基于设计水文条件下的水功能区纳污能力计算复(2)

1)具有测得的水文站数据的断面。对于测得水文站数据的断面，通过绘制水位、流量和水位、面积关系曲线，根据已知设计流量推导断面设计水位及对应面积，然后公式(2) 用于计算断面的平均流速，这次总共使用了38个部分。

2)有水功能区实测资料的断面。2006年以来我省部分水功能断面采样时有实测流量、流速资料，本次通过实测资料分析确定过水断面面积，根据已知的设计流量，推求设计流速。本次共有79个断面采用此法。

3)上下游有实测资料的断面。采用曼宁公式利用河道比降、糙率、平均水深试算推算，最后利用公式(2)计算设计流速。本次共有84个断面采用此法。

2 纳污能力复核

2.1 控制因子

根据辽宁省水质和污染状况的评估结果，化学需氧量和氨氮是两个最常见，最严重的污染因素，为了从根本上改善我省流域的水环境质量，必须严格控制其流入量，氨氮是计算污染物吸收能力和控制总污染物的首选因素。

2.2 复核原则

水利部和松辽委对纳污能力复核的基本要求是：对水质目标、设计流量不变的水功能区纳污能力基本采用《全国水资源综合规划》的成果[5]；对于水质目标已调整且设计流量变化很大的水功能区，必须重新计算每个级别的污染物年度纳污能力。在水体纳污能力计算中，参数的确定和取值是否符合客观实际，直接影响到计算结果是否合理准确，纳污能力的核定具体遵循以下基本原则：1)水质目标调整的水功能区，需重新复核或计算水功能区纳污能力。2)设计流量受到河流水文状况和水资源分配项目建设的极大影响，因此有必要重新检查或计算水功能区的污染能力。(1)在设计流量和流速不变的开发利用区内，污染物的承载力原则上不变。(2)设计流量和流速变化很大的开发利用区域，必须根据相关条件重新计算水功能区域的水容量。(3)缺水地区在计算污染承受能力时，应将生态保护确定的低水平生态用水结果纳入综合规划[6]，作为计算设计流量的基础。3)对于现状没有改变的保护区和缓冲区，接受污染的能力应保持不变，在以下情况下，需要重新计算纳污能力：(1)由于水利工程的建设而改变了污水处理能力的水功能区；(2)进入河流的污染物量变化很大的功能区，或进入河流的污染物量可能超过水体承载力的保护区和缓冲区[7]；(3)需要改善水质的保护区和缓冲区。

2.3 纳污能力计算方法

1)保护区。保护区的现状水质优于水质目标值时，其纳污能力采用其现状污染物入河量；需要改善水质的保护区，纳污能力计算方法同开发利用区纳污能力计算方法计算。

2)缓冲区。在两种情况下计算缓冲区的纳污能力：第一种是水质较好且用水矛盾不突出的缓冲区，将当前的污染物流入河流量用作纳污能力，第二种是水质较差或水质矛盾的缓冲区，应按照开发利用区污染能力的计算方法来计算。

3)开发利用区。根据水功能区的设计条件和水质目标，计算开发利用区的污染能力，并选择合适的水质模型。

3 纳污能力计算与参数确定

根据水功能区所处河段的多年平均流量，我省除江河干流以外的所有河流都可以视为Q <150 m3/s的中小河段，鸭绿江满足使用一维河流模型计算水污染能力的要求[10]，因此，我省所有水功能区均被视为中小河流。

污染物浓度按公式(3)计算：

式中：Cx为流经x距离后的污染物浓度(mg/L)；C0为初始断面的污染物浓度(mg/L)；x为沿河段的纵向距离(m)；u为设计流量下河道断面的平均流速(m/s)；K为污染物综合衰减系数(1/s)。

相应的水域纳污能力按公式(4)计算：

M=(Cs-Cx)(Q+Qp)

式中：Cs为水质目标浓度值(mg/L)；Qp为废污水排放流量(m3/s)；Q为初始断面的入流流量(m3/s)。

对于某个功能区，河段的多个污水出口被概括为一个集中式污水出口[11]，相当于一个集中式点源，集中点源的实际自清洁长度为1/2，功能部分段下断面的污染物浓度为：

式中：Q为设计流量(m3/s)；M为污染物最大允许入河速率(g/s)。

由此推得功能区段纳污能力M为：

其中，污染物综合衰减系数采用综合规划的成果。

4 水功能区纳污能力复核

据水文站的实测数据，对239个水功能区纳污能力进行复核，其中169个水功能区纳污能力采用综合规划成果，对水质目标调整和水资源配置工程建设等因素对设计流量有影响的70个水功能区重新计算了纳污能力。对近期水平年纳污能力复核中，考虑大伙房水库输水一期工程、青山水库、白石水库、引英入连工程、锦凌水库、三湾水利枢纽工程等对设计流量的影响，远期水平年(2020年)纳污能力复核中，考虑了大伙房水库输水二期及辽西北工程对设计流量的影响。

文章来源：《辽宁师专学报（自然科学版）》 网址: http://www.lnszxb.cn/qikandaodu/2021/0430/1254.html