牛欄江流域(昆明段)污染現狀調查分析及治理措施

胡應庭，桂吉順

(1.昆明市松華壩水庫管理處，云南 昆明 650500；2.九江市科翔水利工程監理有限公司，江西 九江 332000)

牛欄江位于云南省東北部，系金沙江右岸一級支流，在昆明市境內干流全長116 km，徑流面積2258.18 km2，涉及的行政區域有空港經濟區、尋甸縣、嵩明縣，共流經11個鄉鎮，是嵩明縣、尋甸縣經濟社會發展的母親河。但是隨著社會經濟的不斷發展，城鎮生活污染、工業點源污染、農業農村面源污染不斷加重，牛欄江水質總體呈現下降趨勢[1]。

1 污染現狀調查分析

利用昆明市1∶5萬數字高程模型(DEM)數據，通過水文分析和流域解析，以牛欄江干流和主要一級支流為劃分依據，結合行政區劃，分嵩明縣和尋甸縣兩個牛欄江干流流域和對龍河-花莊河流域、普沙河流域、果馬河流域、楊林河-老賈河流域、彌良河流域、馬龍河流域、前進河流域、匡郎河-腸子河流域十個支流流域。以2019年為基準年開展污染現狀調查分析[2-3]，并結合流域水質現狀，主要分析化學需氧量、總氮、總磷、氨氮四個指標。

1.1 點源污染現狀調查分析

1.1.1 工業污染現狀調查與分析

流域內納入調查的工業企業共有153家，化學需氧量、總氮、氨氮的排放量分別為750.48 t、70.61 t、70.61 t。從子流域來看，對龍河-花莊河流域和楊林河-老賈河流域的工業企業最多，共93家，占排污總量的94%。

1.1.2 城鎮生活污染現狀調查與分析

流域內共有城鎮人口16.25萬人，城鎮居民生活源污染物排放量采用人均排污系數法計算，2019年規劃范圍內城鎮居民生活源污水、化學需氧量、總氮、總磷、氨氮的產生總量分別為798.19萬t、0.18萬t、416.24 t、27.20 t、312.18 t。從子流域分布看，對龍河-花莊河流域和果馬河流域的城鎮人口較密集，城鎮生活污染產生量最大，共占產污總量的33%。

1.1.3 第三產業污染現狀調查與分析

流域納入調查的第三產業共有564家，2019年牛欄江流域第三產業的污染物產生量為化學需氧量295.59 t，總氮20.41 t，總磷1.98 t，氨氮12.42 t；從子流域分布看，前進河流域和尋甸縣牛欄江干流流域的產污量最大，共占產污總量的41%。

1.1.4 規模化畜禽養殖污染現狀調查與分析

根據流域內各縣區的統計數據，流域的養殖場共養殖生豬13.77萬頭，大牲畜1.73萬頭，羊1.97萬只，家禽330.18萬只，通過干清糞便的農業利用等治污措施，可削減化學需氧量0.87萬t、總氮728.94 t、總磷253.69 t、氨氮391.82 t。流域內的規模化畜禽養殖業共排放糞便32.98萬t，尿液78.55萬t，主要污染物產生量為化學需氧量1.07萬t、總氮888.96 t、總磷309.38 t、氨氮477.83 t，排放量為化學需氧量0.19萬t、總氮160.01 t、總磷55.69 t、氨氮86.01 t。從子流域分布看，果馬河流域、匡郎河-腸子河流域和尋甸縣牛欄江干流流域的養殖數量最多，排污量最大，共占排污總量的62%。

牛欄江流域(昆明段)點源污染負荷產生量主要以規模化畜禽養殖為主，其次是城鎮生活污染，點源總產生量為化學需氧量1.35萬t、總氮0.14萬t、總磷338.51 t、氨氮873.03 t。產生量扣減流域內水質凈化廠對點源污染負荷的處理量(規模化養殖污染物扣減干清糞便的農業利用等治污措施的削減量)，即為排放量。點源污染負荷入河方式以河道匯流為主，由于牛欄江流域入河河道源近流短，污染負荷排放量不考慮沿程自然衰減，其入河量等于排放量。入河量為化學需氧量0.33萬t、總氮586.56 t、總磷70.03 t、氨氮384.46 t。

1.2 面源污染現狀調查分析

1.2.1 農業種植業污染現狀調查與分析

(1)農田化肥流失。根據各縣區的統計年鑒，流域的化肥施用量為11.48萬t，氮肥6.34萬t，磷肥2.03萬t，化肥流失導致的污染物流失量為總氮462.06 t、總磷27.37 t，氨氮154.02 t。從子流域分布看，果馬河流域、嵩明縣牛欄江干流流域和尋甸縣牛欄江干流流域的農田化肥污染物流失量最大，共占流域總流失量的48%。

(2)農田固廢。流域耕地面積為2.44萬hm2，產生農作物植物殘體約36.57萬t，固廢排放量為1.83萬t，采用流失系數法進行農田固體廢棄物流失量的計算，因固廢流失導致的污染物產生量為總氮0.36萬t、總磷0.14萬t、氨氮0.22萬t，排放量為總氮90.29 t、總磷72.23 t、氨氮54.18 t。從子流域分布看，果馬河流域和尋甸縣牛欄江干流流域的排放量較大，共占流域排污總量的37%。

1.2.2 散養畜禽污染現狀調查與分析

根據流域內各縣區的統計年鑒，流域散養畜禽情況為生豬存欄32.21萬頭，大牲畜存欄12.29萬頭，羊存欄11.60萬頭，家禽存欄80.18萬只；年末生豬出欄52.50萬頭，大牲畜出欄6.71萬頭，生羊出欄9.58萬頭，家禽出欄95.11萬只。散養畜禽糞便產生量為182.70萬t，尿液產生量為537.19萬t，主要污染物產生量為化學需氧量 7.60萬t、總氮 0.51萬t、總磷 0.18萬t、氨氮 0.28萬t，排放量為化學需氧量 1.37萬t、總氮924.94 t、總磷 330.99 t、氨氮 499.24 t。從子流域分布看，尋甸縣牛欄江干流流域的排放量最大，占39%。

1.2.3 農村生活源污染現狀調查與分析

(1)生活污水污染情況。流域內有農業人口31.37萬人，由排污系數及農業人口數量，可計算得出流域內農村生活污水產生量為345.56萬t，主要污染物產生量為化學需氧量0.28萬t、總氮57.03 t、總磷31.62 t、氨氮11.63 t。經調查，牛欄江流域內的農村生活污水處理設施幾乎全都未啟用，因此產生量即為排放量。從子流域分布看，果馬河流域的農村生活污水污染最大，占流域排污總量的19%。

(2)生活垃圾污染情況。由排污系數及農業人口數量，可計算得出流域的農村生活垃圾產生量為4.02萬t，排放量為1.03萬t，主要污染物產生量為總氮 198.19 t、總磷118.58 t，排放量為總氮49.69 t、總磷29.36 t。從子流域分布看，果馬河流域的農村生活垃圾排污量最大，占流域總排污量的19%。

(3)農村居民糞便污染。流域農村居民糞便排放量為7.91萬t，尿液排放量為4.52萬t，主要污染物產生量為化學需氧量0.34萬t、總氮395.25 t、總磷67.76 t、氨氮213.44 t，排放量為化學需氧量0.1萬t、總氮94.86 t、總磷12.2 t、氨氮53.36 t。從子流域分布看，果馬河流域的農村居民糞便污染負荷排放量最大，占流域排污總量的19%。

牛欄江流域(昆明段)農業農村面源污染負荷產生量主要以畜禽養殖為主，其次是農村生活污染源。化學需氧量、總氮、總磷、氨氮的總產生量為8.22萬t、0.99萬t、0.35萬t和0.53萬t；總排放量分別為1.75萬t、0.17萬t、503.78 t和772.46 t。農業農村面源污染排放主要集中在尋甸縣牛欄江干流流域，占排污總量的26%。

根據《全國水環境容量核定技術指南》，并考慮牛欄江流域實際情況，采用農業農村面源污染物到達入河排放口之前的距離(流程)修正系數以及不同污染物類型化學需氧量、總氮、總磷、氨氮的徑流損失修正系數，計算農業農村面源污染物入河量，流域農業農村面源入河量化學需氧量0.81萬t，總氮683.58 t，總磷233.1 t，氨氮366 t，主要集中在尋甸縣牛欄江干流流域，占排污總量的26%。

1.2.4 水土流失調查分析

水土流失污染負荷計算主要是利用改進的輸出系數模型進行模擬[4]，流域水土流失污染負荷化學需氧量、總氮、總磷、氨氮的入河量為597.88 t、294.69 t、13.32 t和77.96 t。水土流失主要來源于尋甸縣牛欄江干流流域和果馬河流域，共占流失總量的46%。

1.3 流域污染負荷入河總量

牛欄江流域(昆明段)的污染負荷入河總量為化學需氧量1.20萬t，總氮0.16萬t，總磷316.45 t，氨氮828.42 t。從污染來源構成看，農業農村面源的化學需氧量和總磷入河量最大，分別占入河總量的68%、74%，陸域點源和農業農村面源的總氮、氨氮入河量相當；從子流域分布情況來看，尋甸縣牛欄江干流流域的污染負荷入河量最大，占流域入河總量的23%。

2 水環境達標分析

2.1 污染負荷產生總量預測

根據《昆明市城市總體規劃(修編)》，按照“十三五”期間控制單元內人口自然增長率控制在0.65%以內，第三產業的增長率為12%。依據以往農業發展情況，耕地面積、畜禽養殖情況基本不變。由此，預測出在現有污染水平治理下，牛欄江流域(昆明段)的污染負荷入河總量為化學需氧量12 315.05 t，總氮1595.45 t，總磷319.88 t，氨氮891.31 t。

2.2 污染負荷削減目標

通過數學模型法，利用表達水體凈化機制的水環境容量數學方程預測污染物入河引起的水質變化[5]。

河流理想水環境容量模型表達式(1)為：

Wi=86.4Qi(Cs i-Co i)+0.001KiViCs i……

(1)

式中：Wi為水環境容量，kg/d；Qi為河流流量，m3/s；Vi河流水體體積，m3；Ki污染物降解系數；Co i為斷面水質背景值，mg/L；Cs i為水功能水質目標值，mg/L。

水環境容量計算結果表明，牛欄江水質要達到地表水Ⅲ類考核目標要求，化學需氧量、總氮、總磷和氨氮的水環境容量分別為1.41萬t/a、527.17 t/a、210.09 t/a、865.54 t/a，化學需氧量入河量滿足水環境容量，總氮、總磷和氨氮的削減目標[6]見表1。

表1 牛欄江流域(昆明段)達標需求 t

3 治理對策措施

(1)按照“點源污染控制優先、面源污染控制補充、管控提升輔助”的治理思路，以牛欄江各斷面水質穩定并持續改善為目標導向，以牛欄江支流生活污染和農業面源污染為問題導向，綜合采取城市污水處理設施擴容提速建設、支流河道控源截污、集鎮和農村污水處理設施提效建設、農業面源污染削減控制、重要污染源監管等措施，有效削減入河污染負荷，保障牛欄江昆明段水質穩定達標[7]。

(2)加快推進城鎮污水處理廠建設，提升城鎮生活污水處理能力。嵩明縣新建污水處理廠及配套管網建設，新增處理能力3.0萬m3/d，有效收集處理嵩明縣城區及楊橋街道片區生活污水；尋甸縣在已有的污水處理設施基礎上，對水質凈化廠進行改擴建，新增處理能力1.2萬m3/d，為尋甸縣老城區生活污水的有效收集處理奠定基礎。

(3)開展支流河道截污整治建設，改善提升支流河道水質。嵩明縣對彌良河支流小四河實施末端截污，并結合嵩明縣第一污水處理廠尾水綜合治理工程，建設污水處理設施一套(設施以除磷為主)；對楊林河支流老賈河、家具園區及楊林監獄排污口實施末端截污，結合污水轉輸泵站建設，將污水轉輸至楊林集鎮污水處理站和污水處理廠處理。尋甸縣對前進河支流西門河、四清河沿線污水排口實施封堵及截污導流，將直排污水收集進入市政污水處理系統處理；對前進河支流兔耳河沿線排污口實施截污導流，將截流污水接入市政污水處理系統處理，同時結合已建的匯龍濕地公園，將應急設施轉用于尋甸縣城合流制片區雨季溢流污水的調蓄和處理。

(4)強化農村生活污染治理設施覆蓋建設及提效建設，提升農村生活污染削減效率。結合零時污水轉輸泵站建設，強化嵩明縣楊林集鎮區域、小街鎮集鎮區域、小新街鎮集鎮區域、牛欄江鎮集鎮區域污水收集管網系統的構建，強化尋甸縣塘子、七星、河口、金所、羊街集鎮區域污水收集管網系統的構建，提升集鎮污水收集處理率，確保污水處理站運行負荷率大于60%，進一步控制削減集鎮生活污染負荷入河量。

(5)充分發揮河長制湖長制在河湖保護治理中的作用。全面推行河長制湖長制[8]是破解我國復雜水問題的有力抓手，進一步壓實河長湖長責任，統籌河湖生態保護與地區經濟發展、統籌協調各部門動作步調、統籌協調河湖治理各項措施、統籌協調項目安排與資金配置，真正做到守河有責、守河擔責、守河盡責。