盐河淮安段污染负荷及水环境容量分析研究

张　娟



盐河淮安段污染负荷及水环境容量分析研究

张娟

随着社会经济的快速发展，水环境污染问题日趋严重。目前，我国水环境管理已从浓度控制、目标总量控制转变为水环境容量总量控制，通过调查分析污染源，合理确定水环境容量，可有效进行总量控制，实现水质目标管理与水功能区限制纳污红线管理，达到既促进经济发展又保护环境的目的。

根据相关文献报道，关于太湖、长江、漓江、渭河、东辽河等流域污染负荷及水环境容量分析研究较多，而关于淮河流域报道较少。2008年江苏省淮安市水资源综合规划对淮河流域盐河淮安段进行点源污染负荷及枯水年水环境容量分析取得一定成果。经过几年的发展，淮安市排污及水环境容量发生了相应变化，本文通过对盐河淮安段点、面源污染负荷展开调查分析，采用一维水质模型确定不同水文频率下水环境容量，为污染物总量控制、水资源合理开发利用、水环境保护提供依据。

一、盐河淮安段水污染负荷分析

1.污染源调查范围和内容

盐河是沟通淮安市和连云港市的人工河道，起源于淮阴水利枢纽，河流流向自西向东，全长140km，流域面积359.3km2，淮安市境内全长78.9km，河宽30～130m，河深4～11m，既是淮阴区、涟水县的工农业用水主要水源地，也是工业、生活废污水纳污河道。

污染源调查内容包括点源、面源污染调查。其中点源污染调查主要是工业、城镇生活污染源调查；面源污染调查主要是河流沿岸农村生活、种植、畜禽养殖、水产养殖等污染源调查。

2.点源污染调查

根据江苏省水环境监测中心淮安分中心2014年盐河入河排污口水质、水量监测资料统计，淮安市盐河工业、城镇生活污水排放总量为1722.2万t/a。其中，污染物CODCr入河量为1112.6t/a，NH3-N入河量为91.3t/a。

3.面源污染调查

采用查阅资料与实地查勘相结合的方法估算面源污染物入河量。部分数据来源于《淮安市年鉴》《第一次全国污染源普查城镇生活源产排污系数手册》等。

（1）农村生活污染源调查

根据区域内实际农村人口、排放系数、入河率等计算农村生活污染物入河量，计算公式：

式中：W生1为农村生活污染物入河量，t/a；W生1p为农村生活污染物排放量，t/a；β2为农村生活入河系数；

其中，W生1p=N农·α1

式中：N农为农村人口数，人；α1为农村生活排污系数。

经计算，农村生活污染物入河量CODCr为915.2t/a，NH3-N为61.5t/a。

（2）畜牧养殖污染源调查

根据调查相关乡镇养殖场实际养殖存栏数、入河系数等计算污染物入河量，计算公式：

式中：W畜禽为畜禽养殖污染物入河量，t/a；W畜禽p为畜禽养殖污染物排放量，t/a；β4为畜禽养殖入河系数。

式中：δ1为畜禽个体日产粪量，kg/d·头；t为饲养期，d；N畜禽为饲养数，头；α3为畜禽粪中污染物平均含量，kg/t；δ2为畜禽个体日产尿量，kg/a；α4为畜禽尿中污染物平均含量，kg/t。

经计算，畜禽养殖污染物入河量CODCr为799.7t/a，NH3-N为37.8t/a。

（3）农田种植污染源调查

根据农田耕地面积、施肥量等计算污染物入河量，计算公式：

W农=W农p·β5·γ

式中：W农为种植污染物入河量，t/a；W农p为种植污染物排放量，t/a；β5为种植污染物入河系数；γ为修正系数。

其中，W农p=S·α5

式中：S为耕地面积，hm2；α5为种植排污系数。

经计算，农田种植污染物入河量CODCr为374.8t/a，NH3-N为32.6t/a。

（4）水产养殖污染物调查

区域内水产养殖污染物入河量计算公式：

式中：W水产为水产养殖污染物入河量，t/a；W水产p为水产养殖污染物排放量，t/a；β6为水产养殖入河系数。

池塘/工厂化养殖污染物排放量测算方法为：

式中，V为年排水量，m3；ΔCi为污染物浓度的增量，mg/L。

经计算，水产养殖污染物入河量CODCr为1.9t/a，NH3-N为0.2t/a。

（5）各类污染源的贡献率

2014年盐河各类污染源入河量CODCr为3204.2t/a，NH3-N为223.4t/a，其中以工业、城镇生活、农村生活污染源为主，具体呈现为：工业、城镇生活污染＞农村生活污染＞畜禽养殖污染＞种植业污染＞水产养殖污染，见表1。

二、水环境容量分析

水环境容量是指水体在规定环境目标下所能容纳的最大污染物量，容量大小与水体特征、水质目标、污染物特性以及社会经济的发展模式有关。合理计算水环境容量是进行污染物总量控制限排的关键。

1.水环境容量计算方法

一维水环境容量模型为：

式中：M为水环境容量，t/a；31.565为量纲平衡系数；α为不均匀修正系数；Q为河流进口断面流量，m3/s；q为污水入流流量，m3/s；Cs为河流控制目标浓度，mg/L；k为污染物综合降解系数，d-1；C0为河流进口断面背景浓度，mg/L；x为水质控制断面距排污口距离，m；u为流速，m/s。

2.计算参数的确定

（1）控制单元的划分

根据《江苏省地表水（环境）功能区划》，淮安市盐河被区划为盐河淮安排污控制区、盐河淮安农业、工业用水区，2020年水质目标均为《地表水环境质量标准》Ⅲ类水标准。

（2）断面设计流量与流速

根据盐河1959～2013年逐日流量监测数据，基于水量动力模型，计算盐河闸、朱码闸不同水文频率（90%、75%、50%、20%）分别对应枯水年、偏枯年、平水年、偏丰年的流量、流速，见表2。

（3）污染物综合降解系数

采用二断面实测率定法确定污染物综合降解系数：

式中：CA为河段上断面污染物浓度，mg/L；CB为河段下断面污染物浓度，mg/L；x为上下断面间的距离，km；u为断面平均流速，km/d。盐河CODCr、NH3-N降解系数k分别确定为0.11d-1、0.10d-1。

（4）河流本底浓度与目标控制浓度

盐河各功能区起始断面水质现状浓度取上一功能区末断面达标浓度。盐河淮安排污控制区、盐河淮安农业工业用水区水质目标均为Ⅲ类水标准，本底浓度、目标控制浓度分别取CODCr为20.0mg/L、NH3-N为1.00mg/L。

（5）不均匀修正系数

基于水质达标计算的水环境容量偏大，为更加符合实际情况，引入不均匀系数的概念进行修正，修正公式如下：

M修正=αM

式中：α为不均匀系数，是［0，1］区间一个数，取值见表3。

根据盐河河宽及其他因素，不均匀系数取值为0.65。

3.水环境容量计算结果分析

盐河淮安段不同水文频率下水环境容量见表4。计算结果表明，在平水年、偏丰年（50%、20%）盐河淮安段CODCr、NH3-N均有可利用水环境容量，枯水年、偏枯年（90%、75%）NH3-N现状入河量均已超过水环境容量，需削减量分别为22.3t/a、8.2t/a，削减部分均位于盐河淮安排污控制区。

通过对比分析不同水文频率下盐河淮安段水环境容量与相应的水质监测结果，两者基本吻合，认为以上计算结果较为合理。

表1　盐河各类污染源入河量统计表

表2　盐河各水功能区不同水文频率下的设计流量、流速

表3　河道不均匀系数取值表

表4　盐河不同水文频率下水环境容量（单位：t/a）

三、结论与建议

2014年排入盐河淮安段CODCr入河量为3204.2t/a，NH3-N入河量为223.4t/a，污染源主要以工业、城镇生活、农村生活污染为主。

采用一维水质模型，计算不同水文频率下盐河淮安段水环境容量，得出其水环境容量：偏丰年＞平水年＞偏枯年＞枯水年。

盐河淮安段不同水文频率下水环境容量较真实地反映其水环境容量动态变化情况。50%、20%保证率下盐河淮安段水环境容量均有盈余，90%、75%保证率下氨氮现状入河量均已超过其水环境容量，需削减量分别为22.3t/a、8.2t/a。

建议采取如下措施保护盐河水环境健康：

加快城乡污水处理设施建设，确保废污水达标排放，适当调整流域农业产业结构，大力发展高效生态农业，降低农田化肥、农药施用量，有效降低盐河流域点、面源污染对水环境的影响。

根据盐河水环境容量动态变化的特性，适应区域年内、年际水资源分配不均的状况，可对不同水期水环境容量资源进行合理开发利用，更好地促进地方经济发展，同时达到有效保护水资源环境的目的■

（作者单位：江苏省水文水资源勘测局淮安分局223005）