同沙水庫(kù)水環(huán)境容量分析

韓嬌

(廣東環(huán)境保護(hù)工程職業(yè)學(xué)院，廣東 佛山 528216)

同沙水庫(kù)位于東莞市同沙村，攔截東江一支流寒溪河黃沙水，集水面積100km2。為解決東莞市城市供水率低，調(diào)節(jié)能力和抗風(fēng)險(xiǎn)能力差等問(wèn)題，2006年，市政府明確將城區(qū)庫(kù)區(qū)容量最大的同沙水庫(kù)作為重點(diǎn)保護(hù)的預(yù)備水源之一。但水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果顯示，多項(xiàng)指標(biāo)超標(biāo)。

水環(huán)境容量是指水體在一定的規(guī)劃設(shè)計(jì)條件下的最大允許納污量，其大小隨規(guī)劃設(shè)計(jì)目標(biāo)的變化而變化，反映了特定水體水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)與污染物排放量之間的動(dòng)態(tài)輸入響應(yīng)關(guān)系［1］。對(duì)水庫(kù)的水環(huán)境容量進(jìn)行計(jì)算分析，有助于了解水庫(kù)的污染現(xiàn)狀、自?xún)裟芰Γ瑸榭刂莆廴疚锱c保護(hù)水環(huán)境提供參考［2］。

1 水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

選取同沙水庫(kù)南部進(jìn)水、北部出水兩個(gè)主要監(jiān)測(cè)斷面，監(jiān)測(cè)指標(biāo)主要包括:COD、TN、TP、NH3－N。2006年第1季度，2007－2008年第1、2、3、4季度的水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖1、圖2、圖3、圖4。

由圖1、圖2、圖3、圖4可知，水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)中，總氮除2007年第3季度北部出水、2008年第4季度南部進(jìn)水和第3季度北部出水達(dá)到V類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)外，其余均為劣V類(lèi)，尤其是2008年第1季度，南部進(jìn)水最高超過(guò)V類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)12倍，北部出水最高超過(guò)V類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)8.4倍;化學(xué)需氧量北部出水均達(dá)到Ⅳ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn);總磷污染較為嚴(yán)重，2007年南部進(jìn)水除第3季度達(dá)Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)外，其余均為劣V類(lèi)，北部出水2006年第4季度、2007年第4季度和2008年第1季度均為劣V類(lèi)，2007年第4季度和2008年第1季度的南部進(jìn)水和北部出水均為劣V類(lèi);氨氮2007年和2008年第1季度均為劣V類(lèi)，最高超過(guò)V類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)8.6倍?？梢?jiàn)同沙水庫(kù)已經(jīng)受到嚴(yán)重污染，喪失了飲用水源水功能。

2 入庫(kù)水量

同沙水庫(kù)的入庫(kù)水量包括自然降雨徑流所形成的徑流、外調(diào)水量、排放入庫(kù)的污水量等。參考同沙水庫(kù)1988－2002年各月降雨量，根據(jù)徑流公式(1)得到水庫(kù)月、年平均徑流量，見(jiàn)表1。

式中:Q為徑流產(chǎn)生量;q為降雨量;Ψ為徑流系數(shù)，取0.5 (100km2匯水面積內(nèi)山林地較多);F為匯水面積，取100km2。

表1 同沙水庫(kù)多年平均各月徑流量(單位:萬(wàn)m3)

目前，排入同沙水庫(kù)的污水主要包括生活污水和垃圾填埋場(chǎng)滲濾液。其中生活污水主要是東城牛山污水處理廠和大嶺山連馬污水處理廠每天排入的尾水，約11萬(wàn)噸，年排放尾水4015萬(wàn)噸;垃圾填埋場(chǎng)滲濾液主要來(lái)自于東城牛山垃圾填埋場(chǎng)200t/d和大嶺山舊飛鵝垃圾填埋場(chǎng)250t/d，年均排放量約為20萬(wàn)噸。

根據(jù)2000－2003年同沙水庫(kù)逐日蒸發(fā)量資料，水庫(kù)年均蒸發(fā)量為1323mm，按水庫(kù)面積6.99km2計(jì)算，年蒸發(fā)量為925萬(wàn)m3。因此，目前年均入庫(kù)總水量約為11942萬(wàn)m3。

3 入庫(kù)污染負(fù)荷

雨水濃度根據(jù)2009年4月－10月對(duì)同沙水庫(kù)集水區(qū)5場(chǎng)降雨(4月15日、4月18日、6月30日、9月15日、10月20日)徑流監(jiān)測(cè)資料取平均值;尾水濃度參考《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》［GB18918－2002］一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn);垃圾滲濾液濃度類(lèi)比得到。雨水、達(dá)標(biāo)尾水和垃圾滲濾液入庫(kù)水質(zhì)指標(biāo)和入庫(kù)污染負(fù)荷分別見(jiàn)表2、表3。

表2 入庫(kù)水質(zhì)指標(biāo)(單位:mg/L)

表3 入庫(kù)污染負(fù)荷現(xiàn)狀(單位:t/a)

同沙水庫(kù)周邊有總面積約200萬(wàn)m2的自然濕地，可去除水庫(kù)中部分溶解性物質(zhì)。據(jù)類(lèi)比調(diào)查，自然濕地污染物去除負(fù)荷平均為CODCr2g/m2·d、BOD51.2g/m2·d、TN 0.3g/m2·d、NH3－N 0.2g/m2·d、TP 0.05g/m2·d。計(jì)算周邊現(xiàn)有自然濕地去除污染物總量約為CODCr900t/a、BOD540t/a、TN 135t/a、NH3－N 90t/a、TP 23t/a?？鄢凉竦貎艋芰?，實(shí)際增加入庫(kù)負(fù)荷為 CODCr6290t/a，BOD51469t/a、TN 2079t/a、NH3－N 1147t/a、TP 47t/a。

4 水環(huán)境容量計(jì)算

4.1 水質(zhì)模型

絕大多數(shù)情況下，湖泊、水庫(kù)被視為一個(gè)完全混合反應(yīng)器，利用盒模型進(jìn)行計(jì)算［3］。分析多年水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料，同沙水庫(kù)水質(zhì)空間分布較均勻，基本可忽略水庫(kù)水質(zhì)的空間差異性，可將視為完全混合反應(yīng)器。依據(jù)質(zhì)量平衡得到完全混合模型表述式為:

式中:CE、C—分別為流入和流出水庫(kù)的污染物濃度;

Q—流入水庫(kù)的水量;

K1—一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù);

V—湖庫(kù)庫(kù)容;

湖庫(kù)允許納污量計(jì)算公式由上式導(dǎo)出:

式中:W為容許排污量;CS為水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);

當(dāng)外源或客水作為背景容量占用時(shí)，有:

則水庫(kù)流域內(nèi)的允許排放量為:

式中:Ce、Cb—分別為流入水庫(kù)水源保護(hù)區(qū)污水及徑流混合濃度和客水背景濃度;

Qe、Qb—分別為水庫(kù)水源保護(hù)區(qū)污水及徑流量和流入水庫(kù)的客水水量。

同沙水庫(kù)的水環(huán)境容量分析按式(5)計(jì)算。

4.2 水質(zhì)模型參數(shù)選擇

同沙水庫(kù)水質(zhì)控制指標(biāo)選取CODCr、TN、TP、NH3－N，參考其他水庫(kù)測(cè)試數(shù)據(jù)，各污染物的自?xún)粝禂?shù)見(jiàn)表4。

表4 污染自?xún)粝禂?shù)K取值(單位:d－1)

4.3 水環(huán)境容量計(jì)算結(jié)果

市政府明確同沙水庫(kù)為東莞市重點(diǎn)保護(hù)的備用水源之一，因此，以《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838－2002)Ⅲ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)作為水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)。將2008年同沙水庫(kù)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)代入水質(zhì)模型，得到水庫(kù)主要污染物CODCr、TN、TP和NH3－N的環(huán)境容量，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 同沙水庫(kù)水環(huán)境容量(單位:t/a)

由表6可知，即使充分考慮現(xiàn)有自然濕地的凈化作用，每年還需要通過(guò)其他措施降低至少4007t的CODCr、2098t的TN、51.9t的TP和1036t的NH3－N的污染負(fù)荷，才能保證入庫(kù)污染物量不超出同沙水庫(kù)的自?xún)裟芰Α?/p>

［1］方國(guó)華，于鳳存，曹永瀟.中國(guó)水環(huán)境容量研究概述［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35(27):8601－8602.

［2］孔邦杰，章志攀，俞益武等.臺(tái)州長(zhǎng)潭水庫(kù)水環(huán)境容量分析［J］.人民長(zhǎng)江，2008，39(13):60－64.

［3］樊華，陳然，劉志剛.柘林水庫(kù)水環(huán)境容量及水污染控制措施研究［J］.人民長(zhǎng)江，2009，40(24):39－43.