重庆市临江河永川段纳污能力及限排总量分析

徐 浩 彭 辉 兰 峰

(长江委水文局长江上游水环境监测中心， 重庆 400020)



重庆市临江河永川段纳污能力及限排总量分析

徐 浩 彭 辉 兰 峰

(长江委水文局长江上游水环境监测中心， 重庆 400020)

以重庆市临江河永川段为研究区域，根据各水功能区水质目标和水质现状，选取河流一维水质模型，以COD和氨氮作为污染指标，计算出各水功能区的纳污能力，并提出相应限制排污总量，计算结果可供临江河水资源综合管理和污染控制规划参考。

水功能区；纳污能力；限制排污总量；一维水质模型；临江河；重庆市

近年来，由于社会经济的进一步发展，人类生产生活对水环境、水生态和水资源的影响加剧，使水环境保护和水资源管理面临着更加严峻的形势。随着“三条红线”的划定以及《关于最严格水资源管理制度的意见》的实施，河流纳污能力及限制排放总量等河流健康状况方面的研究越来越受到人们的关注。临江河横跨重庆市永川区，地处农耕地区，沿途城镇较多，流经路线复杂，在流域面积为50～1 000 km2的次级河流中具有典型的代表性。本文以临江河永川段为研究区域，通过计算并分析流域内各水功能区的纳污能力，提出限制排污总量，可供该流域及类似河流的水污染综合治理参考。

1 临江河水功能区相关状况

1.1 临江河概况

临江河又称永川河，是长江三峡库区在重庆市永川区境内的左岸一级支流，发源于永川区宝峰华家寺，于朱杨溪镇汇入长江，河长 96.4 km，流域面积为730 km2，河口多年实测流量为 8.96 m3/s，是流域内农田灌溉、工矿企业用水及沿途居民生活用水的主要水源。流域属亚热带湿润季风气候，年均降雨量约为1 050 mm，主要集中在丰水期。按照《三峡库区及其上游水污染防治规划》，临江河被列为重庆市境内拟进行水污染综合治理的次级河流之一，其污染主要来源于沿岸乡镇企业排放的废水、生活污水及农业面源污染。

1.2 水功能区划

根据《重庆市永川区水功能区划》(2011年)，临江河永川段共划分一级水功能区3个，区划河长86.2 km。其中保护区1个，长度为 6.1 km；保留区1个，长度为12.6 km；开发利用区1个，长度为67.5 km，见图1。

图1 临江河水系及水功能区划示意

一级水功能区中开发利用区河段长度最长，占区划河长的78%，位于关门山水库大坝下游至临江镇桐子屋基处。其中，过渡区4个，排污控制区4个，排污控制区和过渡区数量最多，主要位于来苏、永川城区、陈食、临江等人口密集的城镇，这与临江河沿岸的开发程度有关；此外还有饮用水源区2个，工业用水区1个，农业用水区1个，景观娱乐用水区1个，这与临江河沿岸经济发展规划有关。

另外，保护区长度占区划河长的7%，位于临江河源头至关门山水库大坝下游处，该功能区为保护源头水及下游水质设立。保留区长度占区划河长的15%，位于临江镇桐子屋基至何埂镇长冲村江永桥处，该河段开发利用程度不高。

1.3 水质现状

临江河主要河段水质以Ⅲ～Ⅳ类为主，除临江河永川源头保护区的水质未达到水功能区水质管理目标外，其他水功能区水质均已达标[1, 2]。各水功能区水质现状见表1。

表1 临江河各水功能区水质现状

2 水质模型选取及参数确定

2.1 水质模型

水功能区纳污能力是指，在满足给定水域功能要求的前提下，在水功能区设计水量、水质目标值、入河排污口位置及排污方式确定的情况下，该水体所能容纳的最大污染物容量[3]。

临江河宽深比小，污染物在河流中容易均匀混合，满足流场均匀稳定等条件。河口多年实测流量(8.96 m3/s)符合《水域纳污能力计算规程》(GB/T 25173—2010)中选择河流一维模型的基本条件(Q<150 m3/s)。在计算时，为方便处理计算，采用河流一维水质模型，设定污染物排放口在同一水功能区内沿河段均匀分布，将各排污口概化为均浓度排放，并据此推算该水功能区纳污能力[4]。污染物浓度计算公式如下：

(1)

式中，Cx为流经一段距离后的污染物浓度，mg/L；Co为起始断面的污染物浓度，mg/L；x为该水功能区河段的长度，m；u为设计流量下的平均流速 ，m/s；K为污染物综合衰减系数，1/s。

相应的纳污能力计算公式为：

(2)

式中，M为污染物纳污能力，t/a；Cs为水功能区终止断面污染物的设定浓度，mg/L；Co为水功能区起始断面污染物的设定浓度，mg/L；L为水功能区长度，m；Q为初始断面的入流流量，m3/s；Qp为污废水排放流量，m3/s。

2.2 计算参数

(1) 设计流量。水域的纳污能力不是固定不变的，在不同的水平年、不同保证率的前提下会得出不同的纳污能力计算值。在实际计算中，设计流量的设定大小对计算结果影响较大，其合理性也将直接影响水功能区纳污能力及限排方案设定的合理性[3]。

根据《水域纳污能力计算规程》(GB/T 25173—2010)，一般推荐采用最近10 a间最枯月平均流量或者90%保证率情况下最枯月的平均流量作为该水功能区的设计流量。有水文实测资料的河段，设计流量选取90%保证率下最枯月平均流量；在上下游水功能区均无系列水文资料而该水功能区资料又较少时，设计流量选取偏枯典型年的枯水期平均流量；在该水功能区河段内无水文资料时，根据相邻上下游有水文资料的水功能区，用内插法确定设计流量；在上下游河段均无水文资料的水功能区，设计流量利用产流面积与水系或水文站控制产流面积的比例确定。

(2) 设计流速。对有实测流速资料的水功能区，设计流速采用该断面的实测资料；对没有相应流速资料的水功能区，设计流速参照附近区域河流的流量流速关系进行拟定。

表2 临江河各水功能区纳污能力计算参数拟定

(3) 初始浓度值。根据上一个水功能区的水质目标值确定初始浓度值Co。若为源头，则取源头污染物浓度值。

(4) 水质目标值。污染物目标值Cs为该水功能区的水质设定值。

(5) 综合衰减系数。在河流一维水质模型中，采用综合衰减系数。综合衰减系数由污染物在水环境中的物理降解、化学降解和生物降解系数综合拟定而来。根据相关实测成果，并参考《重庆市水资源综合规划水资源保护规划》中一些中小河流以及其他类似河流的综合衰减系数[5- 6]，拟定得出临江河的综合衰减系数K值，对于COD为 2.315×10-6L/s，对于氨氮为 2.894×10-6L/s，较为符合临江河的实际情况。

各水功能区的参数具体拟定值见表2。

3 计算结果

3.1 纳污能力

根据设计条件分析计算，临江河COD纳污能力为1 095.7 t/a，氨氮纳污能力为53.2 t/a。各水功能区纳污能力见表3。

3.2 限制排污总量

3.2.1 各水功能区限排总量的确定

根据水功能区的实际污染物入河量和纳污能力，综合考虑该水功能区水质状况、当地技术经济条件和社会经济发展水平，在给定的时间内，允许进入水功能区的最大污染物数量，称为限制排污总量。

表3 临江河各水功能区纳污能力计算 t/a

以河段的纳污能力分析计算结果和该河段的现状纳污量、污水达标排放量来确定限制排污总量，不同类型的水功能区限制排污总量按不同的方法分别确定[3]。

(1) 现状水质达标的水功能区，污染物入河量又小于纳污能力计算值时，采用小于纳污能力的入河排放量或纳污能力作为限制排污总量。

(2) 因上一个水功能区来水污染导致该水功能区水质未达标或污染来源不能控制，污染物削减目标难以实现的水功能区，不能达到设定的水质目标时，根据该功能区纳污能力确定限制排污总量。

(3) 现状水质未达标而入河污染物削减较容易的水功能区，可采用纳污能力作为限制排污总量。

(4) 现状水质未达标而入河污染物削减较难的水功能区，综合考虑各水功能区的社会经济发展水平、污染物排入量、水质现状、污染物削减水平、污染治理水平及其上下游水功能区的敏感性等多方因素，按照从严控制、未来有所改善的要求，确定水功能区限制排污总量。

据估算，至2019年，临江河COD限制排放总量为576.5 t/a，氨氮限制排放总量为 39.3 t/a。各水功能区限制排污总量见表4。

表4 临江河各水功能区限制排污总量 t/a

3.2.2 相关水功能区限排总量设定释义

(1) 永川源头保护区位于临江河源头地区，由于现状水质未达标，需对其入河污染物作削减处理，故设定限排总量为0，即不允许在该水功能区内进行排污操作。

(2) 永川城区饮用水源区为当地民众生活提供重要水源，故设定限排总量为0。

(3) 城区过渡区、陈食过渡区、临江过渡区等3个水功能区现状水质虽然达标，但位于永川区域内3个较大排污控制区下游，其污染物削减水平将受到上游排污量的影响，为保证在水平年期内水质能够满足水质设定目标，故设定限排总量为0。

(4) 其余水功能区现状水质均符合水质管理目标，其限排总量按照纳污能力和污染物入河排污量进行设定。

4 结论与建议

本文以临江河为例，结合该流域水资源保护规划要求，按照河流一维模型简化计算纳污能力。经计算，临江河COD纳污能力为1 095.7 t/a，氨氮纳污能力为53.2 t/a；至2019年，COD限制排放总量为576.5 t/a，氨氮限制排放总量为39.3 t/a。

在进行纳污能力计算时，假设前提是水功能区中的各入河排污口在同一水功能区内沿河均匀分布，但实际情况往往比较复杂，水体真正的纳污能力与计算值会存在一定的差异。应当充分考虑水体的污染特性、自然特性等诸多因素，选择合适的水质模型，避免出现水体纳污能力被过分地增大或减小，进而造成不利于水资源保护的局面[7]。本文选用的河流一维水质模型计算出的纳污能力结果，与临江河实际污染状况及纳污能力较为相符。

在设计限制排污总量时，要综合考虑各水功能区的社会经济发展水平、污染物排入量、水质现状、污染物的削减水平、污染治理水平及其上下游水功能区的敏感性等多方因素，确定该水功能区的限制排污总量。

为充分发挥临江河水资源的多种功能，不断满足流域内经济社会的可持续发展目标对水资源的客观要求，必须强化对临江河水功能区的管理。为此，建议做好以下工作。

(1) 注意处理好各水功能区之间、水功能区与经济社会发展之间的关系，严格执行水功能区水质目标要求。

(2) 建立良性的投入运行机制。将水功能区的保护和管理纳入国民经济和社会发展计划，加大水资源保护经费投入，满足水资源保护、管理、监测、科研等工作的需要。

(3) 开展水功能区监测、水资源配置、水生态安全、水资源环境生态修复与治理、管理技术、河流健康评价等方面的科学研究，积极推广水资源环境生态修复与治理新技术并建立试点基地。

[1] GB 3838—2002地表水环境质量标准[S]. 北京：中国标准出版社, 2002.

[2] SL 397—2007地表水资源质量评价技术规程[S]. 北京：中国水利水电出版社, 2007.

[3] GB/T 25173—2010 水域纳污能力计算规程[S]. 北京：中国标准出版社, 2010.

[4] 劳国民.污染源概化对一维模型纳污能力计算的影响分析[J]. 浙江水利科技, 2009，165(5)：8-10.

[5] 訾香梅.陕西渭河流域水功能区水域纳污能力分析[J]. 水利水电快报, 2008，29(10):28-30.

[6] 蔚秀春.河流中污染物综合降解系数的影响因素浅析[J].内蒙古水利，2007(2)：116-117.

[7] 韩龙喜, 朱党生, 蒋莉华. 中小型河道纳污能力计算方法研究[J]. 河海大学学报：自然科学版, 2002，30(1)：35-38.

(编辑：陈紫薇)

2016-09-15

徐浩，男，长江委水文局长江上游水环境监测中心，助理工程师.

1006-0081(2016)11-0044-04

TV213.4

A