎮(zhèn)集鎮(zhèn)區(qū)域污水收集管網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建，強(qiáng)化尋甸縣塘子、七星、河口、金所、羊街集鎮(zhèn)區(qū)域污水收集管網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建，提升集鎮(zhèn)污水收集處理率，確保污水處理站運(yùn)行負(fù)荷率大于60%，進(jìn)一步控制削減集鎮(zhèn)生活污染負(fù)荷入河量。

(5)充分發(fā)揮河長制湖長制在河湖保護(hù)治理中的作用。全面推行河長制湖長制[8]是破解我國復(fù)雜水問題的有力抓手，進(jìn)一步壓實河長湖長責(zé)任，統(tǒng)籌河湖生態(tài)保護(hù)與地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各部門動作步調(diào)、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)河湖治理各項措施、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)項目安排與資金配置，真正做到守河有責(zé)、守河擔(dān)責(zé)、守河盡責(zé)。