洋河水环境容量研究

洋河水环境容量研究

周洋凯罗义国艳红

河北建筑工程学院河北张家口075000

摘要：近年来，生活用水量与工业用水量剧增，河流存在不同程度的污染，表明水环境容量存在以下关系：枯水期小于平水期小于丰水期。

关键词：洋河；水环境容量；动态性

洋河发源于内蒙古大青山麓，流经万全、宣化、怀来等县，至涿鹿、怀来交界地区流入官厅水库，是永定河上游的两大支流之一，全长253km。官厅水库是北京市两个重要水源地之一，20世纪80年代后期，官厅水库受到严重污染，之后水质持续恶化，1997年因库区污染被迫退出饮用水供水系统。近年来围绕官厅水库水体质量展开大量研究[1-2]。

本研究利用2012-2015年洋河实地监测结果，用单因子指数评价方法对洋河主要污染因子分析，结合一维稳态水质模型进行洋河水环境容量计算，为洋河流域环境容量分配、污染物总量控制分配提供科学依据。

1.材料与方法

1.1研究区域概况

洋河流域地处我国北方西部草原牧区和东部农耕区之间的交错地带，位于E113°29′-E115°43′，N39°59′-N41°15′之间，是官厅水库重要的补充水源之一。1951-1988年均径流量4.62亿立方米，7月和8月水量占全年水量的28%。洋河流经区域属于低山向阶地过渡区，海拔在500～800m之间，高程相差不大。由于地形抬升和盆地效应，在迎风坡段降水较丰，多年均降水量为330～400mm[3]。

1.2研究方法

单因子指数法是利用实测数据和标准对比分类，选取水质最差的类别即为评价结果。单因子指数评价法是环境管理部门进行环境评价应用最广泛的方法之一，该方法主要依据各种环境质量标准，对环境污染状况进行评价[4]。单因子指数评价法按照某项水质指标的实测数据所属的水质级别区间，来判别该项指标的水质级别，通常选择所有指标中最差的水质指标所属的水质级别作为该区域水质的级别。单因子污染指数计算公式为：

Ii=Ci/Csi

式中：Ii为第i个水质指标的污染指数；Ci为第i个水质指标的实测浓度，mg/L；Csi为第i个水环境质量标准中的浓度限值，mg/L。Csi为采用地表水环境质量标准[5]中的Ⅲ类水质标准。

2水质评价与水环境容量计算

2.1控制因子选取

根据“十三五”水专项“京津冀南部功能拓展区廊坊水环境综合整治技术与综合示范”和“白洋淀与大清河流域（雄安新区）水生态环境整治与水安全保障技术研究实发”指南研讨会确定的“十三五”京津冀区域永定河-北运河、白洋淀-大清河生态廊道构建，结合我国水污染现状和水环境容量总量控制现状，选取COD和NH3-N作为容量计算的主要因子。

2.2水质评价

选取洋河左卫、响水铺、鸡鸣驿和八号桥监测断面数据作为代表断面，对其COD和NH3-N监测数据进行分析，监测结果显示NH3-N较良好，COD存在个别时间段的污染。

2.3水环境容量计算

水环境容量是指水体环境在特定的环境目标下所能容纳的污染物量。污染物进入流体后，进行三个方面的运动：随流体的推流平移运动；自身的分散运动；在环境中其它物质作用下的衰减运动。污染物在河流中的迁移是一种物理的、化学的和生物学的联合过程，这些过程既与污染物本身的特性有关，也与外界条件密切联系。用一维稳态水质模型进行环境容量计算，计算模型为：

式中：w为环境容量，t/a；Q0为河流流量，m3/s；q为进入河流的污水水量，m3/s；cS1为水质控制目标值，mg/L；K为衰减系数；U为流速，m/s；c0为污染物背景浓度，mg/L。

《全国水环境容量核定工作常见问题辨析》中规定COD和NH3-N综合衰减系数的最大值，即COD综合衰减系数取0.15-0.20（1/d），NH3-N综合衰减系数取值为0.1（1/d），集合国内研究者对国内部分河流COD和NH3-N的衰减系数的研究，综合考虑经验值得到洋河COD和NH3-N的降解系数见表1：

由表2可知，枯水期与平水期和丰水期计算单元相比水环境容量要小的多，冰封期河道流量减小，河流复氧速率减低、流速减缓，水温降低，河流环境容量小于平水期和丰水期。

3结语

从洋河水环境容量计算结果可知，枯水期的水环境容量小于平水期小于丰水期水环境容量，通过水文特征和时间空间的分析，明确水环境容量存在时间动态特性。基于动态水环境条件下计算的动态水环境容量真实反映水环境容量的动态变化。

丰水期、平水期和枯水期的NH3-N水环境容量存在剩余，COD的环境容量在响水铺断面严重超标，在响水铺断面附近存在向河流排放大量COD的企业。

参考文献：

[1]WangTY，LuYL，ShiYJ，etal.Organochlorinepesticidesinsoilsaroundguantingreservoir，China[J].EnvironmentalGeochemistryandHealth，2007，

29（6）：491-501.

[2]XueND，XuXB，JinZL.Screening31endocrine-disruptingpesticidesinwaterandsurfacesedimentsamplesfromBeijingGuantingreservoir[J].Chemosphere，2005，61（11）：1594-1606.

[3]郭美叶.基于SVM的洋河张家口段水质评价[J].水利科技与经济，2018，1：8-12.

[4]刘路.基于水质模型的区域污染控制研究[D].南京：东南大学，2011.

[5]地表水环境质量标准（GB3838-2002）