北方季节性河流纳污能力及限制排污总量分析

引言
胶南市位于山东半岛西南部，北纬３５０ ３５’，３６。０８’，
东经１１９０ ３０７～１２０。１ｌ’之间，属低山丘陵区，境内山峦起 伏，地势西、北偏高，南、东临海处偏低，自西北向东南倾斜入 海。境内２．５ｋｍ长以上的河流（含大河支流）有１ ２５条。其中较 大的河流ｌＯ条，独立人海的小河流２６条，均属典型的北方季 节性山区河流。 众所周知，北方河流季节性非常明显，径流年内分布极 不均匀。根据１９５６—２０００年水文资料分析，汛期（６～９月） 的径流量占多年平均年径流量的８７％，多年平均７—８月 径流量占多年平均年径流量的７８％，枯水期（１０—５月）的 径流量仅占多年平均年径流量的１３％。由于河流源短流 急，水资源开发利用难度较大，为缓解水资源紧缺状况，水 利部门为了提高水资源开发利用率，除建有部分中小型水 库外，还在１０条主要河道上建有拦河闸坝１８处，在风河、 巨洋河、错水河等较大河流上建有３级以上梯级拦河闸，使 得天然河道丧失了自然水力特性而与水库水力特性相似。 显然，继续采用常规的河道纳污能力数学模型计算纳污能 力，计算结果将产生较大误差。本文以胶南市为研究对象， 针对青岛地区季节性河流特点，分别采用河口一维模型，均 匀混合模型、河流一维模型，分别计算河口感潮河段、拦河 闸及一般天然河道纳污能力，使得计算结果更加符合实际。
以选择的比值近似作为设计蓄水量（ｖｎ＝ａ ｘｖｎ）。 ２．２．３断面设计流速 河道断面流速与断面流量具有正相关关系ｕ＝ａＱ“，选取 了红旗水文站５３组涵盖计算河段设计流量范围的实测流 量流速资料进行相关分析，取得了红旗水文站流量流速相 关关系，ｕ－－Ｏ．３４２７Ｑｏ－““（相关系数Ｒ＝Ｏ．９７ ｏ对没有实测流 量流速资料的河段，根据式ｕ＝ａＱ“推求设计流速。 ２．２．４综合衰减系数Ｋ 本文模型中采用的综合衰减系数系淮河流域水保局分 析的相关关系，经青岛市大沽河部分实测资料综合而得。综 合结果为：ＣＯＤ综合降解系数ｋ－－Ｏ．０５０＋０．６８ｕ；氨氮综合降 解系数ｋ＝Ｏ．０６１＋０．５５１ｕ。拦河闸ＣＯＤ和氨氮综合衰减系数 采用实测综合法确定。 ２．２．５纵向离散系数Ｅｘ 河口感潮河段纵向离散系数采用爱尔德公式计算： Ｅｘ＝５．９３ＨＶ＇ｇＨＪ～
ＣｏＤ
限制排污总量
限制排污总量确定原则是在改善饮
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水功能区名称 风河西支流饮用水源区 风河干流饮用水源区 风河干流景观娱乐用水区 横河饮用水源区 白马河饮用水源区 吉利河饮用水源区 巨洋河饮用水源区 巨洋河农业用水区 甜水河饮用水源区 潮河饮用水源区 合计
９０％保证率限制 纳污能力（ｔ／ａ） 排污总量（ｔ／ａ）
２区域概况
２．１河流、水系和经济概况 菏泽市属黄河冲积平原，地势平坦，土壤肥沃，除黄河 滩区３７９ｋｍ：为黄河流域外，其余均为淮河流域。河道径流 注入南四湖。境内河流丰枯变化大，属季节性河流。是山东 省确定重点发展的优质农副产品生产加工基地、能源化工 基地和商贸物流基地。 ３．２限制排污总量核算成果 入河污染源现状调查评价是合理核定限制排污总量的 基础。通过对胶南市１０个水功能区１２个排污口调查监测， 污废水现状入河排放量为１２６２．５８万ｔ／ａ，ＣＯＤ排放量 ３０６６．１９ｔ／ａ，ＢＯＤ，排放量８８４．７２ｔ／ａ，氨氮排放量２６３．５３ｔ／ａ， 挥发酚排放量０．２８ｔ／ａ。 根据限制排污总量原则及纳污能力计算结果确定了各 水功能区限制排污总量，计算成果见表１。
ＱＩ广—拦河闸人流量，ｍ３／ｓ；
其余符号意义同前。 ２．２模型参数的确定 ２．２．１断面设计流量 计算断面的设计流量是水功能区纳污能力计算的重要 参数。为保证水功能区水质目标正常情况下不被破坏．选取 不为零的最小月平均流量作为样本，计算９０％保证率设计 条件下的设计流量。本文应用具有较长系列的红旗水文站 近期３０年实测流鼍资料，采用矩法计算系列均值、ｃｖ、ｃｓ 值，经Ｐ—ｍ型频率曲线适线后得到９０％保证率对应的设计 流量为０．００５ｍ３／ｓ。无水文站的河段采用水文比拟法确定断 面设计流量。 ２．２．２拦河闸设计蓄水量 由于缺乏拦河闸实测蓄水量资料，根据相近流域气候条 表１
Ｌ——计算河段长度，ｍ；
２纳污能力计算
水域纳污能力是指在水域使用功能不受破坏的条件 下，受纳污染物的最大数量，即在一定设计水量条件下。满 足水功能区水环境质量标准要求的污染物最大允许负荷 量。其大小与水功能区范围的大小、水环境要素的特性和水 体净化能力、污染物的理化性质等有关，可应用数学模型对 其数值进行计算。 ２．１采用的水质模型 纳污能力数学模型是依据河道、水库的水力、水文特性
２００９年３月２１日水利部部长陈雷接受新华社记者专
访时表示，解决我国日益复杂的水资源问题，必须实行最严 格的水资源管理制度，全面提高水资源管理能力和水平，着 力提高水资源利用效率和效益，以水资源的可持续利用支 撑经济社会的可持续发展。必须不断完善并全面贯彻落实 水资源管理的各项法律、法规和政策措施，划定水资源管理 三条“红线”：一是明确水资源开发利用红线，严格实行用水 总量控制；－－是明确水功能区限制纳污红线，严格控制人河 排污总量；三是明确用水效率控制红线，坚决遏制用水浪 费。菏泽市水质现状还不适应第二条红线，所以菏泽市制定 水功能区限制纳污指标和研究划定水功能区限制纳污预警 线控制入河排污总量问题已是迫在眉睫。
３污染源评价
３．１迭标排放情况 依据《城镇污水处理厂污染物排放标准》 （ＧＢｌ８９１８—２００２）标准中的一级标准Ｂ标准和《山东省海河 流域水污染物综合排放标准》（ＤＢ３７／６７５—２００７）对全市排 污口进行达标评价。该标准适用于排入ＧＢ３８３８—２００２地表 水ｍ水域的污水处理厂出水。 评价结果显示在评价的２２处人河排污口中，只有６处 排污口能够达标排放，达标率约为３０％。 ３．２主要污染源与主要污染物 采用等标污染负荷法确定全市的主要污染物与主要污 染源。 依据２００９年６月监测结果进行评价，菏泽市主要的污 染源为一些城区综合排污口和化工企业排污口，其中最主 要的排污口为菏泽市睿鹰化工厂排污口。主要污染物为 ＣＯＤ、ＢＯＤ５、ＮＨ３一Ｎ、ＴＰ等。 为了与本文采用的计算方法作比较，按照常规计算 方法对胶南市河流纳污能力进行了计算，得出了９０％设 计条件下，ＣＯＤ和氨氮的纳污能力分别为１３３．１６ｔ／ａ和 ５．３２ｔ／ａ的结果，比本文采用的方法计算结果偏小４１％。从 计算结果上分析，按照常规计算方法计算胶南市河道纳 污能力的数值明显偏少，主要原因是常规计算方法忽略 了拦河闸坝的影响。从成因上分析，由于拦河闸坝的建 设，改变了河道水力特性，水域面积和水量的增加使得纳 污能力相应增加，针对胶南市１８座拦河闸坝而言，ＣＯＤ 纳污能力增加了４１％。由此可知，建有梯级拦河闸坝的季 节性河流计算河道纳污能力时，拦河闸坝的纳污能力是 一项不可忽视的重要因素，应充分考虑其不同于一般河 道的水力特性，针对其特性选择合适的模型计算其纳污 能力，确保计算结果真实可靠●
０．５１ ４３．２８ １１４．４０ ２．３３ ３６．２３ ９．０７ ９．１９ ６．０４ ４．０５ Ｏ．５８ ２２５．６９
氨氮
０．０３ ０．４１ ２．３８ Ｏ．０５ ２．２７ Ｏ．２３ ０．１１ ０．０９ Ｏ．１３ ０．０３ ５．７４
用水源区水质的条件下，充分利用水体 纳污能力满足其他类型水功能区水质要 求而确定的最大排污总量。 （１）为保障城乡居民生活用水安全， 应维持或逐步改善功能区的水质，限制 排污总量取纳污能力与现状污染物入河 量中的较小者。 （２）满足农业、景观娱乐用水需要的 河道水域，其水质以能满足用水需要为 原则，限制排污总量取纳污能力。 （３）排污控制区按一级Ａ控制（ＣＯＤ ６０ｍｅＣＬ，氨氮８ｒａｇ／Ｌ）。
鬏水污染防治探讨】ｌ
ｊ匕方季苇牲河流纳污能力及限幕蛹Ｅ污总量分析
王成见１孟春霞２王琳１孙宝权， （１青岛水文水资源勘测局青岛
２６６０７１
２中国海洋大学青岛
２６６１００）
【摘要】本文以青岛胶南市为例，在分析了胶南市水文气象、入河排污口水质资料的基础上。研究了胶南市河流的水文规
律以及河道拦河闸的水力特性，针对季节性河流具有河道、水库双重水力特性的特点，综合采用河道、水库纳污能力计算模 型计算河道、拦河闸的纳污能力并提出限制排污总量意见。计算结果显示：拦河闸坝纳污能力贡献率达到４ｌ％；现状入河排 放量远大于河道纳污能力，ＣＯＤ和氨氮削减量分别为２９３３．３４ｔ／ａ和２６０。７６ｔ／ａ，占总排放量的９５．７％和９８．９％，削减任务相当 艰巨。
Ｍ＝［ｃｓ－Ｃ护ｘｐ（芋）］ｅｘｐ（告）×Ｑ
式中：Ｍ——河道纳污能力，幽５
Ｃ旷一上游断面的污染物浓度，ｍ以５
ｃ广—计算河段下断面水质目标浓度值，ｍｒＣＬ；
Ｕ——河道断面的平均流速，ｍ／ｓ； Ｋ——污染物综合衰减系数，Ｉ／ｓ；
卜河道断面设计流量，ｍ３／ｓ。
２．１．２河口一维模型 胶南市风河（橡胶一坝一人海口河段）、白马河（白马河 大桥。耿家岚）为感潮河段，受海水潮汐影响较大。故采用
河口一维模型计算其纳污能力。
河口一维模型：Ｍ－偌：：三三：：；：芝；：
潮汐河段的水力参数可按高潮平均和低潮平均两种情 况，简化为稳态流进行计算。如果污染物排放不随时间变 化，涨潮与落潮的污染物浓度分别按下式计算。 涨潮（ｘ＜Ｏ，自ｘ＝Ｏ处排入）：
Ｃ（ｘ）ｙ－－－－者ｅｘｐＩ菱（１＋Ｎ）ｌ＋Ｃｏ
万方数据
【关键词】季节性河流纳污能力
１
限制排污总量 而确定的。根据河道（水库）水力特性不同，一般流量较小的 中小型河道采用零维模型或一维模型，流量较大的大型河 道采用二维模型；一般中小型水库采用湖（库）均匀混合模 型；感潮河段采用河口一维模型。本文根据胶南市河道水力 特性，采用河口一维、河道一维和湖（库）均匀混合模型分别 计算了感潮河段、一般天然河道和河道拦河闸的纳污能力。 ２．１．１河流一维模型 胶南市水功能区内的各河流均属于小型河流，枯季流 量小于０．１ ｍ３／ｓ，宽深比较小，污染物质在河流横断面上能很 快混合，故采用一维水质模型。 一维水质模型：
各拦河闸的气候和下垫面条件，选用与上述相似的水库最枯 月库容与兴利库容的比值（仅＝上），将拦河闸设计蓄水量乘
Ｖ共
式中：Ｃ（ｘ）．．、ｃ（ｘ）下－—分别为涨、落潮的污染物浓度．
ｍｇＬ；
ｕ广一水流的纵向流速，ｍ／ｓ；
Ｅ广—．纵向离散系数，ｍ２／ｓ；
Ｑ Ｐ、Ｑ下．——分别为计算水域涨潮、落潮的平均流 量，ｍ３，ｓ。 ２．１．３湖（库）均匀混合模型 该模型适用于污染物均匀混合的小型湖（库），河道拦 河闸具有类似水库特性，其纳污能力按下式计算： Ｍ＝ＣｓＶＫ＋（ＣｒＣｏ）ＱＬ 式中：Ｖ－——设计水文条件下的拦河闸蓄水量，ｍ３；
Ｏ ０ ２６２６．７２ １９２．７９ ０ ０ ２４５．７９ ０ ０．８９ ０ ３０６６．１９
万方数据
ＺＨ／ＨＵ＆Ｉ
２０１０．１２
Ｈ水污染防治探讨１１
菏泽市水功能区限制纳污控制指标和警戒线
毕桂真贾平英王卫萍黄东 （山东省菏泽水文水资源勘测局菏泽２７４０００）
【摘要】本文通过对菏泽市水文规律、污染源排放情况、水功能区水质现状的研究评价，计算菏泽市水功能区纳污能力，核
ＣｏＤ
Ｏ ０ １１４．４０ ２．３３ ０ ０ ９．１９ ６．０４ ０．８９ ０ １３２．８５
９０％保证率
３．１限制排污总量确定原则
氨氮
Ｏ Ｏ １８５．４ ３０．２６ Ｏ Ｏ ４７．１２ ０ ０．７５ Ｏ ２６３．５３
氨氮
Ｏ ０ ２．３８ ０．０５ Ｏ Ｏ Ｏ．１１ ０．０９ Ｏ．１３ ０ ２．７７
ＣｏＤ
定菏泽市限制纳污指标，并对水功能区可能面临的超标风险进行分析，划定菏泽限制纳污警戒线。
【关键词】纳污能力
１
限制纳污指标超标风险纳污警戒线 ２．２水功能区划分情况 依据《山东省水功能区划》要求。菏泽市共划分８个一 级水功能区。主要为开发利用区。１４个二级水功能区，功能 区总长度为５６７．３
ｋｍ。
水功能区纳污指标和预警线划定的目的及意义
式中：Ｈ＿河道断面平均水深。ｍ；
卜一河流水力比降。
２．３纳污能力计算成果 模型参数确定后，应用相应的模型分别计算河道、拦河 闸、感潮河段纳污能力，计算结果为：在９０％设计条件下，胶 南市水功能区ＣＯＤ和氨氮的纳污能力分别为２２５．６９妇和 ５．７４ｔ／ａ。各水功能区纳污能力情况见表ｌ。
３
胶南市各水功能区纳污能力限制排污总量计算成果表 现状入河 排放量（ｔ／ａ）
ＺＨＩＨＵＡＩ
２０１０．１２
ｌ【水污染防治探讨ＩＩ
落潮（ｘ＞０）： 件相似的特性，选用了有实测资料的铁山水库、小珠山水库、吉 利河水库和陡崖子水库共４座水库蓄水量资料，分析得到９０％
Ｃ（ｘ踣昔唧［菱…叫如
其中。Ｎ为中间变量
保证率的各水库最枯月库容与兴利库容的比值（Ｑ＝｝）。根据
Ｖ兴
Ｎ＝、／１“ｌ（Ｅ，，ｕ，２