英德市水功能區(qū)達標整治難點與解決策略

劉靖文

（清遠市水利水電勘測設計院有限公司，廣東 清遠 511500）

1 工程概況

英德市一級水功能區(qū)區(qū)劃河流22 條、水庫24 座，其中：河流區(qū)劃河長1002.5 km，水庫區(qū)劃總庫容53267.6 萬m3。全市共區(qū)劃一級水功能區(qū)48 個，分為河流型和水庫型，其中，河流一級水功能區(qū)24 個，區(qū)劃總河長1002.5 km。按類別分：省級5 個，占河流一級水功能區(qū)總河長的46.13%；市級3 個，占河流一級水功能區(qū)總河長的6.58%；縣級16 個，占河流一級水功能區(qū)總河長的47.28%。

水庫一級水功能區(qū)24 個，區(qū)劃總庫容53267.6 萬m3。按類別分：省級4 個，占水庫一級水功能區(qū)總庫容的40.49%，市級2 個，占水庫一級水功能區(qū)總庫容的49.03%，縣級18 個，占水庫一級水功能區(qū)總庫容的10.48%。

另外，英德市還劃分有相應的二級水功能分區(qū)，同樣包含了河流型和水庫型，河流二級水功能區(qū)5 個，區(qū)劃河長173 km。按類別分：5 個二級水功能區(qū)均為縣級。水庫二級水功能區(qū)20 個，區(qū)劃總庫容31701.6 萬m3。按類別分：市級2 個，占水庫二級水功能區(qū)總庫容的82.38%；縣級18 個，占水庫二級水功能區(qū)總庫容的17.62%[1］。

2 設計難點

2.1 水體質(zhì)量問題

水質(zhì)是評價水體質(zhì)量的重要指標，也是對生態(tài)水利工程進行規(guī)劃的核心參考數(shù)據(jù)。結(jié)合相應的水質(zhì)評價結(jié)果分析，在英德市轄區(qū)范圍內(nèi)100 km2以上河流的24 個水功能區(qū)中，共有14 個水功能區(qū)在水質(zhì)方面滿足地表水水源水質(zhì)的Ⅲ類水標準，達標率為58.3%；從水功能區(qū)水質(zhì)管理目標上看，以2025 年為目標水平年，達標的水功能區(qū)有16 個，達標率為66.7%；以2030 年為目標水平年，達標的水功能區(qū)有12 個，達標率為50%。

對比相關(guān)標準[2］，水質(zhì)達標率顯然并不理想，存在著水體質(zhì)量差的問題，水體中的超標項目主要是汞、總磷、NH3-N、COD、BOD 等，在實施生態(tài)水利工程規(guī)劃設計中，需要關(guān)注水體質(zhì)量的管控工作，重點做好超標項目的處理。

2.2 水體污染問題

對英德市水污染情況進行分析，其污染途徑包括了內(nèi)源污染和外源污染，內(nèi)源污染是因為工業(yè)化進程的加快以及傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)的集約化高效化發(fā)展，產(chǎn)生了大量的污水和廢水，這些廢水在沒有經(jīng)過處理的情況下，直接排放到了自然水體中，污染物在水體底部沉淀積累，一定條件下可能引發(fā)水體二次污染問題；外源污染主要是工業(yè)廢水、城鎮(zhèn)生活污水以及城鎮(zhèn)地表徑流污染等。

3 解決策略

3.1 水功能區(qū)納污能力確認

水功能區(qū)納污能力是指水功能區(qū)在設計流量條件下，滿足水功能區(qū)水質(zhì)目標要求和水體自然凈化能力，按給定的排污口位置及排污方式，核定的該水功能區(qū)污染物最大允許負荷量，以t／a 表示[3］。

結(jié)合英德市的實際情況，在對水功能區(qū)納污能力進行確認時，應該建立起相應的計算模型，對照有效的計算公式做好精準計算。

3.1.1河流模型

英德市河流水功能區(qū)屬狹長型單向河流，納污能力計算以一維模型為主，為方便計算，將河段內(nèi)的多個排污口概化為一個集中的排污口，該排污口位于河段中點處，假定集中點源的實際自凈長度為河段長的一半，設河段長度為L，則污染物自凈長度為L／2。假定污水量與河道流量相比可以忽略不計，則對于下游控制斷面，其污染物濃度為：

式中：M 為河道納污能力，g／s；Cx=L為水功能區(qū)下斷面的污染物濃度，mg／L；C0為起始斷面污染物濃度，mg／L；K 為污染物綜合衰減系數(shù)，1／s；L 為計算河段長度，m； 為設計流量下河流斷面的平均流速，m／s；Q 為設計流量，m3／s。

根據(jù)控制斷面處的水質(zhì)保護目標，對上式進行反解，可求出該各水功能區(qū)納污能力計算模型如下：

式中：Cs為河段水質(zhì)標準，mg／L。

上述計算模型在實際應用中，需要將適用條件考慮在內(nèi)，一方面，模型適用于設計流量小于150 m3／s 的中小型河流；另一方面，要求污染物在河段的橫斷面上呈均勻混合狀態(tài)。本次進行納污能力分析河流為英德市管理16 個水功能區(qū)河流，河流流量較小，均滿足河流模型計算條件。

3.1.2 水庫模型

對水庫水體污染物濃度進行垂向和水平分析，發(fā)現(xiàn)英德市水庫水功能區(qū)大部分水體混合相對均勻，無明顯分層現(xiàn)象，且水體在水庫中停留時間較長，可認為水體混合均勻，故采用均勻合混合模型計算COD、HN3-N、TN 和TP 納污能力。模型如下：

式中：C（t）為計算時段t 內(nèi)污染物濃度，mg／L；Ms為水域納污能力，g／s；m0為水庫現(xiàn)有污染物排放速率，g／s；Kb為中間變量，l／s；V 為設計條件下的水庫庫容，m3；Ch為水庫現(xiàn)狀水質(zhì)濃度，mg／L；t 為計算時段長，s；QL為出庫流量，m3／s；K 為污染物綜合衰減系數(shù)，l／s；Cs為出庫水質(zhì)濃度，mg／L。

當水庫處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)時，公式可以簡化為：

式中：Cs為水質(zhì)目標濃度，mg／L；Q 為入庫流量，m3／s。

結(jié)合上述模型，可以計算出河流以及水庫的納污能力，為污染治理提供良好支撐[5］。

3.1.3 參數(shù)選取

（1）水庫庫容選取

英德市水庫的設計流量依據(jù)水庫近10 年的最低月平均水位，或者采用90%保證率下水庫的最枯月平均水位對應的蓄水量；納污能力分析計算設計水文條件下水庫容積采用水庫死庫容進行計算。

（2）降解系數(shù)的選取

根據(jù)《全國地表水水環(huán)境容量核定技術(shù)復核要點》中提出的水質(zhì)降解系數(shù)參考值，見表1，英德市管理水功能區(qū)境內(nèi)河流和水庫取值如下：

表1 水質(zhì)降解系數(shù)參考值 單位：L／d

（1）河流COD、氨氮降解系數(shù)取值：COD：Ⅱ～Ⅲ類為0.21 L／d；Ⅲ～Ⅳ類為0.14 L／d；Ⅴ～劣類為0.08 L／d；氨氮：Ⅱ～Ⅲ類為0.18 L／d；Ⅲ～Ⅳ類為0.12 L／d；Ⅴ～劣類為0.08 L／d。

（2）水庫COD、氨氮降解系數(shù)取值：COD：Ⅱ～Ⅲ類為0.08 L／d；Ⅲ～Ⅳ類為0.05 L／d；Ⅴ～劣類為0.03 L／d；氨氮：Ⅱ～Ⅲ類為0.08 L／d；Ⅲ～Ⅳ類為0.05 L／d；Ⅴ～劣類為0.03 L／d；水庫TP、TN 的降解系數(shù)參考《從化區(qū)水功能區(qū)納污能力核定及限制排污總量控制方案》的取值，分別為0.06 L／d、0.08 L／d。

3.1.4 計算結(jié)果

2025 水平年及2035 水平年，英德市管理水功能區(qū)對COD 的納污能力分別為16382 t、13582 t，對氨氮的納污能力分別為652 t、417 t；其中河流水功能區(qū)對COD 的納污能力分別為15507 t、12788 t，對氨氮的納污能力分別為636 t、406 t；水庫水功能對COD 的納污能力分別為875 t、793 t，對氨氮的納污能力分235 別為15.4 t、10.8 t。水庫水功能對TP 的納污能力分別為2.76 t、1.94 t，對TN 的納污能力分別為25.5 t、19.9 t。

3.2 限制排污總量控制方案

水功能區(qū)污染物入河消減量和排放消減量構(gòu)成該水功能區(qū)污染總量控制方案。污染物入河消減量為污染物入河量與入河控制量之差，污染物排放消減量為污染物排放量與排放控制量之差。

按照可持續(xù)發(fā)展的原則，遵循國家、廣東省、清遠市及英德市水環(huán)境保護目標，以前面總納污能力（河流與水庫納污能力之和）為基礎、保護和改善飲用水源區(qū)水質(zhì)為核心，綜合考慮不同地區(qū)的水質(zhì)狀況、污染物排放基數(shù)、經(jīng)濟發(fā)展水平和消減能力，兼顧流域上、下游的用水需求，確定水功能區(qū)污染物入河控制量。根據(jù)污染物入河控制量，推算各功能區(qū)的污染物排放控制量。

限制排污總量空間分解對應到每一個水功能區(qū)，根據(jù)前述的分解原則以及污染物入河排放量，結(jié)合英德市管理水功能區(qū)2025 水平年及2030 水平年的水質(zhì)達標率分別為85%和90%，推算出各水功能區(qū)污染物入河消減量。

由表2 可知，2025 水平年及2030 水平年，英德市管理水功能區(qū)COD 入河消減量分別為4009 t、6593 t，氨氮入河消減量分別為1364 t、1997 t。其中，河流水功能區(qū)COD 入河消減量分別為3990 t、6559 t，氨氮入河消減量分別為1310 t、1843 t；湖（庫）水功能區(qū)COD 入河消減量分別為19.1 t、34.9 t，氨氮入河消減量分別為54.5 t、153.6 t。

表2 英德市管理水功能區(qū)污染物入河消減量表（COD）單位：t

3.3 入河排污口布局與整治

在重要水功能區(qū)，設置三個不同區(qū)域，分別是禁止區(qū)域、嚴格限制區(qū)域和一般限制區(qū)域，可以在水體納污能力內(nèi)，設置新的排污口，但是要求排污口不能對水功能區(qū)域的使用功能產(chǎn)生影響。

對于入河排污口的整治工作，同樣參照上述三個分區(qū)進行：首先，在禁止區(qū)域，尤其是自然保護區(qū)、飲用水源保護區(qū)等水體范圍內(nèi)，必須對所有的排污口進行關(guān)停，如果確實存在排污需求，需要將排污口設置在禁止區(qū)域外，因為特殊原因無法立即遷出的，需要做好源頭整治，逐步減少污水排放量，通過設置標志牌、緩沖堰板等方式，推動排污口的規(guī)范化管理；其次，在嚴格限制區(qū)域，若污水排放量超過了水體的納污能力，需要限制污水排放，同樣做好排污口管理的規(guī)范化；然后，在一般限制區(qū)域，整治措施以原址排污口規(guī)范化處理為主。

3.4 農(nóng)業(yè)污染控制與治理

對污染嚴重地區(qū)實施種植業(yè)治理工程，包括農(nóng)藥減量工程、農(nóng)藥替代工程等，減少化肥和農(nóng)藥的施加量。根據(jù)區(qū)域土壤特性和作物類型，開展測土配方施肥研究，通過定期調(diào)查農(nóng)田土壤養(yǎng)分狀況，及時掌握庫區(qū)內(nèi)農(nóng)田土壤養(yǎng)分的動態(tài)變化過程，有針對性地解決限制當?shù)禺a(chǎn)量提高的最小養(yǎng)分。對污水集中排放的溝、渠等，可以修建塘、堰收集污水，并在塘、堰中種植一些有吸附和降解作用的植物，形成小的濕地，自然消減污染物。根據(jù)流域水資源保護目標控制要求，實施禽畜養(yǎng)殖場廢棄物處理利用工程，建設清潔養(yǎng)殖小區(qū)，實現(xiàn)糞便資源化利用。

3.5 城鎮(zhèn)地表污染治理

一是做好源頭截污控制。針對屋面雨水和路面雨水等，可以采取適當?shù)慕匚鄞胧?，如通過設置初期雨水棄流裝置、濾網(wǎng)截污裝置、路邊植草溝等，保證雨水利用系統(tǒng)的安全性。二是水庫集水區(qū)污染控制。結(jié)合實際情況，確定好水庫保護區(qū)隔離帶范圍，采用網(wǎng)圍工程保護隔離區(qū)內(nèi)的生態(tài)指標，嚴格控制在水庫集雨區(qū)域新增種植桉樹，對現(xiàn)有種植面積較大的區(qū)域進行整治。

4 結(jié)語

總而言之，在水環(huán)境整治過程中，需要將各方面的影響因素考慮在內(nèi)，樹立起相應的生態(tài)環(huán)保理念，對其中存在的難點問題進行分析，采取有效的問題解決措施，實現(xiàn)對于水資源的可持續(xù)利用。對照英德市生態(tài)水利工程規(guī)劃的實際情況分析，在開展水功能納污能力確認、入河排污口布局與整治等措施的情況下，切實保障了生態(tài)水利工程規(guī)劃設計的有效性，為水資源的保護和開發(fā)利用提供了便利。