鹤山市沙坪河水功能区纳污能力核定和分阶段排污总量控制方案研究

江楚华

摘 要：通过对鹤山市沙坪河水功能区的区域概况、水质现状、污染源及废污水排放情况的调查分析，建立水质数学模型和确定参数，计算水功能区纳污能力，提出规划年沙坪河水功能区排污总量控制方案、保护对策及工程和管理措施，为地方保护、管理、治理水资源，推动经济、社会和环境的协调发展提供科学依据。

关键词：沙坪河;水功能区;纳污能力;排污总量;控制方案

中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）13-0009-02

沙坪河是江门鹤山市城区的主要河流，但近年来随着社会经济的快速发展，河流水质逐年变坏，为保障沙坪河流域内社会经济的长期可持续发展，开展沙坪河水功能区纳污能力核定和分阶段限排总量控制方案研究十分必要，也是是全面贯彻和落实2011年中央一号文件关于实行最严格水资源管理制度，强化水资源保护监督管理的需求，是新形势下划定水功能区限制纳污红线的需要[1]。

1 水功能区基本情况

《江门市水功能区划》中划定沙坪河一级水功能区为沙坪河开发利用区，二级水功能区为沙坪河工业农业用水区，主导功能为工用、农用、景观，水质管理目标为Ⅳ类。沙坪河主要包括3条重要的支流：一是桃源河，源头起于大较耳，集雨面积75.3km2，长19km，平均坡降0.0019;二是升平河，源头起于皂幕山，集雨面积85.1km2，长24km，平均坡降0.0042;三是下游的古蚕水，源头起于大雁山集雨面积25km2，全长11km，平均坡降0.0022。

2 水功能区水质现状评价

2.1 评价标准及方法

此水资源质量状况评价采用《地表水环境质量标准（GB3838-2002）》，监测及评价项目为24项基本项目，并根据《地表水资源质量评价技术规程》（SL395-2007）的要求[2]，本项目采用单因子评价法对水功能区水质进行评价。于2017年6月至2018年5月对沙坪河典型断面进行水质监测，每月监测1次，共12次。

2.2 水功能区水质现状评价

监测结果表明，各监测断面现状水质较差，均未达到IV类水质目标，其中除了沙坪河上游石龙断面的水质为V类，其余监测断面水质为劣V类。分析各监测断面的超标项，得到水质超标项包括有化学需氧量、氨氮、总磷、五日生化需氧量（BOD5）、高锰酸盐指数、溶解氧，其中氨氮、五日生化需氧量超标较为严重。

3 污染源排放情况综合评价及预测

规划水平年：基准年为2016年，近期水平年为2020年，远期水平年为2030年。

据分析计算，沙坪河流域现状年COD入河总量为4948.92 t/a，氨氮入河总量为395.70t/a;2020年中COD入河总量为1735.78t/a，氨氮入河总量为196.79t/a，;2030年中COD入河总量为1994.98t/a，氨氮入河总量为208.43t/a。

4 水功能区纳污能力计算

水域纳污能力是指在设计水文条件下，满足计算水域的水质目标要求时，该水域所能容纳某种污染物的最大数量[3]。

4.1数学模型选用

河流一维水质模型计算模型如下：

（1）河段的污染物浓度按式（1）：

式中：Cx为流经距离后的污染物浓度，单位为mg/L;为沿河段的纵向距离，单位为m;为设计流量下河道断面的平均流速，单位为m/s;为污染物综合衰减系数，单位为1/s;C0为初始断面的污染物浓度，单位为mg/L。

（2）对应的水域纳污能力按式（2）计算：

式中：M为水域纳污能力，单位为g/s;CS为水质目标浓度值，单位为mg/L;Q为初始断面的入流流量，单位为m3/s;QP为污废水排放流量，单位为m3/s。

（3）入河排污口位于计算河段的中段时（即x=L/2时），水功能区下游断面的污染物浓度及其相应的水域纳污能力分别按式（3）和式（4）计算：

式中：M为污染物入河速率，单位为g/s;Cx-1为水功能区下断面污染物浓度，单位为mg/L。

4.2 模型参数的确定

（1）现状初始浓度下C0的选取：选取流域内干流、各支流的现状实际监测浓度作为纳污能力计算初始浓度。对于沙坪河干流下游河段，受潮汐影响区段内增加水量的现状初始浓度采用沙坪河汇入口沙坪水闸處的现状浓度。

（2）规划初始浓度下C0的选取：根据上一个水功能区的水质目标值来确定C0，即上一个水功能区的水质目标值就是下一个功能区的初始浓度值C0。沙坪河干流及各支流上游不存在水功能区，初始浓度值C0取沙坪河水功能区水质目标值CS。沙坪河水功能区的水质管理目标是Ⅳ类，相对应的COD和氨氮浓度值分别为30mg/L、1.5mg/L。同时，考虑到沙坪河干流下游河段由于其水体流通性较好，与水质较好的西江水体存在交换作用，结合沙坪水闸处现状情况（COD浓度值低于III类标准值）和西江的水功能区水质目标（III类），设定区段内潮汐产水COD为沙坪水闸处现状值、氨氮初始浓度初始浓度为III类标准对应值。

（3）综合衰减系数K的确定：本次计算依据广东省已有研究成果结果，结合沙坪河河道较狭窄且流速较快的特点，确定化学需氧量和氨氮的衰减系数分别是0.3（l/d）和0.1（l/d）。

（4）糙率的确定：通过比较沙坪河与有关文献介绍的类似河道的糙率，结合珠江三角洲网河地区的河道糙率以及1983年、1997年推求沙坪河水面线时选用的糙率情况，选用综合糙率为0.025。

（5）设计流量：采用90%保证率最枯月平均流量或者近10年最枯月平均流量。

4.3 沙坪河流域各河段纳污能力结果

纳污能力结果表明，该来水频率下沙坪河流域内氨氮现状负荷整体超标，COD部分超标，为实现水体达标，需要对两种污染物负荷进行削减。整个流域内水体COD现状削减量为533.69t/a，氨氮现状削减量为350.75t/a。规划初始浓度下沙坪河流域COD、氨氮纳污能力分别为1582t/a，为57.36t/a，见表1。

5 沙坪河流域污染控制分解方案

在将纳污能力分配到各行政区时，以各河段流经陆域范围作为主要划分依据，同时考虑到桃源河、古蚕水流经陆域绝大部分为桃源镇、雅瑶镇，本次分配将两条支流的纳污能力分别分配至桃源镇、雅瑶镇;考虑到升平水流经陆域较大部分位于古劳镇，将升平河纳污能力大部分分配至古劳镇，小部分分配至龙口镇。2020年沙坪河流域COD目标入河削减量为486.42t/a，排放削减量为1157.90t/a;氨氮目标入河削减量为139.43t/a，排放削减量为347.90t/a。2030年沙坪河流域COD目标入河削减量为631.37t/a，排放削减量为1457.41t/a;氨氮目标入河削减量为151.07t/a，排放削减量为362.54t/a。

6 结论及建议

6.1 结论

（1）沙坪河水功能区现状水质为劣V类，达不到IV类的水质管理目标，不达标的指标是COD、氨氮、BOD5、高锰酸盐指数等，其中氨氮和五日生化需氧量超标最为严重。

（2）纳污能力计算结果：1）现状初始浓度下，来水条件为90%最枯月流量时沙坪河流域COD、氨氮的纳污能力分别为248.05t/a、-350.75t/a;2）规划初始浓度下，来水条件为90%最枯月流量时沙坪河流域COD、氨氮的纳污能力分别为1582t/a、57.36t/a。

（3）污染物目标削减方案从区域来看，古劳镇和桃源镇的污染物削减任务相对较重。

（4）在流域内相关污染源防治工作方案和规划的支撑下，污染物目标削减方案具有一定的可达性。

6.2 建议

（1）大力完善城镇和农村污水处理基础建设：1）落实建设方针政策，完善处理设施及管网建设。2）严格污水处理厂出水要求，适当提高出水标准。

（2）优化升级产业布局，大力加强工业污染防治措施：1）推动产业结构调整，构建现代产业体系。2）全面实施区域限批，严格环境准入。3）实施重点行业清洁化改造，加强工业废水排放监测。

（3）加大力度发展生态农业，构建现代集約农业：1）引导畜禽养殖业的优化升级，疏解畜禽养殖总量。2）积极发展特色农林业，建设绿色农业示范工程。

（4）加强水功能区水环境治理的工程建设：1）加强水功能区水环境治理的工程建设。2）建立人工湿地，促进河流生态系统恢复。3）利用潮汐来达到生态补水的目的。

参考文献

[1] 曾金凤.东江源区重要江河湖泊水功能区纳污能力及限制排污研究[J].人民珠江，2012，33（05）：64-67.

[2] 吴东芳.嫩江干流点污染源入河排污口现状布局分析研究[D].吉林大学，2010.

[3] 中华人民共和国水利部.SL348-2006，水域纳污能力计算规程[S].