水環境容量概算和污染物總量分配探究

孫忠　沈俏會　戴昕　項國鋒

【摘要】：流域水體污染控制需要科學合理的水體污染物總量控制。以甌江干流松陰溪為研究對象，根據現狀水質情況和水質目標估算水環境容量，再按不同區域進行污染負荷總量削減分配，進一步預測區域水質的變化趨勢，以及水質達標的可行性。

【關鍵詞】：陰溪；水環境容量；總量分配

水環境容量是指為了保持水體特定水環境功能，結合當地政府設定的水質目標，對排放到該水體的污染物的總量進行的設定，是在滿足一定的水質前提下的最大允許污染負荷量，即最大的納污量。水環境容量體現了該水體的自我維持水質和調節水環境功能的能力大小[1～2]。本研究以甌江干流松陰溪為研究對象，根據現狀水質情況和水質目標估算水環境容量[3～4]，再按不同區域進行污染負荷總量削減分配，進一步預測區域水質的變化趨勢，以及水質達標的可行性。

1、研究區域與研究方法

1.1 研究區域

松陰溪作為甌江重要支流之一，貫穿松陽縣全境由西向東匯入甌江。全長114公里，河寬約100米，流域面積2055平方公里。

1.2水質模型選用

排入河流的廢水經過一段距離即可混合均勻，在匯入口處采用零維混合稀釋模型，而后采用一維水質模型[5]，以末端斷面水質達標為約束，反算匯水區內的環境容量。

由于污染物排放口不規則地分布于河流的不同斷面，控制斷面的平均濃度將由所有排污口污染源在控制斷面產生的濃度疊加得到，因此各污染源排污口位置的概化對斷面濃度有很大影響。采用均勻概化計算水環境容量。均勻概化法即認為將計算河段內的多個排污口均勻地概化在河段內，實現污染物在河段內均勻分布。

在河段內選擇一微小河段dx，其位置距河段段首距離為x，則此微段污染物輸運至x = L處的剩余質量為dm，上游各微段質量降解到x = L斷面處的總質量疊加設為m，則

均勻概化河段納污能力的計算公式為：

式中：M—水環境容量，g/s（結果表示時換算為kg/d）；cs—水質目標濃度值，mg/L；

L—河段的全長，m；Q—河段設計流量，m3/s；其余符號同前。

1.3水環境容量計算

基于建立的水質模型，在一定設計流量（90%保證率）條件下，設置不同的水質目標，采用模型試錯法計算研究區域的水環境容量[6]。

1.4數據來源

水質監測數據來源于松陽縣環境監測站提供的每月常規例行監測數據，根據統計后得到年均結果，并對統計結果進行評價分析。水文水量數據采用甌江流域研究報告和當地水利局提供的數據。污染物總量分配中的污染物排放量概算采用當年松陽縣環境統計年鑒相關數據。

2、結果與討論

2.1 水環境容量計算

參考浙江省流域控制單元劃分，根據松陰溪流域地形與匯水范圍，確定對松陰溪流域水體水質有影響的區劃范圍。為保障控制工程順利進行，確保同一控制單元由同一行政單位管理，結合行政區劃，將松陰溪流域堰后斷面劃分為15個控制單元。

根據《全國水環境容量核定技術指南》，一般情況下，應選擇一維模型進行模擬計算，以近10年最枯流量作為設計流量。綜合各方面的資料，甌江的降解系數KCOD為0.2 d-1，K氨氮為0.3 d-1，K總磷為0.3 d-1，并以此測算水環境容量。

根據水文數據，計算得到近10年最枯月平均流量，核算極端不利情形下的區域納污能力。

以近10年最枯月平均流量核算極端條件下松陰溪流域的納污能力，以此核算枯水年設計流量下堰后斷面水質保持情況及匯水區的污染物允許排放量。

根據水環境容量及污染物排放量分析，枯水年設計流量下，松陰溪流域氨氮排放量已接近水環境容量，而總磷排放量均已超過水環境容量。因此，總磷是造成堰后斷面水質不穩定的主要原因，在后續開展流域水環境治理與保持及污染物排放方面，需嚴格控制氨氮和總磷的污染物排放量。

2.2 許可排放量分配

松陰溪流域共分為15個控制單元，綜合考慮各單元經濟發展情況、污染物貢獻及現階段排放總量，采用等比例分配法，將允許排放量細分至各個控制單元中[7]。選用分配方式：以上游來水——松陽二中為Ⅲ類水質，以近10年最枯月平均流量計算得到的水環境容量，計算匯水區各控制單元許可排放量分配。

通過實施基礎設施建設，強化城鎮農村生活污染源、工業污染源治理，將快速、有效推進堰后斷面流域水環境隱患的解決.根據預測，至2020年，總磷入河量超過枯水年設計流量下松陰溪流域的總磷容量。根據歷年水質監測數據，氨氮和總磷是堰后斷面的定類指標，所需削減量較大，其中總磷排放量經削減后仍接近水環境容量。匯水區內各鄉鎮、街道必須扎實推進農村環境綜合整治的各項工作，促進畜禽養殖污染物減排，加強種植業污染源頭控制，從而保障斷面實現長期穩定保持在Ⅲ類水體。

結論

根據甌江干流松陰溪的堰后斷面水量、水質數據以及水質目標的計算結果，預測認為至2020年，總磷入河量超過枯水年設計流量下松陰溪流域的總磷容量，因此應嚴格控制匯水區各鄉鎮、街道總磷的排放量，并需要進一步推進區域內總磷減排工作，以保障該斷面的穩定達標。

【參考文獻】：

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[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） ：43-45

[6]董飛 ，劉曉波 ，彭文啟. 地表水水環境容量計算方法回顧與展望[J]. 水科學進展 ， 2014 ， 25 （3） ：451-463.

[7]劉媛媛 ， 錢新， 王炳權. 基于控制單元的水環境容量分配研究[J]. 生態與農村環境學報 ， 2013 ， 29 （1） ：110-116