松滋市水功能区纳污能力核算与分析

摘要：结合湖北省松滋市水功能区划成果、现状水质情况、点源面源污染源类型及排污口特征，分别采用河流水功能区纳污能力零维、一维水质模型，核算与分析松滋市水功能区纳污能力。相关研究成果可为松滋市河湖长制的实施及水污染防治工作的开展提供一定的参考。

关键词：水功能区；水质达标率；纳污能力；一维模型

中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：1008-9500（2024）10-0-03

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Accounting and Analysis of Pollution Holding Capacity of Water Function of Songzi City

TANG Jun1， YANG Fan2， CHEN Kun1， ZHOU Dong2

（1. Jingzhou Hydrological and Water Resources Survey Bureau， Jingzhou 434000， China;

2. Bureau of Hydrology and Water Resources Survey of Xianning City， Hubei Province， Xianning 437100， China）

Abstract： Based on the results of the water functional zoning， the current water quality situation， the types of point source and non-point source pollution sources， and the characteristics of sewage outlets of Songzi city， Hubei province， zero dimensional and one-dimensional water quality models of river water functional zones were used to calculate and analyze the pollutant carrying capacity of Songzi city’s water functional zones. The relevant research results can provide certain reference for the implementation of the river and lake chief system and the development of water pollution prevention and control work in Songzi city.

Keywords： water function zone ; water quality compliance rate ; pollution holding capacity; one-dimensional model

水功能区纳污能力是指在满足水域功能要求的大前提下，并在给定的设计基础水文条件、水功能区水质目标、入河排污口位置及排污方式的情形下，水功能区水体所能容纳的最大污染物量。《水域纳污能力计算规程》（GB/T 25173—2010）是目前纳污能力计算方面最权威的专业规程，在全国范围内得到了广泛的运用，但由于各地区水域特征不同，规程不能指导全国所有水域条件下的纳污能力计算。因此，国内学者进行了多方面研究[1-3]。本次松滋市纳污能力核算，结合全国水利普查成果和近些年湖北省水环境监测中心荆州分中心对松滋市排污口的调查、监控数据，最终选取化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）、氨氮、总磷作为污染物控制指标，在设计水文条件下（应采用90%保证率最枯月平均流量），采取零维、一维水质模型计算松滋市水功能区的纳污能力。

1 水功能区水质现状及污染物入河量

1.1 水功能区水质现状

松滋市13个主要河流水功能区共有13个水质监测断面，湖北省水环境监测中心荆州分中心在水功能区布设了水质监测断面并进行了多年的周期性监测，监测频次为每年6次，监测参数有水温、pH值、溶解氧、氨氮、五日生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand after 5 days，BOD5）、氰化物、砷、COD、挥发酚、六价铬、汞、镉、铅、铜、锌、硒、总磷以及氟化物18项。其结果显示：按全年期全指标水质评价，基准年水功能区达标的水质监测断面有10个，达标率76.9%；按全年期双指标水质评价，基准年水功能区达标的水质监测断面有12个，达标率92.3%。分析可知，主要超标项目为氨氮和总磷。

根据各水功能区面源污染、点源污染入河调查结果，统计各水功能区现状水平年污染物全年入河总量，经核算松滋市主要河流水功能区现状污染物入河量如下：COD入河量为3 992.65 t/a，氨氮入河量为191.53 t/a，总磷入河量为38.05 t/a。

2 纳污能力计算设计条件

2.1 初始浓度值

松滋市主要河流均有较长系列的水质监测资料，部分水功能区监测资料不足的则进行补充监测。各水体的第一个水功能区初始断面初始浓度（C0）均取实测资料的平均值[4]。

2.2 水质目标浓度

水功能区水质目标浓度的取值，主要是以水功能区划确定的水功能区类别为依据。各河流计算单元的控制断面水质目标浓度，原则上直接采用该单元所处的水功能区水质目标浓度（CS），CS的取值可参照规范《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）[5]。

2.3 综合衰减系数

本次纳污能力核算采用实测法计算综合衰减系数（K）值，其计算公式如式（1）所示。选取一个无支流汇入、无入河排污口的顺直、断面走向稳定的河段，在上游（a点）和下游（b点）分别布设采样点，监测水流流速以及污染物浓度值。

（1）

式中：u为断面的平均流速，m/s；∆X为上游、下游两断面之间的距离，m；Ca为上游断面污染物的浓度，mg/L；Cb为下游断面污染物的浓度，mg/L。

3.4 纳污能力计算模型

纳污能力计算模型包含零维模型、一维模型[6-7]。

零维模型主要适用于污染物均匀混合的中小河流及水网地区；一维模型主要适用于河道宽深比不大，在较短时间内污染物在横断面能够均匀混合的中小河流地区。

3.4.1 河流零维模型

河段的污染物浓度按照式（2）推求。

C=（CpQp+C0Q）/（Qp+Q）（2）

式中：C为污染物浓度，mg/L；Cp为排放废污水的污染物浓度，mg/L；Qp为排污口废污水的排放流量，m3/s；Q为初始断面的河道入流流量，m3/s。

相应的水域纳污能力按照式（3）计算。

M=（Cs-C0）（Q+Qp）（3）

式中：M为水域纳污能力，g/s。

3.4.2 河流一维模型

河段的污染物浓度按照式（4）计算。

（4）

式中：Cx为距离初始断面x m的污染物浓度值，mg/L；x为距离初始断面的纵向距离，m；u为设计流量下河道横断面的平均流速，m/s。

对应水域的纳污能力按照式（5）计算。

M=（Cs-Cx）（Q+Qp）（5）

2.5 模型的选择

污染物在河段内能够均匀混合，可以采用河流零维模型计算水域纳污能力。污染物在河段横断面上游区域均匀混合，可采用河流一维模型，主要适用于Q小于150 m3/s的中小型河段[8-9]。

3 纳污能力计算成果

计算得到的纳污能力结果如表1所示。由表1可知，松滋市纳污能力核算13条主要河流的计算纳污能力中，COD为8 219.85 t/a、氨氮为295.77 t/a、总磷为52.25 t/a，松滋市主要河流水功能区现状水质氨氮、COD、总磷总体污染物超标情况较好，将现状的污染物入河量对比计算的纳污能力，水功能区中只有洛溪河松滋开发利用区氨氮超标1.44倍和涴米河松滋开发利用区总磷超标1.04倍，超标的倍数均比较低，表明松滋市经过近些年的流域系统治理后整体水功能区水质情况良好。对于氨氮、COD、总磷水质指标未超标的水功能区，以现状纳污能力为限制排放总量；氨氮、总磷部分水功能区出现超标，但本次洛溪河松滋开发利用区和涴米河松滋开发利用区的超标倍率较低，计划到规划年水功能区氨氮、总磷全部达标，本次仍以现状纳污能力为限制排放总量[10]。

4 结论

本次松滋市纳污能力核算13条主要河流的计算纳污能力中，COD为8 219.85 t/a、氨氮为295.77 t/a、总磷为52.25 t/a。结合松滋市排污现状，水环境所承受的压力较大，如果不采取对应措施，未来随着排污压力的增加，必将对水域环境造成污染，需要结合区+emgTIfhgG3Mq/POm6BiU74h8MydOmxQR7AcaMsSrCo=域纳污能力的计算结果，多层面制定排污总量控制计划，逐步推行防污减排计划，以期实现水资源的可持续利用。

参考文献

1 张秀菊，杨 凯，蔡爱芳，等.不确定性参数对水体纳污能力的影响分析[J].中国农村水利水电，2012（1）：13-17.

2 黄 茁，冯 雪，赵 鑫，等.基于数值模拟的纳污能力计算方法探讨[J].长江科学院院报，2015（6）：15-19.

3 苏楚雯.基于水动力水质数值模型的汾河动态纳污能力研究[D].沈阳：辽宁大学，2023.

4 罗小勇.基于水功能区的纳污能力计算理论方法及应用》[M].北京：中国水利水电出版社，2016.

5 张 璇.水功能区（河段）纳污能力动态分析计算及过程化管控研究[D].西安：西安理工大学，2020.

6 庄付磊，刘新征，周成宽.聊城市水环境承载现状及纳污能力分析[J].黑龙江水利科技，

2024（9）：30-33.

7 黎 瑜.仁化县河道纳污能力及污染排放量预测研究[J].广东水利电力职业技术学院学报，2024（2）：14-17.

8 刘英学.邢台水功能区纳污能力核定和控制总量研究[J].水科学与工程技术，2024（1）：

15-17.

9 刘庆华.邢台市水功能区达标分析与总量控制方案研究[J].农业与技术，2023（15）：126-129.

10 刘靖文.英德市水功能区达标整治难点与解决策略[J].陕西水利，2023（2）：181-183.