榆林市河道水體納污能力分析

李 瑩，徐冬梅

（佳縣水資源服務(wù)中心，陜西 佳縣 719200）

1 概況

榆林市下轄12 個(gè)（市）縣區(qū)，總?cè)丝?65 萬(wàn)人。境內(nèi)河流均為黃河水系和陜西省唯一的內(nèi)陸水系。黃河在境內(nèi)共389 km。集水面積在100 km2以上的河流共有109 條，主要是：無(wú)定河、窟野河、禿尾河、佳蘆河、皇甫川、清水川、孤山川、石馬川[1]。全市多年平均水資源總量為27.56 億m3。按照水利部、黃委統(tǒng)一的水資源分區(qū)，榆林市水資源劃分級(jí)別為一、二、三、四級(jí)分區(qū)。四級(jí)分區(qū)分別為吳堡以上右岸，無(wú)定河流域，陜北支流內(nèi)流區(qū)，內(nèi)流區(qū)，北洛河南城里以上，馬蓮河、蒲河、洪河，水域面積總共為43578 km2。

2 污染源調(diào)查估算

2.1 點(diǎn)污染源

以水功能區(qū)為單元，統(tǒng)計(jì)與水功能區(qū)對(duì)應(yīng)的陸域范圍內(nèi)點(diǎn)污染源廢污水和污染物排放量。具體見(jiàn)表1。

表1 點(diǎn)污染源廢污水和污染物排放量

榆林市各水資源四級(jí)區(qū)中點(diǎn)污染源廢污水年排放量超過(guò)500 萬(wàn)t 的有吳堡以上右岸、無(wú)定河流域及陜北支流。各水資源四級(jí)區(qū)2010 年廢污水入河量具體情況見(jiàn)表2。其中吳堡以上右岸2385.8 萬(wàn)t、無(wú)定河流域?yàn)?248.3 萬(wàn)t、陜北支流為656.3 萬(wàn)t。榆林市各行政分區(qū)中，點(diǎn)污染源廢污水年排放量超過(guò)500 萬(wàn)t 的有榆陽(yáng)區(qū)、神木縣及府谷縣，其中榆陽(yáng)區(qū)廢污水年排放量為2468.4 萬(wàn)t、神木縣為1423.0 萬(wàn)t、府谷縣為692.5 萬(wàn)t。榆林市年廢污水入河量在500 萬(wàn)t 以上的水資源四級(jí)區(qū)有：吳堡以上右岸、無(wú)定河流域。其中吳堡以上右岸1790 萬(wàn)t、無(wú)定河流域?yàn)?435.6 萬(wàn)t，二者年廢污水排放量合計(jì)達(dá)到4225.6 萬(wàn)t，占全市的79%。

表2 榆林市各水資源四級(jí)分區(qū)2010 年廢污水及主要污染物入河量表

年廢污水入河量在500 萬(wàn)t 以上的地級(jí)行政分區(qū)有榆陽(yáng)區(qū)、神木縣和府谷縣，其年廢污水入河量1851.9 萬(wàn)t、1067.9 萬(wàn)t和519.4 萬(wàn)t，分別占全市年廢污水入河量的34.9%、20.1%和9.8%。

2.2 面污染源

根據(jù)榆林市水資源管理辦公室統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，生活污水中污染物排放量按以下系數(shù)進(jìn)行估算：CODCr：50 g/（人·d）；NH3-N：3.2 g/（人·d）；TN：6.4 g/（人·d）；TP：1.3 g/（人·d）農(nóng)村生活垃圾和固體廢棄物產(chǎn)生量按0.9 kg/（人·d），生活垃圾和固體廢棄物中TN 占生活垃圾和固體廢棄物量0.21%，TP 占生活垃圾和固體廢棄物量0.22%，NH3-N 按照TN 的10%計(jì)算，污染物的入河量為產(chǎn)生量的55%。榆林市水資源四級(jí)分區(qū)2010 年面源污染物統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3。榆林市6 個(gè)水資源四級(jí)區(qū)中，以污染物入河量來(lái)統(tǒng)計(jì)，面源污染物入河量超過(guò)5 萬(wàn)t/a 的水資源三級(jí)區(qū)有吳堡以上右岸、無(wú)定河流域。這兩個(gè)水資源四級(jí)區(qū)污染物年入河總量為257088 t，占污染物年入河總量的93%。

表3 榆林市水資源四級(jí)分區(qū)2010 年面源污染物統(tǒng)計(jì)表 單位：t/a

3 污廢水產(chǎn)生量及達(dá)標(biāo)排放量預(yù)測(cè)

3.1 污廢水產(chǎn)生量預(yù)測(cè)

將榆陽(yáng)區(qū)等12 個(gè)（市）縣區(qū)產(chǎn)生的廢污水量匯總，得到榆林市不同水平年產(chǎn)生的廢污水量，2020 年榆林市廢污水量為13005×104m3，其中生活廢污水量為6405×104m3，三產(chǎn)廢污水量為1348×104m3，建筑業(yè)廢污水量為186×104m3，工業(yè)廢污水量為5066×104m3。2030 年榆林市廢污水量為18540×104m3，其中生活廢污水量為8231×104m3，三產(chǎn)廢污水量為3649×104m3，建筑業(yè)廢污水量為188×104m3，工業(yè)廢污水量為6472×104m3。

從污水來(lái)源來(lái)說(shuō)，生活污水量最多，2020 年占到總廢污水產(chǎn)生量的49%，2030 年占總廢污水產(chǎn)生量的44%；其次為工業(yè)廢水，2020 年占到總污水量的39%，2030 年占總污水量的35%；第三為服務(wù)業(yè)，2020 年占總污水量的10.4%，2030 年達(dá)到19.7%，最少為建筑業(yè)，2020 年占到總污水量的1.4%，2030 年占總污水量的1%。

從污水產(chǎn)生的區(qū)域來(lái)說(shuō)，榆陽(yáng)區(qū)縣最多，兩個(gè)水平年污水量分別占總污水量的29.6%和26.7%；其次為神木縣，各水平年污水量分別占總污水量的18.6%和23.5%；最少為吳堡縣，各水平年污水量分別占總污水量的0.95%和0.97%。

3.2 榆林市達(dá)標(biāo)污水及污染物排放總量預(yù)測(cè)

經(jīng)測(cè)算，2020 年，榆林市達(dá)標(biāo)排放水量為734.19×104m3，COD 排放量為367.1 t，氨氮排放量為36.71 t，主要來(lái)源于城鎮(zhèn)生活以及工業(yè)廢水排放。其中，達(dá)標(biāo)排放水量最多的縣為綏德縣，約占排放總水量的30.4%，同時(shí)，該縣COD 以及氨氮排放量為各縣區(qū)最多，均占總排放量的30.4%。

2030 年，榆林市達(dá)標(biāo)排放水量為1511.97×104m3，COD 排放量為755.98 t，氨氮排放量為75.60 t，主要來(lái)源同樣為城鎮(zhèn)生活以及工業(yè)廢水排放。其中，達(dá)標(biāo)排放水量最多的縣同樣為綏德縣，約占排放總水量的30.4%，同時(shí)，該縣COD 以及氨氮排放量為各縣區(qū)最多，均占總排放量的30.4%。

4 水域納污情況

依據(jù)《榆林市水功能區(qū)劃》及《榆林市人民政府辦公室關(guān)于下達(dá)縣區(qū)2020 年和2030 年用水總量及重要水功能區(qū)水質(zhì)控制目標(biāo)的通知》，結(jié)合水功能區(qū)納污能力預(yù)測(cè)計(jì)算。

4.1 水功能區(qū)納污能力預(yù)測(cè)條件

（1）河流納污能力預(yù)測(cè)條件

對(duì)榆林市各地表水體水功能區(qū)納污能力分析的預(yù)測(cè)條件，以各一二級(jí)功能區(qū)河段主要排污河段中的基本斷面設(shè)計(jì)流量來(lái)表示。現(xiàn)狀年條件下采用90%保證率最枯月平均流量作為枯水期設(shè)計(jì)流量，規(guī)劃年條件下按水資源配置，對(duì)現(xiàn)狀條件下的設(shè)計(jì)流量進(jìn)行修正和調(diào)整作為規(guī)劃水平年的設(shè)計(jì)流量。

（2）湖庫(kù)納污能力設(shè)計(jì)條件

對(duì)紅堿淖采用平均蓄水量和平均年匯入流量作為設(shè)計(jì)流量；對(duì)主要的水庫(kù)蓄水工程按正常水位的庫(kù)容蓄水量作為設(shè)計(jì)水量。

4.2 納污能力計(jì)算

將榆林市地表水體按水資源利用條件和水體特征細(xì)分為一級(jí)、二級(jí)水功能區(qū)，作為水體納污能力分析的基本單元，分屬于無(wú)定河流域及黃河流域的9 個(gè)一級(jí)支流域和一級(jí)水功能區(qū)。其中除紅堿淖以外的所有二級(jí)水功能區(qū)均屬于水資源開(kāi)發(fā)利用區(qū)。

各二級(jí)水功能區(qū)納污能力確定由水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)Cs、設(shè)計(jì)流量Q、綜合衰減系數(shù)K、水流平均流速u(mài)、水功能區(qū)河段長(zhǎng)度x 等水環(huán)境特征參數(shù)，按下有機(jī)污染物衰減數(shù)學(xué)模型，確定現(xiàn)狀年（2010 年）和規(guī)劃年（2020 年）兩個(gè)水平年的納污能力W。

式中：W 為水功能區(qū)年納污能力，t/a；Q 為控制斷面流量，m3/s；Cs2、Cs1分別為下游和上游斷面的水質(zhì)目標(biāo)，mg/L；K 為綜合衰減系數(shù)，榆林市無(wú)實(shí)測(cè)和試驗(yàn)研究成果數(shù)據(jù)的條件下，參考對(duì)渭河和涇河的實(shí)測(cè)和試驗(yàn)研究成果，COD、NH3-N 的綜合衰減系數(shù)確定為流量小于10 m3/s 時(shí)分別為0.1736×10-4/s 和0.1160×10-4/s；流量大于10 m3/s 時(shí)分別為0.1389×10-4/s 和0.0810×10-4/s；X 為水功能區(qū)河段水流流程，m；u 為計(jì)算控制斷面水流速度，m/s。

4.3 污染物入河量估算

（1）水體污染源分布

污染物入河量估算仍以二級(jí)水功能區(qū)為計(jì)算單元，限于污染源調(diào)查是以行政分區(qū)為基礎(chǔ)，無(wú)法以個(gè)體點(diǎn)源分布情況進(jìn)行分析，因此，綜合污水及污染物入河量分析以行政分區(qū)綜合點(diǎn)污染源與二級(jí)水功能區(qū)進(jìn)行分布配置，以相應(yīng)的水功能區(qū)所在河段及相關(guān)的納污水資源五級(jí)區(qū)，為各水功能區(qū)相應(yīng)的陸域范圍。

（2）現(xiàn)狀污染物排放量和入河量

按各水平年產(chǎn)生污水的生活用水和工業(yè)用水量預(yù)測(cè)成果，以五級(jí)水資源區(qū)和行政分區(qū)與二級(jí)水功能區(qū)相配置，分解到各二級(jí)水功能區(qū)，生活用水和工業(yè)用水廢水排放率，2010 水平年，分別為0.78922 和0.18201，綜合廢水排放率為0.26857。廢污水排放入河系數(shù)，現(xiàn)狀年為0.5～0.85 不等，隨著污水排放系統(tǒng)的防滲處理和管網(wǎng)化水平的提高，綜合入河系數(shù)選取0.8，進(jìn)行廢水和污染物排放入河量的估算。

（3）污染物入河量估算

規(guī)劃區(qū)各水功能區(qū)各水平年廢水排放量、排放入河量及COD 和NH3-N 的排放量和入河排放量，綜合分析現(xiàn)狀年廢水排放率及入河量數(shù)據(jù)，選取廢水綜合排放率為0.26857，選取綜合廢水和污染物入河系數(shù)為0.8，結(jié)合水功能區(qū)納污能力預(yù)測(cè)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

2020 年無(wú)定河金雞沙～入黃口段、米脂～十里鋪，蘆河靖邊段，榆溪河南郊農(nóng)場(chǎng)～入無(wú)定河口段、窟野河神木段等水功能區(qū)，由于水源工程引水量較大或污水中NH3-N 濃度超標(biāo)導(dǎo)致其納污能力均為負(fù)值，其他河流河段尚具備一定的納污能力。

2030 年河流納污情況較2020 年略有不同，無(wú)定河金雞沙～雷龍灣段、淮寧河入口～入黃口段達(dá)到水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)要求，且具備一定的納污能力。

榆林市各區(qū)縣以及水資源四級(jí)區(qū)納污能力見(jiàn)表5。

表4 榆林市規(guī)劃年納污水域及納污能力統(tǒng)計(jì)表 單位：t/a

表5 榆林市各水資源四級(jí)分區(qū)納污能力及污染物排放量比對(duì)分析表

5 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市污水量的激增，如何處理好、管理好污廢水排放，是確保河道達(dá)到自身凈化能力的重要舉措。文章通過(guò)調(diào)查統(tǒng)計(jì)榆林市點(diǎn)源污染、面源污染現(xiàn)狀，以及入河污染物情況，對(duì)2020 年、2030 年的污廢水產(chǎn)量進(jìn)行了預(yù)測(cè)，2020 年榆林市廢污水量為13005×104m3，榆林市各區(qū)縣COD以及氨氮納污能力總計(jì)分別為13180.08 t/a、612.04 t/a；2030 年榆林市廢污水量為18540×104m3，榆林市各區(qū)縣COD 以及氨氮納污能力總計(jì)分別為13811.18 t/a、668.80 t/a，四級(jí)分區(qū)河道納污能力均大于預(yù)測(cè)的排污量，可供有關(guān)污水處理與管理進(jìn)行決策參考。