河流水质时空变化特征及污染源分析研究*——以遵义市打秋坪断面为例<br/>

河流水质时空变化特征及污染源分析研究*——以遵义市打秋坪断面为例

2021-11-19陈昱潼肖厅厅张亚李楠韩涛

区域治理 2021年44期

陈昱潼，肖厅厅，张亚，李楠，韩涛

1.中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司；2.中电建生态环境设计研究有限公司；3.中国长江三峡集团有限公司

打秋坪断面是考核遵义市中心城区贯城河—湘江水质的国家考核断面，其水功能区划水质考核目标为III类。分析打秋坪断面2017-2020年主要污染因子浓度变化情况，枯期（1-4月）存在水质为IV-V类的情况，尚不能稳定达标。湘江流域作为长江上游重要支流乌江的主要支流之一，实现打秋坪断面的稳定达标，是落实习近平总书记关于“守住发展和生态两条底线”“共抓大保护，不搞大开发”的重要指示，深入贯彻落实十八大关于生态文明建设，满足国家“水十条”及《长江经济带生态环境保护规划》要求的重要抓手[1-3]。

文章以湘江打秋坪断面为例，在分析其上游27个断面例行监测数据的基础上，分析湘江流域水质评价结果。进一步分析得出打秋坪断面主要污染因子时空分布特征，识别打秋坪断面主要污染源，并最终提出针对性流域综合治理对策，以确保打秋坪断面水环境治理达III类水质的目标要求，为湘江流域水环境综合治理提供可靠的技术支撑。

一、研究区及数据

湘江是乌江左岸的一级支流，干流发源于汇川区毛石镇乐遥村，流经汇川、红花岗、新蒲新区后进入播州，在播州区铁厂镇三星村汇入乌江，干流全长155km，全流域面积4913km²，打秋坪断面以上流域面积2032 km²。湘江干流横穿主城区，为需水量最大及污水排放量最大的共存区。

根据遵义市气象站多年平均降水量为1054.0mm，最大年降水量为1497.3mm，最小年降水量为690.0mm，最大年降水量是最小年降水量的2.17倍。降水年内分配不均，5-10月降水量站全年的77.0%，11-4月降水量站全年的23.0%。

本次共对打秋坪断面2015-2020年水质数据及其上游喇叭河、高坪河、高泥河、洛江、虾子河、蚂蚁河、礼仪河、深溪河、仁江等主要河流的27个水质监测断面2019-2020年例行监测数据进行分析，主要评价污染因子COD、NH3-N、TP指标，其余指标辅助评价。

二、水环境质量变化趋势及污染源分析

（一）打秋坪断面历年逐月水质变化情况

2017-2020年历年逐月水质监测资料显示，近年来，各监测指标数值逐渐降低，水质有较明显的改善。主要是近两年开展了部分管网完善、河道治理及污水处理厂的新建和扩建，减少了污染物入河，改善了水质状况。

从年内各污染物浓度变化来看，污染物超标月份主要集中在年内枯期；从各次超标的因子来看，主要为NH3-N和TP。汛期水质较好，均能满足水功能区划水质目标。其中2019年仅4月TP超标0.05倍，2020年仅1月TP超标0.1倍，较2017、2018年枯期水质有明显的改善。

（二）湘江干支流水环境质量评价

湘江干流洗马桥断面以上段水质较好，满足III类水质目标；湘江干流自干打垒断面到羊柱头渡口断面处水质为V-劣V类，主要超标因子为NH3-N、COD、TP；羊柱头渡口断面下游，由于下游三坝河、仁江、鱼剑河等清洁支流汇入，稀释了河流污染物浓度，从而打秋坪断面处水质逐渐恢复至III类，但仍存在第一、二季度TP超标的情况。

支流来看，高坪河水质为III类，满足水功能区划要求；洛江水质除2019年10月为劣V类外，其余时段水质普遍为II-III类；高泥河水质在2019年2月和4月为IV类，2019年10月为劣V类，不能稳定达到III类水质标准；蚂蚁河、虾子河、礼仪河、忠庄河水质较差，基本为V-劣V类水质，在枯期严重影响打秋坪断面水质。

（三）打秋坪断面污染源分析

通过对各类污染源污染物排放量的调查，分析打秋坪断面污染源构成情况，其中包括城市生活污染源、农村生活污染源、工业污染源、农田径流污染源、畜禽养殖污染源、城市面源和底泥内源等，汇总出打秋坪断面污染源调查范围内污染源入河量（见表1）。2020年流域范围COD、NH3-N、TP入河总量分别为20364.7t/a、1490.2t/a、272.9t/a。

表1 打秋坪断面以上流域范围污染物入河量

打秋坪各污染因子入河量配比，COD贡献率由大到小排序为城市生活污染源65%、城市面源20%、农村生活污染源11%；NH3-N贡献率由大到小排序为城市生活污染源63%、农村生活污染源18%、底泥内源8%；TP贡献率由大到小排序为城市生活污染源68%、农村生活污染源17%、城市面源6%。

本次污染源调查结果来看，主要污染因子的来源占比差异不大，城市生活污染源和农村生活污染源为主要污染因子的主要来源。考虑流域范围主要为遵义市城区，人口密集，且现状条件下污水管网收集能力有所欠缺，故而城市生活污染源占比较高；另一方面，规划范围内城区周边的农村生活污水集中收集处理率偏低、污水散排情况较为严重，因此农村生活污染占比也较重。

三、打秋坪水质保障对策

打秋坪断面现状基本满足Ⅲ类水质要求，但湘江流域作为需水量最大及污水排放量最大的共存区，随着遵义市城区逐步增加的人口和不断的城市化发展，若不采取相应而有效的措施打秋坪断面水质恶化是必然的。因此需要采取响应控制措施，以保证未来水质保持稳定达标，实现水环境长治久安。

（一）加强生活污染治理

1.城市生活污染源治理

基于入河污染物分析结果，蚂蚁河、忠庄河、高坪河水质较差，污染物主要来源于城市生活污染。为保证打秋坪断面水质稳定达标，首要措施就是消减城市生活污染源入河量，可以通过污水处理系统优化和提高污水收集率两个方面实现。

湘江流域城市污水厂共有14座，其中65%的污水集中在南部一期和二期处理（30万m³/d）。同时部分污水厂进水量较少，部分污水厂长期处于满负荷甚至超负荷的运行状态，且南部污水厂末端存在部分污水直排入河的问题。

由于城区污水主要集中在南部污水厂进行处理，生活污水通过长距离输送至下游处理，一方面增加主管网负荷，另一方面不利于污水的有效处理。因此建议在湘江上游区域新建部分污水厂，实现上游片区污水就地收集处理，尾水作为湘江的生态补水，提高湘江水体自净能力。

污水厂尾水作为湘江的主要来水之一，现尾水排放为一级A标准，是城市生活污染入河量的重要组成部分。为保证打秋坪断面稳定达标，建议对上游部分污水厂提标改造达“类Ⅳ类”标准，减少尾水入河污染物，加大上游支流水环境容量。

2.农村生活污染治理

目前部分村寨已经完成了污水处理设施的建设，但运行管理薄弱。已建管渠、污水处理设施大多年久失修，淤积严重，维护污水管渠、污水处理设施的人力及设备不足，且未能有效建立污水处理收费的机制，导致污水处理设施的无法有效运行。

流域内农村生活污水主要以散排为主，本次规划主要考虑以村、寨、组为一个污水收集范围，根据现场地势状况，合理建造分散式污水收集处理系统。根据区域的实际情况，采用适宜的污水收集模式和处理技术，优先集中处理，辅以分散处理的居民生活污水处理工程。

（二）城市面源污染治理

尽量维持城市开发前的自然水文特征，对已经受到破坏的水生态系统，综合运用物理、生物和生态等技术手段进行恢复，同时控制雨水面源污染、雨污混接污染和合流溢流污染。

根据遵义城区的实际情况，遵义市中心城区河道主要以直立式挡墙为主，水生态系统受到破坏，城市径流污染较大部分通过地面径流直接入河，因此本文建议城市建设过程中增加绿地、广场等面积，充分利用土壤渗透和绿化滞留、吸附作用削减雨水径流的污染负荷，同时在径流污染入河前端设置截留设施，以进一步拦截、削减入河径流污染物，保证湘江干流水质持续变好的同时做到重点污水监测断面稳定达标。

（三）其他污染源治理

在生活污染和城市面源污染治理的基础上，加强区域其他污染源协同处理。

（1）工业污染：优化工业产业结构；对重点工业企业开展清洁生产改造、废水集中处理、废水综合利用、应急设施建设等治理措施；合理规划布局，工业实行逐步退出中心城区，进入工业园区，形成统一管理、统一治理的模式；对工业污染企业实施在线监控，初步制定在线系统监控方案，实时动态监测和对特征污染物的追溯、跟踪，重点污染企业聚集园区可选择“一厂一管”模式，提出重点污染企业日常监控和应急管理要求。

（2）畜禽养殖：推进沼气利用工程，加强畜禽粪污的资源化利用。积极推广干式清粪法、节水引水技术、雨污分流，实现污染物的减量化；利用固液分离、污水收集与调节、高效厌氧发酵等技术，实现粪污的无害化。固态粪采用脱水、烘干制粒等技术，制造有机肥料、鱼用饲料、汽化炉的燃料、食用菌的基料，或采用强制通风静态垛堆制成初级有机肥；污水经厌氧发酵、氧化净化，供农作物灌溉利用，实现粪污资源的化利用。

（3）内源污染：结合水体生态系统的保护需求，考虑紧迫性及经济性因素，对重度营养盐污染部分底泥进行疏浚处理，即采用物理手段疏挖表层淤泥，将疏浚底泥转移至地面进行处置，防止其对上层水体产生二次污染。疏浚后的高营养盐淤泥可进行资源化利用，通过固化、干化、土壤化等一系列技术处理，富含氮、磷等有机质的淤泥可提供植物生长所需的营养物质，可将淤泥还田作为有机肥施用或在洼地堆放后作为农林用土，并根据实际情况开展水生态修复工作。