基于龙王庙断面水质达标的城南河流域水环境容量

瞿一清，逄 勇,2

(1.河海大学环境学院，江苏 南京 210098； 2.河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室，江苏 南京 210098)

1 研究区域概况

城南河是南京市浦口区内注入长江的主要小流域河之一，现在正处于水质恶化、水体黑臭化的阶段。城南河发源于老山南部，从江浦街道主城区穿城而过，呈“Y”状，东西两条支流在凤凰台汇聚后汇入长江，全长8 km，流域汇水面积为62.8 km2。龙王庙断面位于城南河河首，是城南河入江前的主要监测断面。城南河作为南京市主要入江支流，至2017年龙王庙断面水质需总体达到Ⅴ类水质要求，其远期水功能区划执行GB3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水体标准。

1.1 城南河水文情况

根据南京市地区各站1979—2015年共37年的降雨量资料，采用P-Ⅲ频率曲线进行频率分析，可得到南京市不同降雨量保证率下的降雨量值，结合浦口区地表径流系数可得到不同降雨量保证率下的径流量(表1)。

表1 城南河不同降雨保证率下径流计算结果

1.2 城南河水质情况

表2 龙王庙断面2016年水质超标率情况

1.3 研究区域污染源分析

2 数学模型构建

2.1 水动力及水质模型

选用二维模型对河道进行模拟。水动力控制方程为笛卡尔坐标系下不可压流体三维雷诺Navier-Stokes平均方程沿水深方向积分的连续方程和动量方程[11]：

(1)

(2)

(3)

图1 研究区域各类污染物入河量来源占比情况

水质控制方程是污染物在二维非均匀流中的对流扩散基本方程：

(4)

式中：Ci为污染物浓度；u、v分别为x、y方向上的流速分量；Ex、Ey为x、y向上的扩散系数；Ki为污染物降解系数；Si为源(汇)项。

2.2 模型验证

3 水环境容量计算

龙王庙断面影响区域内污染源共概化13个排污口，具体位置见图3。控制断面达标情况下的水环境容量基本模型[12-14]如下：

(5)

(a) COD

(c) TP

式中：z为污染源与计算断面纵向距离；C为z距离处水体污染物浓度值；k为污染物降解系数；u为流速；W为概化排污口排污量；C0为边界水质浓度值；Q0为河流流量。

图3 研究区域污染源概化排口位置

3.1 计算结果

表3 城南河2016年不同水期水环境容量 t/a

表4 调水方案对比情况

3.2 水环境容量提升措施

图4 各方案调水引流示意图

4 结 论

c. 为帮助龙王庙断面水质稳定达标，增大城南河水环境容量，缓解小流域河流枯水期水量小、水质差的问题，提出两种长期调水方案，为区域水环境治理提供参考。