寶雞市高新區清水河納污能力核定淺析

趙麗蕓，胡文兵

（1.陜西省水文水資源勘測局，陜西 西安 710068；2.陜西省咸陽水文水資源勘測局，陜西 咸陽 712000）

1 流域概況

清水河是渭河右岸一級支流，發源于秦嶺北麓，流域內地形南高北低，中上游段為土石中低山區，下游段為臺原區。河流全長28.4 km，流域面積162.5 km2，河床平均比降35.2‰。流域內主要支流為大清河、西岔河和東岔河，其中大清河和西岔河位于左岸，東岔河位于右岸，二者于姚家嶺村匯合，以下為干流段，沿程無支流匯入，整個流域基本呈扇形。清水河流域水系圖見圖1。

清水河在廖家溝村（寶鈦主廠區）出峪口，峪口以上河段流經深山區，河道較窄，河床比降大，河床質多由卵石、塊石組成，兩岸植被較好，沿途僅有姚家嶺村，常駐人口少。建有寶鈦板材廠，在廠區上游段建有取水工程用于板材廠生產生活用水，取水口處水源水質清澈，是理想水源地。峪口以下至入渭口段，河道展寬，河床比較逐漸減小，河床質細膩，主要由卵石、細砂組成。河道兩岸主要分布有大量鈦加工廠房以及清安堡村、溫泉村、郭家村等，人口稠密，生產生活污染源多，河流水質差。

2 河流現狀水質評價

2.1 水質監測情況

根據《寶雞市實行最嚴格水資源管理制度考核辦法》（寶政辦發[2014]3 號）中各縣區“六項指標”控制目標—高新區重要水功能區水質達標控制目標，清水河入渭口斷面水質控制目標為Ⅲ類。寶雞水環境監測分中心于2015 年按照《水環境監測規范》（SL219-2013）要求，在清水河入渭河處設立水質監測斷面，監測頻次為12 次/年，監測項目共31 項。

2.2 評價范圍

對清水河入渭口斷面水質進行評價，其結果能綜合反映清水河的水質狀態。

2.3 評價指標

按照《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）規定，按照全指標（pH 值、溶解氧、高錳酸鹽指數、COD、五日生化需氧量、氨氮、總磷、銅、鋅、氟化物、砷、汞、鎘、六價鉻、鉛、氰化物、揮發酚、石油類等共20 項）和雙指標（COD、氨氮）評價。

2.4 評價結果

清水河入渭口斷面按照全指標進行評價，2015 年～2017年水質為劣Ⅴ類，超標項目為氨氮、氟化物。2018 年水質類別為Ⅳ類，超標項目為氟化物；按照雙指標進行評價，2015 年～2017 年水質為Ⅳ～劣Ⅴ類，超標項目為氨氮，2018 年水質類別為Ⅲ類。

清水河入渭口斷面近4 年以來水質比較差，主要污染物氨氮逐月均值為1.31 mg/L，COD 逐月均值16.11 mg/L，主要污染物基本呈下降趨勢。水質評價結果見表1。

表1 入渭口斷面2015 年～2018 年水質評價結果表

3 入河排污口現狀調查

3.1 入河排污口數量

根據調查，清水河目前入河排污口共44 個，對其中7 處重要排污口進行水質水量同步監測。清水河重點排污口信息見表2。

表2 清水河重點排污口信息表

3.2 入河廢污水量

根據《寶雞市高新區渭河主要支流入河排污口初步調查分析報告》核定成果，清水河入河排污口廢污水年排放量28.38 萬m3，其中主要污染因物COD 入河量為105.3 t/a，氨氮年入河為7.11 t/a。

4 納污能力計算

按照《水域納污能力計算規程》（GB/T25173-2010）規定，納污能力是指在設計水文條件下，某種污染物滿足水功能區（水域）水質目標要求所能容納的污染物最大數量。

4.1 計算方法

明確納污能力控制因子及相對應水質保護目標的目標濃度值，分析計算設計水量及其相應設計流速。選擇適當水質模型及參數，根據納污能力計算公式進行計算。

4.2 計算范圍

清水河在姚家嶺水位站上游分為東、西兩岔，流域內已設置的排污口主要集中在中下游段，將入渭口斷面水質作為河流出境水質控制斷面，要求達到或優于Ⅲ類水質，納污能力計算范圍為姚家嶺水位站至入渭口斷面之間河段。

4.3 計算模型

根據《水域納污能力計算規程》（GB/T25173-2010）規定，采用一維水質模型進行計算。將河段內多個排污口概化為一個集中排污口，位于河段中點處，相當于一個集中點源，該集中點源的實際自凈長度為計算河長一半。清水河納污能力核定范圍為姚家嶺水位站下至入渭口斷面，河段長10.8 km，入渭口斷面作為下控制斷面，其污染物濃度按下式計算：

河段納污能力計算公式如下：

式中：M 為水域納污能力，g/s；X 為沿河段縱向距離，m，本次取50400 m；U 為設計流量下斷面平均流速，m/s；K 為污染物綜合衰減系數，1/s；Cx為流經 x 距離后的污染物濃度，mg/L；C0為起始斷面污染物濃度，mg/L；Cs為水質目標濃度值，mg/L；Qp為廢污水排放流量，m3/s，調查為 0.09 m3/s；Q 為初始斷面的入流流量，m3/s。

4.4 參數確定

（1）控制因子及水質標準

以COD、NH3-N 為納污能力計算因子，水質評價標準采用《地表水環境質量標準》（GB3838—2002）規定，見表3。

表 3 COD、NH3-N 水質標準 單位：mg/L

（2）水文設計條件

設計流量為姚家嶺水位站斷面流量。根據《水域納污能力計算規程》，有長系列資料時選用保證率為90%月最枯平均流量。姚家嶺水位站建站時間較晚，沒有長系列徑流資料，本次采用水文比擬法計算。綜合考慮流域地形地貌、下墊面情況、流域大小等因素，選擇相鄰流域湯峪河作為參證流域，并將該河流上設立的漫灣村水文站作為分析計算的參證水文站。

漫灣村水文站設立于1958 年7 月，位于眉縣湯峪鎮漫灣村峪口，測站集水面積122 km2。利用該站1980 年～2017 年最枯月平均流量資料計算經驗頻率，系列資料按從大到小順序排列，計算公式如下：

式中：P 為經驗頻率；m 為次序；n 為系列總數。

將頻率計算結果點繪成對數頻率曲線，采用P-Ⅲ型曲線進行計算機優化適線，漫灣村水文站90%保證率月最枯平均流量0.146 m3/s。漫灣水文站集水面積122 km2，清水河姚家嶺水位站集水面積126.6 km2，按照面積比擬法，姚家嶺水位站90%保證率月最枯平均流量0.152 m3/s，相應水面寬1.5 m，水深0.12 m，設計流速0.84 m/s。

（3）綜合衰減系數

采用實測法計算，COD 的 K 值為 0.18/d，NH3-N 的 K 值為0.11/d。

(4)背景濃度Co和控制斷面濃度Cs

背景濃度Co原則上采用上一個計算單元的水質控制目標。本次分析計算采用寶鈦取水水源地污染物監測均值作為背景濃度 Co，COD 為 10.8 mg/L、NH3-N 為 0.26 mg/L。

控制斷面濃度Cs原則上采用該單元所處的功能區水質目標上限值，本次計算采用入渭口斷面出境水質目標為Ⅲ類或者優于Ⅲ類水質，即COD、NH3-N 濃度上限值分別為20 mg/L、1.0 mg/L。

4.5 計算結果

清水河入渭口斷面水質按照Ⅲ類控制時，姚家嶺水位站以下河段納污能力見表4。

表4 清水河姚家嶺以下河段納污能力成果表

5 限制排污總量核算

(1)核算基本原則:①當水功能區現狀入河污染物量大于納污能力時，以納污能力限制主要污染物的入河排放總量；②當水功能區入河污染物量小于納污能力時，以污染物實際入河量為依據。

(2)現狀污染物入河量:清水河現狀年入河廢污水量28.38 萬m3，其中 COD 為 105.3 t/a，氨氮為 7.11 t/a。

(3)納污能力:清水河入渭口斷面按照Ⅲ類水質控制，姚家嶺水位站至入渭口河段主要污染物納污能力：COD 為53.2 t/a，氨氮為3.85 t/a。

(4)限制排污總量

清水河現狀污染物入河量已經超過河流納污能力，按照當水功能區現狀入河污染物量大于納污能力時，以納污能力限制主要污染物的入河排放總量原則，清水河主要污染物限制排污總量為COD53.2 t/a，氨氮3.85 t/a。

6 結語

在水文調查的基礎上，按照河流納污能力核定方法的基本要求，對寶雞市高新區清水河流域內的河流現狀水質、入河排污口及廢污水入河量等進行了初步調查、分析評價，核算了河流納污能力，提出了河流限制排污總量基本意見。根據分析計算結論，清水河現狀污染物入河量已經超過了河流納污能力，建議對沿河村民生活污水集中收集處理，對沿河工業排污口排污情況進一步核查。