復州河流域水質改善方案研究

趙 凱

（遼寧省大連水文局，遼寧 大連 116023）

復州河流域水質改善方案研究

趙 凱

（遼寧省大連水文局，遼寧 大連 116023）

本文根據復州河流域水環境容量現狀，針對其水環境容量嚴重不足的情況，提出水質調控方案，對復州河流域的水體污染控制提出了包括污水截污、污水外調、工程補水和污染源控制等系列水質調控措施和方案。

水環境容量；水質調控方案；水質軟件；綜合改善

1 基本情況

近年來，復州河流域經濟快速增長，水環境壓力越來越大，為滿足生產和生活用水，復州河的開發利用程度接近50%，生活和生產用水不斷增加，復州河流域水污染問題日益突出，解決好水生態與水環境問題，協調好經濟、社會、生態與環境的關系，已經成為流域可持續發展的重要內容。如何基于現有水利工程體系，做好流域水資源的管理保護、調度配置，加強流域水生態保護與修復，是當前水文水資源學科極其重要的研究方向［1］。

文章選擇復洲河流域松樹水庫下游至河口區間作為研究區，該河段包括蔡房身大橋、東風水庫和復州河大橋三個水功能區斷面，采用綜合性、多用途的河流水質綜合模型QUAL2K模型［2-4］，研究復州河流域水功能區水質達標為導向的水質綜合改善方案，并提出水系水量水質綜合調控方法。

2 水環境容量

水環境容量為水體在規定的環境目標下的所能容納的最大污染物負荷，其大小與水體特征、水質目標和污染物特性有關。通常以單位時間內水體所能承受的污染物總量表示，也可稱為水域納污能力［5-6］。

根據復州河流域水功能區水質現狀及達標評價情況得出COD和氨氮是污染最普遍、最嚴重的因子，故確定化學需氧量（COD）和氨氮作為水環境容量計算的控制因子［7］，以此計算現狀年水環境容量。

本文劃定7～9月份為豐水期，10～6月為枯水期，蔡房身大橋按排污口一維模型、東風水庫按湖庫模型進行計算，采用2015年三個河段水質監測數據，分別得出2015年各河段豐水期和枯水期的水環境容量，計算結果見表1。

表1 水功能區水環境容量計算結果

由計算結果可知，復州河流域的三個河段中，復州河大橋河段和蔡房身大橋水環境容量在豐水期有較大剩余；東風水庫水質嚴重惡化，枯水期和豐水期的氨氮水環境容量都幾乎為零，水庫已無法提供自凈容量。從兩個指標計算值來看，在現狀年的排污情況下，氨氮是水質標準的控制污染物。

3 水質綜合調控方案研究

3.1 調控方法

水質調控方案以降低蔡房身大橋河段污染物濃度，提高東風水庫水環境容量為基本原則，具體調控方案為：首先通過污水截污和污水外調減少河段內入河污染物，改善水質現狀，提高水環境容量；其次利用現有的水利工程，采用補、調水方案調節水量［8-10］，達到改善河流水質的目的；最后通過點、面污染源的嚴格控制來徹底解決水污染問題。

3.2 水質調控措施分析

3.2.1 污水截污措施分析

對直接排入河流水體的污水實施截流、截污是治理水環境的主要措施，只有控制入河污染源才能從根本上治理水質的惡化。本次研究的截污河段主要是蔡房身大橋河段，截污方式為提高污水處理廠排放標準。

蔡房身大橋河段上游龍山污水處理廠經處理后的污水水質排放標準為《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準，凈化后的污水水質類別僅為劣V類，直接影響下游東風水庫的水質類別和水功能區達標。因此污水處理廠的尾水為進入復州河的污染負荷之一，建議執行污水處理廠排放一級A標準，即COD和氨氮的排放濃度分別為50mg/L和5mg/L。

污水處理廠出水水質標準提高前后下游河段氨氮模擬值和實測值對比見表2。

表2 污水處理廠不同排放標準各河段模擬值

從模擬結果可以看出，污水處理廠出水水質標準和廢污水流量對下游各河段的污染物濃度影響較大。現狀龍山污水處理廠排放污水中氨氮濃度遠高于一級B標準，導致下游河段氨氮模擬濃度值高于按B標準排放的濃度二倍之多。在提高污水排放標準至A標準后，下游河段氨氮模擬值遠低于實測值，東風水庫和復州河大橋河段氨氮水質類別均可達到Ⅱ類水質標準，說明提高污水處理標準對于降低復州河流域下游河段氨氮污染物濃度有顯著成效。

3.2.2 污水外調措施分析

截污后，按一級A標準排放的尾水進入蔡房身大橋河段后，依然會增加復州河的污染負荷，達不到水功能區水質目標標準。龍山污水處理廠日平均處理污水量為5.95萬m3，每年有二千多萬噸處理后的污水排入復州河干流，為增加水環境容量，因此可以考慮將處理后的污水進行中水回用和外調至復州河河口排放。

為評價污水外調的作用，設計了以下兩種情況：

（1）將龍山污水處理廠日平均處理污水量的30%水量進行外調，則現狀入河廢污水流量為0.482m3/s。

（2）將龍山污水處理廠日平均處理污水量的50%水量進行外調，則現狀入河廢污水流量為0.344m3/s。

將兩種情況的點源入流流量和按A標準處理后的氨氮和COD入河污染物濃度輸入水質模型，模擬結果見圖1-圖4。

圖1 污水外調3O%后下游河段模氨氮模擬值圖

圖2 污水外調3O%后下游河段模COD模擬值圖

從模擬結果可以看出，污水外調后復州河流域干流排污口以下河段COD和氨氮的模擬值均有大幅度的降低。通過分析結果可以看出，污水外調的方法對于復州河流域蔡房身大橋以下河段的水質類別提高有顯著成效。

3.2.3 工程補水措施分析

圖3 污水外調5O%后下游河段模氨氮模擬值圖

圖4 污水外調5O%后下游河段模COD模擬值圖

通過計算可知，東風水庫水環境容量較低，氨氮水環境容量幾乎為零，只能通過補充清潔水源以加大河流水庫環境容量和自凈能力，從而提高現狀水質類別。大伙房水庫輸水應急入連工程每年有1億m3水量送至東風水庫附近受水池，水質基本滿足地表水Ⅱ類水質標準，建議將來水引入水庫，通過水體稀釋凈化，使混合后的水體可以達到水功能區水質目標標準。

將大伙房水庫輸水工程供水水量轉化為東風水庫入庫流量，折算為3.17m3/s的入庫流量，按支流入庫口考慮，將現狀輸水工程監測的氨氮和COD濃度值輸入水質模型，補水前后模擬后值見圖5-圖8。

圖5 東風水庫補水前氨氮模擬值圖

由模擬結果可以得出，東風水庫調入水量后，在來水的稀釋和自凈作用下，水庫內污染物氨氮和COD的濃度值均有所降低，補水后水庫內COD的濃度值基本位于15～20mg/L之間，由原來的Ⅳ類水質類別改善為Ⅲ類水質類別，由此可見水庫補水是降低水庫內COD濃度值，增加COD水環境容量的有效措施。

圖6 東風水庫補水后氨氮模擬值圖

圖7 東風水庫補水前COD模擬值圖

圖8 東風水庫補水后COD模擬值圖

3.2.4 各調控措施對比分析

以上各項調控措施對復州河流域污染河段的污染物濃度降低、水質類別提高有不同的改善效果，將各項調控措施的效果進行綜合分析，以便找出最適合各河段的水質水量調控方法，表3～4對各河段的調控措施水質改善情況進行比對。

從對比結果可以看出，對于蔡房身大橋河段，污水截污對COD濃度無顯著改善效果，污水外調的調控措施使COD濃度顯著降低，使河段的水質類別有所提高，并且COD濃度隨著外調污水量的增加而降低；污水截污和污水外調兩種調控措施對河段氨氮的濃度降低效果顯著明顯，兩種調控措施相結合使該河段的氨氮濃度降低效果更加顯著，水質類別有所提高。但是由于入河污水中污染物濃度含量較高，進行兩種調控措施后，蔡房身大橋河段水質類別依然無法達到水功能區水質目標標準，因此對于該河段，在進行水質水量綜合調控的基礎上，仍需大力加強入河排污口和排污企業的整治，加強流域內水土保持，控制面源污染，降低流入水功能區的污染物的濃度，從根源上控制水體中的污染源。

表3 蔡房身大橋各調控措施水質改善情況比對

表4 東風水庫各調控措施水質改善情況比對

對于東風水庫河段，污水截污、污水外調和工程補水三種調控措施使氨氮的濃度降低效果明顯，使該河段水質類別從Ⅳ類提高至Ⅲ類。由此可見，文中所列的水質水量綜合調控方法均適用于東風水庫河段水質現狀改善，對水質類別的提高效果顯著，經調控后東風水庫河段基本可以滿足水功能區水質目標標準，COD、氨氮兩個水質指標基本達標。

4 結語

研究結果表明將補水方案與截污措施相結合，可以明顯改善復州河松樹水庫-河口區間水系的水質，通過水質水量調控方法的效果分析，為復州河流域水質水量綜合調控提出了較好的解決方案。

［1］林超，堅持生態優先 構建海河流域水資源保護與河湖健康體系［J］，中國水利，2016（24）.

［2］張智，李燦，曾曉嵐，張艷.QUAL2E模型在長江重慶段水質模擬中的應用研究［J］.環境科學與技術，2006（01）：1-4.

［3］徐進，余宗蓮，鄭西來，張俊.QUAL2E模型在大枯河干流青島段水質模擬中的應用［J］.農村生態環境，2004，20（02）：33-37.

［4］陳家軍，于艷新，李森.QUAL2E模型在呼和浩特市水質模擬中的應用［J］.水資源保護，2004（03）：20.

［5］張永良，水環境容量基本概念的發展［J］.環境科學研究，1992，5（03）59-61.

［6］關卉.湛江市水環境容量分析與應用［M］.北京：中國環境科學出版社，2005.

［7］蔚秀春.河流中污染物綜合降解系數的影響因素分析［J］.內蒙古水利，2007，110（02）：116-117.

［8］顏秉龍.杭嘉湖區域改善水環境調水方案研究［D］.河海大學，2006.

［9］吳浩云.大型平原河網地區水量水質耦合模擬及聯合調度研究［D］.河海大學，2006.

［10］顏秉龍.杭嘉湖區域改善水環境調水方案研究［D］.河海大學，2006.

X52

B

1672-2469（2017）02-0028-04

10.3969/j.issn.1672-2469.2017.02.011

2015-11-30

趙 凱（1977年—），女，高級工程師。