鱼塘溪水环境容量提升方案分析

黄 莹

（福建省金皇环保科技有限公司，福建 福州 350004）

明溪县位于福建省西北部腹地，地理坐标为北纬26°08′～26°39′，东经116°47′～117°25′[1]。鱼塘溪贯穿城区是明溪县人民的母亲河，对明溪县人民来说意义重大，而且还连通着其他流域，支流众多，水系丰富。长期以来，因城区上游生产、生活影响，工业废水、生活污水、养殖废水等对鱼塘溪流域的水环境造成了较大污染。水资源是维持社会可持续发展的主要基石，直接影响着地方或国家的经济发展水平[2]。

根据《明溪县工业集中区总体规划（整合）》，随着明溪县工业集中区内企业增加，尾水排放量进一步增加、工污远期的情景下，鱼塘溪水环境容量已经低于安全余量，因此为了更好地进行鱼塘溪流域水环境污染治理工作，应采取水环境提升方案。

1 水环境容量计算

1.1 计算方法

计算河流水环境容量，一般先设定水质目标及一定保证率下的枯水期流量，然后用一维或二维水环境容量模型进行计算，由于鱼塘溪河流相对较窄，方案仅使用一维计算模型进行测算。

1.2 参数选择

（1）水质目标浓度值（Cs）。根据《三明市人民政府关于同意三明市地表水环境和环境空气质量功能类别区划方案及达标工作方案的批复》（明政〔2000〕文32号），鱼塘溪执行GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准限值。

（2）初始断面的污染物浓度（C0）。鱼塘溪：以明溪工业污水处理厂排污口上游200处断面的污染物浓度作为初始断面的污染物浓度。COD 的浓度最大值17 mg/L，NH3-N 的浓度最大值0.68 mg/L，总磷最大值为0.14 mg/L。

（3）初始断面的入流流量（Q）和平均流速（u）。根据对项目纳污水体鱼塘溪的水文参数调查，以及引用《明溪县工业集中区总体规划（整合）环境影响报告书（报批稿）》中关于鱼塘溪的水文基础参数及现场测算数据，鱼塘溪王陂段近10 a（2011—2020年）最枯月平均流量为1.27 m3/s，评价范围内水电站均在排污口下游，因此不考虑电站最小下泄流量的影响。

（4）降解系数。参考《全国地表水水环境容量核定技术复核要点》与闽江流域水环境容量研究的研究成果（福建省环境科学研究院，2014年12月），其中CODcr的降解系数为0.15；氨氮的降解系数为0.13，流域范围污染物降解系数具体取值见表1。考虑到水系较短且水系中污染物的降解能力有限，将所有污染物的降解系数设置为0。

表1 水文预测参数

此外，周孝德教授等在一维稳态条件下，提出了计算水环境容量的3种方法，即段首控制法、段尾控制法和功能区段末控制法，并给出结论：段首控制法适用于对水质要求高、经济发达、污染治理能力强的流域，或水质较好的源头地区；段尾控制法适用于水质要求略低，污染较严重、经济不太发达的流域；功能区段末控制法适用于对特定区段水质有较高要求而对其他区段没有限制的流域。本方案选择段尾控制法，把本次评价分为1个单元，王桥至翰仙桥单元，即最后只考虑和翰仙桥断面水质是否达标。

鱼塘溪流量Q＜150 m3/s，属于中小型河流，河道窄浅。污染物进入水体，经过河流稀释与扩散的作用后，能够在较短的时间内均匀混合且污染物浓度在河段横向方向上没有很大的变化，横向及垂向上的污染物浓度梯度也可以忽略。所以，本方案在计算鱼塘溪流域水环境容量时，选用一维水质模型及水环境容量模型。

1.3 鱼塘溪流域排污口概化

（1）概化原则。为了计算方便，一般将排污口根据以下几点进行处理：①污水排放流量较大的企业排污口，可以作为独立的排污口处理。②距离较远且排污量都比较小的分散排污口，一般概化为非点源，仅影响水域水质本底值，不参与排污口优化分配计算。非点源的范围主要包括农村生活源、畜禽养殖、城市径流、矿山径流和农田径流5个方面。各项污染源的估算可采用源强系数法，具体估算可参阅有关文献。③多个排污口距离较近，则可将几个排污口简化为集中的排污口，即概化排污口。

排污口概化计算方法：

节点物质平衡方程：

（2）概化结果。根据以上排污口概化计算方法，鱼塘溪各排污口概化结果见表2，COD 与氨氮排放浓度取允许排放浓度最大值，污染物的降解系数设置为0。鱼塘溪流域污染源概化图如图1所示。

图1 鱼塘溪流域污染源概化图

表2 支流河流各断面水文参数

1.4 鱼塘溪干流水环境容量结果

根据计算，监测结果分析见表3。

表3 水域纳污能力

从表3的预测结果发现，在最枯流量条件下，翰仙桥断面的COD、氨氮和总磷可以达到Ⅲ类水质标准。但是鱼塘溪流域COD 容量为830.03 t/a，氨氮容量为41.50 t/a，总磷容量较小，仅剩8.3 t/a。

1.5 明溪经济开发区污水处理厂提标改造

根据《明溪县工业集中区总体规划（整合）》，随着明溪县工业集中区内企业增加，尾水排放量进一步增加、工污远期的情景下，明溪经济开发区工业污水厂扩建至4 000 t/d 并尾水排放提标至GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A 标准排放后，根据现状监测数据预测明溪经济开发区工业污水厂扩建后鱼塘溪南山遗址至翰仙桥水环境容量，计算结果见表4。

表4 污水厂扩建后鱼塘溪水域纳污能力

（1）计算参数：废污水排放流量（QP）。明溪县污水处理厂（4 000 t/d）（以GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A 标准排放），QP取水量新增3 000 t/d。

（2）安全余量：安全余量≥环境质量标准×10%。

根据计算，明溪经济开发区工业污水厂规模扩建至4 000 t/d 后，该段COD 纳污能力254.46 t/a，氨氮和总磷剩余容量较少，分别为10.1 t/a 和0.2 t/a，总磷已经小于鱼塘溪水环境的安全余量。

2 水容量提升方案分析

由于鱼塘溪流域水生态流量较小，水环境容量较低，政府后期准备进行黄沙坑水库生态补水，黄沙坑水库向鱼塘溪调水工程通水后，枯水期（P=90%）向鱼塘溪调水量为0.91 m3/s。由此推算，鱼塘溪河道水文情势会有所改善。

本次就对即将采取的黄沙坑水库生态补水计划进行预测分析，研究该方案实施后对鱼塘溪水环境容量的影响。根据现状监测数据预测鱼塘溪南山遗址至翰仙桥水环境容量，计算结果见表5。

表5 渔塘溪水域纳污能力变化

计算参数：初始断面的入流流量为鱼塘溪最枯月评价流量与黄沙坑水库调水的水量之和，为2.18 m3/s。

根据计算，黄沙坑水库调水后该段COD 纳污能力有所增加，为828.41 t/a，氨氮和总磷剩余容量也相应增加，分别为38.8 t/a 和5.94 t/a。可以看出，经过黄沙坑水库生态补水后，鱼塘溪环境容量极大增加。

3 结束语

经过水环境容量预测，黄沙坑水库生态补水后，该段COD 纳污能力有所增加，为828.41 t/a，氨氮和总磷剩余容量也相应增加，分别为38.8 t/a 和5.94 t/a。可以保证在经济发展的基础上实现鱼塘溪水体达标的目标，使鱼塘溪流域的水体稳定达到目标Ⅲ类水质。

后期应继续加强工业废水污染治理，杜绝偷排漏排和超标超量排污，完善沿河生活污水截排及处理系统，加强水环境治理及水质监测，促进流域经济社会的科学发展，保证鱼塘溪水环境容量。