青岛小珠山水库水环境容量研究_赵淑梅

式中, w 湖泊水库中有机物的水环境容量( kg/ d) ;
t 湖泊 水库 维 持其 设计 水 量的 天 数, 一般 按 30 d计;
cs 湖泊水库中的设计标准( mg/ L ) ;
c 水库中某污染物的实测浓度( mg/ L) ; v 水源保护区的设计水量( 104 m 3) ;
k 污染物耗氧系数( 1/ d) ; q 坝下保证流量( m3/ d) 。
根据 地面水环境质量标准 ( GB3838- 2002) , 采用 污染指数法, 分汛期和非汛期对小珠山水库进行水质 评价。评价结果表明, 2000 年小珠山水库入口和出口 两监测点在汛期和非汛期的水质均为 类水质, 表明 小珠山水库水质总体情况良好, 基本符合国家 生活饮 用水卫生标准 , 适宜作为城市集中饮用水水源; 参评 各指标中除 CODM n和 BOD5 的单项污染指数基本接近 1 外, 其余指标均未超过 地面水环境质量标准 , 说明 CODM n和 BO D5 是小珠 山水库突出超 标污染物, 因此 本文选择 CODMn和 BO D5 作为小珠山水库水环境容量 的计算指标。
2
0. 900 3. 160 12 3. 584
3
1. 233 3. 002 13 3. 619
4
1. 474 2. 781 14 3. 779
5
2. 054 2. 573 15 3. 852
6
2. 142 2. 294 16 4. 100
7
2. 407 2. 262 17 4. 233
1. 935 1. 833 1. 822 1. 791 1. 752 1. 732 1. 732
升水样 加入 1 mL 浓度 为 500 mg/ L 的 丙烯 基硫 脲
AT U ) , 以保证水样中只进行碳化反应, 抑制硝化反应。
将水样分别装在一系列的碘量瓶里, 放入 20 恒温生 化培养箱内进行培养, 从第 1 天到第 20 天, 每天从箱
内取出 1 份水样, 采用碘量法依次测定每 1 份水样的 Do 值, 据此 计算 BOD , 即 BOD210, BO D220, BOD230, BOD 2200的值。然后, 采用 最小二乘法 来确定耗 氧系数
小珠山水库于 1959 年 11 月开工建设, 1960 年完 工。控制流域面积 34 km 2, 总库容 3. 111 107 m3, 兴 利库容 2. 044 107 m3, 是洋河和汶河向黄岛区供水的 调蓄水库, 设计年供水量 1. 460 107 m3, 也是黄岛区 的主要供水水源地之一。水库主要用作城市供水水源 地, 兼作农业灌溉用水, 灌区设计灌溉面积 1 840 ha, 有 效灌溉面积 913 ha( 见图 1) 。
图 1 小珠山水库流域位置图 F ig. 1 L ocation of Xiaozhushan r eserv oir
1. 2 库区上游污染源现状分析 据调 查, 2000 年 小 珠 山 水 库 流 域 内 共 有 居 民
10 209人, 废水排污量为 2. 981 105 t / a; 主要污染物 SS 为1. 491 105 t/ a; CO D 为 9. 32 104 t/ a; BO D5 为 1. 12 104 t / a; 流域内有耕地和果园面积 887 ha, 主要 种植小麦、玉米和谷类等作物。
河流水环境容量的计算方法可分为解析法、试错 法、系统分析法、概率稀释模型法等, 其中以解析法应 用最为广泛。解析法确定河流水环境容量的基本方法 是利用经过实测资料验证的水质模型, 预测河流水体 中的污染物 ( 一般 为有机污染物 和其它污染物) 的浓 度, 将预测值与规定的水质目标进行比较, 在保护水体 环境的前提下, 用水环境容量计算模型确定允许的污 染负荷上限值, 即水环境容量; 水环境容量计算模型是 用水质模型模拟出的河流水质来计算河流的水环境容 量, 其计算结果的准确性取决于水质数学模型精确程 度[ 4] 。河流水环境容量的计算模型很多, 但其基本形 式都是: 水环境容量= 稀释容量+ 自净容量+ 迁移容 量。其中, 稀释容量和迁移容量已有公认的计算方法, 而自净容量的计算方法不一[ 5] 。
2 环境容量计算
2. 1 计算模式 水库的水环境容量是由水库水体的稀释容量、自
净容量、迁移容量等三部分相加而得到的, 对于水库水
体的环境容量, 在 GB3839- 83 制定地方水污染物排放
标准的技术原则与方法 中, 推荐湖泊水库有机物水环 境容量计算公式为[ 6] :
w=
1 t
(
cs -
c) v + K csv + csq 。
本文结合黄岛区主要供水水库小珠山水库水资源 和水环境特征, 尝试采用 GB3839- 83 的水库水环境容 量控制法对小珠山水库进行水环境容量及允许排污量 的计算, 可为小珠山水库流域的总量控制和为管理、决 策提供科学的依据。
1 小珠山流域环境概况
1. 1 自然地理 小珠山水库位于胶南市黄山镇插旗 崖村, 岛耳河
第 36 卷 第 6 期 2006 年 11 月
中国海洋大学学报
PER IOD ICA L O F O CEAN U N IVER SITY OF CHIN A
36( 6) : 971~ 974 Nov. , 2006
青岛小珠山水库水环境容量研究
赵淑梅1, 郑西来2, 李玲玲2, 张晓辉2
( 1. 青岛市政工程设计研究院, 山东 青岛 266071; 2. 中国海洋大学环境工程系, 山东 青岛 266100)
污量。研究结果表明, 小珠山水库适合作为城市集中 饮用水 水源; BOD5 和 CODMn 水环境 容量理 论允许排 放量分 别
为 287 kg/ d 和 347. 9 kg/ d, 但实际允许排放量应保证< 71. 8 kg/ d 和 86. 9 kg/ d。
关键词: 小珠山; 水库; 环境容量
中图法分 类号: X524
摘 要: 水环境容量是以水环境目标和水体稀释自净规律为 依据。水 体中污染物的排入, 要与水环境容量相适应,
如果超出 水环境容量, 就必须采取保护措施, 以保护水体水质不受污染。本文根据水库水环境容量计算方法, 采用室
内模拟实验确定 BOD 耗氧系数和 CO DMn耗氧系数, 确 定了小 珠山水 库的水环 境容量, 并 推求出 小珠山水 库允许 排
考虑到其他污染源, 留有余量, 实际允许排放量取 理论允许排放量的 25% 计算[ 8] 。计算结果小珠山水库 BOD5 和 CO DMn实际允许排放量分别为 71. 8 kg/ d 和
CO DMn值, 即 CO D210, COD220, CO D230,
C
OD22
Biblioteka Baidu0 0
的值。
然后由这些测定值, 采用最小二乘法来确定耗氧系数
K 值。 逐日的 BO D 和 CODMn 测定结果( 见表 1) 。经计
算, 小珠山水库 BOD 耗氧系数为 0. 075, CODM n耗氧系
6期
赵淑梅, 等: 青岛小珠山水库水环境容量研究
K 值。
CO D 耗氧系数 K 是模拟 CODM n的 1 个重要参数。 本文利用 CO DMn 测定值确定耗氧系数 K 。对小珠山 水库进行取样, 把水样放入 20 恒温生化培养箱内进
行培养, 从第 1 天到第 20 天, 每天从箱内取出 1 份水
样, 采用 高锰酸钾( 酸性法) , 依次 测定每份 水样的
973
数为 0. 079。
表 1 BOD 和 CODMn逐日测定结果表 Table 1 Day by day measurements of BOD and CODMn / mg L- 1
时间 BOD
T ime/ d
时间 CODM n T ime/ d
BO D
CODMn
1
0. 524 3. 362 11 3. 541
2. 2 参数确定方法
在进行水环境容量的计算过程中, 关键的一步是 准确确定模型参数。模型参数的准确与否, 直接关系
到水环境容量的计算结果。本文采用室内模拟实验确
定 BO D 耗氧系数和 CODMn耗氧系数[ 7] 。 本文确定 BOD 耗氧系数 K 的具体方法是: 对小
珠山水库进行取样, 在每个水样中加入硝化抑制剂( 每
基金项目: 国家自然科学基金项目( 40272108) 资助 收稿日期: 2005-10- 11; 修订日期: 2005-12-10 作者简介: 赵淑梅( 1978-) , 女, 硕士, 助工。E-mail: zhaoshmei@ 163. com
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中 国 海 洋大 学 学 报
2 00 6 年
湖泊水库水环境容量的计算是以水质目标和水质 模型为基础, 由于湖库具有广阔的水域、缓慢的流速和 风浪作用大等显著的特点, 湖库水质模型和河流水质
模型相比具有不同的特点, 主要表现为水质模型中的 源和汇项比较复杂。目前, 我国多采用 GB3839- 83 中 推荐的公式计算湖泊水库中有机物的水环境容量[ 6] 。
据统计, 小珠山流域内并无大的工厂企业污染源, 但流域内存在有潜在污染源隐患, 这些工业企业废水量 较大, 虽然目前没有直接进入饮用水源区, 但遇到大雨 或出现其它故障, 污水将大量溢出造成水库水源水质污 染。主要的污染隐患企业有小笠原电子部品公司、青岛 光华高温材料厂、青岛增塑剂厂、四机黄岛制剂室和青 岛海藻保健品开发公司等, 这些企业合计年废水排放量 为 2. 82 104 t, 主要污染物 SS, COD, BOD5 和 NH3- N 年排放量分别为 1. 92 t, 3. 93 t, 1. 73 t 和 0. 17 t。 1. 3 水环境容量计算指标的确定
据多年监测资料, 小珠山水库上游平 均来水量为 0. 23 m3/ s、上游来水 BO D5 浓度和 CODMn 浓度分别为 1. 92 mg/ L 和 3. 44 mg/ L。计算小珠山水库上游来水 实际进库的 BOD 5 和 CO DMn的量分别为 38. 2 kg/ d 和 68. 3 kg / d; 小珠山水库 BOD5 和 CO DMn理论允许排放 量分别为 287 kg/ d 和 347. 9 kg / d。
式中右边 3 项分别为稀释容量、自净容量和迁移 容量。由于小珠山水库在枯水期的入流较小, 而水库
排放出的水流量也小, 故水库水体的迁移容量可忽略
不计, 即坝下保证流量 q 为 0; 水源保护区设计水量取
水库 的 死 库 容; 按 照 地 表 水 质 量 标 准 ( GB38382002) , 根据黄岛区水功能区划, BOD5 和 CODMn的水质 标准分别取为 3 mg/ L 和 4 mg/ L 。
文献标识码: A
文章编号: 1672- 5174( 2006) 06-971- 04
水体水环境容量可以表述为在水资源开发利用区 域内, 按给定的水质目标和设计水量、水质条件, 水域 能接纳污染物的最大量[ 1] 。水环境容量的大小不仅取 决于自然环境条件, 以及水体自身的物理、化学和生物 学方面的特性, 而且与水质要求和污染物的排放方式 有密切关系[ 2] 。我国以前的学者对环境容量的研究主 要集中在水质模型、水环境容量的理论研究以及局部 流域或河段的环境容量, 而对水库水环境容量的研究 报道相对较少[ 3] 。
上游。小珠山流域属暖温带半湿润季风气候, 有明显 的海洋气候特点。年平均气温 12. 5 , 年平均降水量 747. 0 m m, 年平均日照数为 2 543. 1 h, 年平均相对湿 度为 75% , 年平均蒸发量为 568. 0 mm。流 域内的地 层、岩石主要为下元古界胶南群的片岩、片麻岩、燕山 晚期侵入岩等。
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2. 690 2. 130 18 4. 650
9
3. 073 2. 062 19 4. 712
10 3. 342 1. 920 20 4. 800
1. 729 1. 726 1. 724
2. 3 计算结果分析 小珠山水库的水位年内变化比较稳定, 故水库计
水量的天数 t 以 30 d 计。BOD5 和 CODMn 的背景浓 度是通过历年监测数 据得到; BOD5 和 CODM n的 水质 标准采用 类水质标准。另外, 水源保护区设计水量 取水库的死库容, 枯水季节坝下保证流量 q 取0 m 3/ d。 经计算, 小珠山水库 BOD5 和 CODMn 水环境容量值分 别为 325. 2 kg / d 和 416. 2 kg/ d。