某城市水環(huán)境生態(tài)修復(fù)環(huán)境水量需求分析

王 勇

（中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長沙 410014）

引 言

城市作為人類生活的主要區(qū)域，受人類活動影響較大，因此城市生態(tài)和環(huán)境顯得異常脆弱，水作為一種載體，在不影響水的正常用途的情況下，水體所能容納的污染物的量或自身調(diào)節(jié)凈化并保持自身生態(tài)平衡的能力，就是水環(huán)境容量，當(dāng)污染物總量超出其本身的容納能力或者調(diào)節(jié)凈化能力時，將會引起水環(huán)境和水生態(tài)平衡的破壞，造成水質(zhì)惡化。

本文通過對某城市水系污染負(fù)荷及水環(huán)境容量分析，綜合考慮降雨、徑流等要素，尋求一種生態(tài)水量需求的計(jì)算方法。

1 項(xiàng)目概況

某城市規(guī)劃新區(qū)位于三面環(huán)江的“U”型區(qū)域，規(guī)劃總用地面積28.25 km2。目前新區(qū)現(xiàn)狀開發(fā)程度較低，內(nèi)部現(xiàn)有河、湖、塘較多，分布零散，且內(nèi)部水系相互比較獨(dú)立，湖庫及河道主要來自天然降水，無外水補(bǔ)給，部分河道堵塞斷流，水系連通不暢，水質(zhì)難以保障，水體缺乏活力。

通過規(guī)劃水系連通形成該城市新區(qū)內(nèi)部河道水網(wǎng)，通過引江水入城至高點(diǎn)水庫，自流為各河道和湖泊補(bǔ)水，以達(dá)到活水和改善新區(qū)水環(huán)境的目的。

2 水環(huán)境現(xiàn)狀及污染源統(tǒng)計(jì)預(yù)測

2.1 主要河湖現(xiàn)狀

新區(qū)內(nèi)無工業(yè)污染。主要受新區(qū)生活污水、城市徑流和內(nèi)源污染等多方面影響，現(xiàn)有河湖等呈現(xiàn)出不同程度的富營養(yǎng)化情況。

2.2 主要污染源統(tǒng)計(jì)及預(yù)測

新區(qū)內(nèi)污染源主要包括生活污水、城市徑流污染、農(nóng)田面源污染，新區(qū)內(nèi)無工業(yè)污染源。根據(jù)新區(qū)內(nèi)河湖的連通情況和集雨范圍，將新區(qū)劃分為6個集雨片區(qū)。

1）生活污水。生活污水污染物濃度參考《第一次全國污染源普查城鎮(zhèn)生活源產(chǎn)排污系數(shù)手冊》，該地區(qū)劃為三區(qū)4類，人均每天生活污水產(chǎn)生量0.15 t，COD、NH3-N和TP排放濃度分別為64 g/人·天、7.4 g/人·天、0.72 g/人·天。

根據(jù)《城市水環(huán)境控制單元污染物入河量估算方法》[1]，贛江流域城市生活源入河系數(shù)取值0.75，本文參照考慮。

規(guī)劃年新區(qū)污水產(chǎn)生量和管網(wǎng)收集率根據(jù)該區(qū)的污水工程專項(xiàng)規(guī)劃確定。新區(qū)規(guī)劃年生活污水總量58 200 t/d，管網(wǎng)收集率95%，未被收集生活污水2 910 t/d，入河系數(shù)取值0.75。

2）城市徑流。新區(qū)內(nèi)城市徑流污染主要由初期雨水、初期雨水后的雨水污染物貢獻(xiàn)，不同的下墊面影響程度不同。下墊面為綠地或水面按照天然降雨污染源進(jìn)行計(jì)算。

新區(qū)規(guī)劃年的土地利用性質(zhì)和面積參照當(dāng)?shù)赝恋乩每傮w規(guī)劃，綜合考慮交通設(shè)施（除水庫水面）、商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)和居民區(qū)的比例，參考《南昌市城區(qū)降雨徑流污染過程與防治措施研究》[2]表3.4中污染物的EMC值，計(jì)算后的COD、TP和NH3-N的值分別為209.08 mg/L、0.84 mg/L和1.67mg/L。初期雨水徑流深參考《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50014-2006）（2014年修改）中推薦深度4～8 mm，取不利情況8 mm進(jìn)行計(jì)算。城市徑流入河系數(shù)參考《城市水環(huán)境控制單元污染物入河量估算方法》[1]，取值0.35。初期雨水后的雨水污染物濃度值參考《雨水中污染物濃度分布規(guī)律研究》[3]，COD、TP和NH3-N的值分別為0.7 mg/L、0.11 mg/L和0.038 mg/L。

根據(jù)江西省人民政府《關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的實(shí)施意見》（2016），規(guī)劃年，14%的城市徑流得到利用。

3）農(nóng)業(yè)面源。規(guī)劃年，新區(qū)不考慮農(nóng)業(yè)面源污染。

4）污染源統(tǒng)計(jì)。通過對上述主要污染源分析計(jì)算，新區(qū)規(guī)劃年污染源計(jì)算統(tǒng)計(jì)表見表1。

表1 新區(qū)規(guī)劃年污染源統(tǒng)計(jì)表 t

3 環(huán)境需水分析計(jì)算

環(huán)境需水主要從滿足新區(qū)水質(zhì)角度分析，按規(guī)劃水平年污染物排放總量收集率等指標(biāo)，測算維持新區(qū)水系水質(zhì)的最小稀釋凈化水量。

3.1 引水?dāng)嗝嫠|(zhì)

選擇引水的某河道干流臨近省控監(jiān)測斷面（土橋斷面）的化學(xué)需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）和總磷（TP），取近5年逐月監(jiān)測數(shù)據(jù)的平均值。

3.2 污染源

污染源分析預(yù)測見本文2.2節(jié)第4條。

3.3 模型計(jì)算及結(jié)果

采用零維湖泊完全混合模型，出水水質(zhì)按照Ⅳ類考慮：

式中 C（t）——計(jì)算時間內(nèi)污染物濃度；

m——污染物入湖速率；

C0——入湖污染濃度；

Ch——湖泊現(xiàn)狀污染濃度；

QL——出湖流量；

V——湖容積；

K——降解系數(shù)（COD取0.05，NH3-N取0.04，TP取0.008）；

Cs——水質(zhì)目標(biāo)為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）中的Ⅳ類（湖泊）要求，即COD≤30 mg/L，NH3-N≤1.5 mg/L，TP≤0.1 mg/L。

考慮了水體自身的凈化能力，COD、NH3-N、TP按照0.05、0.04、0.008的降解系數(shù)，水體的自凈能力無法滿足出水水質(zhì)的要求，引江水入城補(bǔ)水。按滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅳ類（湖泊）出水水質(zhì)要求測算，補(bǔ)水量如下：規(guī)劃水平年對應(yīng)的各月最大引水流量為1.8m3/s，各水平年逐月計(jì)算成果見表2。

表2 規(guī)劃水平年逐月平均最小稀釋凈化流量 m3/s

4 結(jié)論

城市水體作為城市生態(tài)的重要組成部分，受人類活動影響大。城市的基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)建設(shè)，造成下墊面的改變，城市污水、地表徑流等的匯入，都會對城市水體產(chǎn)生較大影響，影響城市水環(huán)境。

本文通過對城市污染源的分析預(yù)測，對城市水環(huán)境生態(tài)修復(fù)環(huán)境水量需求，采用一種基礎(chǔ)模型計(jì)算方法并綜合分析各方面因素。通過計(jì)算分析，采用生態(tài)補(bǔ)水，能滿足規(guī)劃年城市水環(huán)境容量的需求，河湖水質(zhì)滿足城市環(huán)境的要求。

城市水環(huán)境治理是近些年的熱門問題，城市多年的無規(guī)劃發(fā)展造成了目前的詬病。治水是根本，問題源頭還是在岸上，因此城市水環(huán)境的治理，關(guān)鍵是要做好城市污水的收集，輔以生態(tài)補(bǔ)水、生態(tài)修復(fù)措施，達(dá)到標(biāo)本兼治的目的，還城市一片綠水。