清江恩施城区河段水域纳污能力分析

张建华，张宝林

（恩施州水文水资源勘测局，湖北 恩施 445000）

清江恩施城区河段水域纳污能力分析

张建华，张宝林

（恩施州水文水资源勘测局，湖北 恩施 445000）

根据清江恩施城区河段水功能区水质管理目标，结合实测水质水量等参数，采取河流一维水质模型，以恩施城区排污口现状，进行该河段各水功能区的纳污能力分析，经计算清江恩施城区河段饮用水源及工业用水区、排污控制区、过渡区NH3－N的纳污能力分别为0.034、0.079、0.013g／s，要满足远期（2030）城市排污需求，可采取增大上游大龙潭水库的生态流量和调整城市排污规划等措施.

水功能区；一维水质模型；纳污能力 ；入河排污口

恩施市位于清江中上游，是恩施州政治、经济、文化中心，市区现状人口36万，根据《恩施市城市总体规划（2011－2030）（2013修改）》至2030年规划人口达到68万人，生产总值达到680亿元.恩施市区是清江最大的排污源区，随着城市污水采集系统的建成，城区河段主要排污口为各污水处理厂排污口，目前城区已建污水处理厂一座，在建二座，规划扩建两座，依据清江恩施城区河段入河排污口现状及相关排污规划，开展城区河段各水功能区纳污能力和入河排污口设置合理性研究，对加强清江水环境的保护，实施最严格水资源管理制度，推进实施“生态立州、产业兴州、开放活州”战略和“六城”同创活动，建设生态文明、绿色繁荣的恩施具有十分重要意义.

1 清江恩施城区河段水资源现状及水功能区划

清江恩施城区河段起于大龙潭峡口大桥止于水布垭水库库尾大沙坝，全长8 km，河宽60～80 m，河段集水面积2928km2，流域多年平均降水量为1460.1 mm，河段多年平均流量83.3 m3／s，其水量年内分配主要受上游大龙潭水库控制，大龙潭水库控制集水面积占城区河段集水面积81.8%.根据《恩施市水功能区划》，城区河段划分为3个二级功能区：①清江恩施饮用水源、工业用水区，长6.5 km，水质管理目标为II类；②清江恩施排污控制区，长0.5km，功能区水质管理目标为Ⅳ类；③清江恩施过渡区，长1km，水质管理目标为III类.

2 恩施城区河段排污口现状与规划

依据《恩施市城市总体规划（2011－2030）（2013修改）》规划内容，恩施城区河段的排污口有三处：①绿源污水处理厂（已建），处理规模为6万m3／d，排污口设置于城区清江中下段；②红庙污水厂（在建），位于恩施城区上游带水河东岸小龙潭村，处理规模为3万m3／d，远期2030年规划6万m3／d；③大沙坝污水处理厂（在建），排污口位于清江大沙坝，处理规模为：2015年10.0万m3／d；远期：2030年15.0万m3／d，各水功能区及排污口分布情况见图1.

3 水域纳污能力计算

3.1 水质模型的建立

清江恩施城区河段多年平均流量为83.3 m3／s，因多年平均流量小于150m3／s，按《水域纳污能力计算规程》［1］相关划分标准，本河段为中小型河段，可选用一维水质模型［2］.

1）河段污染物浓度按下式计算［3－4］：

其中：Cx表示流经 x距离后的污染浓度，单位：mg／L；x表示沿河段纵向距离，单位：m；u表示设计流量下断面平均流速；K表示污染物综合衰减指数；

2）相应水域纳污能力（单位：g／s）按下式计算：M＝（CS－CX）（Q＋QP）

其中CS表示目标浓度．

图1 清江恩施城区河段水功能区及排污口位置图Fig.1 The water function area and the location of the sewage outfall in Enshi city of Qingjiang

3.2 模型参数的确定

1）水功能区水质目标浓度Cs．按照清江恩施城区河段水功能区划，依据水功能区水质目标，确定以COD、NH3－N为控制目标，各水功能区水质控制目标如下表1.

2）初始断面浓度C0.根据恩施州水环境监测中心近三年对大龙潭水库下游水质监测资料，NH3－N平均浓度为0.17mg／L，COD平均浓度为5.0 mg／L，确定为起算断面本底浓度.

3）设计流量Qp.设计流量确定为大龙潭水电站生态流量与大龙潭水库下游邻近清江一级支流带水河90%保证率最枯月平均流量之和，为9.22m3／s（其中大龙潭生态发电站设计出流为7.05m3／s，带水河90%保证率最枯月平均流量为2.17m3／s）.

4）污染物综合衰减指数K.实测资料和有关资料分析，KNH3－N＝0.5／d，KCOD＝0.26／d.

5）设计流速.据实测城区河段河道断面资料分析计算，设计流量下，清江恩施饮用水源、工业用水区河段平均流速0.39m／s，清江恩施排污控制区河段平均流速0.37m／s，清江恩施过渡区河段平均流速0.41m／s.

3.3 现状水域纳污能力计算

本文分析河段为中小型河段，属山区河流，流速相对较大，污染物在河道内按均匀混合，采用河流一维模型计算各排污口断面污染物的浓度［5］.C＝（CPQP＋C0Q）／（QP＋Q）．

污水处理厂均设计执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级B类标准，即COD≤60 mg／L；NH3－N≤8mg／L，分别取其上限值，各水功能区纳污能力计算结果见表2.

表1 清江恩施城区河段各水功能区水质目标控制数据Tab.1 The water quality control target data for Enshi city part of Qingjiang river

4 最大允许排污量分析

根据现状纳污能力相对较小NH3－N指标，按水域纳污能力公式试算各水功能区最大允许排污量，经计算，现状情况下红庙污水处理厂河段最大允许可排污量为3.5万m3／d，绿源污水处理厂河段最大允许可排污量为6万m3／d，大沙坝污水处理厂河段最大允许可排污量为12.3万m3／d，计算成果见表3.

表3 清江恩施城区河段现状最大允许可排污量计算结果Tab.3 The Maximum allowable amount of discharge calculation results in Enshi city part of Qingjiang river

通过假定上游大龙潭水库增加1.5、2.0、3.0m3／s生态流量分析计算，增加2.0 m3／s生态水量，最大允许可排污量可满足远期（2030年）规划排污量（27万m3／d））的需求，大龙潭水库增加2.0 m3／s生态流量后，城区各河段最大允许可排污量计算成果见表4.

表4 清江恩施城区河段（上游增加生态流量2.0m3／s）最大可允许可排污量计算表Tab.4 Maximum allowable amount of discharge calculation results（To increase the ecological flow and upstream 2.0m3／s）in Enshi city part of Qingjiang river

5 结语

1）按照清江恩施城区河段水功能区的划分及水功能区的水质管理目标，结合恩施城区排污口建设与规划分析，现状入河排污口的控制排污量，可满足水功能区水质管理目标要求，各水功能区河段均还具有一定纳污能力.

2）按远期2030年排污口的规划，其红庙污水处理厂与大沙坝污处理厂的规划排污量均超过其河段最大排污承载量，直接影响相应河段水功能区水管理目标，

3）建议在后期对现有污水处理厂进行技术改造，对后期规划建设污水处理厂的设计采用更先进的处理工艺与设施，提高污水治理能力，降低污水排放浓度.

3）增大上游大龙潭水库生态流量下泄量.调整各污水处理厂规划排放量、增加大龙潭水库生态流量等措施可实现远期规划排放量27万m3／d的目标（其中大龙潭水库生态流量增加2.0 m3／s，红庙污水处理厂、大沙坝污水处理厂规划排污总量分别按5万m3／d，16万m3／d规划）.

［1］GB 25173－2010，水域纳污能力计算规程［S］.2010.

［2］张文志.采用一维水质模型计算河流纳污能力中设计条件和参数的影响分析［J］.人民珠江，2008（1）：19－20.

［3］王彦红.水体纳污能力计算中各参数的分析与确定［J］.山西水利科技，2007（2）：55－57.

［4］周美正.不同流量下的皖河流域污染能力研究［D］.合肥：合肥工业大学，2006.

［5］李红亮，李文体.水域纳污能力分析方法研究与应用［J］.南水北调与水利科技，2006，4（3）：58－60.

责任编辑：高 山

Analysis of Water Pollution Capacity in the Enshi City Part of Qingjiang River

ZHANG Jianhua，ZHANG Baolin
（Enshi Bureau for Hydrology and Water Resources Survey，Enshi 44500，China）

According to water management target for water function district Enshi city part of Qingjiang river，This paper combined Water quality and quantity parameter，take a dimension water model of River to Enshi city sewage mouth status，for the river the water function district of NA dirt capacity analysis，by calculation Qingjiang Enshi city River drinking water and the industrial water district，and sewage control district，and transition district NH3－N of NA dirt capacity respectively for 0.034 g／s，and 0.079 g／s，and 0.013 g／s，to meet forward（2030）city sewage needs，Increase the dalongtan reservoir ecological flow and adjustment of urban sewage planning，among other measures.

water function；area one－dimensional water quality model；pollution capacity；sewage outfall into the river

X824

A

1008－8423（2015）03－0352－03

10.13501／j.cnki.42－1569／n.2015.09.031

2015－08－26.

张建华（1970－），男，高级工程师，主要从事水文资源的研究.