白偉鋒

(遼寧省鐵嶺水文局，遼寧 鐵嶺 112000)

根據(jù)《遼寧省人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)遼寧省實(shí)施河長(zhǎng)制工作方案的通知》(遼政辦發(fā)[2017]30號(hào))，招蘇臺(tái)河是遼寧省“十三五”期間治理保護(hù)重點(diǎn)河流。

招蘇臺(tái)河是吉遼跨界河流，發(fā)源于吉林省梨樹(shù)縣大黑山之西赫里峰南，流經(jīng)吉林省四平市，在昌圖縣曲家店鎮(zhèn)兩家子村進(jìn)入昌圖縣，由通江口鎮(zhèn)北匯入遼河[1]。招蘇臺(tái)河是遼河干流鐵嶺段最大的一級(jí)支流，流域西鄰東遼河干流，北、東鄰東遼河流域，南鄰亮子河，干流全長(zhǎng)213km，流域面積4583km2。

2013—2017年招蘇臺(tái)河最嚴(yán)格水資源制度考核水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率持續(xù)偏低，其中2017年招蘇臺(tái)河所有水功能區(qū)水質(zhì)均不達(dá)標(biāo)，氨氮超標(biāo)嚴(yán)重[2]，招蘇臺(tái)河為重污染河流。

1 研究范圍

根據(jù)《全國(guó)重要江河湖泊水功能區(qū)劃(2011—2030年)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《區(qū)劃》)，招蘇臺(tái)河鐵嶺市境內(nèi)共有5個(gè)水功能區(qū)，分別為招蘇臺(tái)河吉遼緩沖區(qū)、招蘇臺(tái)河黑崗農(nóng)業(yè)用水區(qū)、招蘇臺(tái)河黃酒館農(nóng)業(yè)用水區(qū)、過(guò)渡區(qū)、條子河吉遼緩沖區(qū)和條子河林家農(nóng)業(yè)用水區(qū)。

2 招蘇臺(tái)河水域納污能力核定

按照GB/T 25173—2010《水域納污能力計(jì)算規(guī)程》，以水功能區(qū)為單元，核定招蘇臺(tái)河水功能區(qū)納污能力[3]。河流水域納污能力的污染物項(xiàng)目包括COD和氨氮。

招蘇臺(tái)河屬于中小型河流，適合采用一維水質(zhì)模型[4]，納污能力計(jì)算公式如下：

(1)

式中，W—水功能區(qū)納污能力，t/a；CS—水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)，mg/L；Q—水功能區(qū)設(shè)計(jì)流量，m3/s；K—污染物綜合衰減系數(shù)，1/d；x1—概化點(diǎn)距控制斷面的距離，km；u—平均流速，m/s；L—水功能區(qū)長(zhǎng)度，km；C0—水功能區(qū)上斷面污染物濃度，mg/L。

2.1 參數(shù)確定

(1)設(shè)計(jì)流量Q。采用近10年最枯月流量作為納污能力計(jì)算的設(shè)計(jì)流量。根據(jù)2008—2017年招蘇臺(tái)河干流的逐月實(shí)測(cè)流量，得到近10年最枯月流量為0.3m3/s。

(2)綜合降解系數(shù)K。COD和氨氮綜合降解系數(shù)為0.17d-1和0.13d-1。

(3)水功能區(qū)上斷面污染物濃度C0。水功能區(qū)上斷面污染物濃度取上一個(gè)水功能區(qū)的目標(biāo)濃度。

2.2 計(jì)算結(jié)果

招蘇臺(tái)河鐵嶺市境內(nèi)水功能區(qū)COD納污能力共計(jì)426.96t/a，其中：條子河吉遼緩沖區(qū)、條子河林家農(nóng)業(yè)用水區(qū)的COD納污能力分別為59.61t/a、117.92t/a。招蘇臺(tái)河吉遼緩沖區(qū)、招蘇臺(tái)河黑崗農(nóng)業(yè)用水區(qū)和招蘇臺(tái)河黃酒館農(nóng)業(yè)用水區(qū)、過(guò)渡區(qū)的COD納污能力分別為50.57t/a、355.45t/a和9.65t/a。招蘇臺(tái)河黃酒館農(nóng)業(yè)用水區(qū)、過(guò)渡區(qū)的納污能力較小，主要是因?yàn)樵撍δ軈^(qū)的水質(zhì)目標(biāo)較高(Ⅲ類(lèi))。招蘇臺(tái)河黑崗農(nóng)業(yè)用水區(qū)納污能力355.45t/a，可分為條子河輸入招蘇臺(tái)河干流的負(fù)荷量和干流納污能力，條子河輸入招蘇臺(tái)河干流的負(fù)荷量為189.22t/a，干流納污能力為166.23t/a。

招蘇臺(tái)河鐵嶺市境內(nèi)水功能區(qū)氨氮納污能力共計(jì)21.35t/a。其中：條子河吉遼緩沖區(qū)、條子河林家農(nóng)業(yè)用水區(qū)的氨氮納污能力分別為2.98t/a、5.90t/a；招蘇臺(tái)河吉遼緩沖區(qū)、招蘇臺(tái)河黑崗農(nóng)業(yè)用水區(qū)和招蘇臺(tái)河黃酒館農(nóng)業(yè)用水區(qū)、過(guò)渡區(qū)的氨氮納污能力分別為2.53t/a、20.98t/a和0.48t/a。招蘇臺(tái)河黃酒館農(nóng)業(yè)用水區(qū)、過(guò)渡區(qū)的納污能力較小，主要是因?yàn)樵撍δ軈^(qū)的水質(zhì)目標(biāo)較高(Ⅲ類(lèi))。招蘇臺(tái)河黑崗農(nóng)業(yè)用水區(qū)納污能力20.98t/a，可分為條子河輸入招蘇臺(tái)河干流的負(fù)荷量和干流納污能力，條子河輸入招蘇臺(tái)河干流的負(fù)荷量為9.46t/a，干流納污能力為11.52t/a。

3 招蘇臺(tái)河污染物入河量分析

3.1 水功能區(qū)控制單元?jiǎng)澐?/h3>

水功能區(qū)控制單元的劃分目的，是考慮評(píng)估水體對(duì)應(yīng)的匯水區(qū)內(nèi)匯水特征、水環(huán)境功能的空間差異性，以及考核斷面分布、行政區(qū)劃等要素的不同，在充分體現(xiàn)水陸統(tǒng)籌原則的基礎(chǔ)上，將匯水區(qū)內(nèi)不同水功能區(qū)的水域向陸城延伸，細(xì)化為若干個(gè)控制單元，以便于實(shí)施和開(kāi)展針對(duì)性治理措施。

3.1.1流域子流域劃分

水功能區(qū)控制單元?jiǎng)澐值那疤崾莿澐盅芯苛饔虻淖恿饔?。?shù)字高程模型是水系生成、出水口點(diǎn)生成、流域劃分和徑流模擬的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過(guò)DEM可以提取坡度、坡長(zhǎng)、流域邊界等地形參數(shù)，為徑流演算和模擬提供支撐。研究中使用的數(shù)字高程模型(DEM)來(lái)自地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)，空間分辨率為30m，數(shù)據(jù)類(lèi)型為IMG。流域位于北緯42°～43°之間，首先對(duì)地理數(shù)據(jù)統(tǒng)一采用UTM投影，投影帶N51°，地理坐標(biāo)D_WGS_1984。在ArcGIS10.2上進(jìn)行圖像拼接、剪切、投影等操作，制作出符合模型要求的數(shù)字柵格圖。

將預(yù)處理好的DEM數(shù)據(jù)導(dǎo)入到SWAT模型，選擇定義研究區(qū)淹沒(méi)范圍，模型會(huì)根據(jù)設(shè)定最小集水面積閾值和流域出口位置將流域劃分成若干子流域，閾值的大小以提取的河網(wǎng)與真實(shí)河網(wǎng)的接近程度為原則，為使提取的河網(wǎng)更接近真實(shí)河網(wǎng)，將給定的招蘇臺(tái)河水系圖輸入模型中輔助河網(wǎng)生成，最終本文集水面積閾值設(shè)定為2500ha，文中將水功能區(qū)上下游斷面作為子流域出水口添加到模型中，添加流域總出水口完成子流域劃分，計(jì)算子流域參數(shù)。招蘇臺(tái)河子流域劃分如圖1所示。

圖1 招蘇臺(tái)河子流域劃分

3.1.2水功能區(qū)控制單元?jiǎng)澐?/p>

以昌圖縣為研究區(qū)邊界，基于招蘇臺(tái)河子流域劃分以及昌圖縣水功能區(qū)上下游控制斷面，劃分出招蘇臺(tái)河水功能區(qū)控制單元，如圖2所示。對(duì)于研究范圍內(nèi)的水功能區(qū)，其控制的城鎮(zhèn)見(jiàn)表1。

表1 各水功能區(qū)控制單元的污染源入河量單位：t/a

水功能區(qū)控制的城鎮(zhèn)招蘇臺(tái)河吉遼緩沖區(qū)曲家店鎮(zhèn)(0.25)、傅家鎮(zhèn)(0.35)招蘇臺(tái)河黑崗農(nóng)業(yè)用水區(qū)曲家店(0.5)、傅家鎮(zhèn)(0.65)、古榆樹(shù)鎮(zhèn)(1)、七家子鎮(zhèn)(1)、寶力鎮(zhèn)(1)、前雙井鎮(zhèn)(1)、長(zhǎng)發(fā)鎮(zhèn)(1)、大四家子鎮(zhèn)(1)招蘇臺(tái)河黃酒館農(nóng)業(yè)用水區(qū)、過(guò)渡區(qū)后窯鎮(zhèn)(1)、金家鎮(zhèn)(1)條子河吉遼緩沖區(qū)平安堡鎮(zhèn)(1)條子河林家農(nóng)業(yè)用水區(qū)八面城鎮(zhèn)(1)、曲家店鎮(zhèn)(0.25)

注：括號(hào)內(nèi)數(shù)字表示某鎮(zhèn)被某功能區(qū)控制的面積占該鎮(zhèn)總面積的比例。

3.2 水功能區(qū)控制單元污染物入河量分析

基于招蘇臺(tái)河污染源現(xiàn)狀調(diào)查評(píng)價(jià)結(jié)果和水功能區(qū)控制單位劃分結(jié)果，計(jì)算各水功能區(qū)控制單元的污染源入河量[6- 7]。對(duì)于被多個(gè)水功能區(qū)控制的城鎮(zhèn)，按照各水功能區(qū)控制的行政區(qū)域面積估算對(duì)應(yīng)的污染物入河量，招蘇臺(tái)河吉遼緩沖區(qū)COD入河量74.32t/a，氨氮入河量12.25t/a；招蘇臺(tái)河黑崗農(nóng)業(yè)用水區(qū)COD入河量1043.57t/a，氨氮入河量149.65t/a；招蘇臺(tái)河黃酒館農(nóng)業(yè)用水區(qū)過(guò)渡區(qū)COD入河量218.38t/a，氨氮入河量34.93t/a；條子河吉遼緩沖區(qū)COD入河量70.09t/a，氨氮入河量12.91t/a；條子河林家農(nóng)業(yè)用水區(qū)COD入河量262.25t/a，氨氮入河量37.57t/a。

4 污染物入河量控制方案及保護(hù)對(duì)策

根據(jù)水域納污能力核定結(jié)果、污染物入河量分析結(jié)果，招蘇臺(tái)河COD和氨氮入河量明顯超過(guò)其納污能力，COD和氨氮削減量分別為1075.41t/a和214.44t/a，污染物消減量較大。

結(jié)合招蘇臺(tái)水質(zhì)現(xiàn)狀，根據(jù)招蘇臺(tái)河流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況，提出了招蘇臺(tái)河污染物入河量控制保護(hù)對(duì)策。

(1)面源污染控制與治理

面源污染是招蘇臺(tái)河主要的污染來(lái)源，面源污染控制與治理是招蘇臺(tái)河水質(zhì)達(dá)標(biāo)保障的重點(diǎn)內(nèi)容。

對(duì)于面源污染，一般可從以下幾個(gè)方面開(kāi)展：①進(jìn)行農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)與優(yōu)化布局，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)確定后，可通過(guò)節(jié)水、控制施肥、改變溝渠系統(tǒng)、植被修復(fù)等措施減少污染物發(fā)生量，優(yōu)化不同肥料品種和投入量[8]；②采用緩沖帶工程、坡耕地徑流污染攔截與再利用工程、等高植物籬工程等工程措施以及生物措施與工程措施相結(jié)合的方法；③增設(shè)集中的生活垃圾無(wú)害化填埋場(chǎng)，提高生活垃圾的收集和清理運(yùn)輸能力，避免運(yùn)輸過(guò)程中造成二次污染；④加強(qiáng)畜禽養(yǎng)殖污染源頭防控和環(huán)境監(jiān)管，對(duì)重點(diǎn)畜禽養(yǎng)殖區(qū)域的廢水排放建立定期核查與監(jiān)測(cè)機(jī)制，不斷提高畜禽廢水的處理程度。

(2)完善入河排污口管控措施

切實(shí)監(jiān)管入河湖排污口，完善入河排污口管控措施。提高重點(diǎn)排污口如八面城工業(yè)園區(qū)排污口水質(zhì)監(jiān)測(cè)頻率，以不達(dá)標(biāo)水功能區(qū)作為水污染防治的重點(diǎn)，對(duì)入河排污口強(qiáng)化監(jiān)督管理。按照國(guó)家要求完善污水集中處理設(shè)施并安裝在線(xiàn)監(jiān)控裝置，并對(duì)處理后的污水排放水質(zhì)進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)。

(3)提高污水處理廠(chǎng)出水水質(zhì)

提高鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理設(shè)施處理標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)有鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理設(shè)施排放標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低，出水水質(zhì)經(jīng)常超過(guò)二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)提高鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理設(shè)施處理工藝，提高排放標(biāo)準(zhǔn)，保證招蘇臺(tái)河水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

提高直排入河的工業(yè)企業(yè)(主要是遼寧曙光農(nóng)牧集團(tuán)有限公司和遼寧盛德牧業(yè)有限公司)清潔生產(chǎn)水平[9]，進(jìn)行技術(shù)改造采用先進(jìn)工藝，可實(shí)行清污分流、一水多用、串級(jí)使用、閉路循環(huán)、污水回用等多種措施，減少污水排放量，提高中水回用率和水的重復(fù)利用率。

(4)加強(qiáng)村屯環(huán)境綜合整治

從治理招蘇臺(tái)河流域農(nóng)村環(huán)境“臟、亂、差”入手，做好農(nóng)村“五改一化二處置”(改水、改廁、改路、改電、改善鄉(xiāng)村集鎮(zhèn)居住條件，集鎮(zhèn)綠化，處置生活污水和處置生活垃圾)工作[10]，開(kāi)展農(nóng)村生活污水集中處理，加大農(nóng)村改水、改廁力度，新建房屋必須全部采用衛(wèi)生廁所，對(duì)飲用水超標(biāo)的村屯，全部改用自來(lái)水。加強(qiáng)道路建設(shè)，村屯主要干道實(shí)現(xiàn)硬覆蓋。開(kāi)展村屯綠化美化工程，加大村屯綠化面積。

5 結(jié)論

根據(jù)招蘇臺(tái)河的性質(zhì)，確定了招蘇臺(tái)河納污能力計(jì)算模型，并按水功能區(qū)為單元進(jìn)行了計(jì)算。同時(shí)劃定了招蘇臺(tái)河各個(gè)水功能區(qū)的控制單元，計(jì)算各水功能區(qū)控制單元的污染物入河量，最后提出了招蘇臺(tái)河污染物入河量控制保護(hù)對(duì)策。

本文的研究發(fā)現(xiàn)，招蘇臺(tái)河污染物消減量較大。本文的研究數(shù)據(jù)和保護(hù)對(duì)策將為招蘇臺(tái)河水質(zhì)達(dá)標(biāo)保障提供指導(dǎo)思路，對(duì)遼寧省河長(zhǎng)制實(shí)施有重要意義。