苏州市某河网区水污染负荷研究分析

周曼 王晋虎 盖园春 古向前 迟茜

摘要：通过对苏州市某河网区上游来水、生活污水、降雨径流及河道底泥的污染现状调查和分析，研究各污染源对水体污染的影响。结果表明：上游来水与降雨径流产生的污染负荷高，污染贡献突出;降雨径流对COD污染超标贡献约占70%;上游来水对氨氮的污染超标贡献最大，约占98%;河道排口污染的水量虽小（约占总水量1.4%），却是TN和TP污染的唯一来源，对COD的污染超标部分贡献占比可达30%;河道底泥淤积、内源污染严重，影响河道水质。研究结果可为苏州河网区河道水质提升工作提供参考。

关键词：河网区;污染源分析;污水排口;降雨径流;苏州

中图分类号：X522 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）12-0-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.088

Research and analysis of water pollution load in a river network area in Suzhou City

Zhou Man，Wang Jinhu，Gai Yuanchun，Gu Xiangqian，Chi Qian

（Tsinghua Suzhou Environmental Innovation Research Institute，Suzhou Jiangsu 215000，China）

Abstract：This research discusses different influences among several water pollution sources to river water quality， by investigating and analyzing the pollution status of upstream water， domestic sewage， rainfall runoff and river sediment in a river network area of Suzhou City.Results show that the pollution load generated by upstream water and rainfall runoff is high，and the pollution contribution is outstanding; the contribution rate of rainfall runoff to COD pollution is about 70%;the upstream water has the largest contribution to the pollution of ammonia nitrogen， accounting for about 98%.Although the amount of domestic sewage from pipe outlet is small （ about 1.4% of the total amount of water ） ， it is the only source of TN and TP， which accounts for about 30% of the over-standard part of COD pollution; besides， internal pollution from sediment deposition also affects water quality. The above results provide references for river water quality improvement in river network area of Suzhou.

Key words：River network area;Pollution source analysis;Discharging ports;Rainfall runoff;Suzhou

1 研究背景

蘇州位于江苏省东南部，河网交织，是国家历史文化名城和风景旅游城市。城市河网作为居民生活污水、工业废水和地表径流排放的主要载体，极易受到污染[1-3]。研究区域水质问题突出，特别是COD、NH3-N、TP指标不能稳定达到水质现行要求。目前，关于地表水的研究大都集中在大江大河、湖泊，而对于人口集中、经济发达城市水体污染源的系统分析较少。河网水体污染来源复杂，往往受到城市建设规划、土地利用类型、生产生活方式等多种因素的综合影响[4-7]。近年来，苏州市积极推进河流污染治理工程，水环境形势发生较大改观，但仍存在水质超标现象反复、久治不愈的问题。因此，为进一步提升区域水污染治理效果，做到有的放矢、精准施测，科学、系统的污染源分析十分必要。笔者以苏州市某河网区域为研究对象，通过对水环境污染源的系统识别，定量评估污染来源的排污特征与负荷计算，研究分析区域各污染源对水体污染的影响，旨在为地方开展水环境治理工作与管理提供更有效的科学依据。

2 研究方法

2.1 确认污染源对象

水环境污染源对象考虑的是受纳水体接收雨水和污水的途径。通过对区域河道水体及污染源的调研，明确研究区域水体的主要污染源类型是上游来水污染、城镇生活污水直排污染、城镇降雨径流污染及底泥释放污染。

2.2 污染数据来源

数据来源主要包括两方面：一是通过对相关部门的走访与调研，收集污染源普查资料、水质监测数据、排口排查等资料信息进行汇总;二是通过对周期性补充监测，获取污染负荷计算的基础数据。

2.3 污染源负荷计算方法

2.3.1 上游来水污染负荷计算方法

式中，W客水为上游来水污染负荷量，t/a;Ci为区域入境河道i的水质浓度，mg/L;Qi为区域入境河道i的水量，m3/s。

2.3.2 城乡生活污水直排污染负荷计算方法

式中，W城镇生活为城镇生活污水直排污染负荷量，t/a;N城为城镇居民常住人口，万人;F城为城镇居民生活污染物排放系数，克/人·天;R城为研究区域城镇生活的污水接管率/污水收集率，%;α1为城镇生活污染物入河系数（取值范围为0.75～0.95）。

2.3.3 城镇降雨径流污染负荷计算方法

式中，W降雨为城镇降雨径流污染负荷量，t/a;EMCik为汇水区k范围内下垫面类型i的场次降雨径流平均浓度，mg/L;Q为年降雨量，mm;Si为汇水区k范围内下垫面类型i的面积，m2;α8ik为汇水区k范围内下垫面类型i的降雨径流系数;k为研究区范围内汇水区个数;i为典型下垫面类型个数。

2.3.4 底泥释放污染负荷计算方法

式中，W底泥为按表面积法计算得到的释放量，kg/a;S为河道底泥表面积，m2;R为底泥释放速率，mg/m2·d，根据清淤情况由试验得到释放速率;t为释放时间，d。

3 结果与讨论

3.1 河道各类污染负荷的计算

3.1.1 上游来水负荷分析

研究区域主要上游来水断面共6个，通过补充资料收集与补充监测等方式得到各个断面的平均流量和水质数据。若不考虑全年内各个断面的水质水量变化，可估算全年由各个断面输入到区域河道的总水量和污染负荷量，结果见表1。

3.1.2 城乡生活污水直排污染负荷分析

根据河道水量、水质监测数据，结合河道排口排查情况、河道两侧用地类型及管网建设等调研情况，统计得到区域污水排入量为13 400m3/d。由此可得，研究区域排口污染的负荷量为COD1 490kg/d，NH3-N 332 kg/d，TP 75 kg/d，TN 401 kg/d。

3.1.3 城镇降雨径流污染

结合相关文献、设计资料，区域径流系数、径流污染浓度的参数设置见表2。

根据降雨径流水量、水质监测，计算得到区域的径流污染负荷，结果见表3。

3.1.4 底泥释放污染

根据区域河道的整体分布、形态与地貌特征，河流水位、流量等水文数据，以及河道清淤工程实施情况，本研究确定了3个底泥采样点，分别为大士庵河（5年以上未清淤）、北裤子浜（已清淤3年）及南北中心河（已清淤1年）。通过连续5天的底泥释放实验，计算得到底泥中不同营养盐的平均释放速率如下：NH3-N为388 mg/m2·d，TP为2.67 mg/m2·d，TN为223 kg/m2·d。结合河道水文、水质监测数据，河道形状测量数据等，计算得到研究区域底泥释放污染物入河量，NH3-N为62.41 t/a，TP为0.43 t/a，TN为35.87 t/a。

综上，研究区域各类污染源总污染负荷量为COD 6 387t/a，NH3-N 1 225 t/a，TP 65 t/a，TN 2 169 t/a。

3.2 区域河道各类污染源分析

3.2.1 河道全年污染源污染负荷分析

各类污染源全年的污染负荷与占比见图1。结果表明：上游来水给区域带来的污染负荷最大，其次为降雨径流和排口污水排放带来的污染。在区域水质提升工作中应重点针对上游来水与地表降雨径流采取治理措施，才能有效提升水环境质量。从水质达标（地表V类水）的角度进行考虑，还可统计各项污染负荷中超过标准的部分，并将此“超标量”做进一步比较，可更清晰地看出不同污染源对超标污染物的贡献情况。由此计算得到不同来源污染物“超标量”的占比情况见图2。由于地表水TN浓度一般无河道考核标准，此处暂将10 mg/L视为TN的目标浓度。

由上可得，河道排口污染的水量虽小（约占总水量1.4%），但其污染负荷不容忽视，特别是对TN、TP，排口污染为唯一水质超标的污染来源;降雨径流对COD的污染超标部分贡献最大，约占70%;排口污染对COD的污染超标部分同样不容忽视，约占30%;氨氮超标最为严重，且上游来水对氨氮的污染超标部分贡献大（约98%）。

3.2.2 河道旱季、雨季各类污染源污染负荷分析

研究区域气候特征，全市多年平均降水量偏高，近1 381.2 mm，降雨径流对水环境的影响不容忽视。根据区域雨量站2018年8月1日～10月31日92天期间的逐日降雨量数据，设定上游来水、污水排入及底泥释放不随降雨条件影响的前提下，计算降雨日与非降雨日，即旱季、雨季污染负荷结果及比例，具体见图3和图4。由上可得，降雨径流对COD、TP、TN影响较为明显，分别全流域污染负荷的6.87%、1.89%、1.34%，NH3-N影响最弱，仅占0.38%。

4 结论

（1）研究区的主要污染源包括上游来水污染、城镇生活污水直排污染、城镇降雨径流污染及底泥释放污染。其中，上游来水与降雨径流产生的污染负荷较高，污染贡献突出。降雨径流对COD的污染超标部分贡献约占70%;上游来水对氨氮的污染超标部分贡献大（约98%）。（2）研究区域存在雨、污管网存在错接、漏接和混接等问题，造成污水直排进入河道。河道排口污染的水量虽小（约占总水量1.4%），但其污染负荷不容忽视，特别是对TN、TP，排口污染为唯一水质超标的污染来源，对COD的污染超标部分贡献占比约30%。（3）研究区内源污染严重，底泥清淤不及时，5条河流长期未清淤疏浚，底泥污染物释放污染河流;河流流速均很慢，部分河段滞流现象严重，污染物蓄积严重，溶解氧含量低，水动力弱，自净能力差。（4）研究区在开展河道治理工作中可重点推进上游来水治理与城市地表径流控制工程，结合城市管网建设与定期河道清淤工作，达到全面提升区域水环境的目标。

参考文献

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收稿日期：2020-10-10

作者简介：周曼（1988-），女，汉族，中级工程师，2013年7月毕业于武汉科技大学，硕士，研究方向为流域治理，污染场地调查与修复。