海林市海浪河纳污能力分析

罗漠江，王 钊，刘 萍

(牡丹江水文局，黑龙江牡丹江157000)

1 河流基本情况

海浪河为牡丹江一级支流，亦属松花江二级支流。位于黑龙江省东南部海林市境内。金、元称“孩水”，明称“海兰河”、“孩浪河”，清初称“海郎必刺”，中华民国以后称“黑林河”、“海林河”。海浪，为“孩”、“海兰”、“黑林”的音转，满语，“榆树”之意。发源于张广才岭东麓，流经海林市长汀、旧街、石河、海南等乡镇，在牡丹江市郊区龙头山东北注入牡丹江。全长210 km，河宽50～125 m，水深1～3 m，流域总面积5 225 km2。每年11月中旬—次年4月上旬为结冰期。上中游为林区，是黑龙江省重要木材产地。下游为河谷平原，建有小型水电站和大型灌区。海浪河干流地势西高东低，平均海拨高度为500 m。该河属山区性河流，坡陡急流，多峡谷急弯，干流自然落差530 m。上游为深山区，下游为浅山丘陵，河口附近为冲积平原，占海林市行政区面积的53%。该流域为我省降水高值区，上游流域年平均降水量为800 mm。海浪河流域干流梯级水电站共规划9级梯级电站，总装机257 800 kW。

2 海林市重点排污企业及污染物排放量情况

海林市重点排污企业及污染物排放量情况详见表1。

表1 重点排污企业及污染物排放量情况一览表

3 水功能区划概况

以2009年海林市为例列于表2。

监测的依据与标准包括以下3个方面:

1)《黑龙江省地表水水功能区标准》(DB23/T740—2003)。

2)《水环境监测规范》(SL219—98)。

3)《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)。

表2 海林市海浪河水功能区划段数、河长及各水功能区现状

4 纳污能力分析计算

纳污能力分析计算见图1。

图1 纳污能力影响因素关系图

5 数学模型计算法按下列程序

5.1 初始浓度值Co的确定

根据上一个水功能区的水质目标值来确定Co，即上一个水功能区的水质目标值就是下一个功能区的初始浓度值Co。

5.2 水质目标Cs值的确定

水质目标Cs值为本功能区的水质目标值。

海浪河海林市源头水保护区COD指标Co为15 mg/L，Cs为15 mg/L，氨氮指标Co为0.5 mg/L，Cs为0.5 mg/L;海浪河海林市保留区COD指标Co为5 mg/L，Cs为5 mg/L，氨氮指标Co为0.5 mg/L，Cs为0.5 mg/L;海浪河海林市饮用、工业用水区COD指标Co为15 mg/L，Cs为15 mg/L，氨氮指标Co为0.5 mg/L，Cs为0.5 mg/L。

5.3 水功能区纳污能力

指对确定的水功能区，在满足水域功能要求的前提下，按给定的水功能区水质目标值、设计水量、排污口位置及排污方式下，功能区水体所能容纳的最大污染物量，以t/a表示。

5.4 保护区和保留区纳污能力

保护区和保留区的水质目标原则上是维持现状水质，其纳污能力则采用其现状污染物入河量。对于需要改善水质的保护区，需提出污染物入河量及污染源排放量的削减量，其纳污能力需要通过计算求得，具体方法同开发利用区纳污能力计算。

5.5 开发利用区纳污能力

开发利用区纳污能力需根据各二级水功能区的设计条件和水质目标，选择适当的水量水质模型进行计算。

5.6 纳污能力设计条件

水功能区纳污能力计算的设计条件，以计算断面的设计流量(水量)表示。现状条件下，一般采用最近10 a最枯月平均流量(水量)或75%保证率最枯月平均流量(水量)作为设计流量(水量)。集中式饮用水水源地，采用95%保证率最枯月平均流量(水量)作为其设计流量(水量)。

断面设计流速确定可按下式计算:

式中:V为设计流速;Q为设计流量;A为过水断面面积。

海浪河各断面流量近10 a枯水流量＞15 m3/s＜150 m3/s，属于中型河流，计算河流水域纳污能力采用近10 a最枯月平均流量作为设计流量。海浪河海林市源头水保护区设计流量1.25 m3/s;海浪河海林市保留区设计流量1.32 m3/s;海浪河海林市饮用、工业用水区设计流量1.43 m3/s。

6 水域纳污能力的计算方法

污染物在河段横断面上均匀混合，可采用河流一维模型计算水域纳污能力。主要适用于Q＜150 m3/s的中小型河段。

适用于污染物在横断面上均匀混合的中、小型河段。污染物浓度按下式计算:

式中:Cx为流经x距离后的污染物浓度，mg/L;x为沿河段的纵向距离，m;u为设计流量下河道断面的平均流速，m/s;K为污染物综合衰减系数，L/s。

图2 河流中污染源均匀排放示意图

纳污能力计算主要是根据水域条件选择合适的数学模型，我市以河道水功能区为主，所以主要以一维水质模型推算水功能区纳污能力，并将入河排污口概化在河段的中点处。即入河排污口位于计算河段的中部时，水功能区下断面的污染物浓度按下式计算:

海浪河海林市源头水保护区COD指标K值0.232(L/s)，氨氮指标K值0.252(L/s);海浪河海林市保留区COD指标K值0.243(L/s)，氨氮指标K值0.265(L/s);海浪河海林市饮用、工业用水区COD指标K值0.277(L/s)，氨氮指标K值0.312(L/s)。

7 纳污能力计算成果

本次纳污能力计算，分析指标为COD、氨氮。成果见表3、表4。

表3 海浪河纳污能力计算(COD指标)

表4 海浪河纳污能力计算(氨氮指标)

8 限制排污总量

本次海浪河海林市源头水保护区、海浪河海林市保留区期间河段没有相应的大型排污企业排污，只有乡村的生活污水部分流入，如果按一维水质模型推算水功能区纳污能力，其结果会出现负值，这与实际是不符的。故海浪河海林市源头水保护区、海浪河海林市保留区纳污能力为零。

海浪河海林市饮用、工业用水区现状水质是Ⅲ级，水质目标是Ⅱ级。COD指标纳污能力是432.1 t/a，入何控制量432.1 t/a，入河消减量1 032.1 t/a，排放控制量738.6 t/a，排放消减量1 764.3 t/a;氨氮指标纳污能力是16.3 t/a，入河控制量10.1 t/a，入河消减量0.0 t/a，排放控制量25.4 t/a，排放消减量0.0 t/a。

［1］ 国家环境保护总局.GB3838—2002地表水环境质量标准［S］.北京:国家环保局，2002.

［2］ 环保部.HJGB04—2010地表水环境质量评价方法［S］.北京:中华人民共和国环境部，2011.

［3］ 兰州大学.水资源评价［M］.兰州:兰州大学出版社，2006.