黄河宁夏段水环境容量计算与分析

!黄河宁夏段水环境容量计算与分析韩宇平!，阮本清，蒋任飞，贾屏!#!$华北水利水电学院，河南郑州%&’’!!；$中国水利水电科学研究院水资源所，北京!’’’%%(摘要：分析黄河宁夏段近年水质状况，采用单向河流水环境容量计算模型，确定了黄河宁夏段相应的水环境容量。黄河宁夏段水环境容量的确定为实施黄河宁夏段污染物总量控制与管理提供了决策依据。关键词：黄河宁夏段；水环境容量；计算中图分类号：)*!+$&文献标识码：,文章编号：!’’-.%-/0（’’/）’+.’’’!.’+收稿日期：’’/.’&.!’基金项目：国家自然科学基金重点资助项目#&’+1’1’(作者简介：韩宇平（!12&.），男，宁夏彭阳人，高级工程师，博士，从事水文水资源方面的研究。’引言水体对污染物质具有一定的稀释、净化能力。它能通过一系列的物理、化学和生物作用，使污染物的浓度逐渐降低，保持自然水域的生态平衡。因此，从保护生态环境、维护生态平衡的角度来说，对收纳污染物的河流水体，必须预留一部分生态环境需水量，以维持水体一定量自净能力的需要。但是，对于黄河宁夏段而言，作者不主张从污染排放现状出发去计算所谓的河流稀释自净生态需水量，而应该从污染控制的角度来计算河流的水环境容量，这是实行区域污染浓度控制和总量控制的基础。鉴于此，本文采用单向河流水环境容量计算模型对黄河宁夏段的水环境容量进行计算，以期为区域水污染控制提供决策依据。!黄河宁夏段近年来水质状况’’’年度黄河宁夏段各监测断面均为!类、超!类水质，’’!年黄河宁夏段各监测断面水质为类和劣!类，均未达到功能水体要求，主要污染物为悬浮物、氨氮、挥发酚、总磷、石油类。’’年黄河宁夏段各监测断面水质为3劣!类水体，均未达到功能水体的要求，主要污染物是总磷、氨氮和挥发酚。’’+年黄河宁夏段水环境质量有所好转，水质综合污染指数较上年下降/$/4，出境断面水质达到类。主要污染物是石油类和氨氮、挥发酚。’’%年黄河宁夏段水质明显好转，全年以#3类水质为主，较上年提高一个水质类别，境内各断面水域功能区水质达标率1’4，较上年提高!2$+43+’4；出境断面达到国家#类水质标准的水质达标率达到&’4，较上年提高%/$-4，黄河水质处于近年来最好水平。’’’3’’%年以来黄河宁夏段各断面的综合污染指数变化趋势见图!。图!’’’3’’%年黄河宁夏段污染指数变化图!#$%&’()#*+,-.)#/(+*01,)2,3341,))5*/,-6*33,789*:-:,;1’*<*(:,-=>>>1,=>>?河流水环境容量的计算模型水环境容量为一定水体在规定的水环境目标下容纳污染物的最大负荷。一条河流水环境容量的大小，除与污染物的自净能力有关外，还与河流流量、水质等要素密切相关。因此，在计算河流的水环境容量时，必须综合考虑河流水量、水质与污染源排放量之间的定量关系，在质量守恒原理的基础上，建立河流水环境容量的计算方程与公式。$!单向河流水环境容量计算模型对非稳态的多维模型进行求解不仅难度大，而且解析式相当复杂。研究河流的混合输移过程通常只关心污染物浓度的沿程变化，而不关心其在断面上的变化，这时可以采用一维水质模型进行描述。通常情黄河水利职业技术学院学报56789:;6<=>;;6?@AB>8C69D>8B:9EF)>EG9AE:;H9DIAI7I>第!-卷第+期’’/年2月*6;$!-J6$+57;$’’/!况下，对污染物排放口不规则地分布于河段的不同断面的河段而言，计算水体水流断面的浓度可以由所有排污口所生的浓度进行叠加得到，但是考虑到资料获得的情况及其计算的可行性，需将排污口在同一河段的分布概化为沿河均匀分布，据此推算水环境容量。单向河流允许纳污量计算公式为：!#（#$$##）%%#$%&’#$（&）式中：!为水环境容量，’()；#$为水环境控制目标浓度（该水体的水质标准）*+,(-；##为进口断面水质浓度*+,(-；%为旁侧入流流量*+.(/；&为水质降解系数，-()；’为水体体积*+.；#为进口断面入流流量*+.(/。0&1式右边第一项表示稀释容量，右边第二项表示由于区间来水产生的附加输移容量，右边第三项表示自净容量。事实上，河流的环境容量是一个动态值，它随水量等自然条件而变。通常水量大时，环境容量较大，反之，环境容量较小。!2!确定控制因子根据污染源现状评价结果，本区域34536和氨氮是污染最普遍、最严重的两个因子，欲使黄河宁夏段水环境根本好转，必须严格控制其入河量。但鉴于掌握的资料情况，确定用7日生化需氧量（8457）和氨氮作为黄河宁夏段水环境容量计算和污染物总量控制的首选因子。!2.主要模型参数的确定在水环境容量和生态环境需水量的计算中，参数的确定和取值是水环境容量计算中关键的一步，因此，计算中应注意参数取值的合理性。!2.2&设计流