北洛河干流水域纳污能力计算及保护对策研究

周晓强，曹胜军，王占峰

（陕西省水文水资源勘测局，陕西 西安 710068）

水域纳污能力是水功能区管理的一个重要依据,是水污染防治的重要技术支撑，对落实国家实行最严格水资源管理制度、为各级政府制定限制排污总量方案、保护水资源发挥着重要作用。

北洛河是渭河一级支流，是渭河的第二大支流，流经延安、渭南两市，至三河口入渭河，是沿线城镇工农业生产的主要水源。但是随着近年社会经济的发展，北洛河目前已经成为我省污染最为严重的河流之一，严重影响着沿岸城市居民生产、生活用水。北洛河水污染防治已经刻不容缓，从严核定北洛河干流水域纳污能力。开展干流现状调查，对其按照一维模型计算北洛河干流水域纳污能力。根据计算结果控制污染物排放，有效保护水资源。

1 水环境状况

1.1 污染源现状

北洛河流域主要污染物为氨氮、CODcr、氟化物等。主要污染物来源为生活、工业和面源污染。据调查，流域内有工业园区10家，涉水排污单位约150家，重点涉水企业46家，主要行业有煤化工、石油开采、果汁、农副产品深加工、化学农药制造等。北洛河流域内共建成城镇污水处理厂12座，现状日处理能力10.4万t，实际处理能力1487.11万t/年，保守估计流域内每天至少有12万t生活污水得不到处直排北洛河。北洛河流域内化学需氧量年排放量2.52万t，氨氮 0.24 万 t。

1.2 水质状况

根据国务院2011年批复的《全国重江河湖泊水功能区划》（2011年～2030年），北洛河干流目前共有水功能区划5个，设置代表断面共6个，分别为：北洛河吴旗源头水保护区，代表断面为吴旗；北洛河延安保留区，代表断面为富县；北洛河延安农业用水区，代表断面为交口河村；北洛河延安、渭南农业用水区，代表断面为石堡川入口和状头水文站；北洛河大荔农业用水区，代表断面为北洛河入渭河口(北洛河)，监测站网见图1。以上5个水功能区划的水质控制目标均为III类。

图1 北洛河水系站网分布图

根据2017年的监测结果显示，北洛河富县和交口河村断面水质类别全年平均为III类，达到水功能区水质目标的要求，其余4个监测断面检测结果均未达标，主要超标因子为：氨氮、CODcr、高锰酸盐和氟化物等。以氨氮、CODcr为主要污染指数进行沿程水质变化趋势进行分析，北洛河干流COD浓度从吴旗到交口浓度基本持平，石堡川入口有所减少，状头浓度最大，超标2倍左右，到北洛河入渭有所减少；氨氮浓度变化趋势从石堡川入口以前基本与COD变化一致，从状头开始增加，到北洛河入渭口最大，超标3.75倍。从以上变化趋势能够看出，北洛河石堡川入口以上延安段污染物的排放量基本与河流稀释自净能力持平，从石堡川入口以下进入渭南市COD和氨氮浓度增加比较严重，说明在渭南市境内COD和氨氮的污染物入河量超过了河段稀释自净能力的范围。

1.3 主要问题

目前，北洛河水资源量短缺和水质污染问题已十分严重，主要体现在:1）水污染问题突出，水体功能遭到严重破坏。下游状头断面及入渭口断面经常出现劣五类水质，并且严重影响下游渭河水质达标；2）生态流量难以保障，下游河段北洛河入渭口附近经常出现断流现象；3）北洛河流域主要河流及干流水质较差，可利用水资源量严重缺乏；4）沿岸城镇污水收集率较低，存在很多生活污水直排现象，水污染现状已经严重制约了沿线城镇的经济发展。

2 水域纳污能力计算

以近几年多次对北洛河污染源和水质状况的抽查监测为依据,以2017年为水质现状水平年，采用枯水状态下的河流流量及流速，深入研究北洛河干流的纳污状况。

根据北洛河现状主要超标项目，采用CODcr和氨氮为主要污染物控制指标。

2.1 设计水文条件

根据《水域纳污能力计算规程》(GB/T25173-2010)，设计流量采用90%保证率下最枯月平均流量以及其对应的流速进行纳污能力计算。没有水文站流量流速资料的河段,通过面积比拟法进行推算。

按照以上原则，根据频率计算的方法，计算出北洛河各水文站的流量成果，见表1。

2.2 综合降解系数(K)

参考《陕西省水资源保护规划》《陕西省国家重要江河水功能区纳污能力核定和分阶段限排总量控制方案报告》等已有纳污能力计算成果中北洛河流域降解系数成果，降解系数（K值）采用:CODcr的K值为0.46/d，氨氮的K值为0.30/d。

2.3 起始断面（C0）及控制断面浓度(CS)

表1 纳污能力计算设计流量、流速成果表

以水功能区为基本单元进行纳污能力计算,河流源头水功能区采用2017年监测的CODCr和氨氮检测结果为起始断面浓度（C0），其它水功能区采用上一个水功能区的水质目标作为起始断面浓度（C0）来计算。

控制断面浓度（CS）原则上采用水功能区水质目标。

3 水域纳污能力计算

按照纳污能力计算规程，根据北洛河水文条件，选取一维模型进行计算，计算公式为:

式中，Gx=L为流经米距离后的主要污染物浓度（mg/L）；C0为起始断面污染物浓度（mg/L）；M 为污染物入河速率（g/s）；L为计算河段长度（m）；U为设计流量下的平均流速（m/s）；K为污染物综合衰减系数（1/s）；X为排污口距控制断面纵向距离（m）；M为水域纳污能力，kg/s；Qp为废污水排放流量，m3/s；Q为初始断面的流量，即90%保证率下最枯月平均流量，m3/s。

根据调查的北洛河干流水文、水环境、排污口、支流口、取水口资料，按照公式1进行计算，计算结果见表3。

表3 北洛河干流纳污能力计算成果

4 污染防治措施

（1）各级政府结合经济社会发展规划需要，根据北洛河干流纳污能力，制定污染物总量削减方案，在逐步削减入河污染物总量的情况，合理使用水域纳污能力资源，满足水资源保护的要求。

（2）加强面源污染综合治理。通过建立有机食品基地、绿色食品基地、无公害食品基地，来促进农业生产发展，减少农药、化肥的使用量；推动农业产业结构调整，减少面源污染对河流水质的影响。

（3）加强污水处理厂的建设，加大污水收集处理率，确保沿岸污水得到有效的收集处理，入河污水能够达标排放。

5 结论

（1）纳污能力的计算过程中起始断面浓度C0除北洛河吴旗源头水保护区采用实际监测结果外，其它水功能区均采用的均为上个断面的水质目标进行纳污能力计算。这种设计条件下计算出来的纳污能力是建立在上段水功能区达标的基础上。但是实际北洛河从交口河以下水质基本不达标。如果C0按监测水质计算，交口河以下功能区基本纳污能力计算结果为负值，沿岸经济发展将受到极大的制约。因此，本文采用上个功能区的水质目标计算纳污能力是为了明确污染主体，明晰责任，去除因上游水质超标影响导致下游水功能区纳污能力减小的影响。

（2）按照水功能区管理要求，保护区及保留区不允许设置排污口，因此对源头水保护区及保留区纳污能力计算成果仅供参考。

（3）北洛河干流CODcr纳污能力为2648.2 t/a，氨氮纳污能力为215.3 t/a，远小于北洛河现状的CODcr和氨氮入河量。根据水质监测数据可以看出北洛河从状头及以下开始水质极具下降，说明污染物排放主要集中在下游地区。需要加强对下游地区排污口的管理，加大污染物的削减力度，才能确保北洛河水质达标。

（4）北洛河纳污能力的计算成果对编制北洛河水资源保护规划,制定水污染物防治规划、北洛河流域治理、流域排污口整治等方面具有重要的指导依据。