（农业资源利用专业论文）福建省闽江沙溪纳污能力研究.pdf

福建省农林人学硕十专业学位论文 福建省闽江沙溪纳污能力研究 中文摘要 福建省河流众多，且开发利用程度较高，闽江、九龙江等主要河流均存在水资源梯 级开发的现象。闽江是福建省最大的河流，沙溪是闽江三大支流之一，沙溪干流上已建 成的梯级水库有8 座，是省内流域梯级开发最为典型的河流。准确定量非自然条件下河 流的纳污能力，对实现各水库科学合理调度和水资源统一管理，减轻河流受污染程度， 保证下游用水水质的基本稳定，保障水域功能持续正常发挥至关重要。 本项目通过收集、调查流域内水量水质以及排污口资料，采用室内降解实验和水质 模型参数同步率定两种方法求解水质降解系数，以保证率为5 0 、7 5 、9 0 最小月平 均流量作为设计流量，根据沙溪河段梯级水电站的运行调度特性进行分析，并建立了污 染源排放量与水源地、行政交界断面水质响应关系，取得了以下主要成果： 1 、研究河段( 安砂水库坝址至沙溪口) 总纳污能力c o d 为6 6 6 1 9 5t a ，n h 3 - n 为4 6 5 9 0 t a 。 2 、研究河段总剩余纳污能力c o d 为3 7 2 5 6 8t a ，n h 3 - n 为8 4 9 4t a 。区域各水功能区 中，三明工业用水区污染物现状入河量已超过该水功能区纳污能力，应削减污染物入河 量c o d 为2 6 9 9 4t a ，n h 3 - n 为1 1 8 3 8t a ，其余水功能区尚余一定的纳污能力。 3 、对污染源与控制断面响应关系研究结果表明：( 1 ) 安砂镇污染源排放量对鸭姆潭水 库控制断面水质对较为敏感；( 2 ) 永安市综合污染源对永安三明市区界控制断面水质 影响最大；( 3 ) 汇天生物污染源与宏明塑胶污染源对三明白沙水厂取水口控制断面水质 变化有相近的效果；( 4 ) 青耀污染源对三明南平市界控制断面水质最敏感。 关键词：沙溪水文条件纳污能力降解系数 福建省农林人学硕士专业学位论文 a b s t r a c t t h e r ea r eal o to fr i v e r si nf u j i a np r o v i n c e ，s o m eo ft h e ma r eh i g h l yd e v e l o p e da n d u t i l i z e d s o m em a j o rr i v e r ss u c ha sm i n j i a n gr i v e ra n dj i u l o n g j i a n gr i v e rh a v et h ec a s c a d e d e v e l o p m e n to fw a t e rr e s o u r c e s s h a x is t r e a mi so n eo ft h em a i ns t r e a mo ft h et h r e em a j o r t r i b u t a r i e so fm i n j i a n gr i v e r , w h i c hi st h el a r g e s tr i v e ri nf u j i a np r o v i n c e t h e r ea r ee i g h t r e s e r v o i r sh a v eb e e nb u i l ti nt h em a i ns t r e a mo fs h a x is t r e a mw h i c hi st h em o s tt y p i c a l c a s e a d er i v e r si nf u j i a np r o v i n c e i ti sv e r yi m p o r t a n tt od e f i n i t eq u a n t i t a t i v ed e t e r m i n a t i o n t h eu n n a t u r a lc o n d i t i o n so ft h ep o l l u t a n tc a r r y i n gc a p a c i t yo fr i v e r si no r d e rt om a n a g et h e r e s e r v o i r sa n dw a t e rr e s o u r c e ss c i e n t i f i c a l l ya n dr a t i o n a l l ya n dt or e d u c ep o l l u t i o no fr i v e r st o e n s u r ed o w n s t r e a mw a t e rq u a l i t yk e e p i n gs t a b i l i t ya n dt oe n s u r et h ec o n t i n u e dn o r m a lw a t e r s p l a y i n gac r u c i a lf u n c t i o n t h i ss t u d yc o l l e c t e da n di n v e s t i g a t e dt h ew a t e rq u a l i t yo ft h eb a s i na n dt h eo u t f a l l i n f o r m a t i o na n dt h e nu s e dt h ei n d o o re x p e r i m e n t sa n dw a t e rq u a l i t yd e g r a d a t i o nm o d e l p a r a m e t e r s s i m u l t a n e o u s l yt oo b t a i nt h ec o e 伍c i e n t so ft h ew a t e rq u a l i t yd e g r a d a t i o n a c c o r d i n g t ot h er a t eo f5 0 ，7 5 ，9 0 o ft h em i n i m u mm o n t h l y a v e r a g ef l o wd e s i g nf l o w , w ea n a l y z e dt h eo p e r a t i n gc h a r a c t e r i s t i c so ft h ec a s c a d eh y d r o p o w e rs t a t i o n si ns h a x is t r e a m a n de s t a b l i s h e dt h er e s p o n d i n gr e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ep o l l u t i o ns o u r c e sa n dt h ew a t e r q u a l i t yo ft h ew a t e ri n t a k ea r e aa n dt h ea d m i n i s t r a t i v es e c t i o n , t h e na c h i e v e dt h ef o l l o w i n g m a i nr e s u l t s ： 1 r e s e a r c hs e c t i o nf r o mt h ea n s h ar e s e r v o i rd a mt ot h es h a x i k o ur i v e rw h e r et o t a l c o dp o l l u t a n tc a r r y i n gc a p a c i t yw a s6 6 6 19 5t aa n dt h ec o n c e n t r a t i o no fn h 3 - nw a s 4 6 5 9 0t | a 2 t h et o t a lr e m a i n i n gp o l l u t a n tc a r r y i n gc a p a c i t ) ，o ft h er e s e a r c hs e c t i o nt h a tt h e c o n c e n t r a t i o no fc o dw a s3 7 2 5 6 8t | aa n dt h ec o n c e n t r a t i o no fn h 3 - nw a s8 4 9 4t | a r e g i o n a lf u n c t i o no ft h ew a t e r , t h es a n m i n ga r e ao fi n d u s t r i a lw a t e rp o l l u t a n t si n t ot h er i v e r h a sb e e nt h es t a t u sq u om o r et h a nt h ew a t e rp o l l u t a n tc a r r y i n gc a p a c i t y , a n ds h o u l dr e d u c et h e v o l u m eo fp o l l u t a n t si n t ot h er i v e rc o df o r2 6 9 9 4t a n h 3 - nt o1 18 3 8t 氐t h eo t h e r f u n c t i o n a la r e a so f r i v e rr e m a i nh a v eap o l l u t a n tc a r r y i n gc a p a c i t yt os o m ee x t e n t 3 t h ec o n t r o l l i n go fp o l l u t a n ts o u r c e si nr e s p o n s et ot h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n c r o s s s e c t i o nr e s u l t ss h o w e dt h a t ：( 1 ) a n s h ae m i s s i o n ss o u r c e so ft h et o w nw a sm o r e s e n s i t i v et oa l d u c kl a k er e s e r v o i rw a t e rq u a l i t yc o n t r o ls e c t i o n s ；( 2 ) ac o m p r e h e n s i v e p o l l u t a n ts o u r c eo fy o n g 。a nc i t yh a dt h eg r e a t e s ti m p a c to ny o n g a n | s a n m i n gu r b a nw a t e r s e c t o rc o n t r o ls e c t i o n ；( 3 ) t h eb i o l o g i c a lp o l l u t a n ts o u r c ef r o mh u i t i 锄c o m p a n ya n dt h e p l a s t i cp o l l u t a n ts o u r c ef r o mh o n g m i n gc o m p a n yh a ds i m i l a re f f e c t so nt h ew a t e rq u a l i t yo f t h ei n t a k ec o n t r o lc r o s s - s e c t i o ni ns a n m i n gw a t e rp l a n t ( 4 ) e d w a r dg r e e np o l l u t a n ts o u r c e w a sm o s ts e n s i t i v et ot h es a n m i n g | n a n p i n g c i t ys e c t o rw a t e rq u a l i t yc o n t r o ls e c t i o n s k e yw o r d s ：s h a x is t r e a m ；h y d r o l o g i c a lc o n d i t i o n s ；p o l l u t a n tc a r r y i n gc a p a c i t y ； d e g r a d a t i o nc o e f f i c i e n t 2 独创性声明 本人声明，所呈交的学位( 毕业) 论文，是本人在指导教师的指导下独立完成的研 究成果，并且是自己撰写的。尽我所知，除了文中作了标注和致谢中已作了答谢的地方 外，论文中不包含其他人发表或撰写过的研究成果。与我一同对本研究做出贡献的同志， 都在论文中作了明确的说明并表示了谢意，如被查有侵犯他人知识产权的行为，由本人 承担应有的责任。 学位( 毕业) 论文作者亲笔签名： 哦气 论文使用授权的说明 日期沙了鹋 本人完全了解福建农林大学有关保留、使用学位( 毕业) 论文的规定，即学校有权 送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可 以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 保密，在年后解密可适用本授权书。 口 不保密，本论文属于不保密。 日期：伊p 8 日期： 福建省农林大学硕十专业学位论文 1 1 目的意义 第一章总论 水是人类生存和发展不可替代的资源，是经济和社会发展的基础。近年来，我省大 部分城镇过境河段水质均受到不同程度的污染，部分饮用水水源地水质下降，由水污染 而引起的水资源问题，已成为我省国民经济和社会可持续发展的制约因素。 纳污能力就是在给定水域范围和水文条件，规定排污方式和水质目标的前提下，单 位时间内该水域最大允许纳污量，也称作水环境容量。是基于对流域水文特征、排污方 式、污染物迁移转化规律进行充分科学研究的基础上，结合环境管理需求确定的管理控 制目标【l 2 】。纳污能力既反映流域的自然属性( 水文特性) ，同时反映人类对环境的需求 ( 水质目标) ，将随着水资源情况的不断变化和人们环境需求的不断提高而不断发生变 化【3 1 。确定纳污能力是水功能区管理和实施水污染物总量控制的一个核心问题，是科学 合理制定水污染控制规划和水资源管理的基础。 我省河流众多，且兼具多种不同类型的河流，对于不同的水域和不同的水功能保护 目标，应采用不同的纳污能力计算模型，而计算方法的不同，所得到水体纳污能力可能 会有很大差异。通过对闽江沙溪水环境容量能力的分析，探讨和研究梯级开发河流的水 环境容量计算方法和模型参数，准确定量各水功能区的纳污能力，可为我省更加科学、 合理地制定水资源保护规划以实现水资源的高效利用和有效保护，促进水资源管理由定 性向定量发展提供充实的理论依据，使水资源保护工作更加具有可操作性。 1 2 研究的主要内容 1 2 1 研究内容 1 2 1 1 基础资料调查和收集 调查研究河段的自然环境和社会经济概况、水资源质量及开发利用现状等资料；通 过污染源调查、排污口监测，了解研究河段主要入河排污口设置及排污量，通过水质现 状评价确定主要污染因子；调查研究水域的各类规划和水利工程状况，摸清水污染现状。 l 212 水文分析评价 分析研究天然状态及受水利工程影响状况下的水文特征、河道特征及其变化情况， 福建省农林人学硕十专业学位论文 推求相应于不同保证率的各河段主要断面的有关水文参数。 1 2 1 3 水质降解系数率定 通过实验室降解实验和水质模型参数同步率定两种方法，研究污染物降解系数，综 合考虑两种方法的研究结果，确定水域水质降解系数。 1 2 1 4 纳污能力计算 建立水质预测模型及纳污能力计算模型，根据水域特点，选择相应的计算模型，计 算在一定设计水文条件下各水功能区的纳污能力，研究主要污染源与水质控制断面间的 响应关系。 1 215 提出水污染控制措旌 根据纳污能力计算结果，研究水域剩余纳污能力，探讨流域水污染控制的措施与对 丝 刃ro 1 2 2 研究范围 选取闽江沙溪永安市安砂电站坝址至沙县青州水汾桥河段，位于东经1 1 7 0 0 7 1 1 8 0 0 0 、北纬2 5 0 5 7 2 6 0 3 4 ，河长1 5 8 k m ，河段内建有各类梯级水库( 电站) 8 座。 福建省主要水系及研究区域位置见附图l l 。 1 3 污染物指标 沙溪河流污染特性是以有机物污染为主，最突出的超标污染指标为c o d ( 化学需 氧量) 和n h 3 - n ( 氨氮) 。因此，本论文将分析的污染物指标定为c o d 和n h 3 n 。c o d 是评价水体污染程度的重要综合指标，同时也作为有机物相对含量的指标4 1 。n h 3 n 是 水体中的营养素，可导致水富营养化现象产生，是水体中的主要耗氧污染物，对鱼类及 某些水生生物有毒害【5 一。 1 4 本论文研究技术路线 典型水域纳污能力研究的技术路线及工作程序见图1 2 。 4 豇帕惦赋芒*蚋酃霹蟛鼎屉 l - l 鼠 “窜单扑目轴胥*k茸$捌霉 福建省农林火学硕上专业学位论文 图1 2技术路线与工作程序 6 |_。 i| ，0 零维水质殛允许一维水质及允许二维水质及允许 纳污量计算模型纳污量计算模型纳污量计算模型 ii 上 i| rj 模型参数确定 设计水文条件计算单元划分 纳污能力计算 提出措施与对策 福建省农林人学硕十专业学位论文 2 1 自然地理 第二章研究区域概况 2 1 1 地理位置 三明是福建省直辖市，位于福建中部连接西北隅，东依福州、南靠泉州、西南接龙 岩、西濒江西、北连南平，地处东经1 1 6 。2 27 1 1 8 。3 97 ，北纬2 5 。3 07 2 7 。0 7 7 之间。地理位置介于闽西北山地与闽西南山地两大地形区之间，闽中大谷地贯穿本区中部， 西部为武夷山脉南段主体，东部为戴云山脉北段主体，杉岭山脉南段、玳瑁山脉北段以及 宝台山脉和龙栖山脉蜿蜒境域，是福建省新兴的工业城市和重点的“绿三角 旅游区。 2 1 2 地形、地貌 三明市属多山丘陵地带，境内山岭耸峙，峰峦叠嶂。丘陵连绵起伏，河谷盆地与溪流 错落相间。全境地势从西北、西南往东北倾斜，略似马鞍形。山脉呈北东一匕北东向展布。 平行排列。西部有武夷山脉中段和杉岭山脉南段，海拔7 0 0 , - - , 1 2 0 0 m ；东部有戴云山脉， 玳瑁山脉北段，海拔7 0 0 - - - 1 5 0 0 m ；中部系沙溪谷地，海拔1 5 0 - - 5 0 0 m ，最高峰位于建宁、 泰宁交界处的白石顶，海拔1 8 5 7 7 m ，最低点在尤溪县的尤溪口。海拔5 0 m ，相差1 8 0 7 7 m 。 全区构成以低山为主、多山地多丘陵多盆谷的层状结构明显的地貌。可分为山地、丘陵、 河谷平原与岗盆地及水域4 类，其中山地、丘陵与盆地面积占总面积的9 9 以上，河谷 平原与岗盆地及水面不到1 。 2 1 3 气候 三明市雨量充沛，气温适宜，无霜期长，四季分明，受海洋季风影响显著，又属亚 热带海洋性潮湿或湿润型气候，年平均降水量为1 6 8 8 m m ，属我省丰水区。年平均相对湿 度7 9 - - 9 4 。年平均气温为1 7 。c 一1 9 4 。c ，西北部在1 8 以下，东部在1 8 。c 以上，南北 温差2 。 沙溪流域属亚热带海洋季风气候区，四季分明，春季常低温阴雨，雨日多；夏季多 炎热潮湿，降水量中等，洪旱交错；秋季干旱少雨，但受台风影响，会带来降水；冬季少 严寒，雨量稀少，流域多年平均年降水量1 6 2 8 m m 。 7 福建省农林大学硕j ：专业学位论文 2 1 4 植被 三明是我国南方重点林区之一，森林资源十分丰富。全市有林地面积2 6 4 6 万亩，占 林业用地面积9 3 1 ，森林面积2 6 7 9 万亩。森林覆盖率7 6 8 ，人均占有森林面积1 0 1 亩，全市人均占有蓄积量6 0 4 m 3 。人均林地水平为全国的7 倍，是全国少数几个活立木 蓄积量超过1 亿m 3 的地区。 2 1 5 矿产 三明市矿产资源丰富，享有福建矿产“聚宝盆 之美称，矿产资源总量占全省第2 位，目前已探明矿种共5 0 种，在探明储量的矿产中，煤、钨、锡、铅、锌、铁、锰、钻、 金、银、稀土、石灰石、重晶石、萤石、蓝宝石、陶粒页岩、钾长石、矿泉水居全省第3 位，其中钨、蓝宝石、重晶石在全国占有重要位置，煤储量占全省的4 2 。重晶石、电 石、用石灰岩、蓝宝石、钻、陶粒页岩等8 个矿种在省内独有。 2 2 沙溪水系概况 三明境域溪河甚多，河网密度大于0 1 3 k m k m 2 。境内主要河流沙溪、金溪、尤溪， 均系闽江水系，总长8 7 5 k m 。沙溪是闽江上游三大支流之一，发源于福建省宁化与江西 省交界的杉岭山，流域涉及宁化、清流、永安、明溪、三明市区、沙县，至沙溪口与富屯 溪汇合，干流全长3 2 8 k m ，流域面积1 1 7 9 3 k m 2 ，占闽江流域面积的1 9 4 【7 1 。汇入沙溪的 主要支流有宁化东溪、西溪、清流嵩口溪、罗口溪、永安罗丰溪、文川溪、桂口溪和胡贡 溪、明溪渔塘溪、三元星桥溪、台溪、东牙溪，梅列碧溪、沙县东溪、豆士溪等。 2 3 社会经济概况 三明市总面积2 2 9 5 9k m 2 ，山地占总面积8 2 ，耕地占8 3 ，水域及其他占9 7 ， 有“八山一水一分田”之称。辖永安市、三元区、梅列区和明溪、清流、宁化、大田、沙县、 尤溪、将乐、泰宁、建宁等九个县，全市总人口2 6 8 6 4 万人。据2 0 0 6 年福建省统计年鉴 统计，2 0 0 6 年全市地区生产总值4 5 3 5 8 亿元，居福建省第5 位，其中第一、二、三产业 分别占2 3 6 、4 0 6 、3 5 8 。三明是全省重要的工业基地和主要农作物产区，集聚了全 省最大的钢铁、造纸、化肥、建材等企业，粮食、水果、食用菌、烟叶产量居全省前列。 福建省农林大学硕一 二专业学位论文 2 4 水功能区划情况 根据福建省水( 环境) 功能区划，我省主要河流划分一级水功能区3 7 1 个，二级 水功能区1 1 4 个。该项目研究河段属于沙溪永安、三明、沙县开发利用一级区，共划分为 6 个二级功能区【8 1 。研究区域水功能区划分情况见表2 - 1 和图1 1 。 表2 - 1研究区域水功能区划情况表 9 福建省农林大学硕上专业学位论文 第三章沙溪流域水环境状况调查 3 1 沙溪流域水资源开发利用现状 3 1 1 水资源开发情况 沙溪流域内雨量充沛，水资源比较丰富，但时空分配不均匀，多年平均径流深为 9 2 8 8 m m ，径流量2 1 3 3 9 亿m 3 ，占全省年径流量的1 8 1 ，是全国人均水量的3 5 5 倍， 省人均水量的2 1 倍。 沙溪干流上已建成的梯级水库有安砂、鸭姆潭、贡川、竹洲、斑竹、沙县、高砂、 官蟹等8 处。其中安砂电站水库为大型龙头水库，集水面积5 1 8 4 k m 2 ，正常高水位2 6 5 o o m ， 相应库容6 4 7 亿m 3 ，具有季调节性能，其余的梯级电站水库均为径流式电站水库，水库 调节能力差【9 1 。 3 1 2 研究区域供水量 研究区域内2 0 0 6 年总供水量为7 9 9 亿m 3 1 0 l 。各行政区供水量情况详见表3 - 1 。 表3 - 12 0 0 6 年研究区域各行政区供水情况 单位：亿m 3 分区名称三明市区永安沙县小计 蓄水工程供水 0 1 00 1 l0 2 20 4 3 引水工程供水 o 4 70 9 70 7 82 2 2 提水工程供水 o 0 40 0 70 1 50 2 6 地下工程供水o 0 20 0 5o 0 10 0 8 其它工程供水 0 8 23 4 10 7 75 0 0 总供水量 1 4 54 6 l1 9 37 9 9 3 1 3 研究区域用水量 2 0 0 6 年研究区域总用水量7 9 5 亿r n 3 1 0 】。其中工业用水量最大，为4 0 6 亿m 3 ，占研 究区域总用水量的5 1 1 ；农田灌溉用水量2 8 l 亿m 3 ，占3 5 3 ；生活用水量为0 7 5 亿 n ，占9 4 。工业用水量最大的是永安，占研究区域总用水量的3 5 3 ；农业用水量最 大的也是永安，占1 7 9 ：生活用水量最大的是三明市区，占4 3 。研究区域各行政分 区用水情况详见表3 - 2 。 l o 福建省农林大学硕i 二专业学位论文 表3 2 2 0 0 6 年研究区域各县( 市) 用水情况统计 单位：亿m 3 分区名称三明市区永安沙县小计 农田灌溉 0 4 61 4 20 9 32 8 1 工业用水o 5 8 2 8 1o 6 74 0 6 城镇生活 0 3 3o 1 80 1 lo 6 2 农村生活 0 o l 0 0 6 0 0 60 1 3 其它用水 0 0 6o 1 20 1 50 3 3 总用水量 1 4 4 4 5 9 1 9 2 7 9 5 3 2 研究区域污染源调查 3 2 1 范围及方法 污染源是造成水环境恶化的主要根源，根据污染源排放方式可分为点源和面源。点源 主要包括集中排放的的工矿企业和城镇的生活污水；面源主要包括地表径流、农村生活污 水、分散式畜禽养殖污水等 zz - 1 3 】。根据项目的需要，污染源调查的基准年为2 0 0 6 年，范 围为本项目研究所涉及的全部点源，按照污染源、入河排污口、纳污水域的对应关系而展 开。采取实测和调查两种方式，收集影响水功能区水质的主要入河排污口及其污染物排放 量资料。调查方法见图3 1 。 查 图3 1点污染源调查分析示意图 福建省农林人学硕士专业学位论文 3 2 2 工业污染源 3 2 2 1 主要污染源排放量 采用2 0 0 6 年各企业排污量监测与调查的资料进行统计，研究区域年废水排放量为 1 4 31 9 4 万t ，c o d 年排放量为2 0 0 4 9 8 t ，n h 3 - n 排放量为2 9 1 0 7 t 。废水排放量排在第一 位的是福建青山纸业有限公司，占研究区域内年废水量的1 7 3 ，c o d 排放量排在第一 位的也是福建青山纸业有限公司，占研究区域内年c o d 排放量的3 7 1 ，n h 3 n 排放亮 牌在第一位的是福建石化三明化工厂，占研究区域内年n h 3 - n 排放量的1 2 9 。 3 2 2 2 各行业污染源排放量统计 沙溪河段2 0 0 6 年各行业工业废水排放总量1 4 3 1 9 4 万t ，其中造纸业排放废水所占比 例最大，为3 4 5 1 7 万t ，占本河段工业废水排放总量的2 4 1 ，等标污染负荷为1 0 6 5t a 。 2 0 0 6 各行业年废水排放量见表3 3 。 表3 - 32 0 0 6 年研究区域内废水主要排放行业统计表 3 2 2 3 工业污染源治理情况 沙溪河2 0 0 6 年经环保设施处理的废水有9 4 2 4 2 万t ，占总废水排放量的6 5 8 。2 0 0 6 年各行政区工业废水治理情况见表3 4 。 表3 - 42 0 0 6 年项目区域内工业废水治理情况 3 2 3 生活污染源 根据统计，项目区域内的闽江沙溪段沿岸的三明市区、永安、沙县各4 个城镇，总人 口为6 0 3 0 万人。 1 2 福建省农林人学硕j ：专业学位论文 根据各市区2 0 0 6 年城镇人均生活用水量，估算出生活污水及污染物排放量：区域年 污水排放总量3 2 4 5 1 万t ，c o d 年排放量1 2 7 2 1 2 t ，n h 3 - n 年排放量1 1 0 2 4 t 。各行政区 排放量详见表3 5 。 表3 5各行政区城镇生活污水及污染物排放量统计表 3 2 4 畜禽养殖污染源 畜禽量按照：3 0 只蛋鸡= l 头猪，6 0 只肉鸡= 1 头猪，3 只羊= 1 头猪，5 头猪= 1 头牛， 5 0 只鸭= l 头猪，4 0 只鹅= 1 头猪，6 0 只鸽= l 头猪的方法折算1 4 1 。据调查，沙溪沿岸规模 化畜禽养殖( 折算成生猪) 为9 2 万头( 折合后) ，计算出畜禽养殖污染物年产生量c o d 为4 6 0 7 6t ，n h 3 0 n 为2 6 8 9t 。 3 2 5 各类污染源统计 研究区域c o d 排放总量为5 9 9 1 5 0 t h ，n h 3 - n 排放总量4 6 7 5 5 t h 。其中工业污染源 排放c o d4 2 5 9 3 t h ，n h 3 n3 1 3 1 t h ；生活污染源排放c o d4 6 3 4 5 2 t h ，n h 3 - n 3 8 1 6 7 t l l ； 畜禽养殖污染源排放c o d9 3 1 0 5 t h ，n h 3 - n 5 4 5 7 t h 。由此可见生活污染源是影响水体水 质的主要污染源。各类污染源排放比例见表3 - 6 和图3 2 、3 3 。 表3 - 6研究区域各类污染源排放量表 福建省农林大学硕士专业学位论文 图3 2 研究e 域各共h 染蝴 3 2 6 污染物入河量 圈3 3 日究区域荐类污染* 3 2 6 i 污染物入河系数 入河系数为污染物入河量与污染物排放量的比值。它代表污染物在进入水体的过程中 被自然( 水系、植被等) 和人为因素( 集中污水处理厂等) 截留、降解的程度 1 5 , 1 6 】。在项 目研究中部分排污口的入河系数是通过实测资料计算得出，其余通过污染物产生量，按照 其排放途径，选择适当的入河系数【m 。研究区域污染入河系数取值见表3 7 。 表3 - 7入河系数表 污水世c o d n h ，- n 0 9 9 5 l0 0o 4 0 90 6 0 9 3 262 入河排污口调查 研究区域内麸有八河排污口2 8 个，排放方式和排放规律也各不相同根据各部门、 各系统的已有资料，结合现场调查，以水功能区为单位，确定汇入地表水体的排污口、支 流口数量。排污口具体情况详见表3 8 。 表3 - 8研究区域各行政区入河排污口情况表 犀 二行政区 排污口名称 日 ( 1 ) 永安市安砂镇生活污水；( 2 ) 福建永安矿务局；( 3 ) 福建水泥股份有限公司福 建水泥厂；( 4 ) 福建省纺纵化纤集团有限公司；( 5 ) 永安林业股份有限公司人造板厂： 1永安( 6 ) 永安市区综合污水；( 7 ) 永安林业集团有限公司林产化( 8 ) 永安自来水公司； ( 9 ) 福建永安火电厂：( 1 0 ) 水安智胜化1 ：联合公司；( 1 i ) 永安青龙纸制品有限公 司；( 1 2 ) 永安市霓川镇生活污水 ( 1 ) 福建宏明塑胶股份有限公司i ( 2 ) 三明市造纸厂：( 3 ) 福建汇天生物药业有限 公司；( 4 ) 福建石化集团三明化t 有限公司；( 5 ) 福建省三钢集团有限公司；( 6 ) 福 建省三铜有限公司小蔫轧钢厂：( 7 ) 福建省三农集团股份有限公司；( 8 ) 三明污水厂； ( 9 ) 黄沙溪支流口：( 1 0 ) 三明市综合污水 ( i ) 福建三联化】一股份有限公司：( 2 ) 福建沙县麦丹生物 程企业集团；( 3 ) 福建 3 沙县抄县侨丹实业有限公司；( 4 ) 沙县城区综合污水：( 5 ) 福建青耀纸业股份有限公司； ( 6 ) 福建青山纸业有限公司 福建省农林人学硕：j ：专业学位论文 3 2 6 3 入河排污量 根据排污口监测与调查成果，分别按行政区和对应的水功能区，统计入河排污量。具 体见表3 - 9 和表3 1 0 。 表3 - 9各行政区域入河排污量统计表 表3 1 0各水功能区入河排污量统计表 由表3 - 9 和表3 1 0 可知，各水域的污染物入河量与污染物排放量的趋势基本一致。 c o d 入河量2 9 3 6 2 7t a ，n h 3 - n 入河量3 8 0 9 6t a 。 3 3 研究区域水质调查与评价 3 3 1 评价方法 依据g b 3 8 3 8 - 2 0 0 2 地面水环境质量标准，采用单指标评价法，以2 0 0 6 年水质监测 资料进行现状评价，以2 0 0 3 - 2 0 0 6 年资料进行超标率评价。 1 5 3 3 2 沙溪河段水质现状评价 共评价9 个监测断面，其中碧1 2 1 大桥断面全年期与非汛期水质均为类，青州断面全 年与非汛期水质分别为和v 类，主要超标项目为n h 3 n ；东牙溪水库的汛期溶解氧超 标，水质为类；其余断面水质均为i i i i 类。全年、汛期和非汛期断面水质达标率均分 别为7 7 。8 、8 8 9 和7 7 8 。各断面水质状况见表3 1 1 。 表3 1 1研究区域各监测断面水质现状评价表 备注：单位为m g l 。 3 3 3 沙溪河段超标率评价 根据福建省水文水资源勘测局2 0 0 3 - - 2 0 0 6 年对研究区域内8 个水质监测断面1 8 7 测 次水质监测资料统计结果，n h 3 - n 的超标率为1 0 7 ，高锰酸盐指数均未超标。研究河段 各项目超标率统计结果见表3 1 2 。 表3 1 2 研究区域水质监测断面项目超标情况统计表 1 6 福建省农林人学硕上专业学位论文 3 3 4 沙溪河段污染趋势分析 根据研究区域主要控制站三明碧口和沙县站1 9 9 6 至2 0 0 5 年的水文、水质监测资料， 采用季节性肯达尔法( s e a s o n a lk e n d a l lt e s t ) 对c o d m n 、和n h 3 - n 进行趋势分析 1 8 , 1 9 1 ， 分析结果见表3 1 3 。 表3 1 3 研究区域高锰酸盐指数和氨氮变化趋势统计表 站点 1 9 9 6 - 、- 2 0 0 3 年变化趋势( 吲a ) c o d m nn h 3 - n 从分析结果可知，碧口大桥c o d m n 和n h 3 - n 均有所上升，沙县站则均有所下降。 3 3 5 研究区域各水功能区水质达标评价 根据研究区域内各水功能区2 0 0 6 年水质监测资料，确定水功能区水质现状，以水功 能区水质保护目标为标准，评价水功能区水质是否达标。当区内只有一个水质监测断面时， 以该断面的监测值进行评价；当区内具有二个及以上水质监测断面时，以水质最差断面的 监测值为评价依据【2 0 】。 在6 个二级水功能区中，全年期、汛期和非汛期达标率分别为6 6 7 、1 0 0 和6 6 7 。 沙溪三明市区工业用水区和沙县工业用水区全年、非汛期水质均不达标。各水功能区达标 评价结果详见表3 1 4 。 表3 1 4 研究区域水质功能区水质达标情况表 1 7 福建省农林大学硕上专业学位论文 第四章沙溪河段降解系数研究 污染物的稀释降解过程主要是水体对污染物进行物理作用、化学作用和生物作用的共 同结果【2 1 1 。降解系数反映了污染物在水体作用下降解速度的快慢，体现污染物自身的变 化，也体现了环境对污染物的影响，是计算水体纳污能力的一项重要参数。许多科学实验 和研究资料表明，降解系数影响因子较多，其不但与河流的水文条件，如流量、流速、河 宽、水深、泥沙含量等因素有关，更为重要的是降解系数还与河道的污染程度有关，其值 较难确定【2 2 郐】。降解系数一般可以通过室内模拟实验、现场实测、选用相似河段经验值等 方法得到2 4 1 ，本项目对主要污染物降解系数采用实验室求解和模型率定两种方法进行确 定。 因研究河段现有和历史的水质监测资料均为c o d m n ，而项目研究的污染物指标为 c o d ，因此在项目中对c o d m n 与c o d 换算系数进行了研究，c o d m n 与c o d 换算系数 研究采用试验法。 4 1 实验室降解试验 4 1 1 实验方案设计 4 1 1 1 取样断面的确定 根据各河段的水文、水质特性和污染源分布状况，选择以生活污水为主的污染源，在 河水与污水充分混合处于水面下0 5 m 采样。经调查选取沙县水文站、沙县西大桥，沙县 东大桥上游7 m 、沙县东大桥上游1 0 m4 个监测断面。其中沙县水文站和沙县西大桥断面 各取1 次水样；沙县东大桥上游7 m 和1 0 m 两个断面，根据排污情况各取2 次水样。 4 1 1 2 水质分析项目及方法 根据参数的求解要求，在实验室内在标准温度( 2 0 c ) 下作水样静停实验，每2 4 小时 测定一次，检测项目有n i - 1 3 n 、n 0 3 n 、n 0 2 - n 、c o d m n 、c o d ，连续2 0 天2 5 之7 1 。各项 目测定方法具体见表4 1 【冽： 1 8 福建省农林人学硕上专业学位论文 表4 - 1 各项目检测方法 4 1 2 实验结果与分析 4 1 2 1n h 3 。n 、n 0 3 一n 、n 0 2 n 的转变关系 选取沙溪沙县水文站监测断面为代表，进行三氮转变情况的研究。样品采取后保存在 常温下，在实验室内连续2 0 天做静置状态三氮转变分析，实验结果情况见图4 1 。 1234 56 78 91 0 l l 1 2 1 31 41 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 t ( d ) 图4 - 1 沙县水文站三氮变化情况 从图中可看出，河段三氮化合物的变化规律与理论阐述的相符。n i - 1 3 - n 的消失导致 n 0 2 - n 的增加，随着时间的推移，n 0 2 - n 逐渐降低，而n 0 3 - n 不断增加，整个硝化过程 符合一级反应动力学。 4 1 2 2n h 3 - n 、c o d m n 随时间变化规律 选择6 组排污口水样n h 3 n 和c o d m n 连续2 0 日监测值，分析n h 3 n 和c o d m n 随 时间变化规律，分析结果详见图4 2 至图4 - 1 3 。从图中可见，各断面污染物n h 3 一n 、c o d m n 随时间推移而逐渐降解。 1 9 5 o 5 o 5 0 5 o 3 3 2 2 l l o 0 1 3 u c c ( m l ) l 8 1 6 1 4 j 。2 l n 8 0 6 0 4 0 2 0 0 2 4 681 01 21 41 61 8 采样4 57 ；4 0 t 图4 2 沙县水文站n h 。_ h 浓度与时间关系 ) 024 681 01 21 41 61 8 采样4 51 1 ：0 0 ( d ) c 3 6 3 互5 2 1 5 l n 5 o 024 681 0 采样4 5 1 21 41 6 培 8 ：1 0 图4 - 3 沙县西大桥n i - l - h 浓度与时间关系 c ( - g l ) o24 6s l o 1 21 41 81 82 0 采样4 51 l ：4 5 图4 - 4 沙县东大桥上7 米n h 。_ h 浓度与时间关系 图4 - 5 沙县东大桥上7 米n 地_ h 浓度与时间关系 c ( t o g a ) 02468 1 01 21 41 61 8 取样4 58 l0 5 t ( d ) c ( 略几) 02 4681 01 21 41 6 1 8舯 采样4 51 0 ；0 0 t ( d ) 图4 - - 6 沙县桥东大上1 0 米n h 。- h 浓度与时间关系 图4 - 7 沙县东大桥上1 0 米_ h 浓度与时间关系 c ( t m l ) c ( g l ) 4 3 8 3 6 3 4 3 2 3 2 8 卫6 2 4 2 2 2 0 2468l o1 2 1 41 61 8 采样4 57 l4 5 ；f t ；= ：。： 2 ；l 。 0 24681 01 2 1 41 61 82 0 采样4 58 ：1 0 图4 - 8 沙县水文站c o k 浓度与时间关系 图4 - 9 沙县西大桥c o 氏浓度与时间关系 2 0 2 o 8 6 4 2 0 4 3 2 1 o 9 8 7 6 5 4 o 9 8 7 6 5 4 3 2 l o 福建省农林大学硕士专业学位论文 图4 1 0 沙县东大桥上7 米c 0 跣浓度与时间关系图4 - 1 1 沙县东大桥上7 米c o d h 浓度与时间关系 c ( g l ) t ( d ) 图4 - 1 2 沙县东大桥上1 0 米c o d h 浓度与时间关系图4 - 1 3 沙县东大桥上1 0 米c o k 浓度与时间关系 4 1 2 3 降解系数求解结果 对n h 3 - n 、c o d m a 实验室法测定的数据进行整理，分别作出n h 3 - n 、c o d m 。浓度和 时间的关系曲线图，逐个删除明显有误和离群的数据，使剩余的数据线性相关性接近或超 过0 9 ，用最小二乘法对各时间实测的n h 3 - n 、c o d m n 浓度与反应时间进行回归计算，得 c o d l i n 降解系数的值域为0 0 9 - 一0 3 4 d ，n h 3 - n 降解系数的值域为：0 0 6 0 。3 2 d 。各水 质断面降解系数实验室求解结果见表4 2 。 表4 2降解系数实验法求解结果表 4 2 水质模型参数同步率定 4 2 1 断面选择 4 2 1 1 起始断面 2 l 福建省农林大学硕：i