典型缓冲区纳污能力核定方法初探
2014-02-18李婳王霞李兵
李 婳 王 霞 李 兵
典型缓冲区纳污能力核定方法初探
李 婳 王 霞 李 兵
（黄河流域水环境监测中心，河南 郑州 450004）
对黄河流域选取典型省界缓冲区纳污能力核定方法进行初研究，并介绍了相关实例，为今后开展流域范围内纳污能力核定提供参考。
省界缓冲区；纳污能力；核定方法
1 典型省界缓冲区选取
黄河流域省界缓冲区数量众多，分布范围广泛，文章仅选取黄河流域重要支流上4个具有代表性的典型缓冲区作为此次纳污能力核定对象。其中按缓冲区类型分：涉及省区上下游关系缓冲区2个，左右岸关系缓冲区1个，直接入黄缓冲区1个。典型缓冲区具体信息见表1。
表1 典型省界缓冲区基本信息表
2 典型缓冲区污染物入河量
2.1 纳污量计算方法
省界缓冲区接纳的污染物主要来自两部分,第一部分通过排污口直接排入省界缓冲区，另一部分是通过支流间接进入省界缓冲区。省界缓冲区纳污总量计算公式如下：
式中：Ni——无农灌排水沟省界缓冲区年接纳污染物i的量（t/a）；
m ——直接入河的排污口个数；
Gij——排污口j污染物i的年入黄量（t/a）；
n ——省界缓冲区调查的支流数；
Zil——支流l污染物i的年输入量（t/a）。如功能区内存在农灌排水沟则计算如下：
式中：n——省界缓冲区内农灌排水沟总数；
Yik——排水沟k污染物i的年输入量（t/a）。
2.2 纳污量计算结果
依据往年排污口调查结果计算,从各省界缓冲区污染物接纳量来看,渭河华阴缓冲区接纳量最大，污染物接纳量为38162.0 t/a；黑河甘陕缓冲区接纳量最小，污染物接纳量为14.4t/a。
3 典型缓冲区纳污能力计算方法
水域纳污能力计算规程指出，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，该水域所能容纳的某种污染物的最大数量。计算方法包括数学模型计算法和污染负荷计算法。
数学模型计算法一般在水功能区基本资料调查搜集和分析整理的基础上,根据规划和监督管理需求分析水域污染特性、入河排污口状况，确定计算水域纳污能力的污染物种类，确定设计条件。选择计算模型，确定水质目标浓度值、初始浓度值、模型参数，计算水域纳污能力，进行合理性分析和检验。污染负荷计算法是根据规划和管理要求，确定计算水域纳污能力的污染物，实测、调查或估算污染物入河量，确定水域纳污能力。
3.1 模型法
3.1.1 模型的选取
基于本次选择缓冲区均在黄河支流，河道较窄，因此选取一维水质模型核定纳污能力。本次纳污能力核定选取污染物为COD、氨氮。针对某一水功能区，我们可以将位于该水功能区内的多个排污口看做一个综合排污口。根据计算纳污能力的一维水质模型可以推出如下公式：
式中：M——水功能区纳污能力（t/a）；
C0——上断面控制因子浓度（mg/L）；
Cs——下断面控制因子浓度（mg/L）；
Q——为设计流量（m3/s）；
K——污染物衰减系数；
U——平均流速（m/s）；
X——排污口下游断面距离功能区下断面长度（m）；
L——功能区长度（m）。
3.1.2 模型参数确定
（1）水质目标值。水功能区水质目标取值，按照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中的COD、氨氮标准值。在计算纳污能力时Cs取值主要在上述标准值内，综合考虑与其相邻的上、下游水功能区的相互关系以及水功能区水质目标确定具体计算值。
（2）设计流速的确定。对有实测流量水文资料的省界缓冲区采用系列水文资料，按照公式计算设计流速。
式中：U ——设计流速（m/s）；
Q设——为涉及流量（m3/s）；
F ——为过水面积（m2）。
（3）综合衰减系数。污染物综合衰减系数k是反应污染物沿程变化的综合系数，它是计算水体纳污能力的一项重要参数，对于不同的环境条件，不同的污染物选取综合衰减系数的取值是不同的。该系数常用自然条件下的实测资料率定来得到。本次计算主要参考黄河流域相关研究成果中确定的参数，经修正分析后最终确定的。
3.2 污染负荷法
针对水质较好，已达到水功能区水质目标要求的省界缓冲区采用污染负荷法，即：将其水功能区的污染物现状入河量核定为该区的纳污能力。
4 典型省界缓冲区纳污能力核定
对于现状水质优于规划控制目标要求水质状况较好、用水矛盾不突出的缓冲区，以现状水质作为保护目标，即将所在水功能区现状污染物的入河量作为该水功能区的纳污能力；对于水质现状劣于水质目标要求，需要采取措施改善水质的缓冲区，则利用相应的水质数学模型计算提出所在水功能区的纳污能力。
根据以上方法对黄河流域典型省界缓冲区纳污能力进行核定，结果见表2。
表2 缓冲区纳污能力计核定结果
5 典型实例
5.1 黑河甘陕缓冲区
黑河甘陕缓冲区水质常年较好，2012年功能区代表断面张河桥年均水质类别为Ⅱ类，因此将其现状污染物入河量的COD16.9d/a和氨氮0.8d/a核定为该缓冲区纳污能力。
5.2 窟野河蒙陕缓冲区
窟野河蒙陕缓冲区水质较差，现状污染物入河量，已超出其目标要求，因此应将根据水质目标及设计水文条件下，纳污能力一维水质模型计算结果COD247.8d/a和氨氮16.6d/a核定为该缓冲区纳污能力。
总之，进行水功能区纳污能力核定是水行政主管部门的一项重要职责，是实行最严格水资源管理制度的迫切需要，更是为污染物入河管理提供了重要的科学依据。
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10.3969/j.issn.1008-1305.2014.04.004
X52
A
1008-1305（2014）04-0009-03
李婳（1983年-），女，工程师。
