流域环境容量测算在规划中的应用——以木兰溪感潮段为例

何伟文

（莆田市环境保护科学研究所 福建莆田 351100）

木兰溪是莆田市境内最大河流，发源于仙游县西苑乡，经三江口注入兴化湾。河流总长约105 km，流域总面积约为1 830 km2。以木兰陂坝为界，木兰陂上游79.2 km 为单向河流段，下游感潮段全长25.8 km，属正规半日潮型，日内2 涨2落。河宽100 m～200 m，水深1.1 m～6.0 m，其中木兰陂坝至三江口国控监测断面约23 km。木兰溪目前是全国生态文明建设的样本，因此从规划层面解决木兰溪环境质量问题显得尤其重要。

“十三五”中期，木兰溪感潮河段水质不能稳定达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅲ类水质标准，造成的原因是多方面的，如，城乡生活污水配套管网建设滞后，以及重主干管网、轻支线管网、断头管和雨污合流等问题，污水实际收集率、进厂浓度低；部分企业与居民区混杂，工业污水直接排放；荔城和闽中生活污水处理厂大排量的尾水于感潮段集中排放，距离近，污染物降解缓慢。本文对“十三五”中期木兰溪感潮段主要污染物COD、NH3-N、TP 进行环境容量计算，削减污染物入河量，同时从水资源保障、水生态保护和水环境治理提出规划管控木兰溪全流域稳定达标的措施和建议，以实现木兰溪“十四五”达到“有河有水、有鱼有草、人水和谐”的目标。

1 污染源情况

木兰溪感潮段是莆田市主城区的纳污水域。感潮段横贯兴化平原，工业集中、耕地面积大、人口密集，主要涉及城厢、荔城、涵江和秀屿区行政区域。该区域产生的大量工业、生活和农业面源等污染物汇入南北洋河网，经排水闸口进入木兰溪感潮段。同时受海浪、潮汐盐水入侵、泥沙上涌等影响，河水浑浊，大量污染物在感潮河段堆积。感潮河段水流运动复杂，长期沉积的底泥污染物持续释放，水污染治理难度大［1］。

在对莆田市“十三五”环境保护规划中期评估时，全面调查木兰溪感潮段的工业废水、城镇生活污水等点源以及农村生活污水、农田径流污染的产生情况及排放去向，汇总各类污染物现状排放情况（见表1）。大量污染物在感潮河段堆积，感潮段水环境承载力较弱。通过对感潮段水环境容量进行计算，规划管控工业、生活、农业污染源入河量，为提升木兰溪流域水质提供技术支撑。

表1 木兰溪感潮段主要污染物现状排放量 单位：t／a

1.1 双向河流模型治理木兰溪实例分析

本文依据河海大学环境学院罗缙等［2-3］研究建立的平原河网区往复流河道水环境容量模型，其为一维预测模型，增加了双向流计算方法，用于木兰溪感潮河段的容量计算。正、反向具体计算如式（1）和式（2）。

式中：W正为正向河流的水环境容量值，kg/d；W反为反向河流的水环境容量值，kg/d；Q01为上游来水流量，m3/s；Cs为目标水质浓度值，mg/L；C01为上游来水中污染物浓度，mg/L；C02为反向流时下游水中污染物浓度，mg/L；K1、K2为水质降解系数，d-1；V1、V2为河流体积，m3；q1、q2为支流流量（包括废水量），m3/s。

将木兰陂至三江口断面作为1 个控制单元，以2018 年枯水年的木兰溪感潮段上、下边界本底值分别对照濑溪断面和三江口断面水质，目标水质为 《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅲ类水质标准。受木兰陂拦截，枯水期过陂水量约为2.0 m3/s，支流流量（包括废水量）主要为南北洋河网经各闸门的泄漏量约11.5 m3/s，下边界枯水小潮1 个潮周的纳潮量约为1.022×107m3。COD、NH3-N 和TP 的水质降解系数分别根据现状水质，以莆田市开展过的地表水环境容量核定和木兰溪感潮段水环境污染控制规划的研究成果，COD、NH3-N 的降解系数分别为0.13 d-1、0.10 d-1，参照全国水环境容量核定技术指南［4］“一般河道Ⅲ—Ⅳ类水质降解参考值”COD 和NH3-N 分别为0.10 d-1～0.18 d-1和0.10 d-1～0.15 d-1，COD 和NH3-N 均取下限值0.10 d-1；TP 降解系数参照张亚丽等［5］开展的淮河支河枯水期污染物降解系数的测算值0.099 0 d-1～0.137 1 d-1，其TP 水质现状与木兰溪感潮段接近，本文TP 降解系数取均值0.10 d-1；安全系数取0.60，计算得到感潮段水环境剩余容量（见表2）。结果表明，在2018 年枯水年不利水文条件下，现状主要污染物在没有削减的情况下，已超过感潮段的纳污能力。

表2 木兰溪感潮段水环境剩余容量 单位：t／a

1.2 入河削减量

以控制单元内的工业废水直排、工业聚集区和生活污水处理厂等点源污染作为主要削减对象，全面实现尾水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A 标准排放；集镇区污水全部收集处理，70%的农村污水得到有效处理，化肥利用率提高到40%以上，入河污染物得到大幅削减（见表3）。至2020 年底，木兰溪感潮段水环境得到较大改善，主要污染物COD、NH3-N、TP 年均浓度均呈下降趋势，年均浓度基本满足Ⅲ类水质要求。

表3 木兰溪感潮段主要污染物入河削减量 单位：t／a

2 “十四五”时期木兰溪管控建议

“十三五”期间，在木兰溪上游濑溪桥，溶解氧年均浓度（7.7 mg/L～8.2 mg/L）优于地表水环境质量标准Ⅰ类水质。在感潮段COD、NH3-N 和TP 等指标较大改善下，感潮段溶解氧年均浓度却呈现逐年下降（4.0 mg/L～5.9 mg/L），其月均浓度超过Ⅲ类水质占比呈现增大趋势。大量研究表明，感潮河段影响水体溶解低氧主要因素复杂，受水温和面源污染［6］、盐度［7］、底层 泥沙异重流［8］、低流速［9］等单一或多个因子影响，感潮段溶解低氧已成为影响木兰溪全流域稳定达到Ⅲ类水质的首要污染因子。“十四五”期间，从持续削减入河污染和增强生态补水、修复河口水生态等方面来提高木兰溪感潮段自净能力。

2.1 开展木兰溪感潮段溶解氧偏低问题诊断

系统分析木兰溪感潮段溶解氧在时间上和空间上的变化特征，识别影响木兰溪感潮河段溶解低氧的主要影响因素，提出科学有效的河口整治方案。

2.2 持续削减污染入河

（1）补齐环保基础设施短板。结合“绿盈乡村”建设，因地制宜，实施木兰溪上游沿线11 个乡镇镇区生活污水及主要汇水支流沿线的农村污水全收集、全处理。全面整治主城区及集镇区的雨污分流不到位，以及污水干、支和入户管错接、漏接问题，提高污水处理厂收集率和污水进厂浓度。推进汇入感潮段的荔城、闽中2 个污水处理厂尾水由《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A 提升到《地表水环境质量标准》准Ⅳ类水质后回用于内河生态补水，达到削减污染物汇入木兰溪和稀释净化南北河网水质的目的。

（2）加强农业面源污染防治。开展化肥减量利用和替代利用，加大测土配方施肥推广力度，持续实施农药、化肥减量增效化，提升全市畜禽养殖废弃物资源化利用水平。

（3）推进内河综合治理和水生态修复。推进木兰溪华亭段河岸生态护岸拦截工程、荔城区南洋水系、秀屿区土海及周边水系综合整治等工程的实施。同时，实施南、北洋绿心农田生态塘和河沟原位修复湿地建设，推进荔城区玉湖与企溪水系连通和笏石溪-土海连通工程建设，建设环土海生态缓冲带和环土海污水处理，提升内河水生态修复能力。削减污染物入河量见表4。

表4 “十四五”木兰溪持续削减污染物入河量 单位：t／a

2.3 提升水资源保障水平

（1）科学调蓄水库库容，强化木兰溪上游水电站生态下泄流量保障，完善水量调度方案和保障体系。推进流域沿线桉树林及低效针叶林等林分改造，逐步提升林分质量，增强森林涵养水源的能力。同时，探索利用涵江区西音和乌溪水库-外度水库-东圳水库-延寿溪-木兰溪生态补水方案。

（2）推动新建城市污水处理厂配套建设再生水利用设施，推进闽中、荔城2 个污水处理厂尾水深度治理，中水回用至城市内河进行生态补水。

2.4 加快河口生态修复

（1）整治非法侵占、滥用木兰溪水域或河口滩地的采砂、取土、垃圾堆放、水产养殖、建筑物，退还河道空间，实现河道保洁养护管理全覆盖。

（2）推进木兰溪下游水生态修复与治理，构建水生态廊道保护与修复网络。以修复河道水生态系统为主，兼顾保障水生态安全、改善水环境、提升流域智慧管理、保护水文化遗产风貌，实现河道从“清”到“美”的提升。

（3）加快实施水生生态系统修复工程。通过引水、调水、闸坝调度等生态补水方式，推进木兰溪下游区域逐步恢复鱼类生境。

（4）恢复木兰溪入海口红树林湿地，实施河口区域滩涂养殖退养和滩涂的重建修复，为潮间带动植物营造良好的生存环境，保障河口生态安全。

2.5 完善制度保障

加快推动《莆田市木兰溪流域保护条例》出台，将木兰溪流域保护工作纳入法治化轨道，深化河湖长制监管，分级分段开展流域保护工作，统筹解决水资源、水生态、水环境等问题。同时，加大流域生态保护补偿力度，完善补偿机制，充分调动社会资本投入到木兰溪流域保护中。

3 结语

“十四五”时期，以更高站位谋划治理木兰溪，坚持污染治理和生态扩容，纵深推进木兰溪全流域治理，保障木兰溪生态下泄流量，全面推进河口水生态保护修复，持续改善木兰溪流域水环境质量和恢复整体功能，以实现“有河有水、有鱼有草、人水和谐”的美丽木兰溪，也为新时代流域治理提供可复制的木兰溪样板。