宝鸡市高新区清水河纳污能力核定浅析

赵丽芸，胡文兵

（1.陕西省水文水资源勘测局，陕西 西安 710068；2.陕西省咸阳水文水资源勘测局，陕西 咸阳 712000）

1 流域概况

清水河是渭河右岸一级支流，发源于秦岭北麓，流域内地形南高北低，中上游段为土石中低山区，下游段为台原区。河流全长28.4 km，流域面积162.5 km2，河床平均比降35.2‰。流域内主要支流为大清河、西岔河和东岔河，其中大清河和西岔河位于左岸，东岔河位于右岸，二者于姚家岭村汇合，以下为干流段，沿程无支流汇入，整个流域基本呈扇形。清水河流域水系图见图1。

清水河在廖家沟村（宝钛主厂区）出峪口，峪口以上河段流经深山区，河道较窄，河床比降大，河床质多由卵石、块石组成，两岸植被较好，沿途仅有姚家岭村，常驻人口少。建有宝钛板材厂，在厂区上游段建有取水工程用于板材厂生产生活用水，取水口处水源水质清澈，是理想水源地。峪口以下至入渭口段，河道展宽，河床比较逐渐减小，河床质细腻，主要由卵石、细砂组成。河道两岸主要分布有大量钛加工厂房以及清安堡村、温泉村、郭家村等，人口稠密，生产生活污染源多，河流水质差。

2 河流现状水质评价

2.1 水质监测情况

根据《宝鸡市实行最严格水资源管理制度考核办法》（宝政办发[2014]3 号）中各县区“六项指标”控制目标—高新区重要水功能区水质达标控制目标，清水河入渭口断面水质控制目标为Ⅲ类。宝鸡水环境监测分中心于2015 年按照《水环境监测规范》（SL219-2013）要求，在清水河入渭河处设立水质监测断面，监测频次为12 次/年，监测项目共31 项。

2.2 评价范围

对清水河入渭口断面水质进行评价，其结果能综合反映清水河的水质状态。

2.3 评价指标

按照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）规定，按照全指标（pH 值、溶解氧、高锰酸盐指数、COD、五日生化需氧量、氨氮、总磷、铜、锌、氟化物、砷、汞、镉、六价铬、铅、氰化物、挥发酚、石油类等共20 项）和双指标（COD、氨氮）评价。

2.4 评价结果

清水河入渭口断面按照全指标进行评价，2015 年～2017年水质为劣Ⅴ类，超标项目为氨氮、氟化物。2018 年水质类别为Ⅳ类，超标项目为氟化物；按照双指标进行评价，2015 年～2017 年水质为Ⅳ～劣Ⅴ类，超标项目为氨氮，2018 年水质类别为Ⅲ类。

清水河入渭口断面近4 年以来水质比较差，主要污染物氨氮逐月均值为1.31 mg/L，COD 逐月均值16.11 mg/L，主要污染物基本呈下降趋势。水质评价结果见表1。

表1 入渭口断面2015 年～2018 年水质评价结果表

3 入河排污口现状调查

3.1 入河排污口数量

根据调查，清水河目前入河排污口共44 个，对其中7 处重要排污口进行水质水量同步监测。清水河重点排污口信息见表2。

表2 清水河重点排污口信息表

3.2 入河废污水量

根据《宝鸡市高新区渭河主要支流入河排污口初步调查分析报告》核定成果，清水河入河排污口废污水年排放量28.38 万m3，其中主要污染因物COD 入河量为105.3 t/a，氨氮年入河为7.11 t/a。

4 纳污能力计算

按照《水域纳污能力计算规程》（GB/T25173-2010）规定，纳污能力是指在设计水文条件下，某种污染物满足水功能区（水域）水质目标要求所能容纳的污染物最大数量。

4.1 计算方法

明确纳污能力控制因子及相对应水质保护目标的目标浓度值，分析计算设计水量及其相应设计流速。选择适当水质模型及参数，根据纳污能力计算公式进行计算。

4.2 计算范围

清水河在姚家岭水位站上游分为东、西两岔，流域内已设置的排污口主要集中在中下游段，将入渭口断面水质作为河流出境水质控制断面，要求达到或优于Ⅲ类水质，纳污能力计算范围为姚家岭水位站至入渭口断面之间河段。

4.3 计算模型

根据《水域纳污能力计算规程》（GB/T25173-2010）规定，采用一维水质模型进行计算。将河段内多个排污口概化为一个集中排污口，位于河段中点处，相当于一个集中点源，该集中点源的实际自净长度为计算河长一半。清水河纳污能力核定范围为姚家岭水位站下至入渭口断面，河段长10.8 km，入渭口断面作为下控制断面，其污染物浓度按下式计算：

河段纳污能力计算公式如下：

式中：M 为水域纳污能力，g/s；X 为沿河段纵向距离，m，本次取50400 m；U 为设计流量下断面平均流速，m/s；K 为污染物综合衰减系数，1/s；Cx为流经 x 距离后的污染物浓度，mg/L；C0为起始断面污染物浓度，mg/L；Cs为水质目标浓度值，mg/L；Qp为废污水排放流量，m3/s，调查为 0.09 m3/s；Q 为初始断面的入流流量，m3/s。

4.4 参数确定

（1）控制因子及水质标准

以COD、NH3-N 为纳污能力计算因子，水质评价标准采用《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）规定，见表3。

表 3 COD、NH3-N 水质标准 单位：mg/L

（2）水文设计条件

设计流量为姚家岭水位站断面流量。根据《水域纳污能力计算规程》，有长系列资料时选用保证率为90%月最枯平均流量。姚家岭水位站建站时间较晚，没有长系列径流资料，本次采用水文比拟法计算。综合考虑流域地形地貌、下垫面情况、流域大小等因素，选择相邻流域汤峪河作为参证流域，并将该河流上设立的漫湾村水文站作为分析计算的参证水文站。

漫湾村水文站设立于1958 年7 月，位于眉县汤峪镇漫湾村峪口，测站集水面积122 km2。利用该站1980 年～2017 年最枯月平均流量资料计算经验频率，系列资料按从大到小顺序排列，计算公式如下：

式中：P 为经验频率；m 为次序；n 为系列总数。

将频率计算结果点绘成对数频率曲线，采用P-Ⅲ型曲线进行计算机优化适线，漫湾村水文站90%保证率月最枯平均流量0.146 m3/s。漫湾水文站集水面积122 km2，清水河姚家岭水位站集水面积126.6 km2，按照面积比拟法，姚家岭水位站90%保证率月最枯平均流量0.152 m3/s，相应水面宽1.5 m，水深0.12 m，设计流速0.84 m/s。

（3）综合衰减系数

采用实测法计算，COD 的 K 值为 0.18/d，NH3-N 的 K 值为0.11/d。

(4)背景浓度Co和控制断面浓度Cs

背景浓度Co原则上采用上一个计算单元的水质控制目标。本次分析计算采用宝钛取水水源地污染物监测均值作为背景浓度 Co，COD 为 10.8 mg/L、NH3-N 为 0.26 mg/L。

控制断面浓度Cs原则上采用该单元所处的功能区水质目标上限值，本次计算采用入渭口断面出境水质目标为Ⅲ类或者优于Ⅲ类水质，即COD、NH3-N 浓度上限值分别为20 mg/L、1.0 mg/L。

4.5 计算结果

清水河入渭口断面水质按照Ⅲ类控制时，姚家岭水位站以下河段纳污能力见表4。

表4 清水河姚家岭以下河段纳污能力成果表

5 限制排污总量核算

(1)核算基本原则:①当水功能区现状入河污染物量大于纳污能力时，以纳污能力限制主要污染物的入河排放总量；②当水功能区入河污染物量小于纳污能力时，以污染物实际入河量为依据。

(2)现状污染物入河量:清水河现状年入河废污水量28.38 万m3，其中 COD 为 105.3 t/a，氨氮为 7.11 t/a。

(3)纳污能力:清水河入渭口断面按照Ⅲ类水质控制，姚家岭水位站至入渭口河段主要污染物纳污能力：COD 为53.2 t/a，氨氮为3.85 t/a。

(4)限制排污总量

清水河现状污染物入河量已经超过河流纳污能力，按照当水功能区现状入河污染物量大于纳污能力时，以纳污能力限制主要污染物的入河排放总量原则，清水河主要污染物限制排污总量为COD53.2 t/a，氨氮3.85 t/a。

6 结语

在水文调查的基础上，按照河流纳污能力核定方法的基本要求，对宝鸡市高新区清水河流域内的河流现状水质、入河排污口及废污水入河量等进行了初步调查、分析评价，核算了河流纳污能力，提出了河流限制排污总量基本意见。根据分析计算结论，清水河现状污染物入河量已经超过了河流纳污能力，建议对沿河村民生活污水集中收集处理，对沿河工业排污口排污情况进一步核查。