江南运河苏州开发利用区纳污能力分析

徐 勇 孙 健

江南运河苏州开发利用区纳污能力分析

徐 勇 孙 健

水体纳污能力，也称为水体环境容量，指在满足水域功能要求的前提下，按给定的设定水文条件，水体所能容纳的最大污染物量。水体纳污能力是设定排污总量定额的基本依据,而排污总量限制是实现水资源统一管理、保障水域功能持续正常发挥的基本前提。江南运河苏州开发利用区西起苏州、无锡两市交界的望亭五七大桥，南至尹山大桥，流经吴中区、吴江区和市郊3县区，长约61.5km。

一、江南运河水功能区划及水质现状

1.水功能区划

按照《江苏省地表水（环境）功能区划》，江南运河苏州开发利用区划分3个二级功能区，见表1。

2.水质现状

对照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）沿途10个监测断面水质为Ⅳ～劣Ⅴ类，主要超标项目为氨氮和化学需氧量，其中氨氮是影响江南运河苏州开发利用区水质的主要污染物。江南运河在入境时已经为Ⅳ类水，入境以后由于沿程汇入清水流量较小，同时又有工矿企业废水、城市以及航行船舶生活污水直接排入江南运河，导致江南运河苏州开发利用区水质污染较为严重。

二、纳污能力计算

1.计算模型

污染物在横断面上均匀混合的中、小型河段，可选用一维衰减水质模型推算方法来估算河段的纳污能力。一维衰减水质模型为：

式中：c0—初始断面的污染物浓度（mg/L）；

x—沿河段的纵向距离（m）；

u—设计流量下河道断面的平均流速（m/s）；

k—污染物综合衰减系数(1/s)；

cx—流经 x距离后的污染物浓度（mg/L）。

若某单一功能区河长为L（m），设计流量为Q（m3/s），初始断面水质为c0（mg/ L），降解系数为k（1/s），此功能区要求水质目标为cs（mg/L），以方程（1）为依据，通过数学推求得出纳污能力M（g/s）的计算公式：

2.模型参数

表1 江南运河（苏州段）水功能区划一览表

表2 江南运河苏州开发利用区不同保证率下设计流量、流速

表3 江南运河苏州开发利用区不同保证率下综合衰减系数k值

表4 江南运河（苏州段）水功能区初始浓度值及水质目标值

表5 江南运河（苏州段）水功能区不同保证率下的纳污能力

（1）设计流量、流速

此次纳污能力计算设计流量的计算采用1995～2011年17年的系列水文资料。分别计算出90%、75%、50%保证率下的最枯月平均流量以及设计流量下的水功能区河段的平均流速，见表2。

（2）综合衰减系数

为简化计算，在水质模型中，将污染物在水环境中的物理降解、化学降解和生物降解概化为综合衰减系数，此次计算采用相似河流的经验公式来计算综合衰减系数，参考《淮河流域及山东半岛水资源保护规划》分析成果，综合衰减系数如下。

CODCr的k值公式：

k=0.050+0.68u （3）

NH3-N的k值公式：

k=0.061+0.55lu （4）

根据（3）、（4）式和各保证率流量流速分析结果，可计算得出江南运河（苏州段）各保证率下河段的k值，见表3。

（3）初始浓度值以及功能区水质目标

选用上游河段的水质规划目标值为此次计算的初始浓度值，目标浓度为该功能区的水质规划目标值，见表4。

3.纳污能力

运用上述方法和确定的参数，计算出江南运河苏州开发利用区各水功能区的纳污能力，见表5。

三、结论与建议

通过计算，江南运河苏州开发利用区的纳污能力集中在工业、农业用水区，90%、75%、50%保证率下COD的纳污能力总量分别为 12331.2t/a、14774t/a、17035.2t/a；NH3-N的纳污能力总量分别为630.3t/a、723.8t/a、806.6t/a。江南运河该段现状水质较差，污染物进入水体后在河段区域内的稀释降解不能达到功能区下断面水质规划目标的要求。随着社会经济的快速发展和城镇人口的不断增加，江南运河苏州开发利用区沿岸工业废水和生活污水排放量逐年增大。综上所述，对江南运河苏州开发利用区水质保护提出如下建议：

（1）落实纳污总量控制体系。确定各河段限制纳污红线，严格控制入河排污总量。把限制纳污总量作为水污染防治和污染减排工作的重要依据。（2）严格水功能区监督管理。建立水功能区水质达标和纳污总量控制评价体系，制定水功能区管理实施细则，全面强化水功能区管理。以支流口面源控制和排污口点源治理为抓手，提高水功能区达标率。对入河污染物总量已超出水功能区纳污能力的水功能区，明确污染物允许排放量，实施重点污染企业排污总量控制，对现有排污口进行优化整治。（3）加强水资源综合治理。按照“截、疏、管、引、用”方针，水功能区水质达标为目标，加强对江南运河沿线的截污治污，清淤疏浚、生态修复，全面治理水环境，积极推进城镇污水处理厂中水回用，建设尾水深度处理设施和配套管网。（4）加强水环境监测。加强对江南运河的水量、水质同步监测及污染物排放的监测，及时全面掌握各个河段的水质状况及其变化趋势

（作者单位：江苏省水文水资源勘测局苏州分局 215006 淮河流域水资源保护局淮河流域水环境监测中心233001）