承德市河流纳污量分析及控制

(承德水文水资源勘测局， 河北 承德 067000)

承德市河流纳污量分析及控制

陆永新

(承德水文水资源勘测局， 河北 承德 067000)

近年来承德市流域水环境污染问题日益突出，为了控制和治理城市河流污染,研究城市河流的纳污能力十分必要。本文通过分析流经承德市河流的26个河段，统计现阶段水域纳污总量，并采用一维水质模型计算规划河段最大纳污量。经计算，到2022年全市控制COD入河总量为0.100万t，为现状入河量的2.5%，全市控制氨氮入河总量为0.0073万t，为现状入河量的12.6%。为日后的河流水环境污染防治和环境管理决策提供了依据，具有重要的现实意义。

承德市；规划河段；纳污量

承德市位于河北省东北部,燕山山脉东段长城北侧，总面积为39548km2。承德市地形差异大，地形总趋势由西北向东南倾斜，基本与河流流向一致。流经承德市河流主要是三个流域，即辽河流域、潮河流域、滦河流域。其中滦河流域集水面积28878.35km2，境内流经长度378km；潮河流域集水面积6776.74km2，境内流经长度7.1km；辽河流域集水面积4153.78km2。随着经济的发展，河流周边大量的工业和生活污水未经处理直接排入河流上游, 导致河道纳污量明显增加，水污染问题较为突出。

1 规划河段、水域纳污总量概况

在本次规划26个河段中，选取能控制排污厂矿和城镇生活污水且排污量较为集中，对区域经济发展和人民生活有重大影响的河段。共选出10个河段，统计其水域纳污总量：全年废污水量为3103.49万t，年污染物入河量CODCr为40506.77t，挥发酚为1.179t，氨氮为582.38t，氰化物为0.0364t，硫化物为6.155t，见表1。

水体纳污能力是标准规定的污染物最大允许负荷量。为制定污染物排放总量的控制方案提供依据[1]。

2 规划河段最大允许纳污量计算

2.1 设计流量、水量确定

承德市所属滦河、北三河水系中河流，全是山区性常年有水河流，汛期洪水陡涨陡落，按下列原则确定设计流量：

表1 承德市水资源保护规划河段纳污量统计

a. 设计流量的确定(常年有水河道)：选取10年枯水期(除去6—9月)的平均流量计算，取保证率为90%的枯水期月平均流量为设计流量。

b. 仅仅汛期有水的季节性河道，设计流量取0。

2.2 水质模型选取与参数确定

2.2.1 河流水质模型选取与参数确定

山区河流水质模型选取与参数确定。水质模型采用一维恒定流水质模型[1]，即：

C=C0exp(-Kx/u)

(1)

式中C—— 下游断面污染物浓度，mg/L；

C0—— 上游断面污染物浓度，mg/L；

x—— 相邻两断面间距离，km；

u—— 平均流速，km/d；

K—— 衰减系数。

衰减系数K用实测资料反推法求取：

K=(InC1-InC2)u/Δx

(2)

衰减系数结果见表2。

a. 河段平均流速u的确定。河段平均流速u是在设计流量确定的基础上，从水文年鉴查得设计流量下相对应的河流平均流速。

表2 衰减系数K统计

b. 上游来水污染物背景浓度C0的确定。如现状水平年C0小于规划水质标准值，直接采用现状实测平均值；如现状水平年C0大于规划水质标准值，取上游断面规划标准值。

由于部分山区河流有水文资料，因此本次仅对有流量资料的河段计算模型。

2.2.2 湖库水质模型选取与参数确定

湖库采用推流衰减模型：

C=Ciexp(-KΦHr2/2qi)

(3)

式中C——r处污染物浓度，mg/L；

Ci—— 排污口污染物浓度，mg/L；

Φ—— 扩散角，弧度；

H—— 扩散区平均水深，m；

r—— 距排污口距离，m；

qi—— 污水量，m3/s。

按有关规定不允许直接排污，不进行最大允许纳污量的计算。如计算其COD水质模型为

C=58.8exp(-9.48×10-3r2)

(4)

其氨氮水质模型为

C=0.22exp(-1.15×10-2×r2)

(5)

进行模型计算的河流(河段)及其水质模型见表3。

表3 进行模型计算的河流(河段)及其水质模型

2.3 最大允许纳污量计算

2.3.1 河流最大允许纳污量计算

a. 季节性河流。由于季节性河流大部分设计流量为0，对于设计流量为零的河流，采用该河段内入河污染物浓度与按其功能区划规定的水质标准值之差，乘以规划水平年入河排污水量，计算出该河段的污染物应削减量[3- 4]。

b. 山区河流。山区河流的最大允许纳污量计算采用一维恒定流模型进行计算[2]，计算公式为

(6)

(7)

对于保护区、保留区按2022年达到零排放计算，对于饮用水源区按2018年达到零排放计算。

2.3.2 湖库最大允许纳污量计算

湖库的最大允许纳污量采用推流衰减模型进行计算[3- 4]，计算公式为

W=86.4Ciqi=86.4Csexp(KφHr2/2qi)qi

(8)

各水系、市规划河段(湖库、洼淀)最大允许纳污量计算结果见表4。

表4 承德市水体最大允许纳污量计算成果

续表

3 水系及河流污染物入河总量控制

纳污总量控制及分配方案的研究与制定是水资源保护规划工作的重要内容。为了使规划水域满足水质目标的要求，对其实施污染物总量控制，必须根据水体的纳污能力、纳污现状、不同水平年的水质控制目标、污染源源强与排入水体水质关系等因素，提出规划水域按照水功能区划要求的水质目标和不同水平年水质目标下各水域水体的污染物控制量[5- 6]。

3.1 入河污染物总量控制计算

根据规划水域纳污能力、不同水平年的水质控制目标和受纳污染物负荷，计算出不同水质目标下的污染物最大允许排放量和入河污染物削减量。

对于各规划河段、水域，根据污染物入河量、设计流量(水量)、水质控制目标和污染源的源强等，部分河段考虑污染物降解、稀释作用等因素，分别测算不同规划水平年不同方案控制断面各主要污染物总量控制指标。各水平年各规划河段、水域入河污染物总量见表4。

3.2 2022年各水系及河流污染物入河总量控制

3.2.1 COD入河总量控制

2022年全市控制COD入河总量为0.100万t，为现状入河量的2.5%。滦河水系最多为0.091万t，占2022年入河总量的91%；武烈河入河控制量最大,为0.082万t，占82%；瀑河为0.006万t，占6.0%；入河量最小的是柳河、伊逊河、老牛河为0；北三河水系潮河为0.009万t，占9.0%。

2022年全市COD削减总量为0.300万t，为现状入河量的7.7%。滦河水系削减量最大为0.297万t，占削减总量的99.0%；武烈河为0.273万t，占91.0%；伊逊河为0.019万t，占6.3%；削减量最小的是柳河、老牛河为0；北三河水系潮河削减量为0.004万t，占1.33%。

3.2.2 氨氮入河总量控制

2022年全市控制氨氮入河总量为0.0073万t，为现状入河量的12.6%。滦河水系中武烈河入河量最大为0.0070万t，占该水平年入河总量的95.9%；排在第二位的是瀑河，为0.0003万t，占4.1%；其余河流的入河量接近0。

2022年全市氨氮削减总量为0.0043万t，为现状入河量的7.4%。削减量最大的为武烈河，是0.0039万t，占削减总量的90.7%；伊逊河和瀑河分别列于第二、第三名，各为0.0003万t、占7.0%，0.0001万t、占2.3%。

4 结 语

用水质目标作为控制条件，以COD、氨氮、总磷为主要指标，运用一维水质模型，得到各水功能区污染物的最大纳污量, 同时根据现有的状况要求承德市在2022年各水系及河流污染得到控制。主要结论如下：

a. 承德市水体最大允许纳污量计算成果见表4。

b. 2022年全市控制COD入河总量为0.100万t，为现状入河量的2.5%。

c. 2022年全市控制氨氮入河总量为0.0073万t，为现状入河量的12.6%。

通过运用一维水质模型计算承德市规划河段最大纳污量，得到COD和氨氮入河总量；根据水体的纳污现状以及纳污能力逐步控制规划区内污染物的总量，考虑不同水平年的水质控制目标、污染源源强与排入水体水质关系等因素，提出规划水域按照水功能区划要求的水质目标和不同水平年水质目标下各水域水体的污染物控制量，为日后的河流水环境污染防治和环境管理决策提供了依据。

[1] 刘征. 河北省水生态系统服务功能重要性评价[D]. 石家庄: 河北师范大学, 2006.

[2] 倪深海. 半湿润地区水生态环境恢复研究[D]. 南京: 河海大学, 2003.

[3] 李秀莹. 水质数据处理和评价系统研究与实现[D]. 南京: 河海大学, 2007.

[4] 王秀兰, 李红亮. 河北省水环境承载能力及污染物总量控制方案研究[J]. 海河水利, 2004(4):31- 33.

[5] 左欣. 大汶河泰安段水污染控制与水质预测初步研究[D]. 北京: 中国农业大学, 2005.

[6] 郎子龙, 刘英学. 河流污染总量控制分析[J]. 地下水, 2015(5):142- 143.

AnalysisofriverpollutantholdingquantityandcontrolinChengde

LU Yongxin

(ChengdeHydrologicalWaterResourcesSurveyBureau,Chengde067000,China)

In recent years, water environmental pollution problem is becoming more and more serious in Chengde. It is necessary to study the pollution capacity of urban rivers in order to control and govern urban river pollution.Total pollution capacity in water areas at current stage is counted through the analysis on 26 river sections flowing through Chengde. One- dimensional water quality model is adopted for calculating and planning the maximum pollutant holding quantity of the river. Total COD into the river all over the city till 2022 is 0.1million tons according to calculation, which accounts for 2.5% of current amount into river. Total ammonia nitrogen in the river all over the city is controlled at 73t, which accounts for 12.6% of current amount into the river. It provides basis for river water pollution control and environmental management decision in the future with important practical significance.

Chengde; planed river section; pollutant holding quantity

10.16616/j.cnki.10- 1326/TV.2017.010.007

TV213.4

A

2096-0131(2017)010-0020-05