韶關市芙蓉新區水環境容量研究

余香英,向 男, 蔣婧媛

(廣東省環境科學研究院，廣東 廣州 510050)

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韶關市芙蓉新區水環境容量研究

余香英,向 男, 蔣婧媛

(廣東省環境科學研究院，廣東 廣州 510050)

以韶關市芙蓉新區為例，采用一維水質模型對區域內各鎮2017、2020和2030年COD和氨氮的水環境容量進行了研究。結果表明：桂頭等9鎮仍有可利用容量，重陽鎮2017、2020和2030年將出現氨氮水環境容量不足情況。

韶關市；芙蓉新區；水環境容量；模型

1　研究區域與方法

1.1研究區域

芙蓉新區位于廣東省韶關市中部，地域范圍包括武江區西聯鎮、西河鎮、重陽鎮、龍歸鎮，湞江區樂園鎮、新韶鎮、十里亭鎮、犁市鎮，曲江區馬壩鎮、白土鎮、大塘鎮以及乳源縣桂頭鎮的部分區域，總面積490 km2。區域內城鎮化水平達53.3%，人口規模27.8 萬人，區內主要水系河段有武江七星敦村至塘灣村段、北江上游下鄉村以上、西聯鎮沐溪村赤水河、重陽鎮新街水、重陽鎮重陽河、龍歸鎮龍歸村龍歸水、新韶鎮蓮花村大陂水和馬壩鎮梅花河及馬壩水等(圖1)。

圖1　研究區域及水系示意

1.2研究方法

水環境容量是指在設定的水文條件、污染源排污狀況下，在保證水域內水質滿足水質目標的前提下，單位時間內該水域所能接受的最大排污量[1]，是環境容量的重要組成部分，是容量總量技術體系的核心內容之一[2]。水環境容量的影響因素主要包括水量、環境功能目標、污染排放方式等[3]。一般而言，水環境容量的計算過程包括水域概化、基礎資料調查與評價、建立水質模型、選擇控制點(或邊界)、容量計算分析、環境容量確定等幾個步驟[4]。

1.2.1水域概化

根據收集到的研究區域DEM數據獲得地表徑流源-匯關系，提取主要水系，劃定各河流集雨區范圍。綜合考慮研究區域內已有常規監測斷面、主要污染源位置等，共設置30個計算斷面，主要分布在水廠及大型企業取水口上游、污水廠排污口上游、支流匯入口上游、地表水常規監測點，斷面分布情況見圖2。

圖2　芙蓉新區水環境模型控制斷面設置示意

1.2.2模型選擇

計算水環境容量可用的模型包括零維、一維及二維水質模型，在計算河流水環境容量時，一般采用一維水質模型。對有重要保護意義的水環境功能區、斷面水質橫向變化顯著的區域或有條件的地區，可以采用二維模型[5]。由于研究區域內湞江、武江、北江等河流河面較寬，污染物濃度在橫向方向變化不大，且污染物在較短的時間內基本能混合均勻，因此水環境容量計算模型采用一維模型。

1.2.3參數選取

由于研究區域內無常規水文控制站，且土地利用差異較大，對于主要河流，采用徑流系數法折算無水文數據河流的90%保證率最枯月流量。筆者根據1956～2000年韶關3個水文站監測數據獲取武江下游、湞江下游、南水水庫出口的90%保證率最枯月流量。其中對武江、湞江、韶關市區3個沒有成型河流的散流區徑流系數取0.6，其他山地、農田地區徑流系數主要考慮地形和降雨強度、土壤蓄水能力等差異，徑流系數取0.27。

污染物衰減系數選擇方面，根據廣東省地表水環境容量核定報告的調研成果，河流 COD 衰減系數取0.15/d，氨氮衰減系數為0.05/d。其他水力參數如曼寧系數、糙度，水質參數如擴散系數等根據國內的經驗參數確定。

1.2.4目標約束條件

結合研究區域內主要河流水質現狀、地表水環境區劃及韶關市環境保護規劃研究成果，將相鄰功能類似的計算單元合并控制。武江段分為3段，馬壩河分為2段，北江、湞江、南水河所有計算單元均統一確定水質控制目標(表1)。

2　研究結果

按照上述研究方法，計算芙蓉新區地表水系在既定水質目標、設計水文條件及現有排污口布設條件下的各計算單元的理想水環境容量，從理想環境容量中扣除非點源入河量即得到某個控制單元的可利用環境容量。

表1　芙蓉新區河段水質目標約束條件

本研究采用一維水質模型計算河流水環境容量時，采用段尾控制法分配環境容量，即只要保證控制斷面水質達標即可，但以這種條件計算時兩控制斷面之間河流水質大部分處于超標狀態，不符合河流水環境容量計算的初衷，因而在進行段尾控制計算時，一般會將計算得的水環境容量乘以不均勻系數，當河寬小于100 m時，不均勻系數在0.8～1.0內選擇，本研究取中間值0.9(圖3)。

圖3　芙蓉新區水環境模型控制斷面設置示意

表2　芙蓉新區各鎮可利用水環境容量

3　討論

韶關市芙蓉新區范圍內主要飲用水源地和主要河流斷面水質現狀均達到其對應的水環境功能區劃水質要求，但湞江的昌山變電站監測斷面的水質由2011年的Ⅱ類水質下降為2012年Ⅲ類水質，水質有下降風險。雖然各主要河流監測斷面的污染物監測指標年均濃度均達到相應的水環境功能區水質要求，但從月均值來看，馬壩河和昌山變電站兩個監測斷面存在不同頻次的化學需氧量、氨氮及總磷超標現象，但根據芙蓉新區主要水污染物排放負荷以及主要河流水環境容量計算和分析結果(表2)，除了重陽鎮外，其余鎮街仍有可利用環境容量，而重陽鎮將出現氨氮水環境容量不足，因此韶關市芙蓉新區未來不僅需密切關注湞江水質下降與污染風險，而且需要重點關注重陽鎮水環境可利用容量較小的現狀和趨勢，未來需采取更嚴格的水污染控制措施，加大經濟結構優化調整力度，加快區域污水處理設施建設，提高污水的收集和處理能力，并加強農業面源污染控制，切實減少水污染物排放，防止超容量排放導致區域水質下降。

[1]張永良．水環境容量基本概念的發展[J]．環境科學研究，1992，5( 3) : 59～61．

[2]董飛，彭文啟，劉曉波，等．河流流域水環境容量計算研究[J]．水利水電技術，2012，43(12) :9～14，31．

[3]于雷，吳舜澤，徐毅．我國水環境容量研究應用回顧及展望[J]．環境保護，2007(6) : 46～48，57．

[4]逄勇，陸桂華．水環境容量計算理論及應用[M]．北京: 科學出版社，2010: 8～12．

[5]劉蘭芬，張祥偉，夏軍．河流水環境容量預測方法研究[J]．水利學報，1998(7) : 17～21．

2016-05-17

余香英(1984—)，女，碩士，主要從事環境規劃與管理方面的研究。

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1674-9944(2016)14-0088-02