常文婷， 翁仕龍， 潘向忠， 趙佳佳

(1.杭州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，浙江省杭州 310014；2.杭州市環(huán)境監(jiān)測中心站，浙江杭州 310000)

?

南苕溪汪家埠斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)保障研究

常文婷1， 翁仕龍1， 潘向忠1， 趙佳佳2

(1.杭州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，浙江省杭州 310014；2.杭州市環(huán)境監(jiān)測中心站，浙江杭州 310000)

摘要以南苕溪汪家埠斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)為目標(biāo)，針對近期(2015年)及中期(2020年)排污布局，以NH3-N為控制因子，利用MIKE11模型建立的污染物排放與水質(zhì)響應(yīng)關(guān)系模型，采用試算法計(jì)算了給定設(shè)計(jì)條件的青山污水廠最大允許排放量及青山水庫最小下泄流量。在基礎(chǔ)調(diào)查和計(jì)算分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究區(qū)域?qū)嶋H，提出了南苕溪汪家埠斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)的若干針對性保障措施，可為環(huán)境管理提供決策參考。

關(guān)鍵詞水質(zhì)達(dá)標(biāo)；允許排放量；最小下泄流量；保障措施；南苕溪

隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，水資源緊缺和日益嚴(yán)重的水污染成為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的制約因素。為加強(qiáng)對水資源宏觀調(diào)控，改善水環(huán)境質(zhì)量，《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》第二十八條規(guī)定，地方各級人民政府應(yīng)當(dāng)根據(jù)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)和治理任務(wù)，采取有效措施，改善環(huán)境質(zhì)量，未達(dá)到國家環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的重點(diǎn)區(qū)域、流域的有關(guān)地方人民政府，應(yīng)當(dāng)制訂限期達(dá)標(biāo)規(guī)劃，并采取措施按期達(dá)標(biāo)；國務(wù)院印發(fā)的《水污染防治行動計(jì)劃》第二十款要求，未達(dá)到水質(zhì)目標(biāo)要求的地區(qū)要制訂達(dá)標(biāo)方案，并報(bào)上一級人民政府備案，將治污任務(wù)逐一落實(shí)到匯水范圍內(nèi)的排污單位，明確防治措施及達(dá)標(biāo)時限。

國際上對水質(zhì)達(dá)標(biāo)控制方法的研究主要針對水體污染物含量及種類，構(gòu)建實(shí)用性強(qiáng)的水質(zhì)模型，從水質(zhì)達(dá)標(biāo)角度實(shí)現(xiàn)水環(huán)境改善及污染物排放總量的削減控制，發(fā)揮水質(zhì)良好的可用水量的多種價值功能[1-3]。國內(nèi)學(xué)者的研究主要針對當(dāng)前水生態(tài)環(huán)境惡化、污廢水任意排放導(dǎo)致的水體污染，借助水功能區(qū)納污能力對入河污染物的限定約束作用，探討污染水體水質(zhì)達(dá)標(biāo)控制方法[4-9]。筆者以南苕溪為例，以汪家埠斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)為約束，針對近期及規(guī)劃排污布局，利用MIKE11模型建立的污染排放與水質(zhì)響應(yīng)關(guān)系模型，計(jì)算給定設(shè)計(jì)條件青山污水廠最大允許排放量及青山水庫最小下泄流量，結(jié)合研究區(qū)域?qū)嶋H，提出了針對性的水質(zhì)達(dá)標(biāo)保障措施，旨在為水質(zhì)達(dá)標(biāo)方案的制訂提供技術(shù)參考。

1研究區(qū)概況

1.1流域概況東苕溪流域位于浙江省西北部，杭嘉湖平原西部，干流長143 km，流域面積2 267 km2，平均坡降7.5‰，分屬臨安、余杭、德清、安吉及湖州市區(qū)。東苕溪干流余杭街道以上稱南苕溪，為東苕溪主源，發(fā)源于天目山南麓臨安馬尖崗，在青龍口以下入青山水庫，出青山水庫經(jīng)青山湖街道出臨安市域，南苕溪臨安市與余杭區(qū)交接斷面即為汪家埠斷面。南苕溪(青山水庫出庫—汪家埠)匯水范圍見圖1。

圖1　南苕溪(青山水庫出庫—汪家埠)匯水范圍Fig. 1　Range of water catchment in Nantiao Creek

1.2水資源利用現(xiàn)狀南苕溪上游處于暴雨中心，河道坡陡流急，以防洪為重點(diǎn)，按照“上攔、中分(導(dǎo))、下泄”的方針進(jìn)行了綜合治理與水資源開發(fā)利用。主要蓄水工程有青山水庫，多年平均出庫流量為15.0 m3/s，集水面積603 km2，總庫容2.150億m3，正常庫容0.385億m3。

南苕溪下游余杭區(qū)現(xiàn)有飲用水取水口4個，供水量約80萬t/d，約占杭州全市錢塘江、苕溪兩處水源地供水總量的20%。

1.3水功能區(qū)及水質(zhì)目標(biāo)南苕溪青山水庫出庫至汪家埠段水功能區(qū)為“南苕溪余杭農(nóng)業(yè)用水區(qū)”，南苕溪汪家埠至余杭鎮(zhèn)段水功能區(qū)為“南苕溪余杭飲用水源、農(nóng)業(yè)用水區(qū)”。汪家埠斷面為杭州市市控監(jiān)測斷面，目標(biāo)水質(zhì)為Ⅲ類。

1.4水環(huán)境質(zhì)量2012～2013年南苕溪汪家埠斷面主要超標(biāo)因子為石油類、鐵、錳，其余各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到《地表水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)III類水質(zhì)要求。

1.5污染源排放現(xiàn)狀由表1可知，調(diào)查范圍內(nèi)的廢水排放主要來自工業(yè)源；對于COD排放，生活源略高于工業(yè)源，主要貢獻(xiàn)來自直排的農(nóng)村生活源；NH3-N主要排放源為生活源。目前，青山污水廠受納生活源和工業(yè)源的比例約為3∶7，大部分工業(yè)企業(yè)均在納管范圍，青山污水廠設(shè)計(jì)規(guī)模為近期(2015年)2萬t/d，中期(2020年)4萬t/d，回用1.3 t/d。

表1　研究區(qū)域現(xiàn)狀各污染源污染物排放情況

2允許排放量計(jì)算

2.1計(jì)算方法河流水質(zhì)模型是對河道水體中污染物隨空間和時間遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的數(shù)學(xué)描述，近年來，對水質(zhì)模型的研究已經(jīng)從點(diǎn)源污染模型轉(zhuǎn)向面源污染模型，從一般的水質(zhì)模型轉(zhuǎn)向綜合水質(zhì)模型，在比較常用的幾個水質(zhì)模型中， MIKE模型使用方便、應(yīng)用廣泛，在全國各大流域機(jī)構(gòu)認(rèn)可度較高[10]。因此，筆者利用MIKE11模型建立污染物排放與水質(zhì)響應(yīng)關(guān)系，并利用已有水位、流量、NH3-N等實(shí)測資料進(jìn)行了模型率定和驗(yàn)證。

一般情況下，污染物的排放不可能均勻分布在河段內(nèi)，因此難以完全利用河段的環(huán)境容量，應(yīng)根據(jù)污染源的分布情況和排放方式，分別計(jì)算允許排放量。由于研究區(qū)域工業(yè)、生活廢水主要依靠青山污水廠集中處理排放，青山污水廠是該區(qū)域的主要污染源，因此，筆者以汪家埠斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)為約束，針對近期及規(guī)劃排污布局，利用MIKE11模型建立的污染物排放與水質(zhì)響應(yīng)關(guān)系模型，采用試算法計(jì)算給定設(shè)計(jì)條件青山污水廠最大允許排放量。

2.2計(jì)算條件

2.2.1設(shè)計(jì)流量。一般選擇30Q10作為設(shè)計(jì)流量條件(近10年最枯月平均流量)。由于研究區(qū)域水文條件受青山水庫閘壩控制的影響，個別枯水月份下泄流量幾乎為零，因此，筆者采用75%保證率的最枯月平均流量作為設(shè)計(jì)流量。

2.2.2水質(zhì)邊界。通常采用上游水環(huán)境功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的國家環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的上限值作為水質(zhì)邊界條件。由于現(xiàn)狀青山水庫出庫水質(zhì)較好，為了更有效利用目前研究河段的水環(huán)境容量，筆者增加青山水庫出庫水質(zhì)的現(xiàn)狀值作為邊界條件用于計(jì)算。

2.2.3控制因子。根據(jù)國家總量控制約束性指標(biāo)及水環(huán)境現(xiàn)狀，選擇NH3-N作為控制因子。

2.2.4污染源概化。除青山污水廠外，其他污染源考慮兩種情況：①近期(2015年)，根據(jù)現(xiàn)狀污染源分布，綜合考慮未納管的工業(yè)和生活污水兩部分，污染物排放量參照現(xiàn)狀取值；②中期(2020年)，計(jì)算范圍內(nèi)的工業(yè)廢水和部分生活污水得以收集集中處理，因此，其他污染源主要為少量未納管的生活污水，污染物排放量參照規(guī)劃污染源預(yù)測值取值。

2.3計(jì)算結(jié)果為實(shí)現(xiàn)汪家埠斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)，以NH3-N為控制因子，采用試錯法計(jì)算設(shè)計(jì)水文和邊界水質(zhì)條件下青山污水廠最大允許排放量。由表2可知，不同水質(zhì)邊界、污染源排污方式，對青山污水廠最大允許排放量計(jì)算結(jié)果影響較大。當(dāng)水質(zhì)邊界能維持現(xiàn)狀，計(jì)算范圍內(nèi)的工業(yè)廢水和部分生活污水得以收集集中處理，僅有少量未納管的生活污水時，青山污水廠最大允許排放量有一定提高。

表2　不同設(shè)計(jì)條件青山污水廠最大允許排放量

注：青山污水廠尾水排放執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級A標(biāo)準(zhǔn)。

Note: Tail water discharge of Qingshan Sewage Plant was carried out according to the standard A of Pollution Discharge Standard of Municipal Sewage Treatment Plant (GB 18918—2002).

3最小下泄流量計(jì)算

由于南苕溪汪家埠斷面水質(zhì)在一定程度上受上游青山水庫下泄流量的影響，在其他措施尚未跟上的情況下，可以通過加大青山水庫下泄流量的方法來實(shí)現(xiàn)汪家埠斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)。針對“2.3”中的研究結(jié)果，分別計(jì)算不同水質(zhì)邊界條件近期、中期青山水庫的最小下泄流量。由表3可知，在青山水庫出庫水質(zhì)維持現(xiàn)狀的前提下，中期污染負(fù)荷時青山水庫下泄流量不得低于1.5 m3/s；當(dāng)青山水庫出庫水質(zhì)僅能達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(上限值)時，近期污染負(fù)荷時青山水庫下泄流量不得低于6.0 m3/s，中期污染負(fù)荷時青山水庫下泄流量不得低于13.0 m3/s。

表3各方案青山水庫最小下泄流量

Table 3The minimum discharges of Qingshan Reservoir in different schemes

階段Stage水質(zhì)邊界Waterqualityboundary(青山水庫出庫水質(zhì))最小下泄流量Theminimumdischarge∥m3/s近期Recentperiod(2015年)Ⅲ類6.0中期Middleperiod(2020年)Ⅲ類13.0現(xiàn)狀水質(zhì)1.5

所謂最小下泄流量是指電站每時每刻經(jīng)過電站建筑物向下游泄放流量的最小值[11]。為實(shí)現(xiàn)汪家埠斷面水質(zhì)持續(xù)達(dá)標(biāo)，青山水庫下泄流量任何時候都不應(yīng)小于最小下泄流量計(jì)算值。另外，該研究最小下泄流量的計(jì)算前提是青山水庫出庫水質(zhì)至少達(dá)到 Ⅲ 類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(上限值)，若水庫出水達(dá)不到該標(biāo)準(zhǔn)，下泄量再大，下游汪家埠斷面也難以達(dá)標(biāo)，因此加大青山水庫及上游的治理和保護(hù)力度至關(guān)重要。

4水質(zhì)達(dá)標(biāo)保障措施

4.1加強(qiáng)上游保護(hù)，確保下泄流量為保證南苕溪汪家埠斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)，青山水庫出水水質(zhì)和下泄流量是最重要的影響因素，也是最為關(guān)鍵的保障措施。按照開發(fā)、利用和調(diào)節(jié)、調(diào)度水資源時，應(yīng)當(dāng)統(tǒng)籌兼顧，維持江河的合理流量，維護(hù)水體生態(tài)功能的規(guī)定，協(xié)調(diào)水利部門，統(tǒng)籌生活、生產(chǎn)和生態(tài)用水，確保青山水庫最小下泄流量。

4.2控制排水規(guī)模，強(qiáng)化中水回用根據(jù)測算，若青山水庫出水水質(zhì)維持現(xiàn)狀，考慮未納管的工業(yè)和生活污水等其他污染源，則青山污水廠最大允許排放量為2.2萬t/d；如果僅考慮少量未納管的生活污水，其他廢水全部進(jìn)入青山污水廠集中處理的前提下，青山污水廠最大允許排放量為2.4萬t/d。因此，為保證南苕溪汪家埠斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)，應(yīng)加大力度推進(jìn)工業(yè)及生活污水截污納管，并嚴(yán)格控制青山污水廠的處理規(guī)模，若不能提高污水排放標(biāo)準(zhǔn)或中水回用率，則污水廠規(guī)模需控制在2.4萬t/d。

4.3嚴(yán)格產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入，調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局按照新型工業(yè)化的要求，鼓勵發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，推進(jìn)清潔生產(chǎn)，不斷提高生態(tài)經(jīng)濟(jì)的比重。引進(jìn)低污染、低能耗、高產(chǎn)出的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，確保從源頭上控制用水量和污染物排放量。鼓勵和支持流域內(nèi)的工業(yè)企業(yè)，通過采取改進(jìn)設(shè)計(jì)，使用清潔能源和原料，采用先進(jìn)工藝技術(shù)與設(shè)備，改善管理，綜合利用等措施，延長和拓寬生產(chǎn)技術(shù)鏈，盡可能地提高資源利用效率，盡最大努力減少或避免生產(chǎn)過程中污染物的產(chǎn)生，控制排放總量。按照區(qū)域控制詳細(xì)規(guī)劃，擬訂流域現(xiàn)有工業(yè)企業(yè)搬遷計(jì)劃，引導(dǎo)流域內(nèi)現(xiàn)有工業(yè)企業(yè)集中向工業(yè)集中區(qū)轉(zhuǎn)移。

4.4加強(qiáng)行業(yè)整治，落實(shí)污染減排按照《浙江省人民政府關(guān)于十二五時期重污染高耗能行業(yè)深化整治促進(jìn)提升的指導(dǎo)意見》(浙政發(fā)[2011]107號)及生態(tài)文明建設(shè)的總體要求，以“關(guān)停淘汰一批、整合入園一批、規(guī)范提升一批”為基本思路，綜合運(yùn)用法律、經(jīng)濟(jì)、科技和必要的行政手段，全面推進(jìn)鉛蓄電池、電鍍、印染、造紙、制革、化工六大重點(diǎn)行業(yè)整治提升工作。全面推進(jìn)南苕溪流域印染、造紙、化工等重污染高耗能行業(yè)的整治提升工作，努力實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)清潔化，環(huán)保管理規(guī)范化，執(zhí)法監(jiān)管常態(tài)化，污染排放減量化，推動經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級。嚴(yán)格落實(shí)重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)整治要求，重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)廠區(qū)應(yīng)設(shè)置嚴(yán)格的清污分流系統(tǒng)，防止污水“跑、冒、滴、漏”和混入清下水。廢水排放應(yīng)符合國家相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)園區(qū)(工業(yè)集聚區(qū))納管標(biāo)準(zhǔn)，并達(dá)到區(qū)域總量控制要求。對水污染物不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，超過許可排放總量，影響集中污水處理廠達(dá)標(biāo)排放的企業(yè)，除依法給予處罰外，必須實(shí)施限期治理。

4.5減少農(nóng)村面源污染，加強(qiáng)畜禽養(yǎng)殖監(jiān)管結(jié)合推進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)和農(nóng)村小康環(huán)保行動計(jì)劃，實(shí)施農(nóng)村沼氣工程，完善農(nóng)村改水、改廁，加快沼氣化建設(shè)；通過開展生態(tài)村和生態(tài)文明村創(chuàng)建工作，實(shí)施農(nóng)村環(huán)境連片整治，全面開展農(nóng)村生活污水收集處理工作，減少農(nóng)村面源污染。依法確定禁養(yǎng)區(qū)、限養(yǎng)區(qū)、適養(yǎng)區(qū)，強(qiáng)化監(jiān)管，對規(guī)模養(yǎng)殖畜禽的糞便、廢水作綜合利用或者無害化處理；凡是無害化處理設(shè)施未到位的現(xiàn)有規(guī)模養(yǎng)殖場，必須限期改造。

4.6嚴(yán)格環(huán)境監(jiān)管，完善機(jī)制體制結(jié)合排污許可證發(fā)放，把污染排放總量控制指標(biāo)逐一落實(shí)到企業(yè)，禁止無證排污、超總量排污，堅(jiān)決查處違法排污行為；依法提高重點(diǎn)監(jiān)控企業(yè)污染源現(xiàn)場執(zhí)法檢查頻率，確保企業(yè)污染治理設(shè)施正常運(yùn)行，嚴(yán)肅查處企業(yè)污染治理設(shè)施不正常運(yùn)行行為，提高穩(wěn)定達(dá)標(biāo)率。逐步健全環(huán)境聯(lián)合執(zhí)法機(jī)制，建立區(qū)域環(huán)境應(yīng)急風(fēng)險(xiǎn)防范體系及跨區(qū)域出境斷面水質(zhì)聯(lián)合考核制度；針對區(qū)域內(nèi)工業(yè)、生活、農(nóng)業(yè)污染源，采取綜合治理措施，充分發(fā)揮各級政府及各個職能部門的作用，實(shí)現(xiàn)部門聯(lián)動，形成各職能部門齊抓共管及全社會共同承擔(dān)的水環(huán)境污染防治格局。進(jìn)一步完善環(huán)保工作“以政府為主導(dǎo)、以企業(yè)為主體、全民參與”的體制和機(jī)制，按照“地方人民政府主要領(lǐng)導(dǎo)和有關(guān)部門主要負(fù)責(zé)人是本行政區(qū)域和本系統(tǒng)環(huán)境保護(hù)的第一責(zé)任人”的規(guī)定，實(shí)行環(huán)境保護(hù)問責(zé)和獎懲制度，建立環(huán)境管理績效考核機(jī)制，將汪家埠出境斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)納入流域地方政府、各類組織和部門的工作目標(biāo)考核內(nèi)容。根據(jù)《水污染防治行

動計(jì)劃》《水體達(dá)標(biāo)方案編制技術(shù)指南》，科學(xué)制訂水質(zhì)達(dá)標(biāo)方案。

參考文獻(xiàn)

[1] CAMPBELL J E，BRIGGS D A，DETON R A．Water quality operation with a blending reservoir and variable sources[J]． Journal of water resources planning and management，2002，128(4)：288-302．

[2] AZEVEDO D L，GABRIEF T，GATES T K，et a1．Integration of water quantity and quality in strategic river basin planning[J]．Journal of water resources planning and management，2000，126(2)：85-97．

[3] MATTIKALLI N M,RICHARDS K S．Estimation of surface water quality changes in response to land use change：Application of the export coefficient model using remote sensing and geographical information system [J]．Environment manage，1996，48：263-282．

[4] 陳燕華，李彥武，牟海省．長江九江段水環(huán)境容量研究[J]．環(huán)境科學(xué)研究，1994，7(1)：24-29．

[5] 李適宇，李耀初，陳炳祿，等．分區(qū)達(dá)標(biāo)控制法求解海域環(huán)境容量[J]．環(huán)境科學(xué)，1999，20(4)：96-99．

[6] 鄭孝宇，褚君達(dá)，朱維斌．河網(wǎng)非穩(wěn)態(tài)水環(huán)境容量研究[J]．水科學(xué)進(jìn)展，1997，8(1)：25-31．

[7] 付意成，魏傳江，儲立民，等．渾太河流域水質(zhì)達(dá)標(biāo)控制方法研究[J]．中國環(huán)境監(jiān)測，2012，28(2)：70-76．

[8] 鮑琨，逢勇，孫瀚，等．基于控制單元劃分技術(shù)的百瀆港斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)分析[J]．河海大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，39(6)：651-655．

[9] 潘建波，張修宇．水體納污能力計(jì)算模型在松花江流域的應(yīng)用[J]．人民黃河，2011，33(6)：61-66．

[10] 王雪，逢勇，謝蓉蓉，等．基于控制斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)的禿尾河流域總量控制[J]．北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，41(1)：123-130．

[11] 洪祖蘭．關(guān)于瀾滄江梯級電站設(shè)置最小下泄流量的建議[J].云南水力發(fā)電,2004(5)：21-25．

基金項(xiàng)目杭州市環(huán)境保護(hù)科研計(jì)劃項(xiàng)目(2010007)；杭州市社會發(fā)展科研專項(xiàng)(20130533B06)。

作者簡介常文婷(1983- )，女，新疆阿勒泰人，工程師，碩士，從事水環(huán)境模擬研究。

收稿日期2016-03-13

中圖分類號S 181.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2016)14-058-03

Water Quality Up-to-standard Safeguards for Wangjiabu Section of Nantiao Creek

CHANG Wen-ting, WENG Shi-long, PAN Xiang-zhong et al

(Hangzhou Academy of Environmental Protection Science, Hangzhou, Zhejiang 310014)

AbstractWith the objective of water quality up-to-standard safeguards for Wangjiabu Section of Nantiao Creek, NH3-N was used as the control factor. According to the layout of pollution discharge in 2015 and 2020, MIKE11 model was used to establish the response relation model between pollutant discharge and water quality. The maximum permitted discharge amount of Qingshan Sewage Plant and the minimum discharge of Qingshan Reservoir were calculated under the given condition by trial method. Based on the basic investigation and computational analysis, specific safeguard measures for water quality up-to-standard safeguards were put forward by combining with the actual situation of research region, which provided decision-making references for environment management.

Key wordsWater quality up-to-standard; Permitted discharge amount; Minimum discharge; Safeguard measure; Nantiao Creek