北洛河干流水域納污能力計(jì)算及保護(hù)對(duì)策研究

周曉強(qiáng)，曹勝軍，王占峰

（陜西省水文水資源勘測(cè)局，陜西 西安 710068）

水域納污能力是水功能區(qū)管理的一個(gè)重要依據(jù),是水污染防治的重要技術(shù)支撐，對(duì)落實(shí)國(guó)家實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度、為各級(jí)政府制定限制排污總量方案、保護(hù)水資源發(fā)揮著重要作用。

北洛河是渭河一級(jí)支流，是渭河的第二大支流，流經(jīng)延安、渭南兩市，至三河口入渭河，是沿線城鎮(zhèn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要水源。但是隨著近年社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，北洛河目前已經(jīng)成為我省污染最為嚴(yán)重的河流之一，嚴(yán)重影響著沿岸城市居民生產(chǎn)、生活用水。北洛河水污染防治已經(jīng)刻不容緩，從嚴(yán)核定北洛河干流水域納污能力。開(kāi)展干流現(xiàn)狀調(diào)查，對(duì)其按照一維模型計(jì)算北洛河干流水域納污能力。根據(jù)計(jì)算結(jié)果控制污染物排放，有效保護(hù)水資源。

1 水環(huán)境狀況

1.1 污染源現(xiàn)狀

北洛河流域主要污染物為氨氮、CODcr、氟化物等。主要污染物來(lái)源為生活、工業(yè)和面源污染。據(jù)調(diào)查，流域內(nèi)有工業(yè)園區(qū)10家，涉水排污單位約150家，重點(diǎn)涉水企業(yè)46家，主要行業(yè)有煤化工、石油開(kāi)采、果汁、農(nóng)副產(chǎn)品深加工、化學(xué)農(nóng)藥制造等。北洛河流域內(nèi)共建成城鎮(zhèn)污水處理廠12座，現(xiàn)狀日處理能力10.4萬(wàn)t，實(shí)際處理能力1487.11萬(wàn)t/年，保守估計(jì)流域內(nèi)每天至少有12萬(wàn)t生活污水得不到處直排北洛河。北洛河流域內(nèi)化學(xué)需氧量年排放量2.52萬(wàn)t，氨氮 0.24 萬(wàn) t。

1.2 水質(zhì)狀況

根據(jù)國(guó)務(wù)院2011年批復(fù)的《全國(guó)重江河湖泊水功能區(qū)劃》（2011年～2030年），北洛河干流目前共有水功能區(qū)劃5個(gè)，設(shè)置代表斷面共6個(gè)，分別為：北洛河吳旗源頭水保護(hù)區(qū)，代表斷面為吳旗；北洛河延安保留區(qū)，代表斷面為富縣；北洛河延安農(nóng)業(yè)用水區(qū)，代表斷面為交口河村；北洛河延安、渭南農(nóng)業(yè)用水區(qū)，代表斷面為石堡川入口和狀頭水文站；北洛河大荔農(nóng)業(yè)用水區(qū)，代表斷面為北洛河入渭河口(北洛河)，監(jiān)測(cè)站網(wǎng)見(jiàn)圖1。以上5個(gè)水功能區(qū)劃的水質(zhì)控制目標(biāo)均為III類(lèi)。

圖1 北洛河水系站網(wǎng)分布圖

根據(jù)2017年的監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，北洛河富縣和交口河村斷面水質(zhì)類(lèi)別全年平均為III類(lèi)，達(dá)到水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)的要求，其余4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面檢測(cè)結(jié)果均未達(dá)標(biāo)，主要超標(biāo)因子為：氨氮、CODcr、高錳酸鹽和氟化物等。以氨氮、CODcr為主要污染指數(shù)進(jìn)行沿程水質(zhì)變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，北洛河干流COD濃度從吳旗到交口濃度基本持平，石堡川入口有所減少，狀頭濃度最大，超標(biāo)2倍左右，到北洛河入渭有所減少；氨氮濃度變化趨勢(shì)從石堡川入口以前基本與COD變化一致，從狀頭開(kāi)始增加，到北洛河入渭口最大，超標(biāo)3.75倍。從以上變化趨勢(shì)能夠看出，北洛河石堡川入口以上延安段污染物的排放量基本與河流稀釋自?xún)裟芰Τ制剑瑥氖ごㄈ肟谝韵逻M(jìn)入渭南市COD和氨氮濃度增加比較嚴(yán)重，說(shuō)明在渭南市境內(nèi)COD和氨氮的污染物入河量超過(guò)了河段稀釋自?xún)裟芰Φ姆秶?/p>

1.3 主要問(wèn)題

目前，北洛河水資源量短缺和水質(zhì)污染問(wèn)題已十分嚴(yán)重，主要體現(xiàn)在:1）水污染問(wèn)題突出，水體功能遭到嚴(yán)重破壞。下游狀頭斷面及入渭口斷面經(jīng)常出現(xiàn)劣五類(lèi)水質(zhì)，并且嚴(yán)重影響下游渭河水質(zhì)達(dá)標(biāo)；2）生態(tài)流量難以保障，下游河段北洛河入渭口附近經(jīng)常出現(xiàn)斷流現(xiàn)象；3）北洛河流域主要河流及干流水質(zhì)較差，可利用水資源量嚴(yán)重缺乏；4）沿岸城鎮(zhèn)污水收集率較低，存在很多生活污水直排現(xiàn)象，水污染現(xiàn)狀已經(jīng)嚴(yán)重制約了沿線城鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2 水域納污能力計(jì)算

以近幾年多次對(duì)北洛河污染源和水質(zhì)狀況的抽查監(jiān)測(cè)為依據(jù),以2017年為水質(zhì)現(xiàn)狀水平年，采用枯水狀態(tài)下的河流流量及流速，深入研究北洛河干流的納污狀況。

根據(jù)北洛河現(xiàn)狀主要超標(biāo)項(xiàng)目，采用CODcr和氨氮為主要污染物控制指標(biāo)。

2.1 設(shè)計(jì)水文條件

根據(jù)《水域納污能力計(jì)算規(guī)程》(GB/T25173-2010)，設(shè)計(jì)流量采用90%保證率下最枯月平均流量以及其對(duì)應(yīng)的流速進(jìn)行納污能力計(jì)算。沒(méi)有水文站流量流速資料的河段,通過(guò)面積比擬法進(jìn)行推算。

按照以上原則，根據(jù)頻率計(jì)算的方法，計(jì)算出北洛河各水文站的流量成果，見(jiàn)表1。

2.2 綜合降解系數(shù)(K)

參考《陜西省水資源保護(hù)規(guī)劃》《陜西省國(guó)家重要江河水功能區(qū)納污能力核定和分階段限排總量控制方案報(bào)告》等已有納污能力計(jì)算成果中北洛河流域降解系數(shù)成果，降解系數(shù)（K值）采用:CODcr的K值為0.46/d，氨氮的K值為0.30/d。

2.3 起始斷面（C0）及控制斷面濃度(CS)

表1 納污能力計(jì)算設(shè)計(jì)流量、流速成果表

以水功能區(qū)為基本單元進(jìn)行納污能力計(jì)算,河流源頭水功能區(qū)采用2017年監(jiān)測(cè)的CODCr和氨氮檢測(cè)結(jié)果為起始斷面濃度（C0），其它水功能區(qū)采用上一個(gè)水功能區(qū)的水質(zhì)目標(biāo)作為起始斷面濃度（C0）來(lái)計(jì)算。

控制斷面濃度（CS）原則上采用水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)。

3 水域納污能力計(jì)算

按照納污能力計(jì)算規(guī)程，根據(jù)北洛河水文條件，選取一維模型進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式為:

式中，Gx=L為流經(jīng)米距離后的主要污染物濃度（mg/L）；C0為起始斷面污染物濃度（mg/L）；M 為污染物入河速率（g/s）；L為計(jì)算河段長(zhǎng)度（m）；U為設(shè)計(jì)流量下的平均流速（m/s）；K為污染物綜合衰減系數(shù)（1/s）；X為排污口距控制斷面縱向距離（m）；M為水域納污能力，kg/s；Qp為廢污水排放流量，m3/s；Q為初始斷面的流量，即90%保證率下最枯月平均流量，m3/s。

根據(jù)調(diào)查的北洛河干流水文、水環(huán)境、排污口、支流口、取水口資料，按照公式1進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 北洛河干流納污能力計(jì)算成果

4 污染防治措施

（1）各級(jí)政府結(jié)合經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)劃需要，根據(jù)北洛河干流納污能力，制定污染物總量削減方案，在逐步削減入河污染物總量的情況，合理使用水域納污能力資源，滿足水資源保護(hù)的要求。

（2）加強(qiáng)面源污染綜合治理。通過(guò)建立有機(jī)食品基地、綠色食品基地、無(wú)公害食品基地，來(lái)促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，減少農(nóng)藥、化肥的使用量；推動(dòng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，減少面源污染對(duì)河流水質(zhì)的影響。

（3）加強(qiáng)污水處理廠的建設(shè)，加大污水收集處理率，確保沿岸污水得到有效的收集處理，入河污水能夠達(dá)標(biāo)排放。

5 結(jié)論

（1）納污能力的計(jì)算過(guò)程中起始斷面濃度C0除北洛河吳旗源頭水保護(hù)區(qū)采用實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果外，其它水功能區(qū)均采用的均為上個(gè)斷面的水質(zhì)目標(biāo)進(jìn)行納污能力計(jì)算。這種設(shè)計(jì)條件下計(jì)算出來(lái)的納污能力是建立在上段水功能區(qū)達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上。但是實(shí)際北洛河從交口河以下水質(zhì)基本不達(dá)標(biāo)。如果C0按監(jiān)測(cè)水質(zhì)計(jì)算，交口河以下功能區(qū)基本納污能力計(jì)算結(jié)果為負(fù)值，沿岸經(jīng)濟(jì)發(fā)展將受到極大的制約。因此，本文采用上個(gè)功能區(qū)的水質(zhì)目標(biāo)計(jì)算納污能力是為了明確污染主體，明晰責(zé)任，去除因上游水質(zhì)超標(biāo)影響導(dǎo)致下游水功能區(qū)納污能力減小的影響。

（2）按照水功能區(qū)管理要求，保護(hù)區(qū)及保留區(qū)不允許設(shè)置排污口，因此對(duì)源頭水保護(hù)區(qū)及保留區(qū)納污能力計(jì)算成果僅供參考。

（3）北洛河干流CODcr納污能力為2648.2 t/a，氨氮納污能力為215.3 t/a，遠(yuǎn)小于北洛河現(xiàn)狀的CODcr和氨氮入河量。根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出北洛河從狀頭及以下開(kāi)始水質(zhì)極具下降，說(shuō)明污染物排放主要集中在下游地區(qū)。需要加強(qiáng)對(duì)下游地區(qū)排污口的管理，加大污染物的削減力度，才能確保北洛河水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

（4）北洛河納污能力的計(jì)算成果對(duì)編制北洛河水資源保護(hù)規(guī)劃,制定水污染物防治規(guī)劃、北洛河流域治理、流域排污口整治等方面具有重要的指導(dǎo)依據(jù)。