榆林市河道水体纳污能力分析

李 莹，徐冬梅

（佳县水资源服务中心，陕西 佳县 719200）

1 概况

榆林市下辖12 个（市）县区，总人口365 万人。境内河流均为黄河水系和陕西省唯一的内陆水系。黄河在境内共389 km。集水面积在100 km2以上的河流共有109 条，主要是：无定河、窟野河、秃尾河、佳芦河、皇甫川、清水川、孤山川、石马川[1]。全市多年平均水资源总量为27.56 亿m3。按照水利部、黄委统一的水资源分区，榆林市水资源划分级别为一、二、三、四级分区。四级分区分别为吴堡以上右岸，无定河流域，陕北支流内流区，内流区，北洛河南城里以上，马莲河、蒲河、洪河，水域面积总共为43578 km2。

2 污染源调查估算

2.1 点污染源

以水功能区为单元，统计与水功能区对应的陆域范围内点污染源废污水和污染物排放量。具体见表1。

表1 点污染源废污水和污染物排放量

榆林市各水资源四级区中点污染源废污水年排放量超过500 万t 的有吴堡以上右岸、无定河流域及陕北支流。各水资源四级区2010 年废污水入河量具体情况见表2。其中吴堡以上右岸2385.8 万t、无定河流域为3248.3 万t、陕北支流为656.3 万t。榆林市各行政分区中，点污染源废污水年排放量超过500 万t 的有榆阳区、神木县及府谷县，其中榆阳区废污水年排放量为2468.4 万t、神木县为1423.0 万t、府谷县为692.5 万t。榆林市年废污水入河量在500 万t 以上的水资源四级区有：吴堡以上右岸、无定河流域。其中吴堡以上右岸1790 万t、无定河流域为2435.6 万t，二者年废污水排放量合计达到4225.6 万t，占全市的79%。

表2 榆林市各水资源四级分区2010 年废污水及主要污染物入河量表

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34.9%、20.1%和9.8%。

2.2 面污染源

根据榆林市水资源管理办公室统计数据，生活污水中污染物排放量按以下系数进行估算：CODCr：50 g/（人·d）；NH3-N：3.2 g/（人·d）；TN：6.4 g/（人·d）；TP：1.3 g/（人·d）农村生活垃圾和固体废弃物产生量按0.9 kg/（人·d），生活垃圾和固体废弃物中TN 占生活垃圾和固体废弃物量0.21%，TP 占生活垃圾和固体废弃物量0.22%，NH3-N 按照TN 的10%计算，污染物的入河量为产生量的55%。榆林市水资源四级分区2010 年面源污染物统计见表3。榆林市6 个水资源四级区中，以污染物入河量来统计，面源污染物入河量超过5 万t/a 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%。

表3 榆林市水资源四级分区2010 年面源污染物统计表 单位：t/a

3 污废水产生量及达标排放量预测

3.1 污废水产生量预测

将榆阳区等12 个（市）县区产生的废污水量汇总，得到榆林市不同水平年产生的废污水量，2020 年榆林市废污水量为13005×104m3，其中生活废污水量为6405×104m3，三产废污水量为1348×104m3，建筑业废污水量为186×104m3，工业废污水量为5066×104m3。2030 年榆林市废污水量为18540×104m3，其中生活废污水量为8231×104m3，三产废污水量为3649×104m3，建筑业废污水量为188×104m3，工业废污水量为6472×104m3。

从污水来源来说，生活污水量最多，2020 年占到总废污水产生量的49%，2030 年占总废污水产生量的44%；其次为工业废水，2020 年占到总污水量的39%，2030 年占总污水量的35%；第三为服务业，2020 年占总污水量的10.4%，2030 年达到19.7%，最少为建筑业，2020 年占到总污水量的1.4%，2030 年占总污水量的1%。

从污水产生的区域来说，榆阳区县最多，两个水平年污水量分别占总污水量的29.6%和26.7%；其次为神木县，各水平年污水量分别占总污水量的18.6%和23.5%；最少为吴堡县，各水平年污水量分别占总污水量的0.95%和0.97%。

3.2 榆林市达标污水及污染物排放总量预测

经测算，2020 年，榆林市达标排放水量为734.19×104m3，COD 排放量为367.1 t，氨氮排放量为36.71 t，主要来源于城镇生活以及工业废水排放。其中，达标排放水量最多的县为绥德县，约占排放总水量的30.4%，同时，该县COD 以及氨氮排放量为各县区最多，均占总排放量的30.4%。

2030 年，榆林市达标排放水量为1511.97×104m3，COD 排放量为755.98 t，氨氮排放量为75.60 t，主要来源同样为城镇生活以及工业废水排放。其中，达标排放水量最多的县同样为绥德县，约占排放总水量的30.4%，同时，该县COD 以及氨氮排放量为各县区最多，均占总排放量的30.4%。

4 水域纳污情况

依据《榆林市水功能区划》及《榆林市人民政府办公室关于下达县区2020 年和2030 年用水总量及重要水功能区水质控制目标的通知》，结合水功能区纳污能力预测计算。

4.1 水功能区纳污能力预测条件

（1）河流纳污能力预测条件

对榆林市各地表水体水功能区纳污能力分析的预测条件，以各一二级功能区河段主要排污河段中的基本断面设计流量来表示。现状年条件下采用90%保证率最枯月平均流量作为枯水期设计流量，规划年条件下按水资源配置，对现状条件下的设计流量进行修正和调整作为规划水平年的设计流量。

（2）湖库纳污能力设计条件

对红碱淖采用平均蓄水量和平均年汇入流量作为设计流量；对主要的水库蓄水工程按正常水位的库容蓄水量作为设计水量。

4.2 纳污能力计算

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。其中除红碱淖以外的所有二级水功能区均属于水资源开发利用区。

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，按下有机污染物衰减数学模型，确定现状年（2010 年）和规划年（2020 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，榆林市无实测和试验研究成果数据的条件下，参考对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10 m3/s 时分别为0.1389×10-4/s 和0.0810×10-4/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。

4.3 污染物入河量估算

（1）水体污染源分布

污染物入河量估算仍以二级水功能区为计算单元，限于污染源调查是以行政分区为基础，无法以个体点源分布情况进行分析，因此，综合污水及污染物入河量分析以行政分区综合点污染源与二级水功能区进行分布配置，以相应的水功能区所在河段及相关的纳污水资源五级区，为各水功能区相应的陆域范围。

（2）现状污染物排放量和入河量

按各水平年产生污水的生活用水和工业用水量预测成果，以五级水资源区和行政分区与二级水功能区相配置，分解到各二级水功能区，生活用水和工业用水废水排放率，2010 水平年，分别为0.78922 和0.18201，综合废水排放率为0.26857。废污水排放入河系数，现状年为0.5～0.85 不等，随着污水排放系统的防渗处理和管网化水平的提高，综合入河系数选取0.8，进行废水和污染物排放入河量的估算。

（3）污染物入河量估算

规划区各水功能区各水平年废水排放量、排放入河量及COD 和NH3-N 的排放量和入河排放量，综合分析现状年废水排放率及入河量数据，选取废水综合排放率为0.26857，选取综合废水和污染物入河系数为0.8，结合水功能区纳污能力预测计算结果见表4。

2020 年无定河金鸡沙～入黄口段、米脂～十里铺，芦河靖边段，榆溪河南郊农场～入无定河口段、窟野河神木段等水功能区，由于水源工程引水量较大或污水中NH3-N 浓度超标导致其纳污能力均为负值，其他河流河段尚具备一定的纳污能力。

2030 年河流纳污情况较2020 年略有不同，无定河金鸡沙～雷龙湾段、淮宁河入口～入黄口段达到水功能区水质目标要求，且具备一定的纳污能力。

榆林市各区县以及水资源四级区纳污能力见表5。

表4 榆林市规划年纳污水域及纳污能力统计表 单位：t/a

表5 榆林市各水资源四级分区纳污能力及污染物排放量比对分析表

5 结语

随着社会经济发展和城市污水量的激增，如何处理好、管理好污废水排放，是确保河道达到自身净化能力的重要举措。文章通过调查统计榆林市点源污染、面源污染现状，以及入河污染物情况，对2020 年、2030 年的污废水产量进行了预测，2020 年榆林市废污水量为13005×104m3，榆林市各区县COD以及氨氮纳污能力总计分别为13180.08 t/a、612.04 t/a；2030 年榆林市废污水量为18540×104m3，榆林市各区县COD 以及氨氮纳污能力总计分别为13811.18 t/a、668.80 t/a，四级分区河道纳污能力均大于预测的排污量，可供有关污水处理与管理进行决策参考。