寶雞市高新區(qū)清水河納污能力核定淺析

趙麗蕓，胡文兵

（1.陜西省水文水資源勘測局，陜西 西安 710068；2.陜西省咸陽水文水資源勘測局，陜西 咸陽 712000）

1 流域概況

清水河是渭河右岸一級支流，發(fā)源于秦嶺北麓，流域內(nèi)地形南高北低，中上游段為土石中低山區(qū)，下游段為臺原區(qū)。河流全長28.4 km，流域面積162.5 km2，河床平均比降35.2‰。流域內(nèi)主要支流為大清河、西岔河和東岔河，其中大清河和西岔河位于左岸，東岔河位于右岸，二者于姚家?guī)X村匯合，以下為干流段，沿程無支流匯入，整個流域基本呈扇形。清水河流域水系圖見圖1。

清水河在廖家溝村（寶鈦主廠區(qū)）出峪口，峪口以上河段流經(jīng)深山區(qū)，河道較窄，河床比降大，河床質(zhì)多由卵石、塊石組成，兩岸植被較好，沿途僅有姚家?guī)X村，常駐人口少。建有寶鈦板材廠，在廠區(qū)上游段建有取水工程用于板材廠生產(chǎn)生活用水，取水口處水源水質(zhì)清澈，是理想水源地。峪口以下至入渭口段，河道展寬，河床比較逐漸減小，河床質(zhì)細(xì)膩，主要由卵石、細(xì)砂組成。河道兩岸主要分布有大量鈦加工廠房以及清安堡村、溫泉村、郭家村等，人口稠密，生產(chǎn)生活污染源多，河流水質(zhì)差。

2 河流現(xiàn)狀水質(zhì)評價

2.1 水質(zhì)監(jiān)測情況

根據(jù)《寶雞市實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度考核辦法》（寶政辦發(fā)[2014]3 號）中各縣區(qū)“六項(xiàng)指標(biāo)”控制目標(biāo)—高新區(qū)重要水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)控制目標(biāo)，清水河入渭口斷面水質(zhì)控制目標(biāo)為Ⅲ類。寶雞水環(huán)境監(jiān)測分中心于2015 年按照《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》（SL219-2013）要求，在清水河入渭河處設(shè)立水質(zhì)監(jiān)測斷面，監(jiān)測頻次為12 次/年，監(jiān)測項(xiàng)目共31 項(xiàng)。

2.2 評價范圍

對清水河入渭口斷面水質(zhì)進(jìn)行評價，其結(jié)果能綜合反映清水河的水質(zhì)狀態(tài)。

2.3 評價指標(biāo)

按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）規(guī)定，按照全指標(biāo)（pH 值、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、COD、五日生化需氧量、氨氮、總磷、銅、鋅、氟化物、砷、汞、鎘、六價鉻、鉛、氰化物、揮發(fā)酚、石油類等共20 項(xiàng)）和雙指標(biāo)（COD、氨氮）評價。

2.4 評價結(jié)果

清水河入渭口斷面按照全指標(biāo)進(jìn)行評價，2015 年～2017年水質(zhì)為劣Ⅴ類，超標(biāo)項(xiàng)目為氨氮、氟化物。2018 年水質(zhì)類別為Ⅳ類，超標(biāo)項(xiàng)目為氟化物；按照雙指標(biāo)進(jìn)行評價，2015 年～2017 年水質(zhì)為Ⅳ～劣Ⅴ類，超標(biāo)項(xiàng)目為氨氮，2018 年水質(zhì)類別為Ⅲ類。

清水河入渭口斷面近4 年以來水質(zhì)比較差，主要污染物氨氮逐月均值為1.31 mg/L，COD 逐月均值16.11 mg/L，主要污染物基本呈下降趨勢。水質(zhì)評價結(jié)果見表1。

表1 入渭口斷面2015 年～2018 年水質(zhì)評價結(jié)果表

3 入河排污口現(xiàn)狀調(diào)查

3.1 入河排污口數(shù)量

根據(jù)調(diào)查，清水河目前入河排污口共44 個，對其中7 處重要排污口進(jìn)行水質(zhì)水量同步監(jiān)測。清水河重點(diǎn)排污口信息見表2。

表2 清水河重點(diǎn)排污口信息表

3.2 入河廢污水量

根據(jù)《寶雞市高新區(qū)渭河主要支流入河排污口初步調(diào)查分析報告》核定成果，清水河入河排污口廢污水年排放量28.38 萬m3，其中主要污染因物COD 入河量為105.3 t/a，氨氮年入河為7.11 t/a。

4 納污能力計(jì)算

按照《水域納污能力計(jì)算規(guī)程》（GB/T25173-2010）規(guī)定，納污能力是指在設(shè)計(jì)水文條件下，某種污染物滿足水功能區(qū)（水域）水質(zhì)目標(biāo)要求所能容納的污染物最大數(shù)量。

4.1 計(jì)算方法

明確納污能力控制因子及相對應(yīng)水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)的目標(biāo)濃度值，分析計(jì)算設(shè)計(jì)水量及其相應(yīng)設(shè)計(jì)流速。選擇適當(dāng)水質(zhì)模型及參數(shù)，根據(jù)納污能力計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。

4.2 計(jì)算范圍

清水河在姚家?guī)X水位站上游分為東、西兩岔，流域內(nèi)已設(shè)置的排污口主要集中在中下游段，將入渭口斷面水質(zhì)作為河流出境水質(zhì)控制斷面，要求達(dá)到或優(yōu)于Ⅲ類水質(zhì)，納污能力計(jì)算范圍為姚家?guī)X水位站至入渭口斷面之間河段。

4.3 計(jì)算模型

根據(jù)《水域納污能力計(jì)算規(guī)程》（GB/T25173-2010）規(guī)定，采用一維水質(zhì)模型進(jìn)行計(jì)算。將河段內(nèi)多個排污口概化為一個集中排污口，位于河段中點(diǎn)處，相當(dāng)于一個集中點(diǎn)源，該集中點(diǎn)源的實(shí)際自凈長度為計(jì)算河長一半。清水河納污能力核定范圍為姚家?guī)X水位站下至入渭口斷面，河段長10.8 km，入渭口斷面作為下控制斷面，其污染物濃度按下式計(jì)算：

河段納污能力計(jì)算公式如下：

式中：M 為水域納污能力，g/s；X 為沿河段縱向距離，m，本次取50400 m；U 為設(shè)計(jì)流量下斷面平均流速，m/s；K 為污染物綜合衰減系數(shù)，1/s；Cx為流經(jīng) x 距離后的污染物濃度，mg/L；C0為起始斷面污染物濃度，mg/L；Cs為水質(zhì)目標(biāo)濃度值，mg/L；Qp為廢污水排放流量，m3/s，調(diào)查為 0.09 m3/s；Q 為初始斷面的入流流量，m3/s。

4.4 參數(shù)確定

（1）控制因子及水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

以COD、NH3-N 為納污能力計(jì)算因子，水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002）規(guī)定，見表3。

表 3 COD、NH3-N 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 單位：mg/L

（2）水文設(shè)計(jì)條件

設(shè)計(jì)流量為姚家?guī)X水位站斷面流量。根據(jù)《水域納污能力計(jì)算規(guī)程》，有長系列資料時選用保證率為90%月最枯平均流量。姚家?guī)X水位站建站時間較晚，沒有長系列徑流資料，本次采用水文比擬法計(jì)算。綜合考慮流域地形地貌、下墊面情況、流域大小等因素，選擇相鄰流域湯峪河作為參證流域，并將該河流上設(shè)立的漫灣村水文站作為分析計(jì)算的參證水文站。

漫灣村水文站設(shè)立于1958 年7 月，位于眉縣湯峪鎮(zhèn)漫灣村峪口，測站集水面積122 km2。利用該站1980 年～2017 年最枯月平均流量資料計(jì)算經(jīng)驗(yàn)頻率，系列資料按從大到小順序排列，計(jì)算公式如下：

式中：P 為經(jīng)驗(yàn)頻率；m 為次序；n 為系列總數(shù)。

將頻率計(jì)算結(jié)果點(diǎn)繪成對數(shù)頻率曲線，采用P-Ⅲ型曲線進(jìn)行計(jì)算機(jī)優(yōu)化適線，漫灣村水文站90%保證率月最枯平均流量0.146 m3/s。漫灣水文站集水面積122 km2，清水河姚家?guī)X水位站集水面積126.6 km2，按照面積比擬法，姚家?guī)X水位站90%保證率月最枯平均流量0.152 m3/s，相應(yīng)水面寬1.5 m，水深0.12 m，設(shè)計(jì)流速0.84 m/s。

（3）綜合衰減系數(shù)

采用實(shí)測法計(jì)算，COD 的 K 值為 0.18/d，NH3-N 的 K 值為0.11/d。

(4)背景濃度Co和控制斷面濃度Cs

背景濃度Co原則上采用上一個計(jì)算單元的水質(zhì)控制目標(biāo)。本次分析計(jì)算采用寶鈦取水水源地污染物監(jiān)測均值作為背景濃度 Co，COD 為 10.8 mg/L、NH3-N 為 0.26 mg/L。

控制斷面濃度Cs原則上采用該單元所處的功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)上限值，本次計(jì)算采用入渭口斷面出境水質(zhì)目標(biāo)為Ⅲ類或者優(yōu)于Ⅲ類水質(zhì)，即COD、NH3-N 濃度上限值分別為20 mg/L、1.0 mg/L。

4.5 計(jì)算結(jié)果

清水河入渭口斷面水質(zhì)按照Ⅲ類控制時，姚家?guī)X水位站以下河段納污能力見表4。

表4 清水河姚家?guī)X以下河段納污能力成果表

5 限制排污總量核算

(1)核算基本原則:①當(dāng)水功能區(qū)現(xiàn)狀入河污染物量大于納污能力時，以納污能力限制主要污染物的入河排放總量；②當(dāng)水功能區(qū)入河污染物量小于納污能力時，以污染物實(shí)際入河量為依據(jù)。

(2)現(xiàn)狀污染物入河量:清水河現(xiàn)狀年入河廢污水量28.38 萬m3，其中 COD 為 105.3 t/a，氨氮為 7.11 t/a。

(3)納污能力:清水河入渭口斷面按照Ⅲ類水質(zhì)控制，姚家?guī)X水位站至入渭口河段主要污染物納污能力：COD 為53.2 t/a，氨氮為3.85 t/a。

(4)限制排污總量

清水河現(xiàn)狀污染物入河量已經(jīng)超過河流納污能力，按照當(dāng)水功能區(qū)現(xiàn)狀入河污染物量大于納污能力時，以納污能力限制主要污染物的入河排放總量原則，清水河主要污染物限制排污總量為COD53.2 t/a，氨氮3.85 t/a。

6 結(jié)語

在水文調(diào)查的基礎(chǔ)上，按照河流納污能力核定方法的基本要求，對寶雞市高新區(qū)清水河流域內(nèi)的河流現(xiàn)狀水質(zhì)、入河排污口及廢污水入河量等進(jìn)行了初步調(diào)查、分析評價，核算了河流納污能力，提出了河流限制排污總量基本意見。根據(jù)分析計(jì)算結(jié)論，清水河現(xiàn)狀污染物入河量已經(jīng)超過了河流納污能力，建議對沿河村民生活污水集中收集處理，對沿河工業(yè)排污口排污情況進(jìn)一步核查。