濒海排污区纳污能力核定设计水文条件研究

马少杰，李 茜，符云琳，程乾坤，方 皓，刘 舸

（1.广东环境保护工程职业学院，广东广州 510655；2.佛山市水体新型污染物防治工程技术研究中心，广东佛山 528216）

1 研究范围

研究范围主要为广东黄茅海东部区域，上游河流边界至银洲湖官冲水位站，鸡啼门水道上的鸡啼门大桥处，虎跳门水道西炮台水位站，外海东边界至三灶潮位站，外海西边界至大襟岛以西鹅头咀，外海向南至海水水质国控监测点位GD0411处，上游河道计算流量，海域范围计算潮位。控制点见图1。

图1 研究范围及水文计算点位分布图

2 水文参数与计算情景

2.1 大范围外海模型

大范围外海模型上边界为西江高要、北江石角、东江博罗、流溪河及潭江上游，考虑到老鸦岗和石咀在潮流界内，故模拟过程将其流量边界各上延35 km，外海下边界设置在100 m 等深线处，计算范围采用三角形非结构网格划分。

2.2 设计水文条件

水环境容量计算时往往选取不利水文条件，若水文条件太苛刻则容量计算结果会很小，在现有技术经济条件下难以实施。河口一般综合考虑上游河道来水和潮差的综合影响，对于上游河道来水则为90%保证率最枯月流量（低水位）或近10年最枯月平均流量，对于潮汐影响则考虑保证率为10%、50%和90%潮差，近岸海域的潮位边界一般选用不利潮差对应的历史实测潮位过程或人工构造潮型作为设计水文条件。

综合研究区域特点与管理需求，此研究设定四个计算情景，具体如下：情景一，上游入海河道典型丰水过程叠加海域10%频率大潮差；情景二，上游入海河道典型平水过程叠加海域10%频率大潮差；情景三，上游入海河道典型枯水过程叠加海域50%频率中潮差；情景四，上游入海河道典型枯水过程叠加海域90%频率小潮差。

3 水环境容量计算

3.1 计算方法与主要计算参数

3.1.1 计算方法

目前海域环境容量计算主要有整体海域水质控制法、水质控制点法和排污区允许范围控制法三大类。此研究采用以排污区允许范围为控制原则，利用数值模型进行试算，计算范围采用非结构三角形网格划分，网格边长在700～1 000 m，靠近岸边海域根据模型计算需要予以细化，局部细化区域网格边长在100～300 m。

3.1.2 规划排污区确定

排污区主要基于现状直排口和规划直排口设置，除1#排放口（位于高栏港口航运区）和2#排放口（位于鸡啼门保留区）外，其他直排口和规划排污口均位于上述排污口附近或依托排放。因此，按1#和2#两个排污区进行计算。

3.1.3 排污混合区设置

排污混合区指污水排放口附近的允许超标区域，目标海域较为开阔，根据相关标准和区域管理实际，此研究排污混合区的范围确定为Aa≤3 km2。

3.2 铅环境容量计算

3.2.1 计算情景

此研究设计水文边界条件共设置四种情景，上游入海河道考虑丰、平、枯水过程，外海边界考虑10%、50%、90%潮差；设计水质边界条件根据水质现状监测和水质目标限值进行确定。各情景水文水质边界条件见表1。

表1 水文水质边界条件表

3.2.2 计算结果与讨论

经计算，1#排污区各情景的铅环境容量计算结果为1 088.51～1 224.51 kg/a，2#排污区各情景的计算结果为80.01～140.82 kg/a，情景一至情景四计算结果逐次变小。各情景铅环境容量计算结果见表2。

表2 铅环境容量计算结果表

从情景一和情景二计算结果对比来看，在10%大潮差工况下1#排污区平水过程比丰水过程环境容量计算结果小2.46%，2#排污区平水过程比丰水过程环境容量计算结果小10.94%，说明靠近河口的B 排污区环境容量计对受入海河流丰枯影响较大，远离河口海域相对较开阔的1#排污区，受河海河流丰枯影响相对较小。从情景三和情景四计算结果对比来看，在入海河流枯水过程工况下，1#排污区小潮差比中潮差环境容量计算结果小8.31%，2#排污区小潮差比中潮差环境容量计算结果小31.51%，河口区受潮差情况影响大可能与局部环流或统计小潮差结果更小有关，后续研究中需要进一步分析可能的影响参数并做敏感性分析。为避免水文参数不确定性对水环境安全的影响，一般设置各排污区允许分配排污量时会保留10%～20%的富余度，即各排污口可利用允许排污量取计算环境容量的80%～90%。

4 结语

总体来说目标区域潮差对计算结果影响大于入海河流流量变化，排污区附近河流径流量越小、距河口越远受入海河流丰枯影响越小受潮差影响越大。相比之下，入海河道枯水过程（90%频率）叠加外海90%小潮差情景最为不利，较计算结果最大情景入海河道丰水过程（10%频率）叠加10%大潮差小14.41%。因受水文地理特征等因素影响，不同水文情景容量结算结果往往差别较大，在日常工作中是否选用入海河流径流过程和潮差双不利情景的叠加进行计算值得商榷，应结合区域管理需要合理确定，可根据水域功能、敏感目标分布与区域发展定位适当取舍。因此，近岸海域水环境容量计算时可将不利潮型作为重点研究对象，结合规划排污区实际和管理需要适当考虑入海河流水文参数，综合确定设计水文条件。