招苏台河污染责任主体分析

白伟锋

(辽宁省铁岭水文局，辽宁 铁岭 112000)

条子河和招苏台河一直是辽宁与吉林跨界水污染的纠纷点，主要因为全国产粮大县铁岭市昌图县受来自吉林省的招苏台河及支流条子河影响较严重。

条子河在接纳了吉林省四平市工业废水和居民生活污水之后进入招苏台河。因上游地区化工、化肥、造纸、制药等污染严重企业较多，再加上条子河上游天然来水量较小，成为四平市的排污沟，进而严重污染了招苏台河水质，成为铁岭市水功能区达标考核认定的一个难点。

1 研究范围

依据《全国重要江河湖泊水功能区划(2011—2030年)》(水资源〔2011〕597号)，招苏台河及条子河铁岭市境内各水功能区详细情况见表1。

2 污染责任主体分析方法研究

2.1 现行方法

在跨界水体污染责任主体分析中，只有当入境实际浓度超过入境断面水质目标浓度时，才需考虑入境水质对省界下游水功能区达标考核的影响。《全国重要江河湖泊水功能区水质达标评价技术方案》(以下简称《方案》)规定：对省界下游其他水功能区的影响，在省区达标率统计计算时，应按照实际监测结果计算水功能区达标率；在评估省区水功能区水质保护工作成效时，可按扣除入境水质影响后的达标率进行评估。《方案》同时提出了扣除入境水质影响的计算方法：根据物料平衡原理，从目标断面实测污染物的通量中扣除入境断面超出部分的通量，再按目标断面的流量折算成浓度值进行达标评价。计算方法原则上按以下公式进行：

表1 招苏台河及支流条子河铁岭市境内水功能区划

(1)

当Ci-Ci0≤0，C调整浓度=C实测浓度

(2)

式中，C调整浓度—下游目标断面该项污染指标扣除上游超标影响后的浓度值，mg/L；C实测浓度—下游目标断面该项污染指标实际监测结果，mg/L；Ci—上游第i条河流入境断面该项污染指标实际监测结果，mg/L；Ci0—上游第i条河流入境断面该项污染指标目标浓度，mg/L；Qi—上游第i条河流入境断面断面流量，m3/s；Q实测流量—下游目标断面流量，m3/s。

现行方法虽然提出了分析入境水质影响的研究思路，但存在未考虑污染物降解的不足，故适用于污染物降解速率小或入境断面与考核断面距离小的情况。对于降解速率较大或入境断面与考核断面距离的情况，该方法计算值误差较大。

2.2 污染责任主体分析方法

水动力水质模型可模拟污染物的降解作用，可更为准确地分析入境水质的影响，因此本文通过一维圣维南方程组采用HEC-RAS软件构建招苏台河水动力水质模型，确定污染责任主体分析方法。

招苏台河水动力水质模型以张家桥断面的逐月流量和水质浓度为上边界，以招苏台河入辽断面的逐月水位为下边界。模型的初始条件为流速等于零。水质模型的初始条件取各河段内实测水质浓度的平均值。模型的源汇项共有10个，分别为由支流概化而得的4个源汇项(招苏台河进入铁岭市昌图县后，有安家屯河、条子河、小南河等支流汇入，结合各支流的河道实测大断面数据情况，将安家屯、小南河、二道河等概化为招苏台河干流上的源汇项。)和由点面源污染负荷输入概化而得的6个源汇项。源汇项的边界条件为对应的逐月流量和水质浓度。

招苏台河水动力水质模型模拟的水质指标为COD和氨氮。生化反应项十分复杂，需考虑多级、多步的生化反应过程。但在现有资料等因素限制下，若考虑得太复杂，非但不能提高模型模拟精度，相反因引入太多不确定因素而降低模拟精度，所以根据实际情况，本研究COD和氨氮的生化反应项采用以下的一级反应动力学方程描述：

(3)

式中，K—化学需氧量的综合降解系数，d-1；受到水流条件和温度条件的影响，其取值变幅较大，利用当地水文水质监测数据进行率定和验证。

水动力模型需率定的参数主要是糙率。本研究参考《水力计算手册》中天然河道糙率作为模型糙率的初始值，再对比水动力模拟值和实测值，最终确定主槽的糙率为0.027，滩地的糙率为0.018。水质模型需要率定的参数主要是综合降解系数。通过查阅文献确定综合降解系数的取值范围，再利用断面实测水质数据对综合降解系数进行率定。COD和氨氮综合降解系数率定结果为0.17d-1和0.13d-1。

本研究采用2017年1—12月作为模型的率定验证期。兼顾模型计算稳定性要求及计算时间要求，模型的计算时间步长取5min，以陈家屯站、七家子站作为水质率定验证站点，各站点在模型率定验证期内COD、氨氮模拟值与实测值对比情况如图1—4所示(图中圆点为实测值，线为模拟值)。

图1 COD模拟值和实测值对比(陈家屯站)

图2 COD模拟值和实测值对比(七家子站)

图3 NH3-N模拟值和实测值对比(陈家屯站)

图4 NH3-N模拟值和实测值对比(七家子站)

通过模型验证可以看出，模拟值和实测值较为接近，模型较好的模拟了污染物的迁移演变，构建的招苏台河水动力水质模型准确可靠，可准确反映招苏台河氨氮和COD污染物迁移变化。

2.3 污染责任主体分析方法

采用HEC-RAS软件构建招苏台河水动力水质模型，从而提出招苏台河水体污染责任主体分析方法：

(1)采用张家桥(招苏台河干流省界断面)和东义和屯(条子河省界断面)实测水质浓度减去其目标水质浓度，得到入境的超标水质浓度。

(2)以超标水质浓度为招苏台河水动力水质模型的边界条件(点面源输入的水质浓度为零)，模拟得到超标水质在各水功能区控制断面产生的浓度。

(3)各水功能区控制断面的实测浓度减去超标水质在各水功能区控制断面产生的浓度，即为调整后的水功能区控制断面考核浓度。

3 水体污染责任主体分析

利用招苏台河水动力水质模型，按照提出的招苏台河水体污染责任主体分析方法，以2017年为例，对招苏台河水功能区水质达标考核进行调整，招苏台河吉辽缓冲区、条子河吉辽缓冲区、条子河林家农业用水区水功能区达标率分别由调整前的50.0%、0.0%、8.3%变为调整后的100%、100%、91.7%，这三个水功能区调整后均达标；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调整前后达标率都为33.3%，达标率没有变化，这两个水功能区均不达标。

考虑受吉林省污染物输入的影响，招苏台河吉辽缓冲区、条子河吉辽缓冲区、条子河林家农业用水区的水功能区达标率有所提高，招苏台河黑岗农业用水区和招苏台河黄酒馆农业用水区、过渡区的水功能区达标率不变，说明除了吉林省污染物输入，铁岭境内的点面源输入也对这两个水功能区水质有较大影响。

4 结论

文章通过招苏台河污染责任主体分析方法，认定各河段的污染责任主体：招苏台河吉辽缓冲区、条子河吉辽缓冲区、条子河林家农业用水区的的污染责任主体为吉林省，招苏台河黑岗农业用水区和招苏台河黄酒馆农业用水区、过渡区的水功能区污染责任主体为吉林省和辽宁省铁岭市。该分析方法的运用将客观准确地反映铁岭市境内招苏台河和条子河水功能区达标责任，同时将为招苏台河及支流条子河河长制的顺利实施提供技术支撑，也将为其它跨界河流达标考核以及污染责任主体确定提供方法借鉴。