榆林市水体功能纳污能力探析

王苏瑛

(陕西省府谷县水政水资源管理办公室，陕西 榆林 719400)

1 概况

榆林市境内河流主要有黄河水系和全省唯一的内陆水系。黄河为晋陕界河，在榆林共389 km。集水面积在100 km2以上的河流共有109条，主要是“四河四川”：无定河、窟野河、秃尾河、佳芦河、皇甫川、清水川、孤山川、石马川。内陆水系大的有八里河和红碱淖，除此之外，北部风沙区还分布有大小不等的海子200多个，水面达120 km2。

随着榆林市社会经济发展加快，城市生活污水及工业废水排放量也急剧增加。由于目前榆林市污水处理厂较少，污废水达标排放量有限，所以分析河流水系的纳污能力，对于加强水资源保护、加大水污染防治具有重要作用。

2 地表水水质现状及变化趋势

2.1 主要河流现状水质评价

根据2016年黄河流域《地表水环境质量标准》，对黄河干流及窟野河和无定河河流水质分全年、汛期、非汛期三个时段进行评价。

（1）黄河干流府谷站污染主要集中在第一季度，水质情况为Ⅲ类，主要超标项目为氨氮、挥发酚。由实际监测情况来看，全年除第一季度外，水质状况基本良好，基本达到了国家Ⅱ类。从黄河干流吴堡站2016年全年水质监测情况来看，除第一季度水质达Ⅳ类之外，其余水质均已达标，超标项目为氨氮类。

（2）窟野河污染第一季度比较严重，达到劣Ⅴ类水质，主要超标项目为氨氮，在少数月份还有高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、溶解氧、氟化物等。

（3）由实际监测状况来看，2016年无定河水质以第一季度最为严重，达到Ⅴ类，其中主要污染物为氨氮。第二、第三季度主要污染物为氨氮、化学需氧量、五日生化需氧量、挥发酚、石油类，第四季度的主要污染物则为氨氮。

2.2 湖泊水质评价

针对榆林市沙漠湖泊、湿地分布广、数量多的实际，选取全市最大的沙漠湖泊——红碱淖作为代表性湖泊进行水质评价，评价结果如下：红碱淖的主要污染物是石油类、高锰酸钾和氨氮，这三项的污染指数均超过1，污染分担率依次为45%、18%、7%。污染排序为湖心最重、入水口次之，埠头最轻。石油类年均值为0.39 mg/L，达到Ⅳ类水质；高锰酸钾指数年均值为6.42mg/L，达到Ⅳ类水质；氨氮年均值为0.18 mg/L，达到Ⅱ类水质。与前几年相比，表现出氨氮类污染加剧的趋势。

2.3 水功能区水质达标分析

榆林市河流水功能一级区划，包括黄河、窟野河、无定河和泾河四大水系。除无定河水质基本达标外，窟野河、秃尾河、佳芦河等几条主要河流水质均未达标。在榆林市利用地表水（河水）作为饮用水水源的有定边县自来水厂、神木瑶镇水库，该水源地所有参评项目均未超标。

2.4 水质变化趋势分析

根据实际监测资料，从黄河干流府谷断面污染年际变化看，2008年度最为严重，2016年度最轻。从逐季度水质变化柱状图可以明显看出，水质是逐年好转的。超标季度主要超标项目为氨氮、石油类，个别月份为汞、化学需氧量和挥发酚。

与黄河干流相比，窟野河水质较差，从2008～2016年水质略有好转，但差别不大。平均每年基本面有2或3个季度水质超标，超标项目主要为氨氮、化学需氧量、五日生化需氧量，个别季度还有溶解氧。

无定河各年的污染状况由重到轻依次为2009年、2008年、2016年，水质污染依然不容乐观。2016年前三个季度水质超标，第四季度为近三年的最低值，为Ⅲ类。

影响榆林市河流水质变化的主要因素有：城市污废水排放量激增；城市化对水环境的影响、能源开发对水环境影响、工程建设对水环境变化影响、入境水污染等。

3 水体污染量调查估算

3.1 点污染源

2016年榆林市点源废污水年排放量为7094.7万t，其中工业废水4798.8万t，占69%；生活污水2295.9万t，占32%。化学需氧量年排放量 7629.6t，其中工业 4273t，占 56%；生活 2594 t，占44%。氨氮年排放量864.7 t，其中工业311t，占36%；生活553 t，占64%。总氮年排放量321 t，工业196t，占61%；生活125，占39%。总磷年排放量 12.2 t，工业 0.73t，占 6%；生活 11.5 t，占 94%。

榆林市年废污水入河量在500万t以上的水资源四级区有：黄河吴堡以上右岸、无定河流域，二者年废污水排放量合计达到4225.6万t，占全市的79%。年废污水入河量在500万t以上的地级行政分区有榆阳区、神木县和府谷县，其年废污水入河量1851.9万t、1067.9万t和519.4万t，分别占全市年废污水入河量的34.8%、 20.1%和9.8%。

3.2 面污染源

榆林市6个水资源四级区中，面源污染物入河量超过5万t/年的水资源三级区有吴堡以上右岸、无定河流域。这两个水资源四级区污染物年入河总量为257088 t，占污染物年入河总量的93%。以污染物入河量来统计，各行政分区面污染源污染物入河量没有超过5万t/年的。

4 水功能区纳污能力设计分析

将榆林市地表水体按水资源利用条件和水体特征细分为一级、二级水功能区，作为水体纳污能力分析的基本单元，分属于无定河流域及黄河流域的9个一级支流域和一级水功能区。

各二级水功能区纳污能力确定由水功能区水质目标Cs、设计流量Q、综合衰减系数K、水流平均流速u、水功能区河段长度x等水环境特征参数，按有机污染物衰减数学模型确定现状年（2016年）和规划年（2030年）两个水平年的纳污能力W。

式中：W为水功能区年纳污能力（t/a）；Q为控制断面流量（m3/s）；Cs2、Cs1为分别为下游和上游断面的水质目标（mg/L）；K为综合衰减系数（1/s）；X为水功能区河段水流流程（m）；u为计算控制断面水流速度（m/s）；10-6为水质目标单位的换算系数。

水质目标Cs2为计算断面所在水功能区水质目标，Cs1为上游来水的水质目标，作为该水功能区水流的背景水质浓度；Q为设计流量，由第（四）小节的设计条件确定；水功能区河段水流流程因为排污条件和河道水利工程分布复杂性的影响，统一采用河段中点作为排污和取水位置，即有效河段综合自净衰减流程为水功能区计算河段长度之半。

在榆林市无实测和试验研究成果数据的条件下，综合衰减系数K的确定参考渭河和泾河的实测和试验研究成果，COD、NH3-N的综合衰减系数确定为流量小于10 m3/s时分别为 0.1736×10-4/s和 0.1160×10-4/s；流量大于10m3/s时分别为0.1389×10-4/s和0.0810×10-4/s。经计算，各河流纳污能力见表1。

表1 榆林市水域纳污能力计算表 单位：km、mg/L、m3/s、10-4/s、t/a

水系 河名 一级功能区名称 二级功能区名称 河长 纳污能力条件（水平年）COD 氨氮水质目标设计流量综合衰减系数纳污能力水质目标设计水量综合衰减系数纳污能力大理河靖边源头水保护区 35.2现状(2016) 15 0.57 0.1736 392.92 0.5 0.57 0.116 12.00规划(2030) 15 0.57 0.1736 392.92 0.5 0.57 0.116 12.00无定河规划(2030) 20 1.00 0.1736 726.53 1 1.00 0.116 56.38小理河 子洲保护区 69.4 现状(2016) 20 0.03 0.1736 28.95 1 0.03 0.116 1.32规划(2030) 20 0.03 0.1736 28.95 1 0.03 0.116 1.32淮宁河 绥德保护区 98.4 现状(2016) 20 0.20 0.1736 229.43 1 0.20 0.116 10.60规划(2030) 20 0.20 0.1736 229.43 1 0.20 0.116 10.60绥德保留区 134.9 现状(2016) 20 0.71 0.1736 516.71 1 0.71 0.116 28.90窟野河干流蒙陕缓冲区 27.0 现状(2016) 20 0.33 0.1736 286.02 1 0.33 0.116 13.21规划(2030) 20 0.33 0.1736 286.02 1 0.33 0.116 13.21现状(2016) 20 0.48 0.1736 199.93 1 0.48 0.116 7.80规划(2030) 20 2.25 0.1736 948.81 1 2.25 0.116 37.02现状(2016) 40 1.10 0.1736 1554.68 2 1.10 0.116 67.75规划(2030) 20 2.38 0.1736 929.60 1 2.38 0.116 35.70现状(2016) 30 0.05 0.1736 34.97 1.5 0.05 0.116 1.48规划(2030) 20 1.58 0.1736 403.34 1 1.58 0.116 14.60现状(2016) 20 0.20 0.1736 191.34 1 0.20 0.116 8.74规划(2030) 20 0.20 0.1736 191.34 1 0.20 0.116 8.74现状(2016) 15 0.18 0.1736 119.63 0.5 0.18 0.116 3.67规划(2030) 15 0.18 0.1736 119.63 0.5 0.18 0.116 3.67神木开发利用区神木饮用、农业用水区63.4窟野河神木农业用水区 55.8孤山川 神木开发利用区 神木工业、农业用水区 30.0考考乌素 神木保留区 41.9麻家塔沟神木源头水保护区 29.9黄 河皇甫川 府谷保留区 48.9清水川 48.6府谷保留区孤山川 27.0神木源头水保护区 31.4府谷保留区现状(2016) 20 0.00 0.1736 0.00 1 0.00 0.116 0.00规划(2030) 20 0.00 0.1736 0.00 1 0.00 0.116 0.00现状(2016) 20 0.00 0.1736 0.00 1 0.00 0.116 0.00规划(2030) 20 0.00 0.1736 0.00 1 0.00 0.116 0.00现状(2016) 20 0.15 0.1736 59.05 1 0.15 0.116 3.64规划(2030) 20 0.15 0.1736 59.05 1 0.15 0.116 3.64秃尾河 现状(2016) 20 2.64 0.1736 1232.36 1 2.64 0.116 71.80规划(2030) 20 4.11 0.1736 1918.09 1 4.11 0.116 111.75神木保留区 69.4 现状(2016) 20 3.02 0.1736 1333.81 1 3.02 0.116 52.66规划(2030) 20 3.02 0.1736 1333.81 1 3.02 0.116 52.66现状(2016) 15 3.45 0.1736 2317.78 0.5 3.45 0.116 71.01规划(2030) 15 3.45 0.1736 2317.78 0.5 3.45 0.116 71.01神木开发利用区 神木工业、农业用水区 38.8佳芦河现状(2016) 15 0.10 0.1736 73.14 0.5 0.10 0.116 2.22规划(2030) 15 0.10 0.1736 73.14 0.5 0.10 0.116 2.22佳县保留区 47.0 现状(2016) 15 0.02 0.1736 5.80 0.5 0.02 0.116 0.15规划(2030) 15 0.35 0.1736 91.70 0.5 0.35 0.116 2.30红碱淖 神木 现状(2016) 15 0.73 0.0267 389.91 0.15 0.73 0.016 3.72规划(2030) 15 0.73 0.0267 389.91 0.15 0.73 0.016 3.72佳县源头水保护区 45.5

4.3 纳污能力

经计算榆林市各水功能区纳污能力，结果表明，无定河流域各水功能区由于河流径流量较大，纳污能力较大，仅有无定河干流横、米、绥开发利用区的米脂、绥德因水资源利用功能较高和水资源开发利用程度较高，其设计流量小，纳污能力较小。皇甫川、清水川、孤山川、佳芦河因枯水期断流，其纳污能力接近于零；无定河横、米、绥开发利用区因2020年规划水源工程引水量较大，已丧失纳污能力。因污水中NH3-N浓度较高，芦河靖边段、无定河干流的横、米、绥开发利用区、榆溪河榆林工业和农业用水区规划年、窟野河神木段等水功能区的NH3-N均已超标，其纳污能力均为负值。

5 结语

河流纳污能力对生态河流建设具有重要意义，通过分析榆林河流水系纳污能力可知，水量较大的无定河米脂、绥德段，因为排污量大、取水量高，纳污能力低。皇甫川、清水川、孤山川、佳芦河因水量少，易断流，纳污能力低。所以，在这些河段要加强污水处理，确保达标排放，增加河道生态基流量，确保全流域水质达标。