水环境容量概算和污染物总量分配探究

孙忠　沈俏会　戴昕　项国锋

【摘要】：流域水体污染控制需要科学合理的水体污染物总量控制。以瓯江干流松阴溪为研究对象，根据现状水质情况和水质目标估算水环境容量，再按不同区域进行污染负荷总量削减分配，进一步预测区域水质的变化趋势，以及水质达标的可行性。

【关键词】：阴溪；水环境容量；总量分配

水环境容量是指为了保持水体特定水环境功能，结合当地政府设定的水质目标，对排放到该水体的污染物的总量进行的设定，是在滿足一定的水质前提下的最大允许污染负荷量，即最大的纳污量。水环境容量体现了该水体的自我维持水质和调节水环境功能的能力大小[1～2]。本研究以瓯江干流松阴溪为研究对象，根据现状水质情况和水质目标估算水环境容量[3～4]，再按不同区域进行污染负荷总量削减分配，进一步预测区域水质的变化趋势，以及水质达标的可行性。

1、研究区域与研究方法

1.1 研究区域

松阴溪作为瓯江重要支流之一，贯穿松阳县全境由西向东汇入瓯江。全长114公里，河宽约100米，流域面积2055平方公里。

1.2水质模型选用

排入河流的废水经过一段距离即可混合均匀，在汇入口处采用零维混合稀释模型，而后采用一维水质模型[5]，以末端断面水质达标为约束，反算汇水区内的环境容量。

由于污染物排放口不规则地分布于河流的不同断面，控制断面的平均浓度将由所有排污口污染源在控制断面产生的浓度叠加得到，因此各污染源排污口位置的概化对断面浓度有很大影响。采用均匀概化计算水环境容量。均匀概化法即认为将计算河段内的多个排污口均匀地概化在河段内，实现污染物在河段内均匀分布。

在河段内选择一微小河段dx，其位置距河段段首距离为x，则此微段污染物输运至x = L处的剩余质量为dm，上游各微段质量降解到x = L断面处的总质量叠加设为m，则

均匀概化河段纳污能力的计算公式为：

式中：M—水环境容量，g/s（结果表示时换算为kg/d）；cs—水质目标浓度值，mg/L；

L—河段的全长，m；Q—河段设计流量，m3/s；其余符号同前。

1.3水环境容量计算

基于建立的水质模型，在一定设计流量（90%保证率）条件下，设置不同的水质目标，采用模型试错法计算研究区域的水环境容量[6]。

1.4数据来源

水质监测数据来源于松阳县环境监测站提供的每月常规例行监测数据，根据统计后得到年均结果，并对统计结果进行评价分析。水文水量数据采用瓯江流域研究报告和当地水利局提供的数据。污染物总量分配中的污染物排放量概算采用当年松阳县环境统计年鉴相关数据。

2、结果与讨论

2.1 水环境容量计算

参考浙江省流域控制单元划分，根据松阴溪流域地形与汇水范围，确定对松阴溪流域水体水质有影响的区划范围。为保障控制工程顺利进行，确保同一控制单元由同一行政单位管理，结合行政区划，将松阴溪流域堰后断面划分为15个控制单元。

根据《全国水环境容量核定技术指南》，一般情况下，应选择一维模型进行模拟计算，以近10年最枯流量作为设计流量。综合各方面的资料，瓯江的降解系数KCOD为0.2 d-1，K氨氮为0.3 d-1，K总磷为0.3 d-1，并以此测算水环境容量。

根据水文数据，计算得到近10年最枯月平均流量，核算极端不利情形下的区域纳污能力。

以近10年最枯月平均流量核算极端条件下松阴溪流域的纳污能力，以此核算枯水年设计流量下堰后断面水质保持情况及汇水区的污染物允许排放量。

根据水环境容量及污染物排放量分析，枯水年设计流量下，松阴溪流域氨氮排放量已接近水环境容量，而总磷排放量均已超过水环境容量。因此，总磷是造成堰后断面水质不稳定的主要原因，在后续开展流域水环境治理与保持及污染物排放方面，需严格控制氨氮和总磷的污染物排放量。

2.2 许可排放量分配

松阴溪流域共分为15个控制单元，综合考虑各单元经济发展情况、污染物贡献及现阶段排放总量，采用等比例分配法，将允许排放量细分至各个控制单元中[7]。选用分配方式：以上游来水——松阳二中为Ⅲ类水质，以近10年最枯月平均流量计算得到的水环境容量，计算汇水区各控制单元许可排放量分配。

通过实施基础设施建设，强化城镇农村生活污染源、工业污染源治理，将快速、有效推进堰后断面流域水环境隐患的解决.根据预测，至2020年，总磷入河量超过枯水年设计流量下松阴溪流域的总磷容量。根据历年水质监测数据，氨氮和总磷是堰后断面的定类指标，所需削减量较大，其中总磷排放量经削减后仍接近水环境容量。汇水区内各乡镇、街道必须扎实推进农村环境综合整治的各项工作，促进畜禽养殖污染物减排，加强种植业污染源头控制，从而保障断面实现长期稳定保持在Ⅲ类水体。

结论

根据瓯江干流松阴溪的堰后断面水量、水质数据以及水质目标的计算结果，预测认为至2020年，总磷入河量超过枯水年设计流量下松阴溪流域的总磷容量，因此应严格控制汇水区各乡镇、街道总磷的排放量，并需要进一步推进区域内总磷减排工作，以保障该断面的稳定达标。

【参考文献】：

[1]张永良.水环境容量基本概念的发展[J].环境科学研究，1992，5（3）：59-61.

[2]董飞.地表水水环境容量计算方法回顾与展望[J]. 水科学进展，2014，5（25）：451-461

[3]周刚，雷坤，富国.河流水环境容量计算方法研究[J].水利学报.2014.45（ 2） ： 227-234.

[4]陈燕华，李彦武，牟海省，等.长江九江段水环境容量研究[J].环境科学研究，1994，7（ 1） ： 24-29.

[5]韩进能.河流一维水质模型在水环境容量计算方面的应用[J].环境科学与技术 ， 1995 （4） ：43-45

[6]董飞 ，刘晓波 ，彭文启. 地表水水环境容量计算方法回顾与展望[J]. 水科学进展 ， 2014 ， 25 （3） ：451-463.

[7]刘媛媛 ， 钱新， 王炳权. 基于控制单元的水环境容量分配研究[J]. 生态与农村环境学报 ， 2013 ， 29 （1） ：110-116