水功能区水域纳污能力及分阶段限制排污总量控制

2014-08-05张婷婷曹国凭

华北理工大学学报(自然科学版) 2014年4期

张婷婷，曹国凭

（河北联合大学建筑工程学院，河北唐山，063009）

0 引言

随着我国经济社会发展和水资源情势的变化，水资源短缺、水污染严重和生态环境恶化已成为我国经济社会可持续发展的严重制约因素［1］。为贯彻落实中共中央2011年1号文件关于实行最严格的水资源管理制度，强化水资源保护监督管理，迫切需要从严核定纳污容量，建立以限排总量为控制核心的水功能区限制纳污制度。不仅需要实施《全国水资源综合规划》中的各项指标，还要进一步提出分阶段从严实施的各项指标，确保水资源的可持续利用支持国民经济的可持续发展。

1 水功能区划

长江上游干流区奉节段及县境内河流流域面积在1000km2以上的（市管河流）有4条，流域面积50－1000km2的有12条。经统计，一级水功能区划共划分功能区27个，区划总河长548km，其中保护区10个，河长123.5km；保留区6个，河长193.5km；缓冲区1个，河长5km；开发利用区10个，河长226km。9个开发利用区划分为10个二级水功能区，其中：农业、工业、景观用水区4个，景观娱乐、工业用水区2个，农业、工业用水区3个，饮用、农业、工业用水区1个［2］。

2 水质达标分析

以2010年为基准年做全指标（地表水环境质量标准中的常规检测项目）和双指标（COD、NH3－H）评价，基准年奉节县各流域水质较好，水质评价为Ⅱ－Ⅲ类，由达标分析结果可以看出，基准年水功能区总的达标率为88.89%。结合奉节县的实际情况，确定奉节县工作范围内的2015年水功能区总达标率不变，与基准年相同仍为88.89%，但会通过控制水功能区污染物减量使水质有所改善。2020年的水功能区水质总达标率提高到92.59%。奉节县水功能区达标情况见表1。

3 污染源调查

据调查，奉节县点污染物COD入河排放总量为1714.62吨／年，其中市管河流795.61吨／年；流域面积50～1000km2河流919.01吨／年。污染物氨氮入河排放总量为184.10吨／年，其中市管河流66.20吨／年；流域面积50～1000km2河流117.90吨／年。污染物排放主要集中在长江奉节段、梅溪河、朱衣河、草堂河、石马河和新民河等河流上。奉节县面污染源范围主要包括奉节县农业使用的化肥农药、农村的生活污水及生活垃圾、分散式畜禽养殖废水、水体流失和固体废弃物等。根据重庆市水资源综合规划报告，所产生的主要污染物是化学需氧量、氨氮、总氮和总磷四类，其产生量分别为：化学需氧量0.28万吨／年、氨氮0.07万吨／年、总氮0.62万吨／年、总磷0.27万吨／年。污染物入河量见表2、表3。

表1 奉节县水功能区达标情况表

表2 奉节县内市管河流污染物入河排放量统计成果表

表3 奉节县内流域面积50～1000km2河流污染物入河排放量统计成果表

4 纳污能力计算

水域纳污能力系指在一定设计水量条件下，考虑排污状况，满足水功能区水质目标要求，功能区水域所能容纳某种污染物的最大数量［3］。纳污能力主要用于控制水环境质量，它是制定水资源保护规划和经济发展规划的依据。排入水功能区污染物量应受其纳污能力的控制，如果超出纳污能力必须采取削减污染源排污总量、增加污水处理等措施，减少污染物入河量。

2015年和2020年水功能区纳污能力复核具体要求［4］：

1）水质目标调整的水功能区（经水功能区审批的政府及主管部门同意），需重新计算水功能区纳污能力。

2）设计流量（水量）已经受江河水文情势和水资源配置工程建设影响较大的开发利用区，需重新复核或计算水功能区纳污能力，具体要求如下：（1）设计水量和流速均未发生变化的开发利用区，纳污能力原则上不改变；（2）设计水量和流速变化较大的开发利用区，需根据相关条件重新计算水功能区纳污能力；（3）缺水地区要考虑水资源综合规划中确定的河道内生态环境水量，可按照水资源综合规划中生态保护确定的低限生态用水成果，作为核算纳污能力时设计流量的计算依据。

3）现状未发生变化的保护区、保留区和缓冲区，纳污能力应保持不变。以下几种情况的保护区、保留区和缓冲区，需重新计算其纳污能力：（1）水利工程建设造成纳污能力改变的水功能区；（2）入河污染物量发生较大变化的功能区；或入河污染物量有可能超过水体承载能力的保护区、保留区、缓冲区；（3）需改善水质的保护区、保留区、缓冲区。

4.1 控制指标

根据重庆市奉节县水质现状和水污染特点，结合全国水资源综合规划的要求，纳污能力及限制排污总量控制指标确定的污染物质为化学需氧量（COD）和氨氮（NH3－N）。

4.2 计算原则及水质模型的选择

1）现状水质较好的保护区和保留区的纳污能力按等于现状污染物入河量来算，现状水质较差的保护区按开发利用区纳污能力计算方法计算；

2）缓冲区水质较好，其现状污染物入河量为纳污能力；

3）开发利用区纳污能力需根据各二级水功能区的设计条件和水质目标，选择适当的水量水质模型进行计算；4）对于Q＜150m3／s的河段，主要选用河流一维模型计算；5）对于Q＞150m3／s的长江干流段，选用河流二维模型计算。

4.3 参数的确定

背景浓度Co：起始河段采用河流本底浓度，其他水功能区的水质目标值采用上一个水功能区的水质目标值来确定Co，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Co。

水质目标值Cs：主要以水功能区划确定的水功能区类别为依据。其标准值执行《地表水环境质量标准》（GB3838－2002），Cs取值主要在标准范围内，综合考虑与其相邻的上、下游功能区的相互关系以及功能区重要程度确定，并以不降低现状水质为原则。

综合自净系数K：是反映污染物沿程变化的综合系数，它体现污染物自身的变化，也体现了环境对污染物的影响。确定河流K值得方法主要有实验室法、经验公式法、类比分析法3大类。类比分析法是采用相似河流推荐值直接进行运用的方法［6］。

设计流量：采用最近10年最枯月平均流量或90%保证率最枯月平均流量。

设计流速：朱衣河、草堂河、石马河、新民河计算河段的设计流速引自《奉节县水功能区水域纳污能力核定及提出限制排污总量报告（2009）》，崔家河、草坪河、草堂河、石马河、石荀河、甲高河、安坪河计算河段的设计流速由水文比拟法确定得出。

奉节县计算河流河段的主要参数见表4。

4.4 河流的纳污能力计算结果及成果分析

奉节县河流的纳污能力主要集中在长江干流上游、梅溪河、朱衣河、崔家河、草堂河、石马河以及新民河上。各河流的纳污能力见表5。

5 水功能区限制排放总量分解技术方案

根据河流水功能区现状污染物入河量和纳污能力计算结果，计算限制排污总量。根据计算成果，2015年奉节县16条河流化学需氧量的限制排污总量为1872.52吨／年，氨氮为183.86吨／年；2020年奉节县16条河流化学需氧量的限制排污总量为1858.84吨／年，氨氮为179.35吨／年。污染物入河限制排放量见表6。

表4 奉节县计算河流河段的主要参数统计表

表5 奉节县主要河流的纳污能力复核总表

2020 104.04 9.23石荀河 2015 93.09 12.08 2020 93.09 12.08甲高河 2015 87.47 8.94 2020 87.47 8.94安坪河 2015 53.94 6.27 2020 53.94 6.27新民河 2015 497.10 97.60 2020 497.10 97.60小计 2015 1594.63 222.10 2020 1594.63 222.10合计 2015 3098.88 312.33 2020 3098.88 312.33

表6 奉节县主要河流污染物入河限制排放量

各水功能区限制排污总量统计见表7。

表7 奉节县主要河流水功能区限制排污量统计成果表

6 结论

1）水功能区水质达标复核和分解

现状年奉节县水功能区达标率为88.89%，对水功能区达标率进行复核和分解，确定奉节县2015年水功能区水质总达标率为88.89%，2020年的水功能区水质总达标率为92.59%。

2）污染物入河量

奉节县污染物COD入河排放总量为1714.62吨／年，其中市管河流的排放量为795.61吨／年；流域面积50～1000km2河流919.01吨／年。污染物氨氮入河排放总量为184.10吨／年，市管河流排放量为66.20吨／年；流域面积50～1000km2河流117.90吨／年。污染物排放主要集中在长江奉节段、梅溪河、朱衣河、草堂河、石马河和新民河等河流上。

3）纳污能力

奉节县水功能区的COD纳污能力总量为3098.88t／a，NH3－N纳污能力总量为312.33t／a。全县纳污能力主要集中在长江、梅溪河、朱衣河、崔家河、草堂河、石马河、新民河等河流上。

4）分阶段限制排放量

据计算成果，2015年奉节县16条河流化学需氧量限制排污总量为1872.52吨／年，氨氮为183.86吨／年；2020年奉节县16条河流化学需氧量的限制排污总量为1858.84吨／年，氨氮为179.35吨／年。