招苏台河污染物入河量控制方案及保护对策研究

2019-11-09白伟锋

水利技术监督 2019年5期

白伟锋

(辽宁省铁岭水文局，辽宁铁岭 112000)

根据《辽宁省人民政府办公厅关于印发辽宁省实施河长制工作方案的通知》(辽政办发[2017]30号)，招苏台河是辽宁省“十三五”期间治理保护重点河流。

招苏台河是吉辽跨界河流，发源于吉林省梨树县大黑山之西赫里峰南，流经吉林省四平市，在昌图县曲家店镇两家子村进入昌图县，由通江口镇北汇入辽河[1]。招苏台河是辽河干流铁岭段最大的一级支流，流域西邻东辽河干流，北、东邻东辽河流域，南邻亮子河，干流全长213km，流域面积4583km2。

2013—2017年招苏台河最严格水资源制度考核水功能区水质达标率持续偏低，其中2017年招苏台河所有水功能区水质均不达标，氨氮超标严重[2]，招苏台河为重污染河流。

1 研究范围

根据《全国重要江河湖泊水功能区划(2011—2030年)》(以下简称《区划》)，招苏台河铁岭市境内共有5个水功能区，分别为招苏台河吉辽缓冲区、招苏台河黑岗农业用水区、招苏台河黄酒馆农业用水区、过渡区、条子河吉辽缓冲区和条子河林家农业用水区。

2 招苏台河水域纳污能力核定

按照GB/T 25173—2010《水域纳污能力计算规程》，以水功能区为单元，核定招苏台河水功能区纳污能力[3]。河流水域纳污能力的污染物项目包括COD和氨氮。

招苏台河属于中小型河流，适合采用一维水质模型[4]，纳污能力计算公式如下：

(1)

式中，W—水功能区纳污能力，t/a；CS—水功能区水质目标，mg/L；Q—水功能区设计流量，m3/s；K—污染物综合衰减系数，1/d；x1—概化点距控制断面的距离，km；u—平均流速，m/s；L—水功能区长度，km；C0—水功能区上断面污染物浓度，mg/L。

2.1 参数确定

(1)设计流量Q。采用近10年最枯月流量作为纳污能力计算的设计流量。根据2008—2017年招苏台河干流的逐月实测流量，得到近10年最枯月流量为0.3m3/s。

(2)综合降解系数K。COD和氨氮综合降解系数为0.17d-1和0.13d-1。

(3)水功能区上断面污染物浓度C0。水功能区上断面污染物浓度取上一个水功能区的目标浓度。

2.2 计算结果

招苏台河铁岭市境内水功能区COD纳污能力共计426.96t/a，其中：条子河吉辽缓冲区、条子河林家农业用水区的COD纳污能力分别为59.61t/a、117.92t/a。招苏台河吉辽缓冲区、招苏台河黑岗农业用水区和招苏台河黄酒馆农业用水区、过渡区的COD纳污能力分别为50.57t/a、355.45t/a和9.65t/a。招苏台河黄酒馆农业用水区、过渡区的纳污能力较小，主要是因为该水功能区的水质目标较高(Ⅲ类)。招苏台河黑岗农业用水区纳污能力355.45t/a，可分为条子河输入招苏台河干流的负荷量和干流纳污能力，条子河输入招苏台河干流的负荷量为189.22t/a，干流纳污能力为166.23t/a。

招苏台河铁岭市境内水功能区氨氮纳污能力共计21.35t/a。其中：条子河吉辽缓冲区、条子河林家农业用水区的氨氮纳污能力分别为2.98t/a、5.90t/a；招苏台河吉辽缓冲区、招苏台河黑岗农业用水区和招苏台河黄酒馆农业用水区、过渡区的氨氮纳污能力分别为2.53t/a、20.98t/a和0.48t/a。招苏台河黄酒馆农业用水区、过渡区的纳污能力较小，主要是因为该水功能区的水质目标较高(Ⅲ类)。招苏台河黑岗农业用水区纳污能力20.98t/a，可分为条子河输入招苏台河干流的负荷量和干流纳污能力，条子河输入招苏台河干流的负荷量为9.46t/a，干流纳污能力为11.52t/a。

3 招苏台河污染物入河量分析

3.1 水功能区控制单元划分

水功能区控制单元的划分目的，是考虑评估水体对应的汇水区内汇水特征、水环境功能的空间差异性，以及考核断面分布、行政区划等要素的不同，在充分体现水陆统筹原则的基础上，将汇水区内不同水功能区的水域向陆城延伸，细化为若干个控制单元，以便于实施和开展针对性治理措施。

3.1.1流域子流域划分

水功能区控制单元划分的前提是划分研究流域的子流域。数字高程模型是水系生成、出水口点生成、流域划分和径流模拟的基础数据，通过DEM可以提取坡度、坡长、流域边界等地形参数，为径流演算和模拟提供支撑。研究中使用的数字高程模型(DEM)来自地理空间数据云平台，空间分辨率为30m，数据类型为IMG。流域位于北纬42°～43°之间，首先对地理数据统一采用UTM投影，投影带N51°，地理坐标D_WGS_1984。在ArcGIS10.2上进行图像拼接、剪切、投影等操作，制作出符合模型要求的数字栅格图。

将预处理好的DEM数据导入到SWAT模型，选择定义研究区淹没范围，模型会根据设定最小集水面积阈值和流域出口位置将流域划分成若干子流域，阈值的大小以提取的河网与真实河网的接近程度为原则，为使提取的河网更接近真实河网，将给定的招苏台河水系图输入模型中辅助河网生成，最终本文集水面积阈值设定为2500ha，文中将水功能区上下游断面作为子流域出水口添加到模型中，添加流域总出水口完成子流域划分，计算子流域参数。招苏台河子流域划分如图1所示。

图1 招苏台河子流域划分

3.1.2水功能区控制单元划分

以昌图县为研究区边界，基于招苏台河子流域划分以及昌图县水功能区上下游控制断面，划分出招苏台河水功能区控制单元，如图2所示。对于研究范围内的水功能区，其控制的城镇见表1。

表1 各水功能区控制单元的污染源入河量单位：t/a

水功能区控制的城镇招苏台河吉辽缓冲区曲家店镇(0.25)、傅家镇(0.35)招苏台河黑岗农业用水区曲家店(0.5)、傅家镇(0.65)、古榆树镇(1)、七家子镇(1)、宝力镇(1)、前双井镇(1)、长发镇(1)、大四家子镇(1)招苏台河黄酒馆农业用水区、过渡区后窑镇(1)、金家镇(1)条子河吉辽缓冲区平安堡镇(1)条子河林家农业用水区八面城镇(1)、曲家店镇(0.25)

注：括号内数字表示某镇被某功能区控制的面积占该镇总面积的比例。

3.2 水功能区控制单元污染物入河量分析

基于招苏台河污染源现状调查评价结果和水功能区控制单位划分结果，计算各水功能区控制单元的污染源入河量[6- 7]。对于被多个水功能区控制的城镇，按照各水功能区控制的行政区域面积估算对应的污染物入河量，招苏台河吉辽缓冲区COD入河量74.32t/a，氨氮入河量12.25t/a；招苏台河黑岗农业用水区COD入河量1043.57t/a，氨氮入河量149.65t/a；招苏台河黄酒馆农业用水区过渡区COD入河量218.38t/a，氨氮入河量34.93t/a；条子河吉辽缓冲区COD入河量70.09t/a，氨氮入河量12.91t/a；条子河林家农业用水区COD入河量262.25t/a，氨氮入河量37.57t/a。

4 污染物入河量控制方案及保护对策

根据水域纳污能力核定结果、污染物入河量分析结果，招苏台河COD和氨氮入河量明显超过其纳污能力，COD和氨氮削减量分别为1075.41t/a和214.44t/a，污染物消减量较大。

结合招苏台水质现状，根据招苏台河流域社会经济情况，提出了招苏台河污染物入河量控制保护对策。

(1)面源污染控制与治理

面源污染是招苏台河主要的污染来源，面源污染控制与治理是招苏台河水质达标保障的重点内容。

对于面源污染，一般可从以下几个方面开展：①进行农业结构升级与优化布局，农业结构确定后，可通过节水、控制施肥、改变沟渠系统、植被修复等措施减少污染物发生量，优化不同肥料品种和投入量[8]；②采用缓冲带工程、坡耕地径流污染拦截与再利用工程、等高植物篱工程等工程措施以及生物措施与工程措施相结合的方法；③增设集中的生活垃圾无害化填埋场，提高生活垃圾的收集和清理运输能力，避免运输过程中造成二次污染；④加强畜禽养殖污染源头防控和环境监管，对重点畜禽养殖区域的废水排放建立定期核查与监测机制，不断提高畜禽废水的处理程度。

(2)完善入河排污口管控措施

切实监管入河湖排污口，完善入河排污口管控措施。提高重点排污口如八面城工业园区排污口水质监测频率，以不达标水功能区作为水污染防治的重点，对入河排污口强化监督管理。按照国家要求完善污水集中处理设施并安装在线监控装置，并对处理后的污水排放水质进行定期监测。

(3)提高污水处理厂出水水质

提高乡镇污水处理设施处理标准。现有乡镇污水处理设施排放标准过低，出水水质经常超过二级排放标准，应提高乡镇污水处理设施处理工艺，提高排放标准，保证招苏台河水质达标。

提高直排入河的工业企业(主要是辽宁曙光农牧集团有限公司和辽宁盛德牧业有限公司)清洁生产水平[9]，进行技术改造采用先进工艺，可实行清污分流、一水多用、串级使用、闭路循环、污水回用等多种措施，减少污水排放量，提高中水回用率和水的重复利用率。

(4)加强村屯环境综合整治

从治理招苏台河流域农村环境“脏、乱、差”入手，做好农村“五改一化二处置”(改水、改厕、改路、改电、改善乡村集镇居住条件，集镇绿化，处置生活污水和处置生活垃圾)工作[10]，开展农村生活污水集中处理，加大农村改水、改厕力度，新建房屋必须全部采用卫生厕所，对饮用水超标的村屯，全部改用自来水。加强道路建设，村屯主要干道实现硬覆盖。开展村屯绿化美化工程，加大村屯绿化面积。