沈阳市浑河水体达标分析研究

柳大团

（辽宁省清河水库管理局有限责任公司,辽宁 铁岭 112003）

“十一五”以来，沈阳市围绕生态市建设，大力开展了浑河流域水污染治理及水环境保护工作。目前，浑河干流及各主要支流河水质较2000年以前有了大幅度提升，基本形成了中有蒲河、南有浑河的城市水生态景观格局。目前，全市水环境治理工作虽取得较大成效，但按照国家、省下达控制断面水质达标目标要求，浑河干流及各主要支流河水质距稳定达标仍存在一定差距，其中浑河于家房、浑河支流细河于台等断面完成限期达标任务难度较大。基于地域和气候等自然因素、大型城市污水集中排放、农村地区污染较难控制等实际，亟需进一步深入排查、梳理水环境质量达标关键问题，科学开展水污染成因解析。本文以浑河控制断面水质达标为核心目标，分析近几年水质状况，识别水主要环境问题，采用水质模型进行模拟，分析确定国控断面水体污染物来源与污染物排放控制，切实保障浑河干流及主要支流河水质达标。

1 水质分析

1.1 污染物年均浓度变化

浑河干流沈阳段水体达标控制断面为出境断面于家房断面。同时，上游至下游分设东陵大桥、砂山、七台子3个参考断面。通过对浑河出境于家房断面2011年～2015年逐年水质监测结果统计分析，浑河干流达标控制断面化学需氧量、生化需氧量等污染物指标在2013年以后，年均值均可达到Ⅴ类水体标准。但氨氮、总磷2项指标较难稳定达到Ⅴ类水体标准。其中，总磷指标除2013年年均值达标外，其余年份均未达标；氨氮指标2011年～2015年均超过Ⅴ类水体标准，具体情况见图1。

图1 浑河干流近年主要污染物指标年均浓度变化趋势图

1.2 污染物逐月平均浓度变化

在12月～来年3月为冰封期，无水质监测数据，对浑河干流于家房断面氨氮、总磷指标2011年～2015年逐月多年浓度均值进行统计分析可知，处于枯水期的4月、5月等月份水质较差，8月～10月丰水期水质趋于好转，见图2。可以初步判断浑河干流水质受城市集中排污影响较大。

图2 浑河干流主要污染物逐月5年平均浓度变化趋势图

1.3 各断面污染物逐月平均浓度变化

对浑河干流沈阳段上游至下游的东陵大桥、砂山、七台子、于家房4 个水质监控断面的2011 年～2015 年氨氮指标逐月多年平均浓度进行统计分析，可以看出各断面水质浓度随季节变化较为明显，均体现出丰水期水质好于枯水期的变化趋势。见图3。

图3 浑河干流各断面主要污染物逐月5年平均浓度变化趋势图

1.4 各断面超标污染物多年平均浓度变化

对浑河干流沈阳段东陵大桥至于家房各断面氨氮、总磷指标5 年总平均浓度进行比较分析，由图4 可知，浑河城市段出境砂山断面水质好于入境东陵大桥断面水质，主要是2000 年以来，城市段通过实施污水截流、排污口封闭等措施，使河道水质净化功能得到恢复。但细河汇入浑河后，纳污负荷显著增加，导致七台子断面浓度出现较大幅度反弹，水质超标倍数较高。七台子至于家房段，无城市集中排污，水质趋于好转。由此可以判断，细河汇入浑河后，大幅增加浑河干流纳污负荷，致使于家房出境断面水质较难达标。

图4 浑河干流各断面主要超标指标多年平均浓度变化趋势图

2 主要水环境问题识别

影响沈阳浑河干流水质达标主要原因为主要支流河达标困难，存在问题主要为：一是污水直排问题未全部解决，细河、满堂河、白塔堡河等重点支流河沿线仍存在大量直排污水；二是污水处理厂处理标准偏低，大型污水处理厂沿途集中排放；三是部分河流沿途工业企业排污未得到有效控制，细河沿线的开发区化工园排污直接造成水质下降、增高污染风险；四是雨污混排造成混合污水溢流；五是城乡结合地区环境基础设施薄弱，乡镇污水处理设施未能有效运行。

3 浑河水质模拟分析

3.1 水质模型

浑河干流沿线污染物排放以点源排放为主，主要超标污染物为氨氮。考虑到河流的污染特性，选择WASP模型对浑河干流水质进行模拟，建立点源排放与河流水质之间的数学关系。WASP模型用一系列的质量平衡方程来描述水体中各种物质的迁移和转化。WASP水质模型使用的水质组分的质量平衡方程如下[1]：

式中：C为水质组分的浓度，mg/L或g/m3；t为时间步长，d；Ux，Uy，Uz为纵向、横向、垂向速度，m/d；Ex、Ey、Ez为纵向、横向、垂向扩散系数，m2/d；SL项为点源和面源负荷，g/（m3·d）；SB为边界负荷，g/（m3·d）；SK为水质组分的总转化率，g/（m3·d）。

假定水体的垂向和横向是均匀的，得到下面的一维水质组分运移方程：

式中：A为水体横截面积，m3。

3.2 参数率定

利用WASP模型对浑河干流的氨氮进行模拟，建立各点源污染物排放量、支流汇流与水体污染物浓度之间的数学关系。利用东陵大桥断面、砂山断面和于家房断面的水质监测数据对模型的降解参数SK进行率定和验证，得到浑河干流各河段4月～11月的降解参数值，见表1。

表1 浑河干流降解参数SK取值表

3.3 模拟结果验证

利用该系列参数对浑河干流砂山、七台子、于家房三个断面的氨氮浓度月过程进行模拟，结果见图5，WASP模型对氨氮浓度的模拟误差在11.12%～15.91%。七台子断面的模拟误差相对较大，在砂山和于家房断面，WASP模型基本可以反映沿河污染物点源排放和水体污染物浓度之间的作用关系。

图5 浑河干流氨氮模拟效果

4 排污总量控制分析

4.1 国控断面水体污染物来源分析

通过对浑河干流沈阳段沿线排污情况进行统计，基于于家房断面水质现状进行模拟分析，选取主要超标指标氨氮进行污染物来源解析可知，氨氮指标主要污染来源及排放负荷占比分别为：上游跨境汇入占比24.6%、污水处理厂排放占比13%、沿线点源散排污水占比1.6%、村屯垃圾等面源污染占比3.8%、污水泵站溢流占比2.7%、支流河纳污占比54.3%。通过分析可知，下游细河等支流汇入造成浑河干流纳污负荷增高，为影响于家房断面水质最大因素。

4.2 污染物排放控制分析

按照近年浑河干流水质分析结果，沈阳浑河干流沿线水质达标控制断面中，东陵大桥控制断面为入境监控断面；砂山断面为城市段出境断面，水质相对好于入境东陵大桥断面；下游出境于家房断面为主要达标控制断面，受污水处理厂排水、细河汇入等因素影响，尚无法达到地表水Ⅴ类水体标准要求。

通过建立数学模型对浑河干流水质进行模拟分析，基于砂山参考断面及于家房国控断面达到Ⅴ类水体标准，提出以下水质达标控制总体对策：一是抚顺入境须至少达到Ⅴ类水体标准；二是城市段以城市景观水体保障为重点，控制城市市政排水口，及满堂河、辉山明渠等支流河水质；三是下游至于家房段，以细河、蒲河水质达标为重点，兼顾沈水湾、南部等污水处理厂达标排放。见表2。

表2 浑河干流污染控制目标

5 结论

通过沈阳市浑河水体达标分析研究，最终提出的浑河干流污染控制目标能够保证浑河水体达标的要求，但计算出来的理论值是一个理想目标，实际运行可能会出现低于目标值。对于上述的状况还需要加强各种治理保护及管理措施力度，同时也需要水利、环保、农委、公安等多部门的联合行动，才能使沈阳浑河段水质长期稳定达标。