神定河水環境問題診斷及治理對策

孫婷婷 吳敏 趙良元

摘 要：神定河口斷面屬于水質考核國控斷面，2019年以前，水質一直處于Ⅴ類或劣Ⅴ類，未能達到國家考核標準。通過對神定河口斷面2017—2019年水質狀況評價及污染源分析，剖析了神定河水質持續不達標的原因。結果表明，2017—2019年神定河水質有好轉趨勢。水質持續超標的原因主要是生態補水不足、污水處理能力不足、污水管網破損等，后期應加強污水處理力度及管網建設。研究成果可為神定河水質提升提供技術支撐。

關鍵詞：水環境；水質評價；污染源；神定河

中圖法分類號：X703 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A

漢江為丹江口水庫第一大入庫支流，神定河為漢江中上游右岸支流，其水質好壞影響丹江口水庫水質安全[1]，并影響到南水北調中線工程的供水效益[2-4]。神定河口斷面是長江流域劣Ⅴ類國控斷面整治專項行動中重點整治的12個斷面之一[5]，是丹江口庫區水污染防治和水體整治工作的重點和難點所在[6]。

針對神定河水質污染問題，許多學者聚焦在神定河流域綜合治理技術及工程實踐[7]、河道景觀生態修復技術[8]等，未從水質綜合分析、污染源分析、截污、清污、減污、控污、治污整治措施等方面系統分析神定河水質超標原因。本研究通過分析評價2017—2019年神定河口斷面水環境狀況，剖析神定河水質超標原因，提出針對性的治理措施，為地方環保管理部門決策提供技術支撐。

1 研究區域概況

神定河發源于十堰市茅箭區大川鎮，自西南向東北流，經十堰市城區，沿途在城區內匯入支流有鏡潭溝、呂家溝、巖洞溝（在張灣區稱為張灣河），于鄖陽區茶店鎮王二溝匯入丹江水庫。神定河全長58 km，集水面積227 km2，流域內5 km以上支流9條，干流河道坡度5.3‰，流域平均高程海拔422 m。河床高程161.80 ～201.19 m，上游段寬約10～20 m，中游段寬約2～19 m，下游段寬約13～30 m。河段局部存在河漫灘，地勢平緩，寬5～10 m，最寬為20 m。

2 評價方法與評價因子

2.1 評價方法

本研究采用的評價方法包括單因子評價方法、綜合污染指數法和內梅羅污染指數法。

2.1.1 單因子評價法[9]

單因子評價法是將監測數據與目標標準值進行對比分類，并選取結果最差的類別作為評價結果。該方法計算簡單，結果明晰，是普遍認可的一種評價方法。

2.1.2 綜合污染指數法[10]

綜合污染指數法可以判定水體受污染程度，其應用前提是認為各參評因子對水質的貢獻基本相同，且方法的比較必須在同一類別標準上進行。計算公式為

式中：Pi 為第 i個單項污染指數；n 為參評項目數。綜合污染指數污染程度的等級劃分為：P≤ 0.2，好；0.2＜P ≤ 0.4，較好；0.4 ＜ P ≤ 0.7，輕度污染；0.7 ＜ P ≤ 1.0，中度污染；1.0 ＜ P≤2.0，重污染；P ＞2.0，嚴重污染。

2.1.3 內梅羅污染指數法[11]

內梅羅污染指數法是一種兼顧極值的計權型多因子環境質量指數，是當前國內外進行綜合污染指數計算的最常用的方法之一。計算公式為

式中：為所有單項污染指數的平均值；為水環境各單項污染指數中的最大值。

內梅羅污染指數分級標準[12]為：P ＜ 1，清潔；1≤P ≤ 2，輕污染；2 ＜ P ≤ 3，污染；3 ＜ P ≤ 5，重污染；P＞5，嚴重污染。

2.2 評價因子及評價標準

根據水質特點及超標污染物狀況，選擇溶解氧、COD、高錳酸鹽指數、氨氮和總磷共5項指標作為評價因子。

神定河口斷面為國控斷面，“十三五”考核目標為氨氮≤ 3.5 mg/L，總磷≤ 0.35 mg/L，其它指標為Ⅳ類；“十三五”規劃期后執行Ⅲ類。本研究評價標準采用《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）Ⅲ類水質標準限值。

3 水環境狀況評價

采用人工采測分離數據評價神定河口斷面2017—2019年的水質狀況。神定河口斷面2017—2019年24項常規水質監測數據顯示：溶解氧、COD、CODMn、氨氮、總磷、糞大腸菌群超標嚴重，其它指標基本滿足考核標準，表明神定河水質逐年好轉[8]。相比于2009—2015年，神定河口斷面2017—2019年石油類指標基本滿足考核要求。神定河水質趨勢呈好轉趨勢，可能與2012年以來，十堰市啟動神定河流域污水處理廠提標改造、截流控污、雨污分流、河道整治、水生態修復等多項工程措施有關[13]。

3.1 水污染程度狀況分析

分別采用單因子評價法、綜合污染指數法、內梅羅污染指數法對2017—2019年間神定河水質狀況進行評價，結果見表1和圖1。

由表1可知，近三年水質類別均為劣Ⅴ類，與神定河水環境功能區“十三五”規劃期后執行的Ⅲ類水質要求仍有較大差距，水體污染嚴重，但主要超標污染物（氨氮、總磷）超標倍數逐年降低[11]。綜合污染指數法計算結果表明神定河2017年和2018年部分月份嚴重污染，2019年水質有好轉趨勢，但仍屬于重度污染；神定河口斷面內梅羅污染指數范圍在1.25～5.37，遠遠低于歷史值（2.71～12.14）[8]；2018年個別月份嚴重污染。2019年以來，污染狀況略微減輕（見圖1）。綜上所述，神定河水質污染比較嚴重，但呈好轉趨勢。

3.2 神定河口斷面水質變化趨勢分析

對神定河口2017—2019年采測分離數據中主要超標污染物進行分析（見圖2）。CODMn濃度變化范圍為4.10 ～ 8.33 mg/L，超標月份主要在2—4月和6—8月；COD濃度變化范圍為10.0～ 48.5 mg/L，超標月份主要出現在7月；BOD5濃度變化范圍為0.7 ～ 6.6 mg/L，超標月份主要在2—4月和7—8月。可見，CODMn、COD、BOD5超標月份主要是在2—4月、6—8月。神定河水體平水期和豐水期污染物濃度偏高，主要原因是外出務工人員春節返鄉，導致農村人口突增，生活污廢水量增加，大量污廢水未經處理直接排入神定河中造成水體污染[14]；豐水期水量增大，面源污導致水體污染加劇。

氨氮和TP處于持續超標狀態，濃度變化范圍分別為0.57～4.57 mg/L和0.17～0.79 mg/L。神定河流域水質并未顯著下降，點源污染特征明顯[15]，可能與雨污管網未分流、污水管網破損等有關。

隨著十堰市多年持續攻堅克難，2019年9月，神定河水質成功消除劣Ⅴ類。2021年水質達到IV類，氨氮、總磷濃度均比2020年降低16%。

4 神定河污染源分析

4.1 工業污染源

調查神定河流域內涉水工業企業44家，結果顯示：張灣河沿線的城市污水收集率僅為70.4%，工業廢水收集率為98.4%[16]。由于工業企業污水處理設施運行管理不到位，污水處理率不高，部分處理不達標和未經處理的廢水直接進入市政管網，對神定河污水處理廠的正常運行造成巨大壓力。

4.2 生活污染源

（1）城區生活污染源。神定河流域內生活的人口達67.0萬，接納城區生活污水量達到3 183萬t/a，占城區三條河流（神定河、泗河、犟河）接納生活污水人口的85%。隨著人口的增加和工業企業的發展，神定河流域產生的污水量逐漸增多，但污水處理能力嚴重不足。

（2）農村生活污染源。2015年全市所轄60%以上的行政村農村垃圾得到有效處理，未處理的農村生活垃圾、生活污水、人畜糞便等，最終匯入神定河造成污染。

（3）城鎮污水處理廠尾水污染。神定河流域水質不達標主要是因為神定河污水處理廠污水溢流，導致大量污染物匯入。神定河流域年徑流量小，神定河污水處理廠尾水排放量占神定河年徑流量的2/3，神定河下游污水溢流和人工快滲尾水年均排放量分別占6.07%和5.79%。溢流井溢流量大，且污染物濃度高，對神定河污染物貢獻較大。神定河污水處理廠COD、氨氮和TP的年均貢獻率僅次于溢流井。

神定河污水處理廠至深港污水處理廠河段約有62%的水被用于發電，該河段的天然自凈能力難以充分發揮；下游人工快滲處理廠處理規模太小，每日僅可處理2萬t神定河污水處理廠尾水，對干流水質稀釋改善作用不明顯。此外，百二河和張灣河匯入神定河干流前水質均為劣Ⅴ類，年入河通量卻僅次于神定河污水處理廠溢流和尾水排放[17]。通過支流水質時空變化規律分析和現場踏勘推測，上游兩條支流截污不完善，污水跑冒滴漏時有發生，再加上河道均為襯砌結構，加快污染物向下游遷移，從而加重了神定河干流污染負荷。

4.3 農業污染源

神定河流域內百二河源頭、大川鎮農業污染較小；二堰街道、五堰街道、車城路街道、紅衛街道污染源主要是垃圾生活污水污染，其次是化肥、農藥、畜禽養殖；漢江路街道、鄖陽區茶店鎮污染源主要是農藥化肥污染，其次是畜禽糞便污染、生活垃圾、污水污染。

5 水質不達標原因分析

（1）河流徑流量小、生態補水不足。神定河多年平均年徑流量為0.4826億m3，排污量為0.3965億m3，徑污比1.2 ∶1，徑流均為自產水，無客水來源，水體自凈能力很弱[18]，且水量受降雨因素影響較大，季節性斷流現象多有發生。此外，上游百二河、巖洞溝水庫攔蓄后，下游河道水量銳減，加劇了水質惡化、生態功能降低等問題。

（2）城鎮污水處理能力不足。目前神定河流域污水處理能力21萬t/d，處理能力嚴重不足，未經處理的各種污水直接排入神定河，加劇了水體的污染。

（3）雨污、清污分流工程不徹底。十堰市城市排水管網規劃、建設不足，管道破損嚴重。雖然新建了污水處理廠及地下管網，但雨水和污水收集管道未實行分流，使污水溢流入河道，影響河道水質。

（4）污水管網破損。部分污水管網因建設年代久遠，管道老化、損毀，導致清水、污水交替出管、入管，造成水體二次污染。此外，因十堰市地勢特點，河流落差大，水力沖刷作用明顯，尤其在降雨天氣條件下，受沖刷、攪動作用，沉積于底泥中的污染物質被釋放到水體中，也是水質長期處于劣Ⅴ類的重要原因之一。

6 治理對策

（1）開展神定河生態補水工程和中水回用工程。建議在枯水期加大上游水庫下泄生態流量。為徹底解決神定河上游來水量少的問題，確保神定河下游生態用水，建議實施河庫連通工程。同時開展城市中水回用工程，循環利用中水，減少污水排放。

（2）全面實施減污工程。一是加強對企業達標排放的監管力度，嚴格查處企業違法排污行為，徹底杜絕企業偷排、漏排及超標排放現象。二是加強對納入城市污水管網的企業單位排污監管，杜絕高濃度企業污水（廢水）直接接入污水處理廠，確保污水處理廠能穩定達標運行。三是加強對穿河、臨河、跨河違章構筑物的執法檢查，依法取締嚴重影響河道生態環境的違章構筑物，強化河道排污口巡查和衛生保潔檢查督辦。

（3）強化污水管網管護工程。加速推進破損管網改造修復工程，定期開展已維修改造管網運行情況排查，確保全線不滲漏。

（4）加大污水處理力度。對神定河污水處理廠和茶店污水處理廠的尾水進行深度處理，力爭按照地表水Ⅲ類標準進行排放。全力推進神定河下游主河道水質凈化工程前處理和調蓄配水工程，確保穩定發揮其環境效益。繼續強化神定河流域內城鎮污水處理設施和水質凈化設施的運維保障，確保污水治理設施高效穩定達標運行。

（5）全面實施清淤工程。神定河內的污泥、垃圾也是其主要的污染源之一，要持續開展神定河中下游河道內垃圾、污泥、雜草等清理工作，杜絕臨河及跨河建筑污水亂排、直排、偷排，垃圾隨意丟棄等現象，確保河暢、水清、無黑臭污泥淤積現象，同時做好清理底泥的妥善處理。

（6）開展河道生態修復工程。開展神定河主河道、下游河道及主要支溝河道生態修復工程，因地制宜選擇具有水質凈化功能的生態植被和水生植物，構建河道穩定的水體生態系統。

隨著污染治理攻堅戰的實施，十堰市對神定河開展了流域綜合整治行動。全力消除神定河流域點源面源污染。對流域周邊村莊進行整治，關閉整治農家樂、畜禽與水產養殖企業，關停整治規模以上工業企業，整治排污口；建設污水管網，實現清污分流，真正讓污水進管、清水入河；修復生態河道及破損管網，高標準治理流域沖溝；提升神定河流域污水處理廠污水處理能力。此外，生態環境、住建、水利和湖泊等多部門聯合辦公，精準推進神定河治理工作。

7 結論及建議

通過單因子評價法、綜合污染指數法和內梅羅污染指數分析，神定河在2019年以前污染比較嚴重，不能達到規劃后III類標準，主要原因是神定河流域生活污染源占比最大，污水處理能力嚴重不足且大量尾水排放。

建議加大資金投入，持續實施神定河流域綜合整治工程。從水源調度，提升神定河水體自凈能力；開展雨污分流，清水還河、污水入管；到污水處理提標擴能、工業污染源源頭治理與管控；河流內源治理與生態修復；再到農業與農村污染整治等系列工程，對神定河實施截污、清污、減污、控污、治污等全面綜合治理，提升神定河水質。

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Diagnosis and Treatment Countermeasures of Water Environment Problems of Shending River

SUN Tingting，WU Min，ZHAO Liangyuan

（Basin Water Environmental Research Department，Changjiang River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China）

Abstract：The Shending River estuary section is a state-controlled site for water quality assessmen. It has consistently failed to meet national standards and has been classified as Class V or worse before 2019. We investigated into the causes of such failure by evaluating the water quality and analyzing the pollution sources of the Shending River estuary section from 2017 to 2019. Results indicate that the water quality of the Shending River showed an improving trend from 2017 to 2019. The main reasons for the continuous standard-exceeding water quality indicators were identified as insufficient ecological water supplement，inadequate sewage treatment capacity，and damaged sewage pipe networks. To improve the water quality，future efforts should focus on strengthening sewage treatment and pipe network construction. These findings can provide technical support to enhance the water quality of the Shending River.

Key words：water environment；water quality evaluation；pollution source；Shending River