神定河水环境问题诊断及治理对策

孙婷婷 吴敏 赵良元

摘 要：神定河口断面属于水质考核国控断面，2019年以前，水质一直处于Ⅴ类或劣Ⅴ类，未能达到国家考核标准。通过对神定河口断面2017—2019年水质状况评价及污染源分析，剖析了神定河水质持续不达标的原因。结果表明，2017—2019年神定河水质有好转趋势。水质持续超标的原因主要是生态补水不足、污水处理能力不足、污水管网破损等，后期应加强污水处理力度及管网建设。研究成果可为神定河水质提升提供技术支撑。

关键词：水环境；水质评价；污染源；神定河

中图法分类号：X703                                              文献标志码：A

汉江为丹江口水库第一大入库支流，神定河为汉江中上游右岸支流，其水质好坏影响丹江口水库水质安全[1]，并影响到南水北调中线工程的供水效益[2-4]。神定河口断面是长江流域劣Ⅴ类国控断面整治专项行动中重点整治的12个断面之一[5]，是丹江口库区水污染防治和水体整治工作的重点和难点所在[6]。

针对神定河水质污染问题，许多学者聚焦在神定河流域综合治理技术及工程实践[7]、河道景观生态修复技术[8]等，未从水质综合分析、污染源分析、截污、清污、减污、控污、治污整治措施等方面系统分析神定河水质超标原因。本研究通过分析评价2017—2019年神定河口断面水环境状况，剖析神定河水质超标原因，提出针对性的治理措施，为地方环保管理部门决策提供技术支撑。

1 研究区域概况

神定河发源于十堰市茅箭区大川镇，自西南向东北流，经十堰市城区，沿途在城区内汇入支流有镜潭沟、吕家沟、岩洞沟（在张湾区称为张湾河），于郧阳区茶店镇王二沟汇入丹江水库。神定河全长58 km，集水面积227 km2，流域内5 km以上支流9条，干流河道坡度5.3‰，流域平均高程海拔422 m。河床高程161.80 ～201.19 m，上游段宽约10～20 m，中游段宽约2～19 m，下游段宽约13～30 m。河段局部存在河漫滩，地势平缓，宽5～10 m，最宽为20 m。

2 评价方法与评价因子

2.1 评价方法

本研究采用的评价方法包括单因子评价方法、综合污染指数法和内梅罗污染指数法。

2.1.1 单因子评价法[9]

单因子评价法是将监测数据与目标标准值进行对比分类，并选取结果最差的类别作为评价结果。该方法计算简单，结果明晰，是普遍认可的一种评价方法。

2.1.2 综合污染指数法[10]

综合污染指数法可以判定水体受污染程度，其应用前提是认为各参评因子对水质的贡献基本相同，且方法的比较必须在同一类别标准上进行。计算公式为

式中：Pi 为第 i个单项污染指数；n 为参评项目数。综合污染指数污染程度的等级划分为：P≤ 0.2，好；0.2＜P ≤ 0.4，较好；0.4 ＜ P ≤ 0.7，轻度污染；0.7 ＜ P ≤ 1.0，中度污染；1.0 ＜ P≤2.0，重污染；P ＞2.0，严重污染。

2.1.3 內梅罗污染指数法[11]

内梅罗污染指数法是一种兼顾极值的计权型多因子环境质量指数，是当前国内外进行综合污染指数计算的最常用的方法之一。计算公式为

式中：为所有单项污染指数的平均值；为水环境各单项污染指数中的最大值。

内梅罗污染指数分级标准[12]为：P ＜ 1，清洁；1≤P ≤ 2，轻污染；2 ＜ P ≤ 3，污染；3 ＜ P ≤ 5，重污染；P＞5，严重污染。

2.2 评价因子及评价标准

根据水质特点及超标污染物状况，选择溶解氧、COD、高锰酸盐指数、氨氮和总磷共5项指标作为评价因子。

神定河口断面为国控断面，“十三五”考核目标为氨氮≤ 3.5 mg/L，总磷≤ 0.35 mg/L，其它指标为Ⅳ类；“十三五”规划期后执行Ⅲ类。本研究评价标准采用《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅲ类水质标准限值。

3 水环境状况评价

采用人工采测分离数据评价神定河口断面2017—2019年的水质状况。神定河口断面2017—2019年24项常规水质监测数据显示：溶解氧、COD、CODMn、氨氮、总磷、粪大肠菌群超标严重，其它指标基本满足考核标准，表明神定河水质逐年好转[8]。相比于2009—2015年，神定河口断面2017—2019年石油类指标基本满足考核要求。神定河水质趋势呈好转趋势，可能与2012年以来，十堰市启动神定河流域污水处理厂提标改造、截流控污、雨污分流、河道整治、水生态修复等多项工程措施有关[13]。

3.1 水污染程度状况分析

分别采用单因子评价法、综合污染指数法、内梅罗污染指数法对2017—2019年间神定河水质状况进行评价，结果见表1和图1。

由表1可知，近三年水质类别均为劣Ⅴ类，与神定河水环境功能区“十三五”规划期后执行的Ⅲ类水质要求仍有较大差距，水体污染严重，但主要超标污染物（氨氮、总磷）超标倍数逐年降低[11]。综合污染指数法计算结果表明神定河2017年和2018年部分月份严重污染，2019年水质有好转趋势，但仍属于重度污染；神定河口断面内梅罗污染指数范围在1.25～5.37，远远低于历史值（2.71～12.14）[8]；2018年个别月份严重污染。2019年以来，污染状况略微减轻（见图1）。综上所述，神定河水质污染比较严重，但呈好转趋势。

3.2 神定河口断面水质变化趋势分析

对神定河口2017—2019年采测分离数据中主要超标污染物进行分析（见图2）。CODMn浓度变化范围为4.10 ～ 8.33 mg/L，超标月份主要在2—4月和6—8月；COD浓度变化范围为10.0～ 48.5 mg/L，超标月份主要出现在7月；BOD5浓度变化范围为0.7 ～ 6.6 mg/L，超标月份主要在2—4月和7—8月。可见，CODMn、COD、BOD5超标月份主要是在2—4月、6—8月。神定河水体平水期和丰水期污染物浓度偏高，主要原因是外出务工人员春节返乡，导致农村人口突增，生活污废水量增加，大量污废水未经处理直接排入神定河中造成水体污染[14]；丰水期水量增大，面源污导致水体污染加剧。

氨氮和TP处于持续超标状态，浓度变化范围分别为0.57～4.57 mg/L和0.17～0.79 mg/L。神定河流域水质并未显著下降，点源污染特征明显[15]，可能与雨污管网未分流、污水管网破损等有关。

随着十堰市多年持续攻坚克难，2019年9月，神定河水质成功消除劣Ⅴ类。2021年水质达到IV类，氨氮、总磷浓度均比2020年降低16%。

4 神定河污染源分析

4.1 工业污染源

调查神定河流域内涉水工业企业44家，结果显示：张湾河沿线的城市污水收集率仅为70.4%，工业废水收集率为98.4%[16]。由于工业企业污水处理设施运行管理不到位，污水处理率不高，部分处理不达标和未经处理的废水直接进入市政管网，对神定河污水处理厂的正常运行造成巨大压力。

4.2 生活污染源

（1）城区生活污染源。神定河流域内生活的人口达67.0万，接纳城区生活污水量达到3 183万t/a，占城区三条河流（神定河、泗河、犟河）接纳生活污水人口的85%。随着人口的增加和工业企业的发展，神定河流域产生的污水量逐渐增多，但污水处理能力严重不足。

（2）农村生活污染源。2015年全市所辖60%以上的行政村农村垃圾得到有效处理，未处理的农村生活垃圾、生活污水、人畜粪便等，最终汇入神定河造成污染。

（3）城镇污水处理厂尾水污染。神定河流域水质不达标主要是因为神定河污水处理厂污水溢流，导致大量污染物汇入。神定河流域年径流量小，神定河污水处理厂尾水排放量占神定河年径流量的2/3，神定河下游污水溢流和人工快渗尾水年均排放量分别占6.07%和5.79%。溢流井溢流量大，且污染物浓度高，对神定河污染物贡献较大。神定河污水处理厂COD、氨氮和TP的年均贡献率仅次于溢流井。

神定河污水处理厂至深港污水处理厂河段约有62%的水被用于发电，该河段的天然自净能力难以充分发挥；下游人工快渗处理厂处理规模太小，每日仅可处理2万t神定河污水处理厂尾水，对干流水质稀释改善作用不明显。此外，百二河和张湾河汇入神定河干流前水质均为劣Ⅴ类，年入河通量却仅次于神定河污水处理厂溢流和尾水排放[17]。通过支流水质时空变化规律分析和现场踏勘推测，上游两条支流截污不完善，污水跑冒滴漏时有发生，再加上河道均为衬砌结构，加快污染物向下游迁移，从而加重了神定河干流污染负荷。

4.3 农业污染源

神定河流域内百二河源头、大川镇农业污染较小；二堰街道、五堰街道、车城路街道、红卫街道污染源主要是垃圾生活污水污染，其次是化肥、农药、畜禽养殖；汉江路街道、郧阳区茶店镇污染源主要是农药化肥污染，其次是畜禽粪便污染、生活垃圾、污水污染。

5 水质不达标原因分析

（1）河流径流量小、生态补水不足。神定河多年平均年径流量为0.4826亿m3，排污量为0.3965亿m3，径污比1.2 ∶1，径流均为自产水，无客水来源，水体自净能力很弱[18]，且水量受降雨因素影响较大，季节性断流现象多有发生。此外，上游百二河、岩洞沟水库拦蓄后，下游河道水量锐减，加剧了水质恶化、生态功能降低等问题。

（2）城镇污水处理能力不足。目前神定河流域污水处理能力21万t/d，处理能力严重不足，未经处理的各种污水直接排入神定河，加剧了水体的污染。

（3）雨污、清污分流工程不彻底。十堰市城市排水管网规划、建设不足，管道破损严重。虽然新建了污水处理厂及地下管网，但雨水和污水收集管道未实行分流，使污水溢流入河道，影响河道水质。

（4）污水管网破损。部分污水管网因建设年代久远，管道老化、损毁，导致清水、污水交替出管、入管，造成水体二次污染。此外，因十堰市地势特点，河流落差大，水力冲刷作用明显，尤其在降雨天气条件下，受冲刷、搅动作用，沉积于底泥中的污染物质被释放到水体中，也是水质长期处于劣Ⅴ类的重要原因之一。

6 治理对策

（1）开展神定河生态补水工程和中水回用工程。建议在枯水期加大上游水库下泄生态流量。为彻底解决神定河上游来水量少的问题，确保神定河下游生态用水，建议实施河库连通工程。同时开展城市中水回用工程，循环利用中水，减少污水排放。

（2）全面实施减污工程。一是加强对企业达标排放的监管力度，严格查处企业违法排污行为，彻底杜绝企业偷排、漏排及超标排放现象。二是加强对纳入城市污水管网的企业单位排污监管，杜绝高浓度企业污水（废水）直接接入污水处理厂，确保污水处理厂能稳定达标运行。三是加强对穿河、临河、跨河违章构筑物的执法检查，依法取缔严重影响河道生态环境的违章构筑物，强化河道排污口巡查和卫生保洁检查督办。

（3）强化污水管网管护工程。加速推进破损管网改造修复工程，定期开展已维修改造管网运行情况排查，确保全线不渗漏。

（4）加大污水處理力度。对神定河污水处理厂和茶店污水处理厂的尾水进行深度处理，力争按照地表水Ⅲ类标准进行排放。全力推进神定河下游主河道水质净化工程前处理和调蓄配水工程，确保稳定发挥其环境效益。继续强化神定河流域内城镇污水处理设施和水质净化设施的运维保障，确保污水治理设施高效稳定达标运行。

（5）全面實施清淤工程。神定河内的污泥、垃圾也是其主要的污染源之一，要持续开展神定河中下游河道内垃圾、污泥、杂草等清理工作，杜绝临河及跨河建筑污水乱排、直排、偷排，垃圾随意丢弃等现象，确保河畅、水清、无黑臭污泥淤积现象，同时做好清理底泥的妥善处理。

（6）开展河道生态修复工程。开展神定河主河道、下游河道及主要支沟河道生态修复工程，因地制宜选择具有水质净化功能的生态植被和水生植物，构建河道稳定的水体生态系统。

随着污染治理攻坚战的实施，十堰市对神定河开展了流域综合整治行动。全力消除神定河流域点源面源污染。对流域周边村庄进行整治，关闭整治农家乐、畜禽与水产养殖企业，关停整治规模以上工业企业，整治排污口；建设污水管网，实现清污分流，真正让污水进管、清水入河；修复生态河道及破损管网，高标准治理流域冲沟；提升神定河流域污水处理厂污水处理能力。此外，生态环境、住建、水利和湖泊等多部门联合办公，精准推进神定河治理工作。

7 结论及建议

通过单因子评价法、综合污染指数法和内梅罗污染指数分析，神定河在2019年以前污染比较严重，不能达到规划后III类标准，主要原因是神定河流域生活污染源占比最大，污水处理能力严重不足且大量尾水排放。

建议加大资金投入，持续实施神定河流域综合整治工程。从水源调度，提升神定河水体自净能力；开展雨污分流，清水还河、污水入管；到污水处理提标扩能、工业污染源源头治理与管控；河流内源治理与生态修复；再到农业与农村污染整治等系列工程，对神定河实施截污、清污、减污、控污、治污等全面综合治理，提升神定河水质。

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Diagnosis and Treatment Countermeasures of Water Environment Problems of Shending River

SUN Tingting，WU Min，ZHAO Liangyuan

（Basin Water Environmental Research Department，Changjiang River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China）

Abstract：The Shending River estuary section is a state-controlled site for water quality assessmen. It has consistently failed to meet national standards and has been classified as Class V or worse before 2019. We investigated into the causes of such failure by evaluating the water quality and analyzing the pollution sources of the Shending River estuary section from 2017 to 2019. Results indicate that the water quality of the Shending River showed an improving trend from 2017 to 2019. The main reasons for the continuous standard-exceeding water quality indicators were identified as insufficient ecological water supplement，inadequate sewage treatment capacity，and damaged sewage pipe networks. To improve the water quality，future efforts should focus on strengthening sewage treatment and pipe network construction. These findings can provide technical support to enhance the water quality of the Shending River.

Key words：water environment；water quality evaluation；pollution source；Shending River