司國佐，周連芳

(大興安嶺水文局，黑龍江加格達(dá)奇165000)

隨著現(xiàn)代科技進(jìn)步、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展以及人類生活日新月異的變化，造成對(duì)水環(huán)境的影響日益突出，大量的工業(yè)廢水和生活污水(有的甚至未經(jīng)處理)排入附近的江、河、湖、海等水體，造成不少水域的嚴(yán)重污染。水環(huán)境污染嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，危害生態(tài)環(huán)境、影響人民生活和身體健康。我國在總結(jié)西方國家經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上探索了適合我國國情的水污染防治路線:采用人工處理與合理利用自然凈化能力結(jié)合的技術(shù)路線，實(shí)行濃度控制和總量控制相結(jié)合的管理制度。這些管理制度是建立在合理利用納污能力(水環(huán)境容量)這個(gè)基點(diǎn)上的，因此掌握水域的納污能力，必將為水污染的防治和控制管理提供重要的科學(xué)依據(jù)。從一定意義上講，水域的納污能力也是一種資源，只有弄清了水域的納污能力，才能合理利用納污能力，對(duì)其既不造成破壞又不造成浪費(fèi)，為水資源的合理開發(fā)、綜合利用提供決策依據(jù)。

水域納污能力是指在設(shè)計(jì)水文條件，某種污染物滿足水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)要求所能容納的該污染物的最大數(shù)量。納污能力實(shí)際上由三部分組成，即稀釋容量、遷移容量和凈化容量，稀釋容量、遷移容量取決于水域的水量和流速，凈化容量取決于水體對(duì)污染物的降解程度。水域納污能力的大小取決于功能區(qū)的來水水質(zhì)、水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)、水功能區(qū)的長度、水功能區(qū)所在河流的設(shè)計(jì)流量與流速，以及污染物綜合衰減系數(shù)等因素。本文對(duì)甘河加格達(dá)奇段水功能區(qū)排污控制區(qū)的納污能力進(jìn)行測算。

1 基本概況

素有“萬里興安第一城”的加格達(dá)奇，是大興安嶺地區(qū)行政公署駐地，也是全區(qū)的政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心和交通樞紐，城市人口15.6萬人。整個(gè)加格達(dá)奇區(qū)唯一的地表水資源就是境內(nèi)只有55 km的甘河，它是嫩江上游右岸的第一大支流，甘河全長490 km，為地方的工業(yè)生產(chǎn)及飲用水做出了巨大的貢獻(xiàn)。特別是1998年國家對(duì)大興安嶺實(shí)施天然林保護(hù)工程后，經(jīng)濟(jì)類型由林業(yè)經(jīng)濟(jì)向林區(qū)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，木材精深加工、綠色特色食品、北藥、礦產(chǎn)等多種接續(xù)和替代產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，促進(jìn)了地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展繁榮，當(dāng)?shù)卣雠_(tái)一系列招商引資的好政策，不斷吸引外地投資。任何產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都離不開水資源，在利用水資源的同時(shí)也會(huì)對(duì)水資源造成污染。無論發(fā)展哪種產(chǎn)業(yè)，前提都應(yīng)保護(hù)大興安嶺的這片綠色。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展固然重要，在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，要做到污染防治與生態(tài)環(huán)境保護(hù)并重，決不能走先污染后治理的這條路，這是大興安嶺作為生態(tài)功能示范區(qū)主體功能區(qū)規(guī)劃的要求。因此，在開發(fā)前和開發(fā)過程中，必須加強(qiáng)礦產(chǎn)資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境治理的監(jiān)督管理，掌握當(dāng)?shù)厮虻募{污能力，合理利用水資源，這對(duì)發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。

《根據(jù)黑龍江省地表水功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)》DB23/T740—2003，大興安嶺加格達(dá)奇段水功能區(qū)劃分為甘河加格達(dá)奇市飲用、工業(yè)用水區(qū)，甘河加格達(dá)奇排污控制區(qū)及甘河白樺過渡區(qū)共3個(gè)區(qū)。全區(qū)居民的生活污水及工業(yè)廢水均排放到甘河加格達(dá)奇排污控制區(qū)，掌握此區(qū)的納污能力，無疑成為地方政府進(jìn)行水污染防治和控制管理的決策依據(jù)，同時(shí)也是合理利用水資源，發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)的重要依據(jù)。本文正是基于現(xiàn)實(shí)需要，對(duì)甘河加格達(dá)奇排污控制區(qū)的納污能力進(jìn)行了測算，而對(duì)于河道較短的飲用水源區(qū)納污能力為0，過渡區(qū)可參照排污控制區(qū)的計(jì)算方法進(jìn)行測算，本文不做測算。甘河加格達(dá)奇段各水功能區(qū)的范圍及相應(yīng)水質(zhì)目標(biāo)見表1:

表1 甘河加格達(dá)段水功能區(qū)劃及水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

2 水域納污能力的計(jì)算方法

2.1 水質(zhì)模型

甘河河道屬于寬深比不大的中型河道，污染物質(zhì)在排放到水體中后，在較短的縱向距離河段內(nèi)基本上能在斷面內(nèi)達(dá)到均勻混合狀態(tài)，污染物濃度在斷面上橫向變化不大，忽略不靈敏因子縱向分散的作用，可用一維水質(zhì)數(shù)學(xué)模型模擬污染物沿河流縱向的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。一維水質(zhì)數(shù)學(xué)模型公式為:

式中:Co為初始斷面的污染物濃度，mg/L;Cx為經(jīng)過x為距離后的污染物濃度，mg/L;K為污染物綜合衰減系數(shù)，1/s;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。

考慮到同一功能區(qū)內(nèi)沿河經(jīng)常分布多個(gè)入河排污口，計(jì)算時(shí)，需要將排污口的分布加以概化，概化主要有兩種方法，概化為均勻分布或概化為一個(gè)集中點(diǎn)。下面是將入河排污口概化在功能區(qū)的集中點(diǎn)時(shí)的功能區(qū)下斷面的污染物濃度及其相應(yīng)的水域納污能力的計(jì)算公式。

式中:CL為水功能區(qū)下斷面污染物濃度，mg/L;L為水功能區(qū)的長度，m;L1為入河排污口距離下斷面的縱向距離，m;Q為設(shè)計(jì)流量，m3/s;其余符號(hào)意義同前。

式中:Cs為水功能區(qū)下斷面污染物的目標(biāo)濃度，mg/L;其余符號(hào)意義同前。

2.2 水質(zhì)模型參數(shù)的確定

2.2.1 設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)流速

采用保證率為75%的最枯月平均流量;設(shè)計(jì)流速為設(shè)計(jì)流量對(duì)應(yīng)的斷面流速。根據(jù)甘河加格達(dá)奇水文站資料情況，選取建站自有資料1972年～2008年共37 a中每年的最枯月平均流量作為樣本，進(jìn)行P－Ⅲ型頻率計(jì)算，求得P=75%保證率下的設(shè)計(jì)流量為0.968 m3/s，設(shè)計(jì)流量下的過水?dāng)嗝娴钠骄魉贋?.30 m/s。

2.2.2 污染物的綜合衰減系數(shù)

污染物的綜合衰減系數(shù)不單是污染物在河道中隨水流輸移過程中，由于物理、化學(xué)和生物作用而發(fā)生降解，而且其降解速度與河流的水文條件，如水深、流量、流速、水溫、泥沙、污染物含量以及河道的形態(tài)等因素有關(guān)，因此將各種影響因素概化為污染物的綜合衰減系數(shù)K，作為綜合反映污染物降解的強(qiáng)弱程度。在實(shí)際應(yīng)用中，不同河流不同時(shí)期影響因素千差萬別、復(fù)雜多變，使得K很難確定，《水域納污能力計(jì)算規(guī)程》(SL348―2006)中給出的3種方法中，分析借用法與經(jīng)驗(yàn)公式法精度較難保證，而實(shí)測法要求的實(shí)驗(yàn)條件較嚴(yán)格，很難操作，此3種方法均不適用。本文根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，將2005年、2009年兩個(gè)水功能區(qū)監(jiān)測年份中檢測得到的加格達(dá)奇水文站、東風(fēng)經(jīng)營所及入河排污口的污染物檢測數(shù)據(jù)、加格達(dá)奇水文斷面實(shí)測水位資料相應(yīng)的河段流量、流速，及設(shè)定的K等帶入水質(zhì)模型，在排污控制區(qū)、過渡區(qū)內(nèi)逐日模擬東風(fēng)經(jīng)營所斷面及白樺斷面污染物濃度變化與實(shí)測濃度值比較來擬訂綜合衰減系數(shù)。經(jīng)過多次對(duì)K的調(diào)整，選取模擬過程與實(shí)測值擬合較好時(shí)的系數(shù)。并將污染物在兩個(gè)不同功能區(qū)中選好的系數(shù)進(jìn)行均值計(jì)算，最后得出甘河加格達(dá)奇段COD的K=－0.19/d－1，NH3－N的K=－0.17/ d－1。中國環(huán)境規(guī)劃院在《全國地表水水環(huán)境容量技術(shù)復(fù)核要點(diǎn)》2004年提出了水質(zhì)降解系數(shù)參考值見表2。

表2 水質(zhì)降解系數(shù)參考值表

本次分析的河段水體水質(zhì)狀況屬于Ⅱ－Ⅲ類，所以綜合衰減系數(shù)K在上表推薦的參考值范圍，說明成果有一定的合理性，可以在甘河加格達(dá)奇段采用。

2.2.3 初始斷面的污染物濃度及水質(zhì)目標(biāo)值

初始斷面污染物濃度Co取2004－2008年的多年平均值;水質(zhì)目標(biāo)以《黑龍江省地表水功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)》DB23/T740—2003所規(guī)定的管理水質(zhì)目標(biāo)作為控制標(biāo)準(zhǔn)，目標(biāo)值則根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838－2002》中相應(yīng)的水質(zhì)類別對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)來確定。

2.3 水域納污能力的測算

不同的水功能區(qū)劃對(duì)水質(zhì)的要求不一，可用地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838－2002控制，而排污控制區(qū)在標(biāo)準(zhǔn)中未作水質(zhì)要求，要計(jì)算排污控制區(qū)的納污能力，必須根據(jù)過渡區(qū)出水水質(zhì)目標(biāo)Cs白樺推求過渡區(qū)入口斷面允許的最大濃度C東風(fēng)表示。由《黑龍江省地表水功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)》DB23/T740—2003查得過渡區(qū)出水?dāng)嗝婺繕?biāo)水質(zhì)是Ⅲ類。根據(jù)公式(2)計(jì)算甘河加格達(dá)奇段排污控制區(qū)下斷面東風(fēng)經(jīng)營所斷面的最大允許濃度。

本文計(jì)算的排污控制區(qū)內(nèi)只有一處入河排污口，且其位置靠近排污控制區(qū)上斷面，將排污口位置處理為恰在排污控制區(qū)上斷面處。根據(jù)公式(3)計(jì)算排污控制區(qū)的納污能力。

4 結(jié)論

通過對(duì)甘河加格達(dá)段水功能區(qū)排污控制區(qū)納污能力的測算，得出此排污控制區(qū)的COD納污能力為1 260.2 kg/d，氨氮納污能力為86.3 kg/d。由于甘河屬于季節(jié)性河流，一年當(dāng)中豐、平、枯各水期的水文因素相差很懸殊。在計(jì)算納污能力時(shí)選擇的設(shè)計(jì)流量，如按全國統(tǒng)一選擇90%保證率或者近10 a最枯月流量，北方的河流計(jì)算單元設(shè)計(jì)流量非常小，甚至為零，根據(jù)中國環(huán)境規(guī)劃院在《全國地表水環(huán)境容量核定有關(guān)技術(shù)問題的說明》2004年建議北方河流，可考慮按照75%保證率進(jìn)行選擇參考設(shè)計(jì)流量，進(jìn)行水環(huán)境容量(納污能力)計(jì)算，得到可參考的水環(huán)境容量。本文是按照75%保證率進(jìn)行選擇參考設(shè)計(jì)流量的條件下進(jìn)行甘河加格達(dá)段水功能區(qū)排污控制區(qū)納污能力的測算，得到可參考的納污能力。為更準(zhǔn)確地測算到甘河加格達(dá)段水功能區(qū)排污控制區(qū)的納污能力，還應(yīng)在基準(zhǔn)條件下測算的可參考的納污能力基礎(chǔ)上，再進(jìn)行不同水期的納污能力測算，測算方法同上。

［1］ 黑龍江省技術(shù)監(jiān)督局.DB23/T740－2003黑龍江省地表水功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)［S］.哈爾濱:黑龍江省科學(xué)技術(shù)出版社，2004.

［2］ 國家環(huán)境保護(hù)局，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB3838－2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

［3］ 中華人民共和國水利部.SL348－2006水域納污能力計(jì)算規(guī)程［S］.北京:中國水利水電出版社，2006.

［4］ 張文志.采用一維水質(zhì)模型計(jì)算河流納污能力中設(shè)計(jì)條件和參數(shù)影響分析［J］.中國西部科技，2007(5):43－45.