平湖市水環(huán)境綜合整治工程規(guī)劃研究

于 敏

(上海品事環(huán)境科技有限公司 天津201400)

平湖市處于太湖流域杭嘉湖平原，地勢平坦，河道縱橫，水網(wǎng)密布?？臻g上，作為太湖流域水系的一個(gè)環(huán)節(jié)，其水系同上下游密切相連；作為河網(wǎng)密集地區(qū)，其內(nèi)部河網(wǎng)又同城鄉(xiāng)道路、居住區(qū)、村莊、企業(yè)、作坊、飯店、養(yǎng)殖場等人類活動(dòng)區(qū)域緊密貼近，點(diǎn)源和面源污染源密布。在時(shí)間層面，隨著 20世紀(jì)八九十年代以來經(jīng)濟(jì)建設(shè)全面發(fā)展，水污染問題日漸突出，影響面廣，污染程度逐步惡化，發(fā)達(dá)國家經(jīng)歷過的發(fā)展歷程正在重現(xiàn)[1,2]。水環(huán)境綜合整治對保障人民群眾飲水安全、改善水體自然景觀和提升人民群眾生活質(zhì)量十分關(guān)鍵和迫切[3]。

從城市規(guī)模的水環(huán)境污染綜合整治來看，實(shí)際工作中通常面臨諸多困境，如：不清楚水污染成因及其邏輯關(guān)系；工作缺乏針對性，成效不清等[4-6]。因此，必須在結(jié)合區(qū)域水系特征并深入研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合規(guī)劃，才有可能接近客觀實(shí)際，準(zhǔn)確評價(jià)，有效決策。本文應(yīng)用已建立的平湖市河網(wǎng)水動(dòng)力-水質(zhì)耦合模型，結(jié)合污染負(fù)荷分析，利用數(shù)學(xué)模型所建立的污染負(fù)荷排放與水體水質(zhì)之間的定量因果關(guān)系，提出平湖市水環(huán)境綜合整治工程規(guī)劃方案，以期為同類型河網(wǎng)地區(qū)的水環(huán)境規(guī)劃提供有益借鑒。

1 區(qū)域概況

平湖市水域面積 45,km2，河道現(xiàn)狀總長2,259,km。19條主要骨干河道呈八橫八縱三斜方向，縱橫交錯(cuò)，組成不規(guī)則的網(wǎng)狀水系(見圖 1)，另外尚有144條鄉(xiāng)鎮(zhèn)級河道和1,000余條村級河道。鹽平塘和平湖塘為主要來水河道，全市多年平均西部入境水量 19.74億 m3，上海塘和六里塘為兩條主要泄水河道。

20世紀(jì) 90年代以來，平湖市河道水質(zhì)長期超標(biāo)，目前全部是Ⅴ類和劣Ⅴ類水。從平湖市環(huán)境監(jiān)測站歷年的水環(huán)境監(jiān)測情況分析，地表水中的主要污染物為CODCr、NH3-N和TP。近年來，隨著整治力度的加大，水質(zhì)指標(biāo)每年都有所下降，水質(zhì)有穩(wěn)定的趨勢。由于本地污染源眾多，排放強(qiáng)度大，河道自凈能力有限，上游來水水質(zhì)差，要實(shí)現(xiàn)平湖市境內(nèi)水體水質(zhì)全面達(dá)標(biāo)有一定的難度，水環(huán)境整治工作任重道遠(yuǎn)。

圖1 區(qū)域水系圖Fig.1 Regional Water System Map

2 研究方法

對平湖市現(xiàn)狀水體水質(zhì)、污染負(fù)荷削減措施、入河污染負(fù)荷展開詳細(xì)調(diào)研分析，應(yīng)用已建平湖市河道水動(dòng)力-水質(zhì)耦合模型分析水體污染成因。該模型包含降雨徑流、河網(wǎng)水動(dòng)力和河網(wǎng)水質(zhì) 3個(gè)模塊，將BOD5、NH3-N、硝酸鹽氮、CODCr、TP 作為模擬因子，模擬范圍包括平湖市境內(nèi)所有19條骨干河流和其他部分重要河道，模型原理、構(gòu)建及率定詳見錢海平等[7]的研究。針對平湖市特點(diǎn)，并綜合考慮上游來水水質(zhì)，提出負(fù)荷削減和水質(zhì)改善規(guī)劃措施，通過多方案情景模擬分析，對平湖市水環(huán)境綜合治理工程進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，并對污染控制和水質(zhì)改善效果進(jìn)行定量評估。

3 水環(huán)境綜合整治工程

3.1 污染負(fù)荷分析

平湖市內(nèi)水域?qū)儆谔担虼宋廴矩?fù)荷計(jì)算既要考慮內(nèi)部污染，又要兼顧上游來水帶來的外部污染源。

對平湖市工業(yè)企業(yè)的污水排放情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出各企業(yè) CODCr、NH3-N 和 TP的排放量及排放途徑；根據(jù)浙江農(nóng)業(yè)農(nóng)村環(huán)境污染特點(diǎn)，依據(jù)近年來平湖市統(tǒng)計(jì)年鑒、降雨量和內(nèi)河航道交通量統(tǒng)計(jì)表等數(shù)據(jù)，計(jì)算出工業(yè)、農(nóng)田化肥施用、畜禽養(yǎng)殖、城市地表徑流、居民生活和內(nèi)河航運(yùn)的污染負(fù)荷。各污染源的排放負(fù)荷及排放比例如表 1所示，CODCr、NH3-N和TP的年排放總量分別為 38,495,t/a、4,348,t/a和3,372,t/a。

表1 污染物排放總量(t/a)Tab.1 Total pollutant emissions(t/a)

根據(jù)上游入境水量及濃度的歷史實(shí)測資料估算，全市 CODCr、NH3-N和 TP的入境負(fù)荷分別為56,456,t/a、6,573,t/a和 1,007,t/a。由此可知，平湖市地表水中，CODCr和 NH3-N 分別有 59.5%,和 60.2%,來自外部輸入，而77%,的TP負(fù)荷來自平湖市本地。

3.2 水質(zhì)改善與污染負(fù)荷削減目標(biāo)

目前平湖地區(qū) 14個(gè)監(jiān)測站的水質(zhì)全部為劣Ⅴ類，其中 NH3-N是最主要的污染指標(biāo)。所有監(jiān)測斷面的 NH3-N均為劣Ⅴ類，TP基本為劣Ⅴ類，而大部分監(jiān)測斷面的 BOD5和 CODCr可達(dá)Ⅳ或Ⅴ類。因此，本研究分別考慮了 NH3-N、CODCr、TP的水質(zhì)控制目標(biāo)和相應(yīng)的污染負(fù)荷削減目標(biāo)。模型計(jì)算結(jié)果表明，平湖地區(qū)地表水環(huán)境質(zhì)量受上游來水水質(zhì)的影響非常明顯。如果上游來水水質(zhì)不好轉(zhuǎn)，平湖境內(nèi)的水環(huán)境質(zhì)量就無法實(shí)現(xiàn)根本性的改善。據(jù)此，并綜合考慮平湖市排污現(xiàn)狀及現(xiàn)有污染治理技術(shù)水平，提出近期水環(huán)境治理目標(biāo)為確保出境水質(zhì)類別不劣于入境水質(zhì)；遠(yuǎn)期在上游入境水質(zhì)達(dá)標(biāo)條件下，境內(nèi)水質(zhì)全面達(dá)標(biāo)。

3.2.1 NH3-N

假定近期上游入境的 NH3-N濃度能穩(wěn)定達(dá)到Ⅴ類，近期削減目標(biāo)應(yīng)使區(qū)域內(nèi) NH3-N達(dá)到 V類，工業(yè)、生活、面源(畜禽養(yǎng)殖、城市地表徑流、農(nóng)田徑流、航運(yùn)等)應(yīng)分別削減24,t/a、159,t/a和1,859,t/a；假定遠(yuǎn)期(2030年)上游入境 NH3-N濃度屬Ⅳ類，平湖境內(nèi)水質(zhì)目標(biāo)可設(shè)置為Ⅲ類，工業(yè)、生活、面源相應(yīng)所需削減的 NH3-N負(fù)荷量為 29,t/a、313,t/a和2,759,t/a。

3.2.2 CODCr

類似于 NH3-N，即使平湖境內(nèi)不排污，在現(xiàn)狀上游入境 CODCr濃度條件下，出境水的 CODCr濃度仍將為Ⅳ類。綜合考慮平湖市排污現(xiàn)狀及現(xiàn)有污染治理技術(shù)水平，假定近期上游入境 CODCr濃度能穩(wěn)定達(dá)到Ⅳ類，境內(nèi)河流水質(zhì)目標(biāo)設(shè)置為Ⅲ類，工業(yè)、生活和面源所需削減的CODCr負(fù)荷量分別為1,690,t/a、3,096,t/a和 26,839,t/a；假定遠(yuǎn)期上游入境 CODCr濃度屬Ⅲ類、平湖境內(nèi)水質(zhì)目標(biāo)仍為Ⅲ類，則境內(nèi)CODCr負(fù)荷削減壓力有所減輕，工業(yè)、生活和面源應(yīng)削減負(fù)荷量分別為1,826,t/a、1,867,t/a和19,504,t/a。

3.2.3 TP

假定上游入境的 TP濃度為Ⅴ類，為滿足平湖境內(nèi)水體達(dá)到Ⅴ類水質(zhì)目標(biāo)，生活和面源所需削減的TP負(fù)荷量分別為28,t/a和2,128,t/a；假定遠(yuǎn)期上游入境 TP濃度屬Ⅳ類，平湖境內(nèi)水質(zhì)目標(biāo)為Ⅲ類，生活和面源所需削減的 TP負(fù)荷量分別為 39,t/a和2,660,t/a。

3.3 污染源控制措施

針對上述污染負(fù)荷削減目標(biāo)，根據(jù)平湖市現(xiàn)狀以及相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展趨勢，通過多方案比較，最終提出以下控制措施：①對工業(yè)污染源而言，根據(jù)現(xiàn)在建設(shè)進(jìn)度，近期規(guī)劃 22家企業(yè)入網(wǎng)，入網(wǎng)后污染排放可削減 90%,；3家企業(yè)建立廢水回用系統(tǒng)，3家企業(yè)內(nèi)部自備廢水處理系統(tǒng)；遠(yuǎn)期全部企業(yè)入網(wǎng)。②目前平湖市污水收集率在60%～70%,左右，部分地區(qū)仍然存在雨污合流、生活污水直排河道的現(xiàn)象，因此要加快完善污水管網(wǎng)建設(shè)，逐步提高納管率。城市新區(qū)、城鎮(zhèn)社區(qū)采用入網(wǎng)措施，近期污水收集率由 65%,提高到 75%,，遠(yuǎn)期污水收集率提高到 85%,。農(nóng)村生活污水近期規(guī)劃12個(gè)距市政管網(wǎng)較近的農(nóng)村社區(qū)污水全部入網(wǎng)，其他農(nóng)村社區(qū)中的 23個(gè)社區(qū)各設(shè)置一個(gè)集中式污水處理設(shè)施。遠(yuǎn)期規(guī)劃剩余的 8個(gè)社區(qū)各設(shè)置一個(gè)集中式污水處理設(shè)施。其他分散農(nóng)戶每戶設(shè)置 1,m3凈化池將生活污水處理后排入河道。③農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對水環(huán)境的污染主要是由大量化肥和農(nóng)藥流失所引起的，近期采取測土配方施肥技術(shù)，核心區(qū)面積增加至 0.67萬公頃耕地；遠(yuǎn)期實(shí)現(xiàn)所有耕地全覆蓋，采用溝渠濕地對農(nóng)業(yè)灌溉用水進(jìn)行處理后再排入河道等相應(yīng)措施。④畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的污染主要來自畜禽糞尿及畜禽污水。規(guī)劃立即搬遷或關(guān)閉禁養(yǎng)區(qū)內(nèi)的禽養(yǎng)殖場；散戶畜禽養(yǎng)殖逐步集中，逐步縮小散養(yǎng)比例；針對散戶養(yǎng)殖建設(shè)畜糞處置點(diǎn)，處置點(diǎn)近期覆蓋養(yǎng)殖散戶 35%,、遠(yuǎn)期 85%,。⑤隨著點(diǎn)源污染治理的深入，城市雨水徑流對受納水體的污染已日益凸現(xiàn)，現(xiàn)狀雨水收集率約為 30%,，近期雨水收集率達(dá)到60%,；遠(yuǎn)期雨水收集率達(dá)到 90%,，在排入 19條主干河道的雨水排出口附近建濕地，對雨水進(jìn)行處理后再排入河道。⑥航道污染控制措施主要是在錨泊區(qū)建設(shè)船舶垃圾、生活污水、油廢水回收綜合管理站。

模擬結(jié)果顯示，實(shí)施這些措施后，近期平湖市內(nèi)的 CODCr濃度達(dá)到Ⅲ類、NH3-N和 TP濃度達(dá)到Ⅴ類，主要出境河流上海塘、六里塘的NH3-N濃度分別為 1.61,mg/L和 1.44,mg/L；CODCr濃度分別為19.8,mg/L和19.1,mg/L；TP濃度分別為0.35,mg/L和0.39,mg/L。遠(yuǎn)期平湖市內(nèi)的 CODCr、NH3-N和 TP濃度均可達(dá)到Ⅲ類，主要出境河流上海塘、六里塘的NH3-N濃度分別為 0.93,mg/L和 1.00,mg/L；CODCr濃度分別為 15.5,mg/L和 16.4,mg/L；TP濃度均為0.19,mg/L。

3.4 水生態(tài)環(huán)境修復(fù)規(guī)劃

近期水源地保護(hù)區(qū)濕地基本建成；完成東湖各區(qū)域濕地建設(shè)的 60%,；在兩個(gè)入境段水體和兩個(gè)出境段水體建設(shè)生態(tài)河道工程，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和凈化河流水質(zhì)的目的；遠(yuǎn)期建設(shè)完成東湖所有濕地，所有河道生態(tài)駁岸和綠化帶全部建成。近期水生態(tài)環(huán)境修復(fù)以削減污染負(fù)荷、改善水質(zhì)為主要目標(biāo)，規(guī)劃削減 5%～10%,的污染負(fù)荷，同時(shí)營造風(fēng)景優(yōu)美的環(huán)境。遠(yuǎn)期水生態(tài)環(huán)境修復(fù)的主要目標(biāo)是建設(shè)和維持水生態(tài)系統(tǒng)的完整性和穩(wěn)定性。

4 結(jié) 語

本研究將現(xiàn)場調(diào)研與水環(huán)境模型相結(jié)合，對平湖市污染源及水體污染成因展開深入分析；針對平湖市特點(diǎn)，綜合考慮境外來水條件與境內(nèi)各種污染源的負(fù)荷削減可行性，提出水質(zhì)改善規(guī)劃措施，通過多方案情景模擬分析，對平湖市水環(huán)境綜合治理工程進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，并對污染控制和水質(zhì)改善效果進(jìn)行定量評估。本研究提供了水質(zhì)模型應(yīng)用的新思路，可為平原河網(wǎng)地區(qū)水環(huán)境綜合整治規(guī)劃提供有益借鑒。

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