神定河水環(huán)境問(wèn)題診斷及治理對(duì)策

孫婷婷 吳敏 趙良元

摘 要：神定河口斷面屬于水質(zhì)考核國(guó)控?cái)嗝妫?019年以前，水質(zhì)一直處于Ⅴ類或劣Ⅴ類，未能達(dá)到國(guó)家考核標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)神定河口斷面2017—2019年水質(zhì)狀況評(píng)價(jià)及污染源分析，剖析了神定河水質(zhì)持續(xù)不達(dá)標(biāo)的原因。結(jié)果表明，2017—2019年神定河水質(zhì)有好轉(zhuǎn)趨勢(shì)。水質(zhì)持續(xù)超標(biāo)的原因主要是生態(tài)補(bǔ)水不足、污水處理能力不足、污水管網(wǎng)破損等，后期應(yīng)加強(qiáng)污水處理力度及管網(wǎng)建設(shè)。研究成果可為神定河水質(zhì)提升提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：水環(huán)境；水質(zhì)評(píng)價(jià)；污染源；神定河

中圖法分類號(hào)：X703 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

漢江為丹江口水庫(kù)第一大入庫(kù)支流，神定河為漢江中上游右岸支流，其水質(zhì)好壞影響丹江口水庫(kù)水質(zhì)安全[1]，并影響到南水北調(diào)中線工程的供水效益[2-4]。神定河口斷面是長(zhǎng)江流域劣Ⅴ類國(guó)控?cái)嗝嬲螌ｍ?xiàng)行動(dòng)中重點(diǎn)整治的12個(gè)斷面之一[5]，是丹江口庫(kù)區(qū)水污染防治和水體整治工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在[6]。

針對(duì)神定河水質(zhì)污染問(wèn)題，許多學(xué)者聚焦在神定河流域綜合治理技術(shù)及工程實(shí)踐[7]、河道景觀生態(tài)修復(fù)技術(shù)[8]等，未從水質(zhì)綜合分析、污染源分析、截污、清污、減污、控污、治污整治措施等方面系統(tǒng)分析神定河水質(zhì)超標(biāo)原因。本研究通過(guò)分析評(píng)價(jià)2017—2019年神定河口斷面水環(huán)境狀況，剖析神定河水質(zhì)超標(biāo)原因，提出針對(duì)性的治理措施，為地方環(huán)保管理部門決策提供技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)域概況

神定河發(fā)源于十堰市茅箭區(qū)大川鎮(zhèn)，自西南向東北流，經(jīng)十堰市城區(qū)，沿途在城區(qū)內(nèi)匯入支流有鏡潭溝、呂家溝、巖洞溝（在張灣區(qū)稱為張灣河），于鄖陽(yáng)區(qū)茶店鎮(zhèn)王二溝匯入丹江水庫(kù)。神定河全長(zhǎng)58 km，集水面積227 km2，流域內(nèi)5 km以上支流9條，干流河道坡度5.3‰，流域平均高程海拔422 m。河床高程161.80 ～201.19 m，上游段寬約10～20 m，中游段寬約2～19 m，下游段寬約13～30 m。河段局部存在河漫灘，地勢(shì)平緩，寬5～10 m，最寬為20 m。

2 評(píng)價(jià)方法與評(píng)價(jià)因子

2.1 評(píng)價(jià)方法

本研究采用的評(píng)價(jià)方法包括單因子評(píng)價(jià)方法、綜合污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅污染指數(shù)法。

2.1.1 單因子評(píng)價(jià)法[9]

單因子評(píng)價(jià)法是將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比分類，并選取結(jié)果最差的類別作為評(píng)價(jià)結(jié)果。該方法計(jì)算簡(jiǎn)單，結(jié)果明晰，是普遍認(rèn)可的一種評(píng)價(jià)方法。

2.1.2 綜合污染指數(shù)法[10]

綜合污染指數(shù)法可以判定水體受污染程度，其應(yīng)用前提是認(rèn)為各參評(píng)因子對(duì)水質(zhì)的貢獻(xiàn)基本相同，且方法的比較必須在同一類別標(biāo)準(zhǔn)上進(jìn)行。計(jì)算公式為

式中：Pi 為第 i個(gè)單項(xiàng)污染指數(shù)；n 為參評(píng)項(xiàng)目數(shù)。綜合污染指數(shù)污染程度的等級(jí)劃分為：P≤ 0.2，好；0.2＜P ≤ 0.4，較好；0.4 ＜ P ≤ 0.7，輕度污染；0.7 ＜ P ≤ 1.0，中度污染；1.0 ＜ P≤2.0，重污染；P ＞2.0，嚴(yán)重污染。

2.1.3 內(nèi)梅羅污染指數(shù)法[11]

內(nèi)梅羅污染指數(shù)法是一種兼顧極值的計(jì)權(quán)型多因子環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外進(jìn)行綜合污染指數(shù)計(jì)算的最常用的方法之一。計(jì)算公式為

式中：為所有單項(xiàng)污染指數(shù)的平均值；為水環(huán)境各單項(xiàng)污染指數(shù)中的最大值。

內(nèi)梅羅污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[12]為：P ＜ 1，清潔；1≤P ≤ 2，輕污染；2 ＜ P ≤ 3，污染；3 ＜ P ≤ 5，重污染；P＞5，嚴(yán)重污染。

2.2 評(píng)價(jià)因子及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)水質(zhì)特點(diǎn)及超標(biāo)污染物狀況，選擇溶解氧、COD、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和總磷共5項(xiàng)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)因子。

神定河口斷面為國(guó)控?cái)嗝?，“十三五”考核目?biāo)為氨氮≤ 3.5 mg/L，總磷≤ 0.35 mg/L，其它指標(biāo)為Ⅳ類；“十三五”規(guī)劃期后執(zhí)行Ⅲ類。本研究評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值。

3 水環(huán)境狀況評(píng)價(jià)

采用人工采測(cè)分離數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)神定河口斷面2017—2019年的水質(zhì)狀況。神定河口斷面2017—2019年24項(xiàng)常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示：溶解氧、COD、CODMn、氨氮、總磷、糞大腸菌群超標(biāo)嚴(yán)重，其它指標(biāo)基本滿足考核標(biāo)準(zhǔn)，表明神定河水質(zhì)逐年好轉(zhuǎn)[8]。相比于2009—2015年，神定河口斷面2017—2019年石油類指標(biāo)基本滿足考核要求。神定河水質(zhì)趨勢(shì)呈好轉(zhuǎn)趨勢(shì)，可能與2012年以來(lái)，十堰市啟動(dòng)神定河流域污水處理廠提標(biāo)改造、截流控污、雨污分流、河道整治、水生態(tài)修復(fù)等多項(xiàng)工程措施有關(guān)[13]。

3.1 水污染程度狀況分析

分別采用單因子評(píng)價(jià)法、綜合污染指數(shù)法、內(nèi)梅羅污染指數(shù)法對(duì)2017—2019年間神定河水質(zhì)狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表1和圖1。

由表1可知，近三年水質(zhì)類別均為劣Ⅴ類，與神定河水環(huán)境功能區(qū)“十三五”規(guī)劃期后執(zhí)行的Ⅲ類水質(zhì)要求仍有較大差距，水體污染嚴(yán)重，但主要超標(biāo)污染物（氨氮、總磷）超標(biāo)倍數(shù)逐年降低[11]。綜合污染指數(shù)法計(jì)算結(jié)果表明神定河2017年和2018年部分月份嚴(yán)重污染，2019年水質(zhì)有好轉(zhuǎn)趨勢(shì)，但仍屬于重度污染；神定河口斷面內(nèi)梅羅污染指數(shù)范圍在1.25～5.37，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歷史值（2.71～12.14）[8]；2018年個(gè)別月份嚴(yán)重污染。2019年以來(lái)，污染狀況略微減輕（見(jiàn)圖1）。綜上所述，神定河水質(zhì)污染比較嚴(yán)重，但呈好轉(zhuǎn)趨勢(shì)。

3.2 神定河口斷面水質(zhì)變化趨勢(shì)分析

對(duì)神定河口2017—2019年采測(cè)分離數(shù)據(jù)中主要超標(biāo)污染物進(jìn)行分析（見(jiàn)圖2）。CODMn濃度變化范圍為4.10 ～ 8.33 mg/L，超標(biāo)月份主要在2—4月和6—8月；COD濃度變化范圍為10.0～ 48.5 mg/L，超標(biāo)月份主要出現(xiàn)在7月；BOD5濃度變化范圍為0.7 ～ 6.6 mg/L，超標(biāo)月份主要在2—4月和7—8月?？梢?jiàn)，CODMn、COD、BOD5超標(biāo)月份主要是在2—4月、6—8月。神定河水體平水期和豐水期污染物濃度偏高，主要原因是外出務(wù)工人員春節(jié)返鄉(xiāng)，導(dǎo)致農(nóng)村人口突增，生活污廢水量增加，大量污廢水未經(jīng)處理直接排入神定河中造成水體污染[14]；豐水期水量增大，面源污導(dǎo)致水體污染加劇。

氨氮和TP處于持續(xù)超標(biāo)狀態(tài)，濃度變化范圍分別為0.57～4.57 mg/L和0.17～0.79 mg/L。神定河流域水質(zhì)并未顯著下降，點(diǎn)源污染特征明顯[15]，可能與雨污管網(wǎng)未分流、污水管網(wǎng)破損等有關(guān)。

隨著十堰市多年持續(xù)攻堅(jiān)克難，2019年9月，神定河水質(zhì)成功消除劣Ⅴ類。2021年水質(zhì)達(dá)到IV類，氨氮、總磷濃度均比2020年降低16%。

4 神定河污染源分析

4.1 工業(yè)污染源

調(diào)查神定河流域內(nèi)涉水工業(yè)企業(yè)44家，結(jié)果顯示：張灣河沿線的城市污水收集率僅為70.4%，工業(yè)廢水收集率為98.4%[16]。由于工業(yè)企業(yè)污水處理設(shè)施運(yùn)行管理不到位，污水處理率不高，部分處理不達(dá)標(biāo)和未經(jīng)處理的廢水直接進(jìn)入市政管網(wǎng)，對(duì)神定河污水處理廠的正常運(yùn)行造成巨大壓力。

4.2 生活污染源

（1）城區(qū)生活污染源。神定河流域內(nèi)生活的人口達(dá)67.0萬(wàn)，接納城區(qū)生活污水量達(dá)到3 183萬(wàn)t/a，占城區(qū)三條河流（神定河、泗河、犟河）接納生活污水人口的85%。隨著人口的增加和工業(yè)企業(yè)的發(fā)展，神定河流域產(chǎn)生的污水量逐漸增多，但污水處理能力嚴(yán)重不足。

（2）農(nóng)村生活污染源。2015年全市所轄60%以上的行政村農(nóng)村垃圾得到有效處理，未處理的農(nóng)村生活垃圾、生活污水、人畜糞便等，最終匯入神定河造成污染。

（3）城鎮(zhèn)污水處理廠尾水污染。神定河流域水質(zhì)不達(dá)標(biāo)主要是因?yàn)樯穸ê游鬯幚韽S污水溢流，導(dǎo)致大量污染物匯入。神定河流域年徑流量小，神定河污水處理廠尾水排放量占神定河年徑流量的2/3，神定河下游污水溢流和人工快滲尾水年均排放量分別占6.07%和5.79%。溢流井溢流量大，且污染物濃度高，對(duì)神定河污染物貢獻(xiàn)較大。神定河污水處理廠COD、氨氮和TP的年均貢獻(xiàn)率僅次于溢流井。

神定河污水處理廠至深港污水處理廠河段約有62%的水被用于發(fā)電，該河段的天然自凈能力難以充分發(fā)揮；下游人工快滲處理廠處理規(guī)模太小，每日僅可處理2萬(wàn)t神定河污水處理廠尾水，對(duì)干流水質(zhì)稀釋改善作用不明顯。此外，百二河和張灣河匯入神定河干流前水質(zhì)均為劣Ⅴ類，年入河通量卻僅次于神定河污水處理廠溢流和尾水排放[17]。通過(guò)支流水質(zhì)時(shí)空變化規(guī)律分析和現(xiàn)場(chǎng)踏勘推測(cè)，上游兩條支流截污不完善，污水跑冒滴漏時(shí)有發(fā)生，再加上河道均為襯砌結(jié)構(gòu)，加快污染物向下游遷移，從而加重了神定河干流污染負(fù)荷。

4.3 農(nóng)業(yè)污染源

神定河流域內(nèi)百二河源頭、大川鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)污染較?。欢呓值?、五堰街道、車城路街道、紅衛(wèi)街道污染源主要是垃圾生活污水污染，其次是化肥、農(nóng)藥、畜禽養(yǎng)殖；漢江路街道、鄖陽(yáng)區(qū)茶店鎮(zhèn)污染源主要是農(nóng)藥化肥污染，其次是畜禽糞便污染、生活垃圾、污水污染。

5 水質(zhì)不達(dá)標(biāo)原因分析

（1）河流徑流量小、生態(tài)補(bǔ)水不足。神定河多年平均年徑流量為0.4826億m3，排污量為0.3965億m3，徑污比1.2 ∶1，徑流均為自產(chǎn)水，無(wú)客水來(lái)源，水體自凈能力很弱[18]，且水量受降雨因素影響較大，季節(jié)性斷流現(xiàn)象多有發(fā)生。此外，上游百二河、巖洞溝水庫(kù)攔蓄后，下游河道水量銳減，加劇了水質(zhì)惡化、生態(tài)功能降低等問(wèn)題。

（2）城鎮(zhèn)污水處理能力不足。目前神定河流域污水處理能力21萬(wàn)t/d，處理能力嚴(yán)重不足，未經(jīng)處理的各種污水直接排入神定河，加劇了水體的污染。

（3）雨污、清污分流工程不徹底。十堰市城市排水管網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)不足，管道破損嚴(yán)重。雖然新建了污水處理廠及地下管網(wǎng)，但雨水和污水收集管道未實(shí)行分流，使污水溢流入河道，影響河道水質(zhì)。

（4）污水管網(wǎng)破損。部分污水管網(wǎng)因建設(shè)年代久遠(yuǎn)，管道老化、損毀，導(dǎo)致清水、污水交替出管、入管，造成水體二次污染。此外，因十堰市地勢(shì)特點(diǎn)，河流落差大，水力沖刷作用明顯，尤其在降雨天氣條件下，受沖刷、攪動(dòng)作用，沉積于底泥中的污染物質(zhì)被釋放到水體中，也是水質(zhì)長(zhǎng)期處于劣Ⅴ類的重要原因之一。

6 治理對(duì)策

（1）開(kāi)展神定河生態(tài)補(bǔ)水工程和中水回用工程。建議在枯水期加大上游水庫(kù)下泄生態(tài)流量。為徹底解決神定河上游來(lái)水量少的問(wèn)題，確保神定河下游生態(tài)用水，建議實(shí)施河庫(kù)連通工程。同時(shí)開(kāi)展城市中水回用工程，循環(huán)利用中水，減少污水排放。

（2）全面實(shí)施減污工程。一是加強(qiáng)對(duì)企業(yè)達(dá)標(biāo)排放的監(jiān)管力度，嚴(yán)格查處企業(yè)違法排污行為，徹底杜絕企業(yè)偷排、漏排及超標(biāo)排放現(xiàn)象。二是加強(qiáng)對(duì)納入城市污水管網(wǎng)的企業(yè)單位排污監(jiān)管，杜絕高濃度企業(yè)污水（廢水）直接接入污水處理廠，確保污水處理廠能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)運(yùn)行。三是加強(qiáng)對(duì)穿河、臨河、跨河違章構(gòu)筑物的執(zhí)法檢查，依法取締嚴(yán)重影響河道生態(tài)環(huán)境的違章構(gòu)筑物，強(qiáng)化河道排污口巡查和衛(wèi)生保潔檢查督辦。

（3）強(qiáng)化污水管網(wǎng)管護(hù)工程。加速推進(jìn)破損管網(wǎng)改造修復(fù)工程，定期開(kāi)展已維修改造管網(wǎng)運(yùn)行情況排查，確保全線不滲漏。

（4）加大污水處理力度。對(duì)神定河污水處理廠和茶店污水處理廠的尾水進(jìn)行深度處理，力爭(zhēng)按照地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行排放。全力推進(jìn)神定河下游主河道水質(zhì)凈化工程前處理和調(diào)蓄配水工程，確保穩(wěn)定發(fā)揮其環(huán)境效益。繼續(xù)強(qiáng)化神定河流域內(nèi)城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施和水質(zhì)凈化設(shè)施的運(yùn)維保障，確保污水治理設(shè)施高效穩(wěn)定達(dá)標(biāo)運(yùn)行。

（5）全面實(shí)施清淤工程。神定河內(nèi)的污泥、垃圾也是其主要的污染源之一，要持續(xù)開(kāi)展神定河中下游河道內(nèi)垃圾、污泥、雜草等清理工作，杜絕臨河及跨河建筑污水亂排、直排、偷排，垃圾隨意丟棄等現(xiàn)象，確保河暢、水清、無(wú)黑臭污泥淤積現(xiàn)象，同時(shí)做好清理底泥的妥善處理。

（6）開(kāi)展河道生態(tài)修復(fù)工程。開(kāi)展神定河主河道、下游河道及主要支溝河道生態(tài)修復(fù)工程，因地制宜選擇具有水質(zhì)凈化功能的生態(tài)植被和水生植物，構(gòu)建河道穩(wěn)定的水體生態(tài)系統(tǒng)。

隨著污染治理攻堅(jiān)戰(zhàn)的實(shí)施，十堰市對(duì)神定河開(kāi)展了流域綜合整治行動(dòng)。全力消除神定河流域點(diǎn)源面源污染。對(duì)流域周邊村莊進(jìn)行整治，關(guān)閉整治農(nóng)家樂(lè)、畜禽與水產(chǎn)養(yǎng)殖企業(yè)，關(guān)停整治規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)，整治排污口；建設(shè)污水管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)清污分流，真正讓污水進(jìn)管、清水入河；修復(fù)生態(tài)河道及破損管網(wǎng)，高標(biāo)準(zhǔn)治理流域沖溝；提升神定河流域污水處理廠污水處理能力。此外，生態(tài)環(huán)境、住建、水利和湖泊等多部門聯(lián)合辦公，精準(zhǔn)推進(jìn)神定河治理工作。

7 結(jié)論及建議

通過(guò)單因子評(píng)價(jià)法、綜合污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅污染指數(shù)分析，神定河在2019年以前污染比較嚴(yán)重，不能達(dá)到規(guī)劃后III類標(biāo)準(zhǔn)，主要原因是神定河流域生活污染源占比最大，污水處理能力嚴(yán)重不足且大量尾水排放。

建議加大資金投入，持續(xù)實(shí)施神定河流域綜合整治工程。從水源調(diào)度，提升神定河水體自凈能力；開(kāi)展雨污分流，清水還河、污水入管；到污水處理提標(biāo)擴(kuò)能、工業(yè)污染源源頭治理與管控；河流內(nèi)源治理與生態(tài)修復(fù)；再到農(nóng)業(yè)與農(nóng)村污染整治等系列工程，對(duì)神定河實(shí)施截污、清污、減污、控污、治污等全面綜合治理，提升神定河水質(zhì)。

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Diagnosis and Treatment Countermeasures of Water Environment Problems of Shending River

SUN Tingting，WU Min，ZHAO Liangyuan

（Basin Water Environmental Research Department，Changjiang River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China）

Abstract：The Shending River estuary section is a state-controlled site for water quality assessmen. It has consistently failed to meet national standards and has been classified as Class V or worse before 2019. We investigated into the causes of such failure by evaluating the water quality and analyzing the pollution sources of the Shending River estuary section from 2017 to 2019. Results indicate that the water quality of the Shending River showed an improving trend from 2017 to 2019. The main reasons for the continuous standard-exceeding water quality indicators were identified as insufficient ecological water supplement，inadequate sewage treatment capacity，and damaged sewage pipe networks. To improve the water quality，future efforts should focus on strengthening sewage treatment and pipe network construction. These findings can provide technical support to enhance the water quality of the Shending River.

Key words：water environment；water quality evaluation；pollution source；Shending River