基于污染物通量的眉山市彭山區(qū)毛河橋江橋斷面污染源權(quán)重分析

李 白，劉守根

（眉山市彭山生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，四川 眉山 620860）

毛河橋江橋斷面，是眉山市彭山區(qū)境內(nèi)重要的省考斷面，是考核彭山區(qū)毛河水質(zhì)的重要斷面。因此，參考已有相關(guān)文獻[1-3]，建立水質(zhì)模型，利用污染物通量計算方法，對毛河橋江橋斷面進行污染源權(quán)重分析，對于毛河水質(zhì)穩(wěn)定達標和毛河污染防治有著重要意義。

1 分析方法

1.1 污染物貢獻通量及影響權(quán)重計算方法

污染物通量是指某一斷面在一定時間內(nèi)某種污染物的通過量。利用已建立的毛河河網(wǎng)模型，模擬計算研究區(qū)域內(nèi)各時期各因子水質(zhì)濃度變化情況，選取設(shè)計水文條件下90%保證率作為邊界條件，邊界水質(zhì)條件取各河流2019～2021年水質(zhì)監(jiān)測值。在此基礎(chǔ)上，考慮模型不放入污染源的情況下，計算得到毛河橋江橋斷面逐日水質(zhì)濃度本底值C0；考慮僅存在某污染源排污的情況下，計算得到毛河橋江橋斷面逐日水質(zhì)濃度Cij，則：

其中：Qj為過毛河橋江橋逐日水量；i為污染源類別，由1～3，分別為彭山城區(qū)污染源、通濟堰灌區(qū)污染源及其他污染源，則一段時間內(nèi)某污染源對毛河橋江橋斷面污染物貢獻通量為：

其中：t為時間。為有效界定不同污染源對毛河橋江橋斷面水質(zhì)的影響，針對控制斷面水質(zhì)達標引入污染權(quán)重概念。由此得到某污染源對毛河橋江橋斷面污染物貢獻通量權(quán)重為：

其次通過計算斷面污染物超標容量計算各類污染源所需削減量。

1.2 污染物超標容量計算方法

依據(jù)設(shè)計水文條件及水質(zhì)邊界條件下，綜合考慮水文、水質(zhì)及污染來源等因素，在對研究區(qū)域內(nèi)入河污染源進行概化的基礎(chǔ)上，利用研究區(qū)域水環(huán)境數(shù)學模型，計算得出基于考核斷面水質(zhì)達標時各概化排口的允許排放量。通過研究區(qū)域內(nèi)現(xiàn)狀排放量與區(qū)域內(nèi)允許排放量作差得到污染物超標容量，具體公式為：

式中：W’—研究區(qū)域內(nèi)污染物超標排放量，t；W現(xiàn)狀排放量—研究區(qū)域內(nèi)污染物現(xiàn)狀排放量，t；W允許排放量—研究區(qū)域內(nèi)污染物允許排放量，t。

2 管網(wǎng)溢流期典型案例分析

利用建立的毛河河網(wǎng)模型對管網(wǎng)溢流期典型案例2020年5月的毛河水環(huán)境進行模擬，通過調(diào)整彭山城區(qū)污染源排口及其他排口排放量、排放濃度及入河系數(shù)，模擬在管網(wǎng)溢流期各污染源對毛河橋江橋斷面水質(zhì)的影響。再計算得到不同類型污染源對毛河橋江橋斷面的月污染物貢獻通量及各污染因子影響權(quán)重見表1及圖1。

圖1 2020年5月各類污染物對毛河橋江橋斷面影響情況圖

表1 2020年5月各類污染源對毛河橋江橋斷面水質(zhì)影響權(quán)重結(jié)果表

根據(jù)模擬計算結(jié)果分析可知，彭山城區(qū)污染源對毛河橋江橋斷面水質(zhì)的影響權(quán)重占主導(dǎo)地位，其中COD、氨氮及總磷分別占60.7%、58.4%及47.4%；通濟堰灌區(qū)污染源對毛河橋江橋斷面COD及氨氮的影響處于較低水平，但對TP的影響權(quán)重高達25.6%，顯著高于COD及氨氮的影響水平；其他污染源對毛河橋江橋斷面水質(zhì)的影響較高于通濟堰灌區(qū)污染源，并且其3種污染因子的影響權(quán)重大致處于同等水平。從影響權(quán)重結(jié)果分析，管網(wǎng)溢流期受夏季降雨影響，毛河下游城區(qū)管網(wǎng)發(fā)生溢流，污水接管率大幅度降低，大量污染溢流至毛河，并且初期降雨還帶來大量面源污染，最終導(dǎo)致毛河橋江橋斷面水質(zhì)惡化。

3 農(nóng)田排水期典型案例分析

利用建立的毛河河網(wǎng)模型對農(nóng)田排水期典型案例2021年6月的毛河水環(huán)境進行模擬。通過調(diào)整彭山城區(qū)污染源排口、通濟堰灌區(qū)污染源排口及其他排口排放量、排放濃度及入河系數(shù)，模擬在農(nóng)田排水期各污染源對毛河橋江橋斷面水質(zhì)的影響。再計算得到不同類型污染源對毛河橋江橋斷面水質(zhì)的月污染物貢獻通量及各污染因子影響權(quán)重見表2及圖2。

圖2 2021年6月各類型污染物對毛河橋江橋斷面影響情況圖

表2 2021年6月各類污染源對毛河橋江橋斷面水質(zhì)影響權(quán)重結(jié)果表

根據(jù)模擬計算結(jié)果分析可知，2021年6月通濟堰灌區(qū)農(nóng)田排水期間，毛河干流下游流量明顯增大，但彭山城區(qū)污染源對毛河橋江橋斷面水質(zhì)的影響權(quán)重仍占主導(dǎo)地位，其中COD、氨氮及總磷分別占59.6%、57.7%及40.7%；但通濟堰灌區(qū)污染源TP排放量對毛河橋江橋斷面的影響權(quán)重有顯著提高，占37.0%；其他污染源對毛河橋江橋斷面水質(zhì)的影響較為穩(wěn)定。

2021年農(nóng)田排水期間，通濟堰灌區(qū)農(nóng)田內(nèi)因施肥而產(chǎn)生的富營養(yǎng)化廢水通過灌溉渠系匯流至梁河，導(dǎo)致梁河TP濃度激增，匯入湄洲河后同步引起湄洲河觀音橋斷面TP濃度驟升，高達0.28 mg/L?？梢娹r(nóng)田排水期退水污染對毛河橋江橋斷面的水質(zhì)有較大的不利影響。

4 近三年流域各污染源對考核斷面水質(zhì)影響權(quán)重總體分析

2019年早期以前毛河流域污染源中畜禽養(yǎng)殖污染入河量占比較高，2018年眉山市彭山區(qū)農(nóng)業(yè)和畜牧局按照《省農(nóng)業(yè)廳省環(huán)境保護廳關(guān)于進一步調(diào)整完善畜禽養(yǎng)殖禁養(yǎng)區(qū)劃定工作的通知》要求，委托專業(yè)編制公司，參照相關(guān)法律法規(guī)、技術(shù)規(guī)范，結(jié)合彭山區(qū)實際，編制了《彭山區(qū)畜禽養(yǎng)殖區(qū)域布局規(guī)劃（征求意見稿）》，并開始了對毛河流域養(yǎng)殖業(yè)的整治。根據(jù)2019年前后毛河橋江橋斷面水質(zhì)及區(qū)域其他水質(zhì)監(jiān)測斷面水質(zhì)轉(zhuǎn)好趨勢明顯的情況來看，毛河流域養(yǎng)殖業(yè)等整治取得了一定成效。

利用建立的毛河河網(wǎng)模型對近三年總體平均時期典型案例2020年3月的毛河水環(huán)境進行模擬。通過調(diào)整概化排口排放量、排放濃度及入河系數(shù)，模擬近三年總體平均情況下各污染源對毛河橋江橋斷面水質(zhì)的影響。然后根據(jù)本文1.1節(jié)的公式計算得到不同類型污染源對毛河橋江橋斷面的月污染物貢獻通量及各污染因子影響權(quán)重見表3及圖3。

圖3 2020年3月各類污染物對毛河橋江橋斷面影響情況圖

表3 2020年3月各類污染源對毛河橋江橋斷面水質(zhì)影響權(quán)重結(jié)果表

根據(jù)模擬計算結(jié)果分析可知，2020年3月彭山城區(qū)污染源COD、氨氮及總磷對毛河橋江橋斷面水質(zhì)的影響權(quán)重分別為52.3%、44.6%及39.9%；通濟堰灌區(qū)污染源對毛河橋江橋斷面COD、氨氮及總磷的影響處于一般水平，分別為14.3%、22.9%及21.2%；其他污染源對毛河橋江橋斷面水質(zhì)的影響較高，COD、氨氮及總磷的影響權(quán)重分別為33.4%、32.5%及38.9%。

由權(quán)重計算結(jié)果可知，近三年流域各污染源對毛河橋江橋斷面水質(zhì)影響權(quán)重最大的是彭山城區(qū)污染源，其次是其他污染源，最小的是通濟堰灌區(qū)污染源。

5 各邊界來水對毛河橋江橋斷面水質(zhì)影響結(jié)果分析

在現(xiàn)狀污染源正常排放的情況下，將干流及所有支流上游邊界水質(zhì)濃度值設(shè)為0，得到毛河橋江橋本底濃度值，再分別將干流及各支流上游邊界水質(zhì)濃度設(shè)為2019～2021年的平均值，最后根據(jù)本文1.1節(jié)的公式計算得到各邊界來水對毛河橋江橋斷面水質(zhì)的影響權(quán)重。干流及各支流上游邊界一共8個，分別為保勝干流、龍安支流、佛巖支流、張溝、通濟堰西干渠、白馬河、湄洲河（東干渠）及梁河，計算得到各河流邊界對毛河橋江橋斷面的年平均污染物貢獻通量見表4和表5。

表4 各邊界來水對毛河橋江橋斷面年平均污染貢獻通量 單位：t

表5 各邊界來水對毛河橋江橋斷面水質(zhì)影響權(quán)重表 單位：%

根據(jù)各邊界來水對毛河橋江橋斷面年平均污染物通量影響權(quán)重計算結(jié)果可知，對毛河橋江橋斷面水質(zhì)影響較敏感的為湄洲河來水，其次是通濟堰西干渠來水。由于毛河干流水量主要靠通濟堰東干渠及西干渠補給，所以兩灌溉干渠來水水質(zhì)的影響占據(jù)較大比重。而湄洲河（東干渠）位于毛河下游，更接近毛河橋江橋斷面，因而湄洲河來水對省考斷面的影響占支配地位。其余龍安支流、佛巖支流等支流以及干流上邊界由于來水流量較小，因此對毛河橋江橋斷面的影響有限。

6 毛河流域各鄉(xiāng)鎮(zhèn)污染對毛河橋江橋斷面水質(zhì)影響權(quán)重分析

根據(jù)毛河流域四個鄉(xiāng)鎮(zhèn)對毛河橋江橋斷面年平均污染物通量貢獻情況，計算得到四個鄉(xiāng)鎮(zhèn)對毛河橋江橋斷面的年平均污染物通量貢獻占比，計算結(jié)果見表6及圖4。

圖4 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)污染物對毛河橋江橋斷面影響情況圖

表6 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)污染物對毛河橋江橋水質(zhì)影響權(quán)重結(jié)果表

根據(jù)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)對毛河橋江橋斷面年平均污染物通量計算結(jié)果及影響情況圖可知，毛河流域四個鄉(xiāng)鎮(zhèn)中鳳鳴街道對毛河橋江橋斷面的影響最大，其COD、氨氮及TP對毛河橋江橋斷面的影響權(quán)重分別為56.5%、50.3%和48.2%；謝家街道的影響相對次之，其COD、氨氮及TP對毛河橋江橋斷面的影響權(quán)重分別為25.8%、28.9%和31.5%；公義鎮(zhèn)及太和鎮(zhèn)的污染物排放對毛河橋江橋斷面的影響相對最小，其中公義鎮(zhèn)COD、氨氮及TP排放對毛河橋江橋斷面的影響權(quán)重分別為9.4%、11.6%和13.5%，太和鎮(zhèn)COD、氨氮及TP排放對毛河橋江橋斷面的影響權(quán)重分別為8.3%、9.2%和6.8%。

7 結(jié)論

本文通過水質(zhì)，計算出管網(wǎng)溢流期、農(nóng)田排水期、毛河流域各鄉(xiāng)鎮(zhèn)對毛河橋江橋斷面的污染貢獻權(quán)重，得出結(jié)論主要如下：

1.管網(wǎng)溢流期彭山城區(qū)污染源對毛河橋江橋斷面水質(zhì)的影響權(quán)重占主導(dǎo)地位，管網(wǎng)溢流期受夏季降雨影響，毛河下游城區(qū)管網(wǎng)發(fā)生溢流，污水接管率大幅度降低，大量污染溢流至毛河，并且初期降雨還帶來大量面源污染，最終導(dǎo)致毛河橋江橋斷面水質(zhì)惡化。

2.農(nóng)田排水期通濟堰灌區(qū)農(nóng)田排水期間，毛河干流下游流量明顯增大，但彭山城區(qū)污染源對毛河橋江橋斷面水質(zhì)的影響權(quán)重仍占主導(dǎo)地位，但通濟堰灌區(qū)污染源TP排放量對毛河橋江橋斷面的影響權(quán)重有顯著提高。農(nóng)田排水期退水污染對毛河橋江橋斷面的水質(zhì)有較大的不利影響。

3.毛河流域四個鄉(xiāng)鎮(zhèn)中鳳鳴街道對毛河橋江橋斷面的影響最大，謝家街道的影響相對次之，公義鎮(zhèn)及太和鎮(zhèn)的污染物排放對毛河橋江橋斷面的影響相對最小。

4.根據(jù)各邊界來水對毛河橋江橋斷面年平均污染物通量影響權(quán)重計算結(jié)果可知，對毛河橋江橋斷面水質(zhì)影響較敏感的為湄洲河來水，其次是通濟堰西干渠來水。