岐山縣水資源承載能力核算及其分析

令 苗

（岐山縣水資源事務(wù)中心，陜西 岐山722400）

1 用水總量指標(biāo)

1.1 全縣用水總量指標(biāo)核算

根據(jù)岐山縣人民政府印發(fā)的《關(guān)于印發(fā)岐山縣實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施意見(jiàn)的通知》（岐政發(fā)（2014）28號(hào)），獲得岐山縣水資源開(kāi)發(fā)利用控制紅線指標(biāo)，岐山縣2015年用水總量指標(biāo)為13780萬(wàn)m3。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行以下處理：

（1）對(duì)于指標(biāo)中包含規(guī)劃但未生效工程供水量的，應(yīng)扣減該工程的配置供水量；

（2）對(duì)于指標(biāo)中包含大規(guī)模外流域調(diào)水量的，應(yīng)視情扣減外調(diào)水量；

（3）對(duì)于指標(biāo)確定時(shí)考慮區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展現(xiàn)實(shí)需求，允許部分地表水?dāng)D占或地下水超采的，應(yīng)扣減地表水?dāng)D占量和地下水超采量。

經(jīng)分析岐山縣現(xiàn)狀年用水總量指標(biāo)中不包含規(guī)劃但未生效工程供水量指標(biāo)，也不存在地表水?dāng)D占地下水和生態(tài)用水的問(wèn)題，故無(wú)需扣減，因此岐山縣現(xiàn)狀年用水總量指標(biāo)為13780萬(wàn)m3。

1.2 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)及水資源分區(qū)用水總量指標(biāo)

進(jìn)行用水總量指標(biāo)分解時(shí)，首先考慮各鄉(xiāng)鎮(zhèn)及水資源分區(qū)現(xiàn)狀年用水情況，按照各鄉(xiāng)鎮(zhèn)及水資源分區(qū)現(xiàn)狀年用水量占全縣用水量的比例進(jìn)行分解，然后結(jié)合各鄉(xiāng)鎮(zhèn)及水資源分區(qū)水資源可利用量等資料進(jìn)行綜合分析，合理確定分區(qū)用水總量指標(biāo)。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)與水資源分區(qū)用水總量指標(biāo)見(jiàn)表1。

從各鄉(xiāng)鎮(zhèn)來(lái)看，現(xiàn)狀年用水總量指標(biāo)最多的為蔡家坡鎮(zhèn)，為3786萬(wàn)m3，其次為鳳鳴鎮(zhèn)，用水總量指標(biāo)為2527萬(wàn)m3；用水總量指標(biāo)最少的為益店鎮(zhèn)，其用水總量指標(biāo)為946萬(wàn)m3。

從各水資源分區(qū)來(lái)看，現(xiàn)狀年用水總量指標(biāo)最多的為渭河寶雞峽至咸陽(yáng)北岸，為11194萬(wàn)m3，其次為渭河寶雞峽至咸陽(yáng)南岸，用水總量指標(biāo)為2586萬(wàn)m3。

表1 岐山縣現(xiàn)狀年用水總量指標(biāo) 單位：萬(wàn)m3

2 地下水開(kāi)采量指標(biāo)

2.1 全縣地下水開(kāi)采量指標(biāo)核算

根據(jù)《全國(guó)水資源承載能力監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制技術(shù)大綱》可知，對(duì)于平原區(qū)，若現(xiàn)狀年地下水開(kāi)采量大于可開(kāi)采量，原則上采用地下水可開(kāi)采量作為地下水開(kāi)采量指標(biāo)；若地下水尚有一定開(kāi)采潛力，原則上采用地下水開(kāi)采控制量與地下水可開(kāi)采量二者的較小值作為地下水開(kāi)采量指標(biāo)，已明確地下水開(kāi)采控制指標(biāo)的，應(yīng)納入比較。對(duì)于地下水位不宜過(guò)高的地區(qū)，可采用可開(kāi)采量作為地下水開(kāi)采量指標(biāo)。對(duì)于山丘區(qū)，考慮到山丘區(qū)地下水資源與地表水資源基本是重復(fù)的，地下水開(kāi)采量可視為地表水開(kāi)發(fā)量，不單獨(dú)對(duì)地下水開(kāi)采量進(jìn)行評(píng)價(jià)。因此本次只核算岐山縣平原區(qū)地下水開(kāi)采量指標(biāo)。

岐山縣《最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施方案或考核辦法》中明確了岐山縣地下水開(kāi)采控制指標(biāo)為6818萬(wàn)m3，其中平原區(qū)地下水開(kāi)采控制指標(biāo)為4913萬(wàn)m3。因此確定現(xiàn)狀年岐山縣平原區(qū)地下水開(kāi)采量指標(biāo)為4913萬(wàn)m3。

2.2 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)及水資源分區(qū)地下水開(kāi)采量指標(biāo)核算

進(jìn)行平原區(qū)地下水開(kāi)采量指標(biāo)分解時(shí)，首先按照各分區(qū)的平原區(qū)地下水資源可利用量進(jìn)行分解，然后通過(guò)現(xiàn)狀年各分區(qū)地下水用水情況進(jìn)行綜合分析，合理確定地下水開(kāi)采量指標(biāo)。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)及水資源分區(qū)地下水開(kāi)采量指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 岐山縣現(xiàn)狀年地下水開(kāi)采量指標(biāo) 單位：萬(wàn)m3

從各鄉(xiāng)鎮(zhèn)來(lái)看，平原區(qū)地下水開(kāi)采量指標(biāo)最多的為蔡家坡鎮(zhèn)，為1944萬(wàn)m3，其次為鳳鳴鎮(zhèn)，平原區(qū)地下水開(kāi)采量指標(biāo)為896萬(wàn)m3，最少的為故郡鎮(zhèn)，其平原區(qū)地下水開(kāi)采量指標(biāo)為38萬(wàn)m3。

從各水資源分區(qū)來(lái)看，平原區(qū)地下水開(kāi)采量指標(biāo)最多的為渭河寶雞峽至咸陽(yáng)北岸，為3815萬(wàn)m3，其次為渭河寶雞峽至咸陽(yáng)南岸，平原區(qū)地下水開(kāi)采量指標(biāo)為1098萬(wàn)m3。

3 水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率控制指標(biāo)

根據(jù)《陜西省水功能區(qū)劃》（2004年）可知，岐山縣一級(jí)水功能區(qū)為渭河寶雞、渭南開(kāi)發(fā)利用區(qū)與石頭河開(kāi)發(fā)利用區(qū)，在一級(jí)功能區(qū)下分別劃分了一個(gè)二級(jí)水功能區(qū)。

（1）寶雞市過(guò)渡區(qū)，該水功能區(qū)起始斷面為虢鎮(zhèn)，終止斷面為蔡家坡橋，總長(zhǎng)22.0 km，岐山縣境內(nèi)長(zhǎng)度為9.6 km，依據(jù)《寶雞市縣（區(qū)）水功能區(qū)、水源地水資源質(zhì)量通報(bào)》可知，該水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)為Ⅳ類。

（2）石頭河飲用、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水區(qū)。該功能區(qū)起始斷面為鸚鴿咀，終止斷面為石頭河新莊村（入渭口），該水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)為I類。

各水功能區(qū)的基本情況見(jiàn)表3。根據(jù)《陜西省重點(diǎn)河段水資源質(zhì)量通報(bào)》，寶雞市過(guò)渡區(qū)與石頭河飲用、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水區(qū)水質(zhì)都必須要達(dá)標(biāo)，據(jù)此確定岐山縣水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率控制指標(biāo)為100%。

表3 岐山縣重要水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)控制目標(biāo)

4 水功能區(qū)納污能力與入河限排量

河流納污能力是指在設(shè)計(jì)水文條件下，滿足計(jì)算水域的水質(zhì)目標(biāo)時(shí)，該水域所能容納的某種污染物的最大數(shù)值，其大小與水體特征、水質(zhì)目標(biāo)以及污染物特性有關(guān)，在實(shí)際計(jì)算中受污染源概化、設(shè)計(jì)流量和流速、上游污染物濃度、污染物綜合降解系數(shù)等設(shè)計(jì)條件和參數(shù)的影響。

4.1 水質(zhì)模型的選取

水質(zhì)模型描述了污染物在水環(huán)境中的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并為水環(huán)境容量計(jì)算提供了重要依據(jù)。本次根據(jù)《水域納污能力計(jì)算規(guī)程》（GB/T 25173-2010），選取河流一維水質(zhì)模型，該模型主要適用于在橫斷面上均勻混合的中小河段（流量小于150 m3/s）。該模型的具體計(jì)算公式如下：

式中：Cx為流經(jīng)x距離后的污染物濃度，mg/L；x為沿河段的縱向距離，m；u為設(shè)計(jì)流量下河道斷面的平均流速，m/s；k為污染物綜合衰減系數(shù)；1/d。

4.2 納污能力計(jì)算模型的選取

本次采用段首控制模型計(jì)算岐山縣水功能區(qū)納污能力。段首控制法指控制上游斷面的水質(zhì)達(dá)到功能區(qū)段的要求，由于污染物的降解與自凈作用，段首控制可以保證各功能區(qū)段的水質(zhì)不超標(biāo)，具體計(jì)算公式如下：

式中：E水功能區(qū)納污能力，kg/d；E自為河流自凈能力，kg/d；E稀為河流稀釋能力，kg/d；S為水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，mg/L；Cb為河流背景濃度，mg/L；Qr為河流流量，m3/s；k為降解系數(shù)，1/d；u為河流流速，m/s；l為河流長(zhǎng)度，m。

4.3 納污能力計(jì)算條件設(shè)計(jì)

4.3.1 初始濃度C0與目標(biāo)濃度S

寶雞市過(guò)渡區(qū)水質(zhì)目標(biāo)為Ⅳ類，則其COD水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為30 mg/L，氨氮水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為1.5 mg/L。水功能區(qū)總長(zhǎng)22.0 km，岐山縣境內(nèi)長(zhǎng)度為9.6 km，僅占全長(zhǎng)的43%，因此不能用整個(gè)功能區(qū)的納污能力代表岐山縣境內(nèi)的納污能力。本次計(jì)算選取陳倉(cāng)區(qū)與岐山縣的交界斷面為計(jì)算的上斷面（下文統(tǒng)稱縣界斷面），由于本斷面并無(wú)實(shí)際監(jiān)測(cè)的水質(zhì)數(shù)據(jù)，但其水質(zhì)目標(biāo)為Ⅳ類水，認(rèn)為該斷面水質(zhì)到達(dá)了水質(zhì)目標(biāo)，即該斷面COD初始濃度為30 mg/L，氨氮初始濃度為1.5 mg/L。

石頭河飲用、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水區(qū)的水質(zhì)目標(biāo)為Ⅲ類，則其COD水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為20 mg/L，氨氮水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為1.0 mg/L。該水功能區(qū)的上斷面（鸚鴿咀斷面）COD初始濃度為10 mg/L，氨氮初始濃度為0.26 mg/L。水功能區(qū)總長(zhǎng)34 km，在岐山縣境內(nèi)長(zhǎng)度為28 km，占比82%，因此水功能區(qū)的總體納污能力可作為岐山縣境內(nèi)的納污能力。

4.3.2 河流背景濃度Sb

寶雞市過(guò)渡區(qū)與石頭河飲用、工業(yè)農(nóng)業(yè)用水區(qū)的排污口污水排放量、污染物排放濃度見(jiàn)表4。將各水功能區(qū)內(nèi)的排污口分別概化到各自的上斷面，入河污水與河流水體混合均勻后的濃度值，作為水功能區(qū)的背景濃度值（Sb）?；旌嫌?jì)算采用零維水質(zhì)模型，計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表5。計(jì)算公式如下：

式中：C為混合后的污染物濃度，mg/L；CP為排放的污廢水污染物濃度，mg/L；QP為污廢水排放流量，m3/s；Q為初始斷面的入流流量，m3/s；C0為初始斷面的污染物濃度，mg/L。

表4 岐山縣水功能區(qū)排污口統(tǒng)計(jì)表 單位：萬(wàn)t;m3/s;mg/L

表5 岐山縣水功能區(qū)污染物背景濃度值計(jì)算表 單位：m3/s;mg/L

4.3.3 設(shè)計(jì)流量與設(shè)計(jì)流速的確定

參考《陜西渭河流域水功能區(qū)水域納污能力分析》可知，渭河魏家堡水文站在P＝90%頻率下的流量為Q90%＝3.33 m3/s，流速V90%＝0.38 m/s。石頭河鸚鴿咀水文站在P＝90%頻率下的流量為Q90%＝0.34 m3/s，流速V90%＝0.06 m/s。

4.3.4 綜合衰減系數(shù)k的確定

綜合衰減系數(shù)反映了污染物在水體作用下降解速度的快慢。目前關(guān)于污染物綜合衰減系數(shù)的率定方法主要有：實(shí)測(cè)反推法、最小二乘法以及實(shí)驗(yàn)室模擬法。實(shí)際應(yīng)用時(shí)要把多種方法的結(jié)果綜合分析確定。

參考《渭河干流納污能力與限制排污總量計(jì)算分析》可知，綜合考慮上述各種方法之后，渭河干流化學(xué)需氧量的k值為0.43/d，氨氮的k值為0.30/d。

參考《渭河流域?qū)氹u眉縣段水環(huán)境容量核算與分析》可知，石頭河化學(xué)需氧量的k值為0.30/d，氨氮的k值為0.20/d。

4.4 水功能區(qū)納污能力計(jì)算

根據(jù)上述分析分別計(jì)算岐山縣水功能區(qū)納污能力，計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表6。寶雞市過(guò)渡區(qū)COD納污能力為373.6 t/a，氨氮納污能力為13.2 t/a。石頭河飲用、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水區(qū)COD納污能力為284.7 t/a，氨氮納污能力為15.6 t/a。

表6 岐山縣水功能區(qū)納污能力計(jì)算過(guò)程表

4.5 污染物入河限排量

污染物入河限排量是根據(jù)納污能力和污染物入河量，綜合考慮水功能區(qū)水質(zhì)現(xiàn)狀、當(dāng)?shù)丶夹g(shù)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展確定的，其值應(yīng)小于等于水域納污能力。本次綜合考慮各水功能區(qū)的納污能力、現(xiàn)狀水質(zhì)以及岐山縣社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r，核定各水功能區(qū)入河限排量為納污能力的80%。計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表7。寶雞市過(guò)渡區(qū)COD的入河限排量為298.9 t/a，氨氮入河限排量為10.6 t/a。石頭河飲用、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水區(qū)COD入河限排量為227.8 t/a，氨氮入河限排量為12.5 t/a。

表7 岐山縣水功能區(qū)污染物入河限排量 單位：t/a

5 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)岐山縣縣域水資源承載能力進(jìn)行核算分析，重點(diǎn)分析岐山縣水資源條件，分別計(jì)算不同水源的水資源量以及水資源總量；同時(shí)，對(duì)岐山縣水資源開(kāi)發(fā)利用程度進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，得出不同水資源量的控制指標(biāo)，為下一步建立全縣水資源承載能力動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制，促進(jìn)水資源與縣域人口均衡協(xié)調(diào)發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)。