基于輸入響應(yīng)關(guān)系的小流域污染防治規(guī)劃研究

摘要：本文將輸入響應(yīng)關(guān)系應(yīng)用于流域污染防治規(guī)劃，以日照市傅疃河流域?yàn)槔贸?015年流域COD入河量應(yīng)在預(yù)測的基礎(chǔ)上至少再削減657t/a，探討出一條更加科學(xué)、有效的流域水污染綜合治理方案。

關(guān)鍵詞：輸入響應(yīng)關(guān)系流域污染防治規(guī)劃

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活用水大量增加，水資源被大規(guī)模的開發(fā)利用，河流的生態(tài)用水被嚴(yán)重擠占，而且大量的工業(yè)生活廢水排入河流，造成了河流水環(huán)境容量減少，水質(zhì)惡化。而如何協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和流域水環(huán)境保護(hù)的問題成為環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃的重要課題，而要做到有針對性的實(shí)施排污總量控制，一個關(guān)鍵性的技術(shù)工作是建立污染源排放量與河流水質(zhì)之間的輸入響應(yīng)關(guān)系[1]。這個關(guān)系應(yīng)能反映在設(shè)計(jì)條件下，給定水域和污染物排放條件，污染源排放污染物的數(shù)量所引起水域水質(zhì)指標(biāo)增加或減少的數(shù)量。

1、研究方案

本文以傅疃河流域?yàn)槔诖_定傅疃河流域的邊界，實(shí)地調(diào)查、收集背景資料的基礎(chǔ)下，采用污染指數(shù)法對流域水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀進(jìn)行評價，確定水體污染級別及主要污染河段，確定研究區(qū)域及控制斷面及入河污染源強(qiáng)，運(yùn)用水質(zhì)模型預(yù)測與實(shí)際監(jiān)測值相結(jié)合的方法，根據(jù)水文資料及污染源資料確定研究區(qū)COD和氨氮的輸入響應(yīng)系數(shù)，建立污染源與河流水質(zhì)之間的輸入響應(yīng)關(guān)系；根據(jù)“十二五”環(huán)境保護(hù)規(guī)劃及經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃預(yù)測2015年污染物排放量及入河量，并與基礎(chǔ)年比較各污染源及污染物的變化趨勢，根據(jù)輸入響應(yīng)關(guān)系預(yù)測流域水環(huán)境質(zhì)量，提出“十二五”期間入河污染物總量控制目標(biāo)，有針對性地提出流域污染防治對策措施，制訂組織保障措施，并進(jìn)行污染防治目標(biāo)可達(dá)性分析。

2、輸入響應(yīng)關(guān)系的建立

建立輸入響應(yīng)關(guān)系的基礎(chǔ)工作包括：污染源調(diào)查、劃分河段，統(tǒng)計(jì)各河段的納污量、設(shè)置控制斷面、控制斷面水質(zhì)和流量實(shí)測，確定輸入響應(yīng)系數(shù)，最終建立污染源排放量與河流水質(zhì)輸入響應(yīng)關(guān)系。

2.1污染源調(diào)查

調(diào)查向收納河流排污的污染源及污染物量，調(diào)查內(nèi)容包括污水排放量，污染物濃度，污染物量，污染源排放規(guī)律等。

以2009年為基礎(chǔ)年，對傅疃河流域調(diào)查結(jié)果顯示：污水入河量2298.36萬t/a，COD排放量19194t/a，NH3-N排放量1707.6t/a。

2.2河段劃分、控制斷面的設(shè)置

以便于水質(zhì)、流量監(jiān)測為主要依據(jù)對河段進(jìn)行劃分，在每一河段設(shè)置控制斷面一個，將調(diào)查的污染源按入河排污口位置劃分到各河段中。

2.3流量、水質(zhì)監(jiān)測資料調(diào)查

近年來傅疃河流域內(nèi)采取了一系列的環(huán)境治理措施，使傅瞳河水體水質(zhì)狀況得到了改善。日照水庫斷面COD年均濃度值較低，變化不大，大古鎮(zhèn)斷面有下降的趨勢；日照水庫斷面NH3-N年均濃度值較低，近年來有升高的趨勢。

2.4輸入響應(yīng)系數(shù)計(jì)算

以研究區(qū)域?yàn)榛痉治鰡卧瓷嫌挝廴疚镙斎肓俊⑾掠挝廴疚镙敵隽糠謩e進(jìn)行污染物的節(jié)點(diǎn)平衡分析。根據(jù)完全混合模式計(jì)算控制斷面的水質(zhì)，然后根據(jù)控制斷面污染物實(shí)測濃度和計(jì)算濃度確定輸入響應(yīng)系數(shù)。

實(shí)測濃度值

輸入響應(yīng)系數(shù)=—————————100% （6-1）

水質(zhì)模型計(jì)算濃度值

本文選取75%保證率下的年徑流量；入境斷面、出境斷面濃度分別采用2009年傅疃河日照水庫和大古鎮(zhèn)斷面水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)年均值；入河污水量以工業(yè)污染源和城鎮(zhèn)生活污染源污水入河量計(jì)。采用完全混合模式計(jì)算污染物入河后的混合濃度（不考慮污染物降解因素）。完全混合模式的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

c=(cpQp+chQh)/(Qp+Qh)（6-2）

式中：c—not;not;not;—污染物濃度（垂向平均濃度，斷面平均濃度），mg/L；cp——污染物排放濃度，mg/L；ch——河流來水污染物濃度，mg/L；Qp——廢水排放量，m3/a；Qh——河流來水流量，m3/a。

2.5輸入響應(yīng)關(guān)系的建立

傅疃河日照水庫和大古鎮(zhèn)斷面之間河段的輸入響應(yīng)關(guān)系可用下式表示：

式中：c—not;not;not;—大古鎮(zhèn)斷面污染物濃度，mg/L；Wp——該河段進(jìn)入的污染物量，g/a；Wh——該河段上游來水帶入的污染物量，g/a；Qp——廢水排放量，t/a；Qh——上游來水流量，t/a；k——該河段輸入響應(yīng)系數(shù)。

3、研究成果

采用2015年污染物入河量預(yù)測數(shù)據(jù)，根據(jù)已經(jīng)建立傅疃河流域研究河段輸入響應(yīng)關(guān)系，分析2015年傅疃河出境水質(zhì)。

在徑流量等水文條件保持不變，僅考慮污染物入河量變化的情況下，按照預(yù)測污染入河情況，“十二五”期間傅疃河出境斷面水體中COD、氨氮濃度將有所下降，可以滿足Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)要求。

根據(jù)日照市環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃的要求，到2015年傅疃河水質(zhì)改善目標(biāo)應(yīng)比2010年全省“十一五”期間主要河流水質(zhì)改善目標(biāo)再提高20%，即省控斷面COD指標(biāo)達(dá)到20mg/L，NH3-N指標(biāo)達(dá)到1.04mg/L。由表3可看出，NH3-N預(yù)測結(jié)果可以達(dá)到改善目標(biāo)的要求，但是COD預(yù)測結(jié)果不能達(dá)到要求。

根據(jù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展預(yù)測及污染物排放預(yù)測，到2015年，流域研究區(qū)內(nèi)COD入河量為3564.57噸/年。根據(jù)日照市環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃的要求，到2015年傅疃河水質(zhì)改善目標(biāo)為COD濃度達(dá)到20mg/L ，如果要達(dá)到要求，一方面應(yīng)削減研究區(qū)內(nèi)（即日照水庫出口到下游大古鎮(zhèn)斷面）COD入河量，另一方面應(yīng)改善日照水庫及上游斷面水質(zhì)。經(jīng)計(jì)算，2015年流域研究內(nèi)COD入河量應(yīng)在預(yù)測的基礎(chǔ)上至少再削減657t/a。

4、結(jié)論

本文通過實(shí)際調(diào)查，在分析傅疃河流域水質(zhì)現(xiàn)狀、確定入河污染源的基礎(chǔ)上，運(yùn)用建立分析、水質(zhì)模型預(yù)測與實(shí)際監(jiān)測值相結(jié)合的方法，確定了研究區(qū)輸入響應(yīng)系數(shù)，建立了污染源與河流水質(zhì)之間的輸入響應(yīng)關(guān)系。根據(jù)已建立的輸入響應(yīng)關(guān)系預(yù)測了2015年傅疃河流域水環(huán)境質(zhì)量，計(jì)算出“十二五”期間入河污染物總量控制目標(biāo)，流域COD入河量應(yīng)在預(yù)測的基礎(chǔ)上再削減657t/a，為傅疃河流域污染防治工作提出了更加科學(xué)有效的方案。且經(jīng)分析，在各種污染防治措施有效實(shí)施下，到2015年可以實(shí)現(xiàn)流域水質(zhì)改善目標(biāo)，技術(shù)和資金滿足需求，可實(shí)施性強(qiáng)。

由于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的限制，本文僅建立了傅疃河上一個河段的輸入響應(yīng)關(guān)系，隨著污染源統(tǒng)計(jì)方法的改進(jìn)，傅疃河上各河段的輸入響應(yīng)關(guān)系需要進(jìn)一步的研究、建立。

作者簡介：丁娜（1977-），女，工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境管理工作。