南苕溪汪家埠断面水质达标保障研究

常文婷， 翁仕龙， 潘向忠， 赵佳佳

(1.杭州市环境保护科学研究院，浙江省杭州 310014；2.杭州市环境监测中心站，浙江杭州 310000)



南苕溪汪家埠断面水质达标保障研究

常文婷1， 翁仕龙1， 潘向忠1， 赵佳佳2

(1.杭州市环境保护科学研究院，浙江省杭州 310014；2.杭州市环境监测中心站，浙江杭州 310000)

摘要以南苕溪汪家埠断面水质达标为目标，针对近期(2015年)及中期(2020年)排污布局，以NH3-N为控制因子，利用MIKE11模型建立的污染物排放与水质响应关系模型，采用试算法计算了给定设计条件的青山污水厂最大允许排放量及青山水库最小下泄流量。在基础调查和计算分析的基础上，结合研究区域实际，提出了南苕溪汪家埠断面水质达标的若干针对性保障措施，可为环境管理提供决策参考。

关键词水质达标；允许排放量；最小下泄流量；保障措施；南苕溪

随着我国经济的持续发展，水资源紧缺和日益严重的水污染成为经济社会发展的制约因素。为加强对水资源宏观调控，改善水环境质量，《中华人民共和国环境保护法》第二十八条规定，地方各级人民政府应当根据环境保护目标和治理任务，采取有效措施，改善环境质量，未达到国家环境质量标准的重点区域、流域的有关地方人民政府，应当制订限期达标规划，并采取措施按期达标；国务院印发的《水污染防治行动计划》第二十款要求，未达到水质目标要求的地区要制订达标方案，并报上一级人民政府备案，将治污任务逐一落实到汇水范围内的排污单位，明确防治措施及达标时限。

国际上对水质达标控制方法的研究主要针对水体污染物含量及种类，构建实用性强的水质模型，从水质达标角度实现水环境改善及污染物排放总量的削减控制，发挥水质良好的可用水量的多种价值功能[1-3]。国内学者的研究主要针对当前水生态环境恶化、污废水任意排放导致的水体污染，借助水功能区纳污能力对入河污染物的限定约束作用，探讨污染水体水质达标控制方法[4-9]。笔者以南苕溪为例，以汪家埠断面水质达标为约束，针对近期及规划排污布局，利用MIKE11模型建立的污染排放与水质响应关系模型，计算给定设计条件青山污水厂最大允许排放量及青山水库最小下泄流量，结合研究区域实际，提出了针对性的水质达标保障措施，旨在为水质达标方案的制订提供技术参考。

1研究区概况

1.1流域概况东苕溪流域位于浙江省西北部，杭嘉湖平原西部，干流长143 km，流域面积2 267 km2，平均坡降7.5‰，分属临安、余杭、德清、安吉及湖州市区。东苕溪干流余杭街道以上称南苕溪，为东苕溪主源，发源于天目山南麓临安马尖岗，在青龙口以下入青山水库，出青山水库经青山湖街道出临安市域，南苕溪临安市与余杭区交接断面即为汪家埠断面。南苕溪(青山水库出库—汪家埠)汇水范围见图1。

图1　南苕溪(青山水库出库—汪家埠)汇水范围Fig. 1　Range of water catchment in Nantiao Creek

1.2水资源利用现状南苕溪上游处于暴雨中心，河道坡陡流急，以防洪为重点，按照“上拦、中分(导)、下泄”的方针进行了综合治理与水资源开发利用。主要蓄水工程有青山水库，多年平均出库流量为15.0 m3/s，集水面积603 km2，总库容2.150亿m3，正常库容0.385亿m3。

南苕溪下游余杭区现有饮用水取水口4个，供水量约80万t/d，约占杭州全市钱塘江、苕溪两处水源地供水总量的20%。

1.3水功能区及水质目标南苕溪青山水库出库至汪家埠段水功能区为“南苕溪余杭农业用水区”，南苕溪汪家埠至余杭镇段水功能区为“南苕溪余杭饮用水源、农业用水区”。汪家埠断面为杭州市市控监测断面，目标水质为Ⅲ类。

1.4水环境质量2012～2013年南苕溪汪家埠断面主要超标因子为石油类、铁、锰，其余各项指标均达到《地表水质量标准》(GB 3838—2002)III类水质要求。

1.5污染源排放现状由表1可知，调查范围内的废水排放主要来自工业源；对于COD排放，生活源略高于工业源，主要贡献来自直排的农村生活源；NH3-N主要排放源为生活源。目前，青山污水厂受纳生活源和工业源的比例约为3∶7，大部分工业企业均在纳管范围，青山污水厂设计规模为近期(2015年)2万t/d，中期(2020年)4万t/d，回用1.3 t/d。

表1　研究区域现状各污染源污染物排放情况

2允许排放量计算

2.1计算方法河流水质模型是对河道水体中污染物随空间和时间迁移转化规律的数学描述，近年来，对水质模型的研究已经从点源污染模型转向面源污染模型，从一般的水质模型转向综合水质模型，在比较常用的几个水质模型中， MIKE模型使用方便、应用广泛，在全国各大流域机构认可度较高[10]。因此，笔者利用MIKE11模型建立污染物排放与水质响应关系，并利用已有水位、流量、NH3-N等实测资料进行了模型率定和验证。

一般情况下，污染物的排放不可能均匀分布在河段内，因此难以完全利用河段的环境容量，应根据污染源的分布情况和排放方式，分别计算允许排放量。由于研究区域工业、生活废水主要依靠青山污水厂集中处理排放，青山污水厂是该区域的主要污染源，因此，笔者以汪家埠断面水质达标为约束，针对近期及规划排污布局，利用MIKE11模型建立的污染物排放与水质响应关系模型，采用试算法计算给定设计条件青山污水厂最大允许排放量。

2.2计算条件

2.2.1设计流量。一般选择30Q10作为设计流量条件(近10年最枯月平均流量)。由于研究区域水文条件受青山水库闸坝控制的影响，个别枯水月份下泄流量几乎为零，因此，笔者采用75%保证率的最枯月平均流量作为设计流量。

2.2.2水质边界。通常采用上游水环境功能区标准对应的国家环境质量标准的上限值作为水质边界条件。由于现状青山水库出库水质较好，为了更有效利用目前研究河段的水环境容量，笔者增加青山水库出库水质的现状值作为边界条件用于计算。

2.2.3控制因子。根据国家总量控制约束性指标及水环境现状，选择NH3-N作为控制因子。

2.2.4污染源概化。除青山污水厂外，其他污染源考虑两种情况：①近期(2015年)，根据现状污染源分布，综合考虑未纳管的工业和生活污水两部分，污染物排放量参照现状取值；②中期(2020年)，计算范围内的工业废水和部分生活污水得以收集集中处理，因此，其他污染源主要为少量未纳管的生活污水，污染物排放量参照规划污染源预测值取值。

2.3计算结果为实现汪家埠断面水质达标，以NH3-N为控制因子，采用试错法计算设计水文和边界水质条件下青山污水厂最大允许排放量。由表2可知，不同水质边界、污染源排污方式，对青山污水厂最大允许排放量计算结果影响较大。当水质边界能维持现状，计算范围内的工业废水和部分生活污水得以收集集中处理，仅有少量未纳管的生活污水时，青山污水厂最大允许排放量有一定提高。

表2　不同设计条件青山污水厂最大允许排放量

注：青山污水厂尾水排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准。

Note: Tail water discharge of Qingshan Sewage Plant was carried out according to the standard A of Pollution Discharge Standard of Municipal Sewage Treatment Plant (GB 18918—2002).

3最小下泄流量计算

由于南苕溪汪家埠断面水质在一定程度上受上游青山水库下泄流量的影响，在其他措施尚未跟上的情况下，可以通过加大青山水库下泄流量的方法来实现汪家埠断面水质达标。针对“2.3”中的研究结果，分别计算不同水质边界条件近期、中期青山水库的最小下泄流量。由表3可知，在青山水库出库水质维持现状的前提下，中期污染负荷时青山水库下泄流量不得低于1.5 m3/s；当青山水库出库水质仅能达到Ⅲ类水质标准(上限值)时，近期污染负荷时青山水库下泄流量不得低于6.0 m3/s，中期污染负荷时青山水库下泄流量不得低于13.0 m3/s。

表3各方案青山水库最小下泄流量

Table 3The minimum discharges of Qingshan Reservoir in different schemes

阶段Stage水质边界Waterqualityboundary(青山水库出库水质)最小下泄流量Theminimumdischarge∥m3/s近期Recentperiod(2015年)Ⅲ类6.0中期Middleperiod(2020年)Ⅲ类13.0现状水质1.5

所谓最小下泄流量是指电站每时每刻经过电站建筑物向下游泄放流量的最小值[11]。为实现汪家埠断面水质持续达标，青山水库下泄流量任何时候都不应小于最小下泄流量计算值。另外，该研究最小下泄流量的计算前提是青山水库出库水质至少达到 Ⅲ 类水质标准(上限值)，若水库出水达不到该标准，下泄量再大，下游汪家埠断面也难以达标，因此加大青山水库及上游的治理和保护力度至关重要。

4水质达标保障措施

4.1加强上游保护，确保下泄流量为保证南苕溪汪家埠断面水质达标，青山水库出水水质和下泄流量是最重要的影响因素，也是最为关键的保障措施。按照开发、利用和调节、调度水资源时，应当统筹兼顾，维持江河的合理流量，维护水体生态功能的规定，协调水利部门，统筹生活、生产和生态用水，确保青山水库最小下泄流量。

4.2控制排水规模，强化中水回用根据测算，若青山水库出水水质维持现状，考虑未纳管的工业和生活污水等其他污染源，则青山污水厂最大允许排放量为2.2万t/d；如果仅考虑少量未纳管的生活污水，其他废水全部进入青山污水厂集中处理的前提下，青山污水厂最大允许排放量为2.4万t/d。因此，为保证南苕溪汪家埠断面水质达标，应加大力度推进工业及生活污水截污纳管，并严格控制青山污水厂的处理规模，若不能提高污水排放标准或中水回用率，则污水厂规模需控制在2.4万t/d。

4.3严格产业准入，调整产业布局按照新型工业化的要求，鼓励发展循环经济，推进清洁生产，不断提高生态经济的比重。引进低污染、低能耗、高产出的高新技术产业，确保从源头上控制用水量和污染物排放量。鼓励和支持流域内的工业企业，通过采取改进设计，使用清洁能源和原料，采用先进工艺技术与设备，改善管理，综合利用等措施，延长和拓宽生产技术链，尽可能地提高资源利用效率，尽最大努力减少或避免生产过程中污染物的产生，控制排放总量。按照区域控制详细规划，拟订流域现有工业企业搬迁计划，引导流域内现有工业企业集中向工业集中区转移。

4.4加强行业整治，落实污染减排按照《浙江省人民政府关于十二五时期重污染高耗能行业深化整治促进提升的指导意见》(浙政发[2011]107号)及生态文明建设的总体要求，以“关停淘汰一批、整合入园一批、规范提升一批”为基本思路，综合运用法律、经济、科技和必要的行政手段，全面推进铅蓄电池、电镀、印染、造纸、制革、化工六大重点行业整治提升工作。全面推进南苕溪流域印染、造纸、化工等重污染高耗能行业的整治提升工作，努力实现企业生产清洁化，环保管理规范化，执法监管常态化，污染排放减量化，推动经济转型升级。严格落实重点行业企业整治要求，重点行业企业厂区应设置严格的清污分流系统，防止污水“跑、冒、滴、漏”和混入清下水。废水排放应符合国家相关排放标准和工业园区(工业集聚区)纳管标准，并达到区域总量控制要求。对水污染物不能稳定达标，超过许可排放总量，影响集中污水处理厂达标排放的企业，除依法给予处罚外，必须实施限期治理。

4.5减少农村面源污染，加强畜禽养殖监管结合推进新农村建设和农村小康环保行动计划，实施农村沼气工程，完善农村改水、改厕，加快沼气化建设；通过开展生态村和生态文明村创建工作，实施农村环境连片整治，全面开展农村生活污水收集处理工作，减少农村面源污染。依法确定禁养区、限养区、适养区，强化监管，对规模养殖畜禽的粪便、废水作综合利用或者无害化处理；凡是无害化处理设施未到位的现有规模养殖场，必须限期改造。

4.6严格环境监管，完善机制体制结合排污许可证发放，把污染排放总量控制指标逐一落实到企业，禁止无证排污、超总量排污，坚决查处违法排污行为；依法提高重点监控企业污染源现场执法检查频率，确保企业污染治理设施正常运行，严肃查处企业污染治理设施不正常运行行为，提高稳定达标率。逐步健全环境联合执法机制，建立区域环境应急风险防范体系及跨区域出境断面水质联合考核制度；针对区域内工业、生活、农业污染源，采取综合治理措施，充分发挥各级政府及各个职能部门的作用，实现部门联动，形成各职能部门齐抓共管及全社会共同承担的水环境污染防治格局。进一步完善环保工作“以政府为主导、以企业为主体、全民参与”的体制和机制，按照“地方人民政府主要领导和有关部门主要负责人是本行政区域和本系统环境保护的第一责任人”的规定，实行环境保护问责和奖惩制度，建立环境管理绩效考核机制，将汪家埠出境断面水质达标纳入流域地方政府、各类组织和部门的工作目标考核内容。根据《水污染防治行

动计划》《水体达标方案编制技术指南》，科学制订水质达标方案。

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基金项目杭州市环境保护科研计划项目(2010007)；杭州市社会发展科研专项(20130533B06)。

作者简介常文婷(1983- )，女，新疆阿勒泰人，工程师，硕士，从事水环境模拟研究。

收稿日期2016-03-13

中图分类号S 181.3

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)14-058-03

Water Quality Up-to-standard Safeguards for Wangjiabu Section of Nantiao Creek

CHANG Wen-ting, WENG Shi-long, PAN Xiang-zhong et al

(Hangzhou Academy of Environmental Protection Science, Hangzhou, Zhejiang 310014)

AbstractWith the objective of water quality up-to-standard safeguards for Wangjiabu Section of Nantiao Creek, NH3-N was used as the control factor. According to the layout of pollution discharge in 2015 and 2020, MIKE11 model was used to establish the response relation model between pollutant discharge and water quality. The maximum permitted discharge amount of Qingshan Sewage Plant and the minimum discharge of Qingshan Reservoir were calculated under the given condition by trial method. Based on the basic investigation and computational analysis, specific safeguard measures for water quality up-to-standard safeguards were put forward by combining with the actual situation of research region, which provided decision-making references for environment management.

Key wordsWater quality up-to-standard; Permitted discharge amount; Minimum discharge; Safeguard measure; Nantiao Creek