江南運(yùn)河蘇州開發(fā)利用區(qū)納污能力分析

徐 勇 孫 健

江南運(yùn)河蘇州開發(fā)利用區(qū)納污能力分析

徐 勇 孫 健

水體納污能力，也稱為水體環(huán)境容量，指在滿足水域功能要求的前提下，按給定的設(shè)定水文條件，水體所能容納的最大污染物量。水體納污能力是設(shè)定排污總量定額的基本依據(jù),而排污總量限制是實(shí)現(xiàn)水資源統(tǒng)一管理、保障水域功能持續(xù)正常發(fā)揮的基本前提。江南運(yùn)河蘇州開發(fā)利用區(qū)西起蘇州、無錫兩市交界的望亭五七大橋，南至尹山大橋，流經(jīng)吳中區(qū)、吳江區(qū)和市郊3縣區(qū)，長約61.5km。

一、江南運(yùn)河水功能區(qū)劃及水質(zhì)現(xiàn)狀

1.水功能區(qū)劃

按照《江蘇省地表水（環(huán)境）功能區(qū)劃》，江南運(yùn)河蘇州開發(fā)利用區(qū)劃分3個(gè)二級(jí)功能區(qū)，見表1。

2.水質(zhì)現(xiàn)狀

對(duì)照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）沿途10個(gè)監(jiān)測斷面水質(zhì)為Ⅳ～劣Ⅴ類，主要超標(biāo)項(xiàng)目為氨氮和化學(xué)需氧量，其中氨氮是影響江南運(yùn)河蘇州開發(fā)利用區(qū)水質(zhì)的主要污染物。江南運(yùn)河在入境時(shí)已經(jīng)為Ⅳ類水，入境以后由于沿程匯入清水流量較小，同時(shí)又有工礦企業(yè)廢水、城市以及航行船舶生活污水直接排入江南運(yùn)河，導(dǎo)致江南運(yùn)河蘇州開發(fā)利用區(qū)水質(zhì)污染較為嚴(yán)重。

二、納污能力計(jì)算

1.計(jì)算模型

污染物在橫斷面上均勻混合的中、小型河段，可選用一維衰減水質(zhì)模型推算方法來估算河段的納污能力。一維衰減水質(zhì)模型為：

式中：c0—初始斷面的污染物濃度（mg/L）；

x—沿河段的縱向距離（m）；

u—設(shè)計(jì)流量下河道斷面的平均流速（m/s）；

k—污染物綜合衰減系數(shù)(1/s)；

cx—流經(jīng) x距離后的污染物濃度（mg/L）。

若某單一功能區(qū)河長為L（m），設(shè)計(jì)流量為Q（m3/s），初始斷面水質(zhì)為c0（mg/ L），降解系數(shù)為k（1/s），此功能區(qū)要求水質(zhì)目標(biāo)為cs（mg/L），以方程（1）為依據(jù)，通過數(shù)學(xué)推求得出納污能力M（g/s）的計(jì)算公式：

2.模型參數(shù)

表1 江南運(yùn)河（蘇州段）水功能區(qū)劃一覽表

表2 江南運(yùn)河蘇州開發(fā)利用區(qū)不同保證率下設(shè)計(jì)流量、流速

表3 江南運(yùn)河蘇州開發(fā)利用區(qū)不同保證率下綜合衰減系數(shù)k值

表4 江南運(yùn)河（蘇州段）水功能區(qū)初始濃度值及水質(zhì)目標(biāo)值

表5 江南運(yùn)河（蘇州段）水功能區(qū)不同保證率下的納污能力

（1）設(shè)計(jì)流量、流速

此次納污能力計(jì)算設(shè)計(jì)流量的計(jì)算采用1995～2011年17年的系列水文資料。分別計(jì)算出90%、75%、50%保證率下的最枯月平均流量以及設(shè)計(jì)流量下的水功能區(qū)河段的平均流速，見表2。

（2）綜合衰減系數(shù)

為簡化計(jì)算，在水質(zhì)模型中，將污染物在水環(huán)境中的物理降解、化學(xué)降解和生物降解概化為綜合衰減系數(shù)，此次計(jì)算采用相似河流的經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算綜合衰減系數(shù)，參考《淮河流域及山東半島水資源保護(hù)規(guī)劃》分析成果，綜合衰減系數(shù)如下。

CODCr的k值公式：

k=0.050+0.68u （3）

NH3-N的k值公式：

k=0.061+0.55lu （4）

根據(jù)（3）、（4）式和各保證率流量流速分析結(jié)果，可計(jì)算得出江南運(yùn)河（蘇州段）各保證率下河段的k值，見表3。

（3）初始濃度值以及功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)

選用上游河段的水質(zhì)規(guī)劃目標(biāo)值為此次計(jì)算的初始濃度值，目標(biāo)濃度為該功能區(qū)的水質(zhì)規(guī)劃目標(biāo)值，見表4。

3.納污能力

運(yùn)用上述方法和確定的參數(shù)，計(jì)算出江南運(yùn)河蘇州開發(fā)利用區(qū)各水功能區(qū)的納污能力，見表5。

三、結(jié)論與建議

通過計(jì)算，江南運(yùn)河蘇州開發(fā)利用區(qū)的納污能力集中在工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水區(qū)，90%、75%、50%保證率下COD的納污能力總量分別為 12331.2t/a、14774t/a、17035.2t/a；NH3-N的納污能力總量分別為630.3t/a、723.8t/a、806.6t/a。江南運(yùn)河該段現(xiàn)狀水質(zhì)較差，污染物進(jìn)入水體后在河段區(qū)域內(nèi)的稀釋降解不能達(dá)到功能區(qū)下斷面水質(zhì)規(guī)劃目標(biāo)的要求。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)人口的不斷增加，江南運(yùn)河蘇州開發(fā)利用區(qū)沿岸工業(yè)廢水和生活污水排放量逐年增大。綜上所述，對(duì)江南運(yùn)河蘇州開發(fā)利用區(qū)水質(zhì)保護(hù)提出如下建議：

（1）落實(shí)納污總量控制體系。確定各河段限制納污紅線，嚴(yán)格控制入河排污總量。把限制納污總量作為水污染防治和污染減排工作的重要依據(jù)。（2）嚴(yán)格水功能區(qū)監(jiān)督管理。建立水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)和納污總量控制評(píng)價(jià)體系，制定水功能區(qū)管理實(shí)施細(xì)則，全面強(qiáng)化水功能區(qū)管理。以支流口面源控制和排污口點(diǎn)源治理為抓手，提高水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率。對(duì)入河污染物總量已超出水功能區(qū)納污能力的水功能區(qū)，明確污染物允許排放量，實(shí)施重點(diǎn)污染企業(yè)排污總量控制，對(duì)現(xiàn)有排污口進(jìn)行優(yōu)化整治。（3）加強(qiáng)水資源綜合治理。按照“截、疏、管、引、用”方針，水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)為目標(biāo)，加強(qiáng)對(duì)江南運(yùn)河沿線的截污治污，清淤疏浚、生態(tài)修復(fù)，全面治理水環(huán)境，積極推進(jìn)城鎮(zhèn)污水處理廠中水回用，建設(shè)尾水深度處理設(shè)施和配套管網(wǎng)。（4）加強(qiáng)水環(huán)境監(jiān)測。加強(qiáng)對(duì)江南運(yùn)河的水量、水質(zhì)同步監(jiān)測及污染物排放的監(jiān)測，及時(shí)全面掌握各個(gè)河段的水質(zhì)狀況及其變化趨勢

（作者單位：江蘇省水文水資源勘測局蘇州分局 215006 淮河流域水資源保護(hù)局淮河流域水環(huán)境監(jiān)測中心233001）