河流污染總量控制分析

郎子龍，劉英學(xué)

(河北省邢臺(tái)水文水資源勘測局，河北邢臺(tái)054000)

水體污染負(fù)荷總量分析是指根據(jù)水資源質(zhì)量、管理標(biāo)準(zhǔn)，通過確定污染源分布及其排放方式，把水污染物負(fù)荷控制在使水體用途符合相應(yīng)規(guī)定的范圍之內(nèi)。它是限制排污量、制定區(qū)域水資源保護(hù)規(guī)劃的重要基礎(chǔ)工作，其內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:

1 河流水質(zhì)目標(biāo)

規(guī)劃水域水質(zhì)目標(biāo)的確定主要考慮以下幾個(gè)方面問題:隨著生產(chǎn)的發(fā)展、人民生活質(zhì)量要求的提高和社會(huì)文明的進(jìn)步，而使水質(zhì)目標(biāo)和環(huán)境質(zhì)量不斷提高;根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展確定不同區(qū)域各類水域的水體功能;水資源開發(fā)利用需滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。

當(dāng)前，工礦企業(yè)和城鎮(zhèn)排放的廢污水，是引起地面水體污染的主要原因。水體污染不僅僅完全取決于排入污染物數(shù)量的多少，還在于這些污染物在水體中遷移降解和轉(zhuǎn)化的狀況，也就是說水體接納污染物質(zhì)受水體的自凈能力的限制。防止水體污染的途徑，可以直接減少工礦企業(yè)和城鎮(zhèn)污水的排放量，也可以采用適當(dāng)?shù)墓こ檀胧⑽廴疚锍?，也可以采用改進(jìn)排污方式、調(diào)整排污位置、調(diào)節(jié)流量、合理利用或提高水體的稀釋自凈能力來實(shí)現(xiàn)。在多數(shù)情況下，單一的治理措施即使可以控制水體的污染，但很難達(dá)到以投資費(fèi)用最少而取得治理效果最大的目標(biāo)。只有對(duì)水資源保護(hù)問題進(jìn)行全面規(guī)劃，分析本區(qū)域水資源、開發(fā)利用情況、地面水水質(zhì)現(xiàn)狀、排污與治理狀況以及當(dāng)?shù)貙?duì)消除污染的各種有利因素和條件，包括經(jīng)濟(jì)和技術(shù)各個(gè)方面，擬定出多個(gè)綜合性的水資源保護(hù)規(guī)劃方案，通過可行性比較后，篩選出投資最少、效益最佳的方案。

2 設(shè)計(jì)流量的確定

枯水期水量少，按用途達(dá)到國家規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)所承納污染物的數(shù)量必然也少，這個(gè)數(shù)量對(duì)其它水文時(shí)期的水量來說是安全可靠的。因此，在確定設(shè)計(jì)水量的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就是要確定枯水期的某一保證率的水量為設(shè)計(jì)水量，依此作為總量控制水質(zhì)預(yù)測和水質(zhì)規(guī)劃的重要參數(shù)。近十幾年來，平原大多季節(jié)性河道除汛期外基本常年斷流，考慮到實(shí)際情況，對(duì)設(shè)計(jì)流量的選取依照“技術(shù)大綱”按以下原則確定。

(1)對(duì)常年有水河道設(shè)計(jì)流量一般枯水期(除汛期6～9月外其余8個(gè)月)月平均流量作為計(jì)算樣本，資料選取近10年(或10年以上)實(shí)測流量為主，統(tǒng)一規(guī)定90%保證率枯水期月平均流量作為設(shè)計(jì)流量。(2)集中式生活飲用水水源區(qū)，采用95%保證率枯水期月平均流量作為設(shè)計(jì)流量。(3)對(duì)有閘壩控制、以農(nóng)業(yè)用水作為主要使用功能的河流，一般采用近10年最低水位下的水體容積作為設(shè)計(jì)流量。(4)僅汛期有水的平原季節(jié)性河流，設(shè)計(jì)流量以“0”計(jì)。(5)一般洼淀或水庫，按近10年最低月平均水位或保證率為90%最枯月平均水位相應(yīng)的蓄水量或死庫容的蓄水量確定設(shè)計(jì)流量。

若上述情況下規(guī)劃河段設(shè)計(jì)流量(水量)仍為零，則該河段水體功能基本喪失，不再計(jì)算河段允許納污量，僅計(jì)算河段削減量。

3 河流水體納污能力分析

納污后水體中各物質(zhì)的濃度與水量大小密切相關(guān)。各類水體按實(shí)際用途及國家規(guī)定的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)能承納多少污染物也取決于水體水量的大小、以及污染物在水休中的時(shí)空分布。因此，從總量控制出發(fā)，制定區(qū)域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就應(yīng)確定某一保證率的水量為設(shè)計(jì)水量，進(jìn)而按此標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算各類水體能容許承納多少污染物。

3.1 最大允許納污量計(jì)算

水體納污能力計(jì)算是滿足水功能區(qū)水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求的污染物最大允許負(fù)荷量。根據(jù)計(jì)算的設(shè)計(jì)流量，確定水功能區(qū)的水資源保護(hù)目標(biāo)和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算水體允許納污量。按照大綱要求，對(duì)于作為飲用水源地的水庫不作水體納污能力計(jì)算，僅對(duì)水庫上游支流提出水質(zhì)要求。

水體納污能力(或允許納污量)是水體水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)要求反推而得，允許納污量與河段水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)濃度有關(guān)，它決定于所規(guī)劃河段的社會(huì)使用功能以及相應(yīng)的近期和遠(yuǎn)期的水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。而且還與河段的稀釋自凈規(guī)律，包括河段狀況擴(kuò)散系數(shù)、自凈系數(shù)等有關(guān)。另外還和上游來水量變化，河段兩岸排污點(diǎn)位置、方式、排污流量等因素有關(guān)。

在規(guī)劃河段(水域)計(jì)算中，除大中型水庫上游設(shè)計(jì)流量不為零外，平原河道除汛期部分有水外，幾乎全是河干或排放的污水。對(duì)于設(shè)計(jì)流量為零的平原季節(jié)性河流，說明該河段水體自凈、稀釋功能基本喪失?？刹挥?jì)算河段允許納污量，僅計(jì)算河段應(yīng)消減量，采用河段內(nèi)入河污染物濃度與其功能區(qū)規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值之差，乘以規(guī)劃水平年的入河排污量，計(jì)算出該河段的污染物應(yīng)削減量。超過目標(biāo)允許納污量，則以允許總量控制為目標(biāo)進(jìn)行削減。

3.2 污染物衰減系數(shù)K的確定

污染物衰減系數(shù)k是反映污染物沿程變化的綜合系數(shù)，它體現(xiàn)污染物自身的變化，也體現(xiàn)了環(huán)境對(duì)污染物的影響。他是計(jì)算水體納污能力的一項(xiàng)重要參數(shù)，對(duì)于不同的污染物、不同的環(huán)境條件，其降解系數(shù)是不同的。該系數(shù)用實(shí)測資料進(jìn)行確定，確定方法采用二斷面法和多斷面法。

(1)二斷面法綜合衰減系數(shù)計(jì)算公式為:

C1為河段上斷面面污染物濃度，mg/L;C2為河段下斷面面污染物濃度，mg/L;Vs為設(shè)計(jì)流量下河段平均流速，km/d;△x為上、下斷面距離，km。

(2)在缺乏實(shí)測資料的情況下，綜合衰減系數(shù)根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行確定:

式中:u為設(shè)計(jì)流量下的河段平均流速，m/s。

3.3 河流水體納污能力計(jì)算

水體納污能力是滿足水功能區(qū)水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求的污染物最大允許負(fù)荷量。根據(jù)污染物排放總量控制原則計(jì)算水體允許的納污能力，為制定污染物排放總量控制方案提供依據(jù)。

(1)在河流中，污染物排放不可能均勻分布在河段中，因此，不可能完全利用河段的環(huán)境容量。此時(shí)，不存在混合容積，所以不存在降解量。則污染物允許排放量計(jì)算公式為:

式中:W允為污染物允許排放量，t/a;C為允許排放標(biāo)準(zhǔn)，mg/L;Q為河道流量m3/s;q為污水排放流量m3/s;C0為河流中污染物質(zhì)原始濃度，mg/L;K為單位換算系數(shù);

(2)平原河道最大允許納污量

由于華北地區(qū)平原河流多為季節(jié)性河流，公汛期有水，其設(shè)計(jì)流量為零。對(duì)設(shè)計(jì)流量為零的平原季節(jié)性河流，不進(jìn)行污染物衰減自凈計(jì)算，其最大允許納污量一般按零處理。

4 規(guī)劃水域納污總量的控制方案

為了使研究水體滿足水質(zhì)目標(biāo)的要求，對(duì)其實(shí)施污染物總量控制，必須根據(jù)水體的納污能力、納污現(xiàn)狀、不同水平年的水質(zhì)控制目標(biāo)、污染源源強(qiáng)與排入水體水質(zhì)等因素，提出不同水平年水質(zhì)目標(biāo)下各水域水體的污染控制量。

一般規(guī)劃河段、河流的主要污染物總量控制指標(biāo)按入河污染物量與水體最大允許納污量進(jìn)行比較，若超標(biāo)則應(yīng)進(jìn)行削減。污染物消減量計(jì)算式:

式中:W消為某污染物消減量;W納為某污染物入河量;W允為某污染物最大允許納污量。

5 結(jié)語

目前針對(duì)水污染物排放總量控制進(jìn)行的環(huán)境容量計(jì)算多選擇最枯條件下的設(shè)計(jì)流量進(jìn)行，這樣可以保證在枯水期河流水質(zhì)達(dá)標(biāo)，避免了水環(huán)境保護(hù)的不足?？偭靠刂频牟襟E是(1)確定河流水質(zhì)目標(biāo);(2)確定設(shè)計(jì)流量;(3)最大允許納污量計(jì)算;(4)某污染物入河量計(jì)算;(5)納污量若超標(biāo)則應(yīng)進(jìn)行削減，污染物消減量等于污染物入河量減去最大允許納污量。建議:(1)應(yīng)對(duì)入河排污口進(jìn)行規(guī)范化管理，登記造冊，建立排污檔案，嚴(yán)格執(zhí)行許可審批程序發(fā)，對(duì)拒不按規(guī)定履行的，擅自設(shè)置排污口，非法排污的單位和個(gè)人，水行政部門應(yīng)依法進(jìn)行嚴(yán)肅處理;(2)嚴(yán)格執(zhí)行排污許可制度，禁止無證和超總量排污;(3)根據(jù)河流的功能制定保護(hù)措施④實(shí)行水質(zhì)水量實(shí)時(shí)監(jiān)測。

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