刘 爽 周尚龙* 刘 旭

(1.陕西省现代建筑设计研究院，陕西 西安 710048；2.长庆油田分公司第八采油厂，陕西 西安 710021； 3.新世界(沈阳)房地产开发有限公司，辽宁 沈阳 110004)

规划环评中水环境容量计算和总量控制指标分析

刘 爽1周尚龙2* 刘 旭3

(1.陕西省现代建筑设计研究院，陕西 西安 710048；2.长庆油田分公司第八采油厂，陕西 西安 710021； 3.新世界(沈阳)房地产开发有限公司，辽宁 沈阳 110004)

运用一维稳态水质模型和水环境容量模型，计算了产业园规划实施后渭河常兴段的水环境容量，说明了规划实施对区域水环境的影响，并提出了产业园总量控制建议指标，为规划环评中水环境容量计算和总量控制指标分析提供借鉴。

水环境容量，剩余环境容量，总量控制，规划环评

0 引言

水环境容量是规划环评中研究水环境承载力的关键和基础，也是水环境污染控制和治理的重要依据。水环境容量指在保证某一水体水质符合规定标准的前提下，单位时间内能够容纳的某种污染物的最大允许负荷量，它的大小取决于水体的自然特性、水质标准和污染物本身的特性等。

本文以眉县纺织产业园(简称“产业园”)规划实施前后，其所在渭河流域常兴段的水环境容量变化情况为例，说明规划实施对区域水环境的影响，并提出产业园总量控制建议指标。

1 水环境容量模型

1.1 基本假定条件

为了简化计算，本次计算假定：

1)评价河段(即渭河常兴大桥断面至法汤大桥断面之间的河段)河道断面沿流程构造均匀，可概化为顺直均匀河道，且该段无支流汇入；

2)评价河段各乡镇企业废水和乡镇生活污水按集中排放污染源计算，即点源，不考虑非点源(面源和线源)污染影响，其排放方式为岸边连续排放，其排污条件不随时间发生变化；

3)COD和NH3-N的降解假设为一级反应，地下水、底泥、泥沙吸附及解吸等作用不考虑；

4)评价河段按照枯水期计算水环境容量。

1.2 水质模型的选定

渭河属于中型河流，对此类河流的较长河段，通常只关心污染物浓度的沿程变化，其横向和竖向的污染物浓度梯度可以忽略，因此，可采用一维模型来模拟河流水质。假定水体的水文条件和排污条件所构成的水质处于稳定状态(即水体污染物的浓度不随时间变化)，同时忽略纵向弥散作用，描述河流污染物一维稳态衰减规律的微分方程为：

(1)

在初始条件C=C0下，式(1)的解为：

(2)

其中:

(3)

其中，u为河流断面纵向平均流速，m/s；x为河水流经距离，m；Cx为河水流经距离x处河水污染物的浓度，mg/L；C0为初始断面处(x=0)河水污染物的浓度，mg/L；K为污染物降解系数，d-1；C1为河流中污染物的本底浓度，mg/L；C2为排入河流的污水污染物浓度，mg/L；Q为河流水体的流量，m3/s；q为排入河流的污水的流量，m3/s。

1.3 水环境容量计算模型

水环境容量计算模型是在利用水质模型模拟出河流水质的基础上，对水环境容量进行计算。河流水环境容量的计算模型很多，但其基本形式都是：水环境容量=稀释容量+自净容量+迁移容量。河流水环境容量的计算方法日趋成熟，针对不同的自然环境特征和河流特征，有不同的水环境容量计算模型。本文选取的水环境容量计算模型[1]为：

E=E1+E2+E3=Q(Cs-C0)+KVCs/86 400+qCs

(4)

式中：E——环境容量,g/s； E1——稀释容量，g/s； E2——自净容量，g/s； E3——区间来水附加迁移容量，g/s； Q——河流设计流量，m3/s； Cs——水质标准，mg/L； C0——河流初始浓度,mg/L； K——综合降解系数，d-1； V——水体体积，m3，V=Q/u×L； u——河流平均流速，m/s； L——河段长度，m； q——排污流量或支流流量,m3/s。

1.4 计算条件的确定

1)渭河评价河段功能区及执行水质标准。

根据GB3838-2002地表水环境质量标准和陕西省水环境功能区划(陕政办发[2004]100号)，产业园所在区域地表水渭河主要使用功能为取水，水环境功能区划确定为Ⅲ类；水质标准执行GB3838-2002地表水环境质量标准中的Ⅲ类标准，即COD≤20mg/L，NH3-N≤1.0mg/L。

2)综合降解系数。

污染物综合降解系数是计算水体纳污能力的一项重要参数。不同的污染物、不同的水体、不同的环境条件，其综合降解系数是不同的。根据查阅相关学术论文[2，3]，暂定评价河段COD和NH3-N的综合降解系数分别为：KCOD=0.45d-1，KNH3-N=0.1d-1。

3)设计水文条件。

根据距离渭河评价河段最近的魏家堡水文站[4]统计资料，确定评价河段的设计水文条件：评价河段(渭河常兴大桥断面—法汤大桥断面)长度8.3km，枯水期平均流量13.6m3/s，平均流速0.65m/s。

4)其他计算参数。

a.河流初始浓度C0。

根据宝鸡市环境保护局网上公开的宝鸡市2012年～2014年渭河流域县界断面水质监测资料，确定以常兴大桥断面近三年的例行监测资料平均值作为本次评价河段初始浓度C0，其中，C0(COD)=15.3mg/L，C0(NH3-N)=0.60mg/L。

b.排污流量q。

根据实际调查和查阅相关资料，评价河段不考虑支流汇入，仅考虑产业园排污流量，即q=0.066m3/s。

2 水环境容量的计算和总量控制分析

2.1 水环境容量的计算

1)水环境容量计算结果。

根据式(4)计算出评价河段水环境容量，计算结果见表1。

表1 评价河段水环境容量计算结果一览表

由表1可知，评价河段水环境容量ECOD=2 627.89t/年，ENH3-N=179.98t/年。

2)规划实施后，剩余环境容量计算结果。

假设不考虑评价河段其他污染源，仅考虑本次规划实施后，其废水污染物排放对渭河的影响，则剩余环境容量计算公式为：

X=λE-P

(5)

其中，X为剩余环境容量，t/年；P为污染物入河量，t/年；E为环境容量，t/年；λ为环境容量利用系数。

根据式(5)得出评价河段剩余环境容量，计算结果见表2。

表2 评价河段剩余环境容量计算结果一览表

由表2可以看出，规划实施后，评价河段COD和NH3-N均有剩余环境容量，分别为XCOD=1 997.48t/年，XNH3-N=133.50t/年。

3)水环境容量分析。

由于评价河段的径流量变化较大，丰水期的径流量>平水期的径流量>枯水期的径流量，而一般情况下，流量越大，水环境容量越大。因此，在排污量相同的情况下，丰水期的水环境容量>平水期的水环境容量>枯水期的水环境容量。根据水环境容量分析结果，本次规划实施后，评价河段尚有剩余的水环境容量，分别为XCOD=2 148.05t/年，XNH3-N=131.68t/年，规划实施对渭河水环境影响较小。

2.2 总量控制指标分析

2.2.1 总量控制建议指标

根据水环境容量分析结果，提出园区废水污染物总量控制建议指标：COD≤104.83t/年，NH3-N≤10.48t/年。

2.2.2 产业园废水污染物总量控制指标来源分析

1)规划实施后，排入渭河的废水污染物区域削减量分析。根据现场调查和咨询相关部门，目前产业园北区已建成，不再引入新的企业入驻，其废水处理方式为：排入现有污水站—氧化塘处理后排入渭河；南区尚未开始建设。规划实施后，北区废水和南区废水通过园区排水管网集中收集，全部纳入园区污水处理厂集中处理，处理后出水满足GB18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准方可排入渭河。则规划实施前后，排入渭河的废水污染物变化情况见表3。

表3 规划实施前后排入渭河的废水污染物变化情况一览表 t/年

由表3可以看出，规划实施后，北区排入渭河的污染物量将得到有效的削减，南区规划实施后虽然新增一定量的废水污染物，但从产业园整体考虑，与实施前相比，排入渭河的废水污染物总量显著减少。可见，规划实施后，产业园所在区域废水污染物将得到有效的削减，削减量分别为COD239.025t/年，NH3-N153.367t/年。因此，产业园的总量控制指标完全可在现有北区总量控制指标中获得，不必重新申请，其来源有保证。

2)规划实施过程中，不符合园区产业定位的企业迁出后可余出的总量分析。根据规划分析，宝鸡新丰化工有限公司等企业与园区整体产业定位相差较大，评价建议在条件成熟的情况下考虑将这部分企业迁出。根据目前实际收集到的企业排污数据估算，预计迁出后可减排废水699 270m3/年，减排COD34.964t/年，减排NH3-N3.496t/年。废水污染物的减排为园区置换出富余的总量，即可余出COD34.964t/年，NH3-N3.496t/年，间接为后续入驻企业提供富余的总量。

综上所述，规划环评提出的园区废水污染物总量控制建议指标在渭河评价河段的水环境容量范围之内，随着园区污水处理厂的建成运行及不符合园区产业定位的企业迁出，区域废水污染物将得到有效的削减，产业园总量控制指标来源有保证。

3 结语

本文运用实例对规划环评中水环境容量进行了详细的计算说明，为规划环评提供了切实可行的水容量计算方法，从而为确定园区总量控制指标提供了依据，还提出了园区总量控制建议指标，并分析了总量来源，具有一定的借鉴意义。

需要指出的是，本文仅对点源污染条件下评价河段水环境容量进行了计算，并给出总量控制建议指标，考虑到产业园所在区域周边存在大量的基本农田，还可把非点源污染对评价河段水环境容量的影响做进一步研究，进而纳入到水污染总量控制体系中，更好的进行污染控制。

[1] 熊 风，罗 洁.河流水环境容量计算模型分析[J].中国测试技术，2005，31(1)：116-117.

[2] 李家科，周君君，李怀恩，等.考虑非点源污染影响的河流污染物总量控制研究[J].西安理工大学学报，2012，8(3)：269-277.

[3] 周 洋，周孝德，冯民权.渭河陕西段水环境容量研究[J].西安理工大学学报，2011，27(1)：7-11.

[4] 陈艳霞，高建勇，刘俊民，等.渭河关中段水环境容量计算研究[J].人民黄河，2008，30(9)：46- 49.

Calculation of water environmental capacity and analysis of total amount control in PEIA

LIU Shuang1ZHOU Shang-long2*LIU Xu3

(1.Shaanxi Modern Architecture Design & Research Institute， Xi’an 710048， China； 2.Changqing Oilfield Company Oil Production Plant No.8， Xi’an 710021， China； 3.New World(Shenyang)Property Development Limited， Shenyang 110004， China)

By using the I-D water quality and water environmental capacity models, water environmental capacity for Weihe in Changxing after implementing the industrial park plan is calculated. It illustrates the influence of planning and implementation to regional water environment and proposes indexes of total amount in the industrial park. It provides the guidance for the calculation of water environment capacity and the analysis of total amount control in PEIA．

water environmental capacity, remaining environmental capacity, total amount control, PEIA

1009-6825(2014)36-0171-03

2014-10-18

刘 爽(1983- )，女，硕士，工程师； 刘 旭(1987- )，女，硕士，助理工程师

周尚龙(1981- )，男，工程师

X143

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