天然文巖渠納污能力及限制排污總量分析

王宇 王歡

( 1.新鄉水文水資源勘測局,河南新鄉453002； 2.駐馬店水文水資源勘測局,河南 駐馬店 450003)

天然文巖渠納污能力及限制排污總量分析

王宇1王歡22

( 1.新鄉水文水資源勘測局,河南新鄉453002； 2.駐馬店水文水資源勘測局,河南 駐馬店 450003)

天然文巖渠是指天然渠和文巖渠在長垣縣大車集匯合后于濮陽縣渠村入黃河的一段河流,河長46km,其中長垣縣境內42km,濮陽市境內4km,為支流入黃口段,主要為緩沖干支流水質,屬于功能性緩沖區。根據天然文巖渠新鄉緩沖區水質目標,通過對該段水功能區水質達標評價與納污能力現狀分析,計算在設計條件下該段水功能區的納污能力,提出限制排污總量建議。

天然文巖渠,納污能力,限制排污總量,水質模型

1 區域概況

天然文巖渠源頭分為兩支,南支稱天然渠,北支稱文巖渠,均發源于原陽縣王祿南和王祿北,在長垣縣大車集匯合后稱天然文巖渠,于濮陽縣渠村入黃河,流域面積2 514km2。匯合后的河段90%以上在長垣縣境內。

2 水功能區概況

天然文巖渠新鄉緩沖區包含了天然文巖渠的全部河段,為納入《全國重要江河湖泊水功能區劃》的水功能區,屬于一級水功能區,區劃河長46km。該功能區起始斷面大車集水文站,終止斷面入黃口,河長46km,其中長垣縣境內42km,濮陽市境內4km,為支流入黃口段,主要為緩沖干支流水質矛盾,屬于功能性緩沖區［1］。

3 水功能區水質評價與現狀

本次水質評價均采用2013年實測數據。以2013年水質資料進行現狀水功能區達標評價,并確定超標水功能區主要超標污染物；針對汛期、非汛期和全年期進行水功能區類別評價。評價標準采用《地表水環境質量標準》(GB3838一2002),評價方法采用《地表水資源質量評價技術規程》(SL395一2007)。河流做雙指標(COD和NH3一N)進行水質類別評價。

依據《地表水資源質量評價技術規程》(SL395一2007),單次水功能區達標評價參照水功能區管理目標進行,水質類別符合或優于該目標的為達標,劣于

該目標的為不達標。年度水功能區達標評價應在各水功能區單次達標評價成果基礎上進行,采用測次法評價,即水功能區年度測次達標率不小于80%的為達標。

根據現狀資料對該水功能區水質進行評價,評價河長46km,水質目標為Ⅴ類,年度水質類別達到Ⅴ類,年度評價次數為4次,達標2次,年度達標率為50%,主要超標項目為COD,年度評價結論為不達標見表1。

其余符號意義同前。

在水域納污能力計算過程中各參數都帶有單位。

4.3 設計水文條件的確定

4.3.1 污染物綜合衰減系數

為簡化計算,在水質模型中,將污染物在水環境中得物理降解、化學降解和生物降解概化為綜合衰減系數,所確定的污染物綜合衰減系數應進行驗證［2］見表2。

表1 2013年水功能區水質達標率評價信息表

4 納污能力計算與分析

4.1 納污能力核定的原則

緩沖區納污能力分兩種情況處理：現狀水質優于水質目標,且用水矛盾不突出的緩沖區,采用其現狀污染物入河量作為納污能力；現狀水質劣于水質目標或存在用水水質矛盾的緩沖區,納污能力計算方法同開發利用區［2］。

開發利用區納污能力根據各二級水功能區的設計條件和水質目標,依據《水域納污能力計算規程》(GB/ T25173一2010),選擇適當的水量水質模型進行計算。排污控制區水質目標參考下一級水功能區水質目標考慮。

4.2 納污能力計算模型

依照《水域納污能力計算規程》(GB/T25173一2010),結合該水域特點,本次單一河流水功能區納污能力計算僅采用一維水質模型［4］。

對于污染物在橫斷面上均勻混合的河段,污染物沿程濃度按下式計算［5］：

式中Cx——流經x距離后的污染物濃度,mg/L；

x——沿河段的縱向距離,m；

u——計算河段平均流速,m/s；

C0——起始計算斷面的污染物濃度,mg/L

其余符號意義同前。

將入河排污口概化至計算河段中部、以出口斷面控制,水域納污能力計算公式:

式中Q——計算河段設計流量,m3/s；

L——計算河段長度,m；

表2 水功能區計算單元綜合衰減系數

4.3.2 河段設計流量(水量)

有長系列水文資料時,現狀設計流量應選用設計保證率的最枯月平均流量,采用頻率計算法計算。無長系列水文資料時,可采用近10年系列資料中的最枯月平均流量作為設計流量。無水文資料時,可采用內插法、水量平衡法、類比法等方法推求設計流量。

4.3.3 河段設計流速

有流量流速關系資料時,通過關系式U=aQb回歸建立關系分析河段設計流速；有水位流量(或面積流量)資料時,按u=Q/A式計算河段設計流速。式中u為設計流速、Q為設計流量、A為過水斷面面積。無資料時,采用經驗公式計算斷面流速,或通過實測確定。對實測流速要注意轉換為設計條件下的流速。

4.3.4 其他參數確定

(1)水質目標Cs

一般采用本功能區的水質目標值限值見表3。

表3 水功能區計算單元水質目標值

(2)初始濃度值Co

上游相鄰水功能區已進行水質演算或納污能力計算的,本功能區納污能力計算初始濃度值Co值取上游相鄰功能區下斷面水質濃度計算值,否則本功能區初始濃度值Co取本功能區水質目標值Cs。

源頭水初始濃度值Co取GB3838一2002中Ⅰ類水目標限值。

(3)污染源概化

根據調查確定的入河排污口在水功能區段上的分布情況,將入河排污口概化為中斷面排污。

支流匯入影響處理。如果支流劃分了水功能區并要求污控,或者支流現狀水質優于功能區水質,則不考慮支流匯入影響；否則將支流匯入視作污染源處理。

5 納污能力核定結果

在設計計算條件下,天然文巖渠新鄉緩沖區經計算核定,COD納污能力約為760.73t/a,NH3一N納污能力約為21.56t/a見表4。

表4 納污能力復核成果表

表5 限制排污總量成果表

6 限制排污總量方案

緩沖區是指為協調省際間、矛盾突出的地區間用水關系而劃定的特殊水域。未經流域機構批準,不得在該區內進行對水質有影響的開發利用活動。緩沖區的水質不得有惡化現象,考慮到該功能區在河流的最下游,限制排污總量取納污能力值［3］。

天然文巖渠新鄉緩沖區COD限制排污總量為760.73t/a,NH3一N限制排污總量為21.56t/a見表5。

7 污染物消減量分析

水功能區污染物消減量為現狀入河排污量減去該功能區的納污能力。當現狀入河排污量小于納污能力時,消減量為0。天然文巖渠新鄉緩沖區該段水功能區無入河排污口,現狀入河排污量為0,所以該段功能區的消減量為0。

8 建議

嚴格執行《水法》、《水污染防治法》,切實加強水污染防治。

加快上游城鎮污水處理廠建設步伐,提高污水處理量,更好地改善該區域內水質狀況。

加強水資源取水管理,建立高效的水資源管理體制和運行機制,保證水資源可持續利用。

［1］河南省水利廳.河南省水功能區劃報告［R］.2005.

［2］中華人民共和國水利部.水域納污能力計算規程［S］.

［3］河南省水文水資源局.河南省黃河流域重要河湖水功能區納污能力核定和分階段限制排污總量控制方案［R］.2012.

［4］韓龍喜.中小型河道納污能力計算方法研究［J］.河海大學學報,2002(1):35一38.

［5］韓進能.河流一維水質模型在水環境容量計算方面的應用［J］.環境科學與技術,1995(4):43一45.

[欄目責任編輯 賀躍通]

Analysis of Tianranwenyanqu Assimilative CaPacity and Total Pollutant Discharge Limits

Wang Yu1Wang Huan2
(1.Xinxiang Hydrology and Water Resources Survey Bureau,Xinxiang Henan 453002；2.Zhumadian Hydrology and Water Resources Survey Bureau,Zhumadian Henan 450003)

Tianranwenyanqurefers to a river joined up by Tianranqu and Wenyanqu in Changyuan County,running fromQu Villiage,Puyang County into the Yellow River,with a river length of 46km,of which 42km is inChangyuan County,and 4km in Puyang City,as atributary Huangkou section,itswater quality is mainly of buffer stem tributaries, and belongsto the functional buffer zone.According to Tianranwenyanqu buffer zone water quality target,through evaluation on thewater quality standardsin such functional areaand the analysis on the present situation of assimilative capacity,assimilative capacity of the water function zoneunder designed conditionwas calculated,and restrictions on total amount of emissions and suggestions were proposed.

Tianranwenyanqu,assimilative capacity,limit the total amount of sewage,water quality model

X522

A

1003一5168(2015)07一0154一3

2015一6一28

王宇(1984一),男,本科,助理工程師,研究方向:水資源保護,水質監測與評價。