尹慶文

【摘要】根據(jù)飛來峽庫區(qū)水動力特征，選取庫區(qū)水功能區(qū)納污能力設(shè)計條件，采用解析數(shù)學模型計算確定了庫區(qū)納污能力，為庫區(qū)納污總量控制和制定限排總量提供依據(jù)。

飛來峽水庫屬于河道型水庫，管轄水域范圍為廣東省水功能一級保留區(qū)，水質(zhì)管理目標為Ⅱ類，是下游珠三角地區(qū)廣州、佛山、清遠等地區(qū)的水資源安全和經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要保障。根據(jù)飛來峽水庫的特性，應用解析水質(zhì)模型能較好的模擬河道型水庫水文條件和污染物擴散衰減條件，利用該模型對飛來峽水庫的納污能力進行了研究。

【關(guān)鍵詞】模型；解析；計算；研究

1、解析水質(zhì)模型的建立

1.1 在笛卡爾坐標系下，平面完全混合模型的計算方程為：

模型采用穩(wěn)態(tài)形式，即，且反應項只考慮污染物的衰減，即，則當水庫污染物出水濃度達到水庫的水質(zhì)目標時，進入水庫的外部源和匯（內(nèi)源）污染物量即為水庫的納污能力。

飛來峽水庫的COD、NH3-N納污能力計算方程為：

其余符號意義同前，其中流量單位為m3/s，污染物綜合衰減系數(shù)單位為1/d。

1.2 主要參數(shù)確定

1.2.1 設(shè)計水文條件下的水庫容積

水庫調(diào)度規(guī)則如下：①發(fā)電運用：水庫正常水位24.81 m，當壩址流量在1700 m3/s以下時，維持正常水位運行，當入庫流量為2500m3/s、3000m3/s、3500m3/s、4000m3/s時，降低庫水位至23.81 m、22.81 m、21.81 m、20.81m運行?！薄Ｒ虼?，當壩址流量在1700 m3/s以下時，飛來峽庫區(qū)水位基本維持在24.81m，擬定90%保證率最枯月入庫流量、50%保證率最枯月入庫流量及多年平均入庫流量對應的壩前水位均為24m，其相應的水庫庫容為正常水位對應的庫容，即4.32億m3。

1.2.2 入庫流量、出庫流量

采用橫石站的水文資料，按照集水面積比值法估算飛來峽的入庫流量。飛來峽水利樞紐庫區(qū)集水面積共2546km2，橫石站搬遷后集水面積為34097km2，而橫石站90%保證率最枯月流量、50%保證率最枯月流量及多年平均流量分別為160m3/s、249m3/s及1229m3/s，則現(xiàn)狀條件下飛來峽水庫3個入庫站（即高道、白石窯壩下、長湖水庫（壩下）三站）的90%保證率最枯月入庫流量、50%保證率最枯月入庫流量及多年平均入庫流量分別為148.5m3/s、230.4m3/s及1137m3/s?？紤]到未來庫區(qū)上游取水工程的建成和運行對北江入庫水量的影響，估算規(guī)劃條件下2020、2030年的飛來峽水庫90%保證率入庫流量分別為145.8 m3/s、148.5 m3/s。

1.2.3 水庫水質(zhì)目標濃度

飛來峽水庫保留區(qū)水質(zhì)保護目標為Ⅱ類，《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》中Ⅱ類水質(zhì)標準所對應的COD、NH3-N的濃度15mg/L、0.5mg/L，即為水庫水質(zhì)目標濃度。

1.2.4 入庫污染物濃度

由于飛來峽水庫入庫斷面的污染物主要來源于上游河流（連江、北江、滃江），因此，規(guī)劃條件2020、2030年取入庫斷面所在河段（連江、北江、滃江）的Ⅱ類水質(zhì)管理目標對應的COD、NH3-N濃度，即15mg/L、0.5mg/L。

1.2.5 污染物綜合衰減系數(shù)

近年來華南環(huán)科所、中山大學、廣東省環(huán)境監(jiān)測中心站等多家科研單位對省內(nèi)各流域的水環(huán)境保護規(guī)劃的研究成果表明，湖庫的COD、NH3-N衰減系數(shù)變化范圍大致為0.05～0.1（l/d）、0.02～0.05（l/d）。同時，參考飛來峽水庫所處區(qū)域已有研究工作和資料，本次擬定COD、NH3-N的綜合衰減系數(shù)為0.05（l/d）、0.03（l/d）。

2 、TN、TP納污能力模型

2.1 模型選擇

根據(jù)《水域納污能力計算規(guī)程》，采用狄龍模型計算水庫TN、TP的水域納污能力，公式如下：

2.2 主要參數(shù)確定

2.2.1 設(shè)計條件下的水庫平均水深、水面面積

根據(jù)計算COD納污能力所擬定的90%最枯月、50最枯月及多年平均流量相應的水庫庫容及水庫的水位庫容曲線，并考慮水庫調(diào)度情況，擬定水庫平均水深和水面面積。

2.2.2 水庫水質(zhì)目標濃度

飛來峽水庫保留區(qū)水質(zhì)保護目標為Ⅱ類，《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》中Ⅱ類水質(zhì)標準所對應TN、TP的濃度0.5 mg/L、0.025 mg/L，即為水庫水質(zhì)目標濃度。

2.2.3 污染物的入庫量、出庫量及污染物滯留系數(shù)

規(guī)劃條件2020、2030年、由入庫流量、出庫流量與污染物水質(zhì)目標濃度乘積得到，、求出后即可根據(jù)公式推出。

2.3 納污能力計算結(jié)果

（1）90%保證率最枯月入庫流量

規(guī)劃水平年2020、2030年飛來峽水庫的COD納污能力為119432.3t、119574.2t，NH3-N納污能力為2345.4t、2350.2t，TN納污能力為2582.6t、2625.2t，TP納污能力為109.7t、111.8t。

（2）50%保證率最枯月入庫流量

規(guī)劃水平年2020、2030年飛來峽水庫的COD納污能力為126301.7t、126443.6t，NH3-N納污能力為2633.3t、2638.0t，TN納污能力為2892.6t、2935.2t，TP納污能力為144.7t、146.8t。

（3）多年平均入庫流量

規(guī)劃水平年2020、2030年飛來峽水庫的COD納污能力為162725.8t、162867.7t，NH3-N納污能力為3847.4t、3852.1t，TN納污能力為17899.9t、17942.5t，TP納污能力為895.0t、897.1t。

3、結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

3.1.1 本次飛來峽水利樞紐動態(tài)納污能力計算研究是在新的時代背景下，根據(jù)飛來峽庫區(qū)的水動力特征，選取庫區(qū)水功能區(qū)納污能力設(shè)計條件，分析和計算庫區(qū)動態(tài)納污能力，提出庫區(qū)納污總量控制方案，并嚴格制定限排總量，從而保障飛來峽庫區(qū)水質(zhì)達標。

3.1.2 飛來峽壩前現(xiàn)狀水質(zhì)已經(jīng)達到地表水Ⅳ類水，超標因子為TN。從水質(zhì)變化趨勢來看，高錳酸鹽指數(shù)有逐漸上升到趨勢；NH3-N波動較大，但仍能滿足Ⅰ類水質(zhì)標準；TN雖然呈現(xiàn)出波動變化的態(tài)勢，；已經(jīng)超過Ⅲ類水質(zhì)標準，部分年份TN已經(jīng)超過Ⅴ類水質(zhì)標準；TP除2003年～2006年和2008年滿足Ⅱ類水質(zhì)標準，其余年份均已超過Ⅱ類水質(zhì)標準，表現(xiàn)出明顯的湖庫內(nèi)源性污染累積特征。

3.2 建議

3.2.1 建議對于庫區(qū)上游交界斷面加強水質(zhì)監(jiān)測的力度，并與上游水功能區(qū)主管部門充分溝通、協(xié)調(diào)，確保入庫交界斷面水質(zhì)達標，為庫區(qū)水質(zhì)改善提高基礎(chǔ)保障。

3.2.2 建議在庫區(qū)設(shè)置禁排區(qū)，對于庫灣等水力條件交換較弱的區(qū)域，應該禁止設(shè)立排污口，并對現(xiàn)有的排污口進行整治。

3.2.3 針對面源污染是飛來峽庫區(qū)的主要污染源，且禽畜養(yǎng)殖業(yè)是面源污染的主要來源，建議在庫區(qū)一定范圍內(nèi)劃分禁養(yǎng)區(qū)。

3.2.4 針對庫區(qū)點源和難以就地削減的面源污染，應該因地制宜地采取工程措施，開展生態(tài)濕地和生態(tài)穩(wěn)定塘等適合庫區(qū)的無動力或者微動力生活污水處理工藝。

參考文獻：

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