（环境工程专业论文）潮汐河网水环境容量研究——以广东榕江为例.pdf

摘要 水环境容量是指水体在维持某一水质标准的前提下，所能受纳的污染物的最大 数量，它是进行污染物总量控制的一个关键技术参数，是水资源规划的主要约束条 件，也是对水体实行环境目标管理的一个重要依据。因此如何准确客观地确定各类 水域的环境容量一直是水资源保护领域的一个研究热点，特别是潮汐河网地区，由 于水动力条件的复杂性以及由此引起的污染物迁移特征的复杂性，环境容量研究仍 呈不断深入系统之势。 本文在总结前人相关研究成果的基础上，概述了国内外关于水环境容量的计算 方法及研究进展，重点分析了河流水环境容量及潮汐河网动态水环境容量的计算方 法，并提出了研究面临的困难及今后的发展趋势和研究重点。 以潮汐河网广东榕江水系为例，建立了潮汐河网水动力及水质数学模型。 选择c o d 。，、n h 3 n 、t p 三种污染因子为研究对象，分别对相应的数学模型进行了 验证。对榕江水系进行数值模拟，分析了榕江水系的水动力及污染物输运特征。 对现有的潮汐河网动态水环境容量计算模式的基本理论进行了分析，根据潮汐 河网的水流特点及相应的污染物输移特征，针对计算模式进行了改进。作为验证， 将改进后的计算模式，成功应用于榕江水系骨干河道水环境容量的计算。以榕江上 游乌石坝三洲拦河坝段水环境容量为例，对容量定义法及解析解两种方法进行了对 比研究。最后，依据环境容量，提出了榕江水系入河污染物总量控制方案，为榕江 水资源保护决策提供技术依据。 关键词：潮汐河网水动力水质水环境容量 a b s t r a c t t h ew a t e re n v i r o n m e n tc a p a c i t y ( w e c ) m e a n st h em a x i m u mo f p o l l u t a n t sc a r r i e db y w a t e rb o d yu n d e rc e r t a i nw a t e rq u a l i t ys t a n d a r d s w e cw a st h ek e yt e c h n i c a lp a r a m e t e r f o rt h et o t a la m o u n tc o n t r o lo fp o l l u t a n t s ，t h ep r i m a r yr e s t r i c t e dc o n d i t i o no ft h ew a t e r r e s o u r c ep l a n n i n ga n da l s ot h ei m p o r t a n tb a s i sf o ri m p l e m e n t i n g e n v i r o n m e n tt a r g e t m a n a g e m e n to nw a t e rb o d y t h u sh o wt oe x a c t l ya n do b j e c t i v e l yd e t e r m i n ew e ci n d i f f e r e n tw a t e ra r e a sh a sa l w a y sb e e nah o ti s s u ei nw a t e rr e s o u r c ep r o t e c t i o n ，e s p e c i a l l y f o rt h et i d a lr i v e rn e t w o r kr e g i o n d u et oc o m p l e x i t yo fh y d r o d y n a m i cc o n d i t i o na n d p o l l u t a n tt r a n s f e rc h a r a c t e r i s t i c s , t h es t u d yo fw e cw i l lk e e po n o nt h eb a s i so ft h ep r e v i o u ss t u d y , t h i sp a p e rs u m m a r i z e dm a i nc o m p u t i n gm e t h o d s a n dp r e s e n tr e s e a r c hs i t u a t i o no fw e ca th o m ea n da b r o a d ，a n a l y z e dt h em e t h o d sf o r w e cc a l c u l a t i o ni nt h et i d a lr i v e rr e g i o n ，a n dt h e np o i n t e do u tt h ed i f f i c u l t i e si np r e s e n t r e s e a r c h ，a n dt r e n d sa n de m p h a s e si nf u t u r er e s e a r c h r o n g i i a n gr i v e rs y s t e mw a st a k e na sa ne x a m p l ei nt h i sp a p e r a n dc o d c r n h 3 - n ， t pw e r ec h o s e na so b j e c t si n v e s t i g a t e d ，t h ef l o w - q u a l i t ym o d e l sf o rt h et i d a lr i v e rn e t w o r k w e r ee s t a b l i s h e da n du s e dt os i m u l a t ea n da n a l y z et h eh y d r o d y n a m i cc o n d i t i o na n dt h e w a t e rq u a l i t yt r a n s f e rc h a r a c t e ri nr o n g i i a n gr i v e rs y s t e m i n t h i sp a p e r , t h eb a s i ct h e o r yo ft h ep r e s e n tm e t h o d sf o rw e cc a l c u l a t i o nw a s a n a l y z e d t h e n ，a c c o r d i n gt ot h ef l o wa n dp o l l u t a n tt r a n s f e rc h a r a c t e r i s t i c si nt h et i d a l r i v e rn e t w o r k ，a ni m p r o v e da l g o r i t h mw a sp r e s e n t e ds u c c e s s f u l l ya p p l i e dt oc a l c u l a t e w e co fm a i nr i v e r so ft h er o n g i i a n gr i v e rs y s t e m t a k i n gw e co ft h er i v e rb e t w e e n w u s h id a ma n ds a n z h o ud a mi nt h eu p s t r e a ma sa ne x a m p l e ，t w om e t h o d s ，t h ec a p a c i t y d e f i n i t i o nm e t h o da n da n a l y t i cs o l u t i o nw e r ec o m p a r e d a tl a s t ，t h ep r o g r a mo fw a s t et o t a l q u a n t i t yc o n t r o lw a sp r o p o s e d ，w h i c hp r o v i d e dt e c h n i c a ls u p p o r tf o rd e c i s i o n m a k i n gi n w a t e rr e s o u r c ep r o t e c t i o nf o rt h er o n g i i a n gr i v e r s y s t e m k e y w o r d s ： t i d a lr i v e rn e t w o r k ；h y d r o d y n a m i c s ；w a t e rq u a l i t y ；w a t e re n v i r o n m e n t a lc a p a c i t y 学位论文独创性声明： 本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工 作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。如不实，本人负全部责任。 论文作者( 签名) 一一鲞毛 加年厂月日论文作者( 签名) ： 鸯毛 。fb 年j 月 日 学位论文使用授权说明 河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术 期刊( 光盘版) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或 电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子 文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外， 允许论文被查阅和借阅。论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权 河海大学研究生院办理。 论文作者( 签名) ：蓥刍形年j 厂月日 潮汐河网水环境容量研究 1 绪论 1 1 研究目的及意义 我国淡水资源总量为2 8 0 0 0 亿m 3 ，居世界第四位，但人均水资源占有量仅为世 界平均水平的2 5 。在最近一次世界1 5 3 个国家和地区人均水资源的排行榜上，中 国排在第1 2 1 位，被联合国列为1 3 个水资源贫乏的国家之一【1 1 。此外，由于人类的 生产和生活活动，将大量工业废水、生活污水、农业回流水及其他未经处理的废弃 物直接排入水体，造成江、河、湖、地下水等水源的污染扩散及水质恶化，水质型 缺水使水资源供给显得更加紧张，亦使保护水资源显得更加重要。同时，污染及从 河道等水体过量取水的必然后果，使它成为了疾病、生态受扰动和社会混乱的诱斟2 1 。 水体污染物的控制，首先是实行浓度控制，然后在此基础上进一步研究污染物 的总量控制，因为浓度控制虽然对降低污染物排放浓度起到了积极的作用，但也存 在一些不足之处。为了满足环境管理工作的需要，不少国家相继提出了水污染总量 控制原则。其基本出发点是，一个水体出于某种使用功能要求，对某种污染物具有 一定限度的承载能力，在这一承载能力限度内，各排放源分享利用环境容量并分担 相应的污染物削减量 3 】。作为总量控制的主要技术支持，水环境容量确定方法的研究 显得尤为重要。 水环境容量【】系指某一水体维持某种水质标准的某污染物最高允许排放量。理 论上，水环境容量是环境中的自然规律参数，它反映各种污染物质在水体中的迁移、 转化和积存规律，也反映满足特定功能或要求条件下水体对污染物的承受能力。在 实践中，水环境容量是污染物总量控制的关键参数，是水资源利用规划的主要约束 条件，也是一定区域范围内水体环境目标管理的基本依据。如何准确客观地确定各 类水域的环境容量一直是水资源保护领域的一个研究热点，特别是潮汐河网地区， 由于水动力条件的复杂性以及由此引起的污染物输运特征的复杂性，环境容量研究 仍呈不断深入系统之势。 中国有众多的河流、湖泊、水库、海湾，它们蕴藏着宝贵的水环境容量资源， 可以通过水体所具有的存储、输移、降解污染物的能力而使自身有所净化。因此， 研究水环境容量，进行水资源优化配置，提高资源利用效率，促进水环境保护和经 济同步协调发展，无疑是一个具有重大现实意义的研究课题。 潮汐河网水环境容量研究 1 2 水环境容量的研究进展 1 2 1 国外研究进展 环境容量的概念首先由日本学者提出。六十年代末，日本为了改善水和大气环 境质量状况，提出了污染物排放总量控制的问题，即把定区域内的大气或水体中 的污染物总量控制在一定的允许限度内，这个“允许限度 实际上就是环境容量。 之后，日本环境厅委托日本卫生工学小组提出( ( 1 9 7 5 年环境容量计算化调查研究 的报告，环境容量的应用逐渐推广，成为污染物总量控制的理论基础【8 】。欧美的学者 较少使用环境容量这一术语，而多用“同化容量”、“最大允许排污量”或“水体容 许污染水平”等概念【9 1 。 国外学者对环境容量概念的理解，大致经历了如下三个过程【1 0 川】： ( 1 ) 最初的环境容量的概念来源于电工学中的电容量概念。1 9 7 7 年，日本学者 西村肇根据总量控制的基本原则，提出了环境容量的定义，即污染物允许排放总量 与环境中污染物浓度的比值。 ( 2 ) 环境容量是环境对污染物的自净同化能力。7 0 年代日本学者提出环境容量 ( 自净能力) 是污染物允许排放总量与该污染物在环境中降解速率的比值。 ( 3 ) 环境容量是最大允许纳污量。2 0 世纪7 0 年代以来，日本学者吉川博提出： “环境容量是由自然还原能力，人工处理设施和人们对环境的意见等所规定的整个 生活圈内所允许的活动容量”；日本学者矢野雄幸提出：“环境容量是按环境质量标 准确定的一定范围的环境所能承纳的最大污染物负荷总量 。 前两种环境容量概念都仅限于自然环境对污染物所具有的环境容量，没有考虑 人为活动及环境功能对环境容量的影响。第三种加入了环境容量的人为因素，已经 接近了现代环境容量的概念。 水环境容量理论的一个重要应用领域是为环境标准的制订提供经济技术可行性 的理论依据。如英国直接应用稀释容量概念制定有机污染指标及悬浮物排放标准； 前苏联主要用满足生态和健康需要环境能够承受的污染物最高允许浓度作为水质标 准，但在对这些标准进行可达性分析时广泛采用了“容量”这一概念。美国、德国 等发达国家也有类似的规定。 国外在环境容量分配方面也做了不少研究工作。其中，f u j i w a r a 等人【1 2 】基于概 潮汐河网水环境容量研究 率约束模型，对允许排放的污染物量在各个排污e l 间进行了分配。m u j u m d a r ”】等人 采用模拟优化的方法对排入河流的污染物进行了分配。l i 和m o r i o k a 等人【1 4 、1 5 】运用 线性规划方法，j o s h i 等人【1 6 】采用直接推断法对排污口间污染物分配进行了研究。c h o 等人【1 7 】利用线性规划方法分配污染负荷，用于污染严重的河流的水质管理。b u r n 等 人【1 8 】用遗传算法对污染物分配进行了研究。k a r a m o u z 等人【1 9 】采用遗传算法对季节性 河流的污染负荷分配进行了研究。总的来说，这些分配方法都还不够成熟、不完善， 有待于进一步研究、探讨。 1 2 2 国内研究进展 我国对环境容量的研究始于七十年代，水环境容量作为环境容量的一个重要方面 受到了环境界的广泛关注，经过近三十年的研究和发展，水环境容量理论无论从深 度还是广度上都得到了很大的发展，其应用也日益广泛。国内的研究可大致分为四 个阶段【6 、8 】： ( 1 ) 二十世纪七十年代末至八十年代初，我国环境科学工作者在黄河兰州段、图 门江、第一、二松花江、漓江以及渤海、黄海环境质量评价等项目中分别探讨了水 污染自净规律、水质模型、水质排放标准制定的数学方法，从不同角度提出和应用 了环境容量的概念。这一时期的研究中所采用的水质数学模型均较简单，如 s t r e e t e r - p h e l p s 模型、t h o m a s 模型、c a m p d o b b l i n s 模型以及q u a l i i 综合水质模型 【2 呲3 1 等，模型状态多为稳态和准动态，模型的解法多数采用解析解；其研究内容一 般局限在耗氧有机污染物及部分重金属的水环境容量上，研究的水体多数是小河或 大河的局部河段。 ( 2 ) 国家环境保护“六五”科技攻关期间，部分高校和科研机构联合攻关，开展 了主要污染物水环境容量的研究。研究成果如下： a 、理论上对污染物在水体中的物理、化学行为进行了系统和深入的探讨。在一 些数学模型改进、参数识别方法、二维动态流体力学方程和扩散方程模拟、河口海 湾流场模拟、污染物浓度场模拟等方面均取得了重大进展。一些学者利用水文和水 质同步实测数据和染料示踪试验，研究了黄浦江、杭州湾和长江口的污染物扩散规 律，建立了污染物的二维扩散模型2 4 1 。此外，还有学者分别研究了沱江、钱塘江、 苏杭运河、深圳河、伶仃洋、渤海和深圳湾等污染物的扩散规钭2 5 2 7 】。 b 、环境容量开始与水污染控制规划相结合，出现了一批有实效的应用成果。如 潮汐河网水环境容量研究 “沱江有机物的水环境容量研究”【2 8 】，“京律地区水域有机物污染及防治对策 【2 9 】 等，综合这些研究成果，基本上明确了环境容量的概念：水环境容量是水体环境在 规定环境目标下所能容纳的污染物质的量。该概念得到我国环境界普遍重视，逐渐 成为环境管理理论体系中的重要组成部分。 ( 3 ) “七五 期间，国家科技攻关项目继续支持环境容量的研究，把水环境容量 理论推向系统化、实用化。 a 、这一时期对水环境容量的研究在理论上的深度和广度都有了新的发展，出现 了多目标综合评价模型，潮汐河网地区多组分水质模型，非点源模型，富营养化生 态模型，大规模系统优化模型等【3 0 】。环境容量概念从单纯反映水体对污染物的稀释、 自净能力扩展到了为实施总量控制和优化负荷分配服务的水体纳污能力方向，提出 了可分配环境容量的概念。污染物研究对象从一般好氧物质和重金属扩展到氮、磷 负荷和油负荷；水体分布上由小河扩展到长江、珠江、淮河等水系的环境容量研究， 研究范围涉及了国内六大水系、2 6 个湖泊、1 8 个省市、3 2 个城市【3 i 】，从枝状河流水 环境容量研究扩展到湖泊、河口、海湾及河网化地区的水环境容量的研究【3 2 、3 3 1 。 b 、环境容量的应用也取得了重大进展，编制了我国水污染总量控制使用系列化 计算方法，全国一些重点城市和地区相继编制完成了城市综合整治规划、水污染综 合防治规划、污染物总量控制规划以及水环境功能区划，促进了水环境容量应用研 究的发展。水环境容量理论己成为我国水质目标管理的科学基础，成为实行排污许 可证制度，制定水环境综合整治规划的重要技术方法。 ( 4 ) 九十年代以来，环境容量研究己全面进入应用阶段。国家“八五”、“九五” 攻关项目支持了武汉东湖、滇池、渭河等水域的污染综合防治，为环境容量理论的 应用提供了广阔空间。“九五”以来，为了实现“九五”环境目标，我国发布了国 务院关于环境保护若干问题的决定和国家环境保护“九五”计划和2 0 1 0 年远 景目标，修改通过了中华人民共和国水污染防治法，明确规定我国“九五”期 间要在全国范围内对环境危害较大的1 2 种污染物实行总量控制，明确了在水污染 防治方面实行水污染排放总量控制制度【3 4 】。为配合上述政策精神的落实，一些学者 在全国多个水域开展了水环境容量开发利用研究【5 、3 5 1 ，对我国水环境管理工作的科 学化和污染物总量控制的实施起到了重要作用。许多学者对我国的许多重要河流的 水环境容量进行了研究，成果大量涌现，为研究对象的污染治理和水环境保护提供 4 潮汐河网水环境容量研究 了科学依据，而且还极大地丰富了水环境容量的理论和研究方法。此时，国内不少 学者还对部分感潮河段和潮汐河网的水环境容量进行了研究。 近年来，随着计算机技术和信息技术的发展，多维水质模拟进入了实用阶段。信 息技术使环境容量涉及的数据管理更高效，数据更新更方便。 1 3 水环境容量计算方法研究 水环境容量的分析计算，就是要充分了解河流水质变化规律和允许接纳污染负 荷的最大能量，有目的的控制排放量，避免盲目排放。针对不同的实际情况，国内 不少学者对河流水环境容量的计算方法进行了深入的探讨。 鲍全盛等人【3 6 】根据河流水环境容量丰裕度指数、紧缺度指数及季节变差系数的 地域分布规律，依据区内相似性和区间差异性的基本原则，将我国除台湾省以外的 区域划分为四个环境容量区和九个水环境容量亚区，并分别研究了各个区容量储存 数量多寡、开发利用情况及季节变化程度与该区水质污染之间的内在联系。刘兰芬 等人【3 7 】针对中、小河流河宽和深度相对较小，污染物在断面上分布较均匀的特点， 提出了一套由灰色系统预测模型、一维水质预测模型、环境容量预测模型等多个模 型组成的河流水环境容量预测模式。周孝德等人【3 8 】提出了一维稳态条件下计算水环 境容量的段首控制、段尾控制和功能区段尾控制三种方法。孙卫红等人【39 】探讨了基 于不均匀系数的水环境容量计算方法，提出不均匀系数求解思路，并应用二维水量、 水质数学模型进行求解。熊风等人【4 0 】对各种河流水环境计算模型进行了科学分析， 并对各种模型适用的范围和计算方法进行了论述。 郑英铭等人分析了影响潮汐河流环境容量的主要因素，讨论了潮汐河流环境 容量要素的设计，建立相应的计算方法，并用苏州河资料进行实例计算和分析成果 的合理性。杨志平等人【4 2 】提出了动态水质模型与线性规划模型相结合的计算潮汐河 流动态水环境容量的方法，并通过对某一感潮河流实际计算应用，表明了该方法的 可行性。郑孝宇等人【4 3 】在对河网水质模型进行深入分析的基础上，引入节点污染物 质允许进入量的概念，求出河网各河道河段及节点的允许排放量，建立了相应于上 述水质模型的求解大型河网非稳态水环境容量的“节点一河道一节点”计算模式。 韩龙喜等人【删基于南通河网水文地理特性，建立了感潮地区河网水量水质模型，对 南通河网进行水量水质模拟及水环境容量计算，在此基础上提出水污染综合治理方 潮汐河网水环境容量研究 案，为潮汐河网地区的水污染治理提供科学依据。徐贵泉等人【4 5 “6 】对感潮河网水环 境容量和污染物允许排放量的概念进行了分析，考虑了感潮河网水环境容量的时空 动态变化及其影响因素，提出了基于感潮河网水质模型的水环境容量数值计算方法。 该方法不仅反映了在感潮河网地区水流运动复杂、流态不稳定、流向多变的特点， 而且反映了感潮河网水环境容量受边界水质变化、河段水质目标不一致、水利工程 运行等多种因素影响下的时空变化规律。徐祖信等人【47 j 针对上海市河网污染源分布 的特点，基于感潮河网的水动力模型，针对潮汐河流的流动情况，提出了对河段入 流量q n 分四种情况进行处理计算河网动态水环境容量的方法，建立了河网水环境容 量计算模型，并对蕴藻浜水系以及中心城区水系的水环境容量进行了计算分析。结 果证明，该方法用于河网动态水环境容量计算是十分方便而有效的。陈振洪【4 8 】针对 感潮河段水流形式提出了双向流模型，通过与动态水质模型在某一特定河段的的实 际计算比较，表明双向流模型的简化计算方法在理论上与实践上是方便可行的。 1 4 水环境容量研究的发展趋势 当前，环境容量研究所面临的困难，大致可归纳为以下几点【4 9 】： ( 1 ) 由于各种污染物质之间存在许多复杂的关系( 如环境的自净能力、各种污染 物之间的协同作用和颉顽作用等) ，因而存在如何表征环境容量的问题。 ( 2 ) 由于水体中污染物的分布种类、迁移转化机理以及污染特性等方面的差异很 大，因此又有如何开展环境容量研究的问题。 ( 3 ) 如何确定环境容量的时间和空间范围的问题。 从目前国内外对环境容量的研究现状来看，水环境容量的研究将面临以下几个研 究重点【5 0 3 1 ： ( 1 ) 建立各环境要素的综合水环境容量理论。水环境容量的研究正处于发展阶段， 因此应该先从研究某一环境单元的单环境要素、单一污染物质的环境容量入手，提 出通用的计算方法，然后向多环境要素、多污染物质的综合水环境容量过渡。 ( 2 ) 数学模型的进一步发展。水质数学模型是进行水环境容量计算的基础，其精 确程度直接影响计算结果的准确性。进一步完善生态动力学水质模型，使之更准确 地描述水体中的生态变化，更好地反映水体中污染物的迁移、转化和富积规律，仍 是今后的研究重点。 6 潮汐河网水环境容量研究 ( 3 ) 水环境容量由确定性研究向非确定性分析方向发展。水体污染过程是一个复 杂的过程。废水或污染物进入水体后，在水体中的稀释、扩散、降解或沉淀是受水 体的物理、化学、生物及其综合因素影响的结果。目前，使非确定性水质模型进一 步理论化、完善化和实用化，使水环境容量的非确定性分析从理论走向真正意义上 的实践中来，是今后的研究重点之一。 ( 4 ) 环境容量理论的应用研究。如动态管理水环境容量，水环境容量是随水质目 标、流量、水温等的变化而动态变化的，我国目前对于环境容量的计算，通常采用 9 0 保证率的设计流量来计算水环境容量，没有充分利用平、丰水期环境容量的资源 ( 尤其是对于季节性河流) 。为了充分利用河流的自净容量，寻求水环境容量与动态 变化的河流流量、水温等因素间的定量关系，以便根据流量、水温等的变化，实现 污染物入河排放量的自动控制，仍是今后的重要研究内容。 1 5 本文研究内容 ( 1 ) 论述水环境容量研究在国内外的发展状况及环境容量的各种计算方法，找出 存在的问题和今后的发展趋势及研究重点。 ( 2 ) 以潮汐河网广东榕江水系为例，根据该区域水文气象特征、水系特征、 污染源状况和河流水质特征，采用统计方法进行分析，筛选重点污染源和重点研究 的功能水域。 ( 3 ) 水环境现状调查及评价。以水功能区划为依据，统计分析榕江水系的水资源 开发利用情况及纳污情况，对榕江水系的水质现状及变化趋势进行分析评价，剖析 存在的主要问题及成因。 ( 4 ) 建立榕江水系潮汐河网水动力及水质模型，分析榕江水系的水动力及污染物 输运特征。 ( 5 ) 选取c o d 。，、氨氮、总磷作为控制因子，建立适用于潮汐河网的水环境容量 模型，并应用于榕江水系水环境容量的分析研究。 ( 6 ) 提出榕江水系污染物总量控制方案及相应的对策措施。 1 6 技术路线 技术路线见框图1 1 。 潮汐河网水环境容量研究 潮汐河网水文、水质特征分析 建立潮汐河网水动力模型 建立潮汐河网水质模型 水动力特征及污染物输运特征研究 v 潮汐河网水环境容量计算方法及应用研究 榕江水系污染物总量控制方案 图1 1 技术路线图 潮汐河网水环境容量研究 2 榕江流域水文、水质特征 2 1 流域概况 2 1 1 水系概况 榕江是粤东沿海的一条重要河流，发源于汕尾市陆河县凤凰山，自西南曲折流 向东北，经揭西、普宁、揭东、揭阳市区、潮阳及汕头诸市县，至揭东县炮台镇后， 折向东南经牛田洋注入南海。榕江干流全长1 7 5 k m ，流域面积4 4 0 8 k m 2 ，其中揭阳 市境内干流长1 3 3 7 k m ，集水面积2 8 0 0 8 7k m 2 。干流上游地势陡峻、水流湍急，河 婆镇以下河谷逐渐开阔，水流平缓，三洲拦河坝以下为感潮河段，河宽水深。 榕江流域集水面积1 0 0k m 2 以上的各级支流有1 l 条，其中一级支流7 条，自上 而下分别是上砂水、横江水、龙潭水、石肚水、五经富水、洪阳河及榕江北河；二 级支流有三条分别为灰寨水( 五经富水支流) 、新西河、枫江( 榕江北河支流) ；三 级支流一条为车田河( 枫江支流) 。其中北河是榕江最大的支流，发源于梅州市丰顺 县桐子洋，全长9 2 k m ，集水面积1 6 2 9 k m 2 ，河床平均坡降1 1 4 。，北河桥闸以下为 感潮河段。 榕江流域概况见图2 1 。 北河桥闸 图2 1 榕江水系示意图 9 潮汐河网水环境容量研究 2 1 2 水利工程及河道整治情况 建国5 0 多年来，在党和人民政府领导下，榕江流域进行了多次的河流规划和大 规模的水利建设，已初步形成了防洪( 潮) 、排涝、灌溉、发电、水保、供水、航运 等水利工程体系。榕江干流已建成大溪、瓢杓岭、乌石、三洲等拦河水闸，主要功 能为灌溉兼顾发电、供水。最大支流北河及其他支流上也己建造了众多水利工程， 主要的如北河的北河新闸，横江水的横江水库、河畲水库，五经富水的龙颈水库上、 下库，灰寨水的大北山水库，新西河的新西河水库，车田水的翁内水库等。据统计， 全流域己建成大、中、小( 一) 、小( 二) 型水库1 9 8 座，其中大( 二) 型水库1 5 5 座，控制流域面积8 6 5 4 2 妣2 ，总库容5 6 9 亿m 3 。已开发小水电1 2 5 宗，装机容量 9 9 9 万k w ，年发电量2 7 2 亿k w h 。 2 1 3 社会经济发展情况 榕江流域范围包括汕尾市的陆河县、揭阳市的揭西县、揭东县、榕城区、普宁 市及梅州、汕头等市的部分行政区。据统计揭阳市有土地面积5 2 4 0 k m 2 ，人口密度大、 经济发达。据揭阳市有关统计资料表明，近年来，国民经济稳步健康发展，全市国 民生产总值已超过5 0 0 亿元，工农业和各行业取得较好发展。随着改革开放的不断 深入，工业生产步伐加快，产销衔接迸一步改善，交通运输能力不断增强，邮电通 信日新月异，外贸出口逐年增长。农业基础设施进一步加强，农业生产结构逐步优 化，“三高产业”长足发展，林业“造林绿化达标”成果得到巩固，畜牧业稳步发展， 肉、蛋、禽产量逐年增加，副业和渔业发展较快，结构进一步改善，名、特、优、 稀品种和产量明显增多。 2 1 4 水文气象特征 榕江流域地近亚热带季风气候带，气候炎热多雨，太阳辐射强、日照时数多， 无霜期长。据揭阳市气象局资料统计，多年平均气温2 1 4 c ，最热月( 七月) 平均 气温2 8 5 ，最冷月( 一月) 平均气温1 3 3 ，极端最高气温3 9 2 ( 2 0 0 0 年6 月 5 日) ，极端最低气温。2 7 c ( 1 9 9 5 年1 月1 2 日) 。流域内降水量充沛，前汛期( 4 6 月) 多峰面雨，后汛期( 7 1 0 月初) 多热带气旋雨( 旧时称台风雨) ，流域内多 年降水量变幅在1 8 1 0 - - 2 8 1 5 m m 之间。另据资料统计，全年日照总数在2 0 0 0 小时上 下，多年平均无霜期3 2 0 天左右，多年蒸发量变幅在1 2 0 0 1 5 0 0 m m 之间。 l o 潮汐河网水环境容量研究 流域地处沿海，是西太平洋或南海热带气旋常影响和登陆的地区之一，每年受 其影响，少则l 2 次，多则5 - - - 6 次，热带气旋( 包括热带低压、热带风暴、强热 带风暴、台风) 带来狂风暴雨暴潮，这是本流域的一个重要气候特征。 榕江干流三洲拦河坝、支流北河桥闸以下至出海口处为感潮区，潮位每天出现 两次高、低潮，相邻两次的高潮和低潮的低位不等，涨落潮亦不等，属不规则的半 日潮，特别是榕城区至出海口河段尤为明显。 2 2 水功能区 根据广东省环保局江河水质系统发布的资料，可知榕江流域水功能区划见表 2 2 1 。 表2 2 1榕江流域水环境功能区 现状使现状规划主目标 功能区功能区类型功能区范围 用功能水质导功能水质 车田河饮用水水源保护揭阳三角棚一揭阳下底综合 i i 饮用水源 i i 枫江农业用水区潮州笔架山一揭阳枫口综合 农业i i i 新西河饮用水水源保护丰顺三坑嵊一揭阳西岗山综合i i饮用水源i i 饮用水水源保护丰顺桐子洋一吊桥河下2 k m综合 i i 饮用水源 i i 榕江北河 农业用水区吊桥河下2 k m 一揭阳炮台综合 i i i农业i i i 洪阳河饮用水水源保护普宁大尖山一揭阳神港综合i i饮用水源i i 灰寨水饮用水水源保护揭西六排嶂一揭西桃溪洲综合i i 饮用水源 i i 五经富水饮用水水源保护丰顺楼子嶂一揭西双溪咀综合 i i 饮用水源i i 饮用水水源保护陆丰凤凰山一揭阳侨中综合i i饮用水源i i 榕江南河农业用水区揭阳侨中一揭阳灶浦镇新寮综合i i i农业i i i 农业用水区 灶浦新寮一揭汕市区交界处综合 i i i农业i i i 2 3 污染源状况 目前揭阳市治理工业污染已初见成效，水体污染的主要污染源己转为生活污水， 占污染总量的9 5 。广东榕江流域揭阳境内排污口基本情况见表2 3 1 ，入河排污口 分布见图2 2 。 匝鞭憾唰迥口蛉辕毫督嫂工；终n式匝 垦蜂窝暑 妖謇删肄辉薛苌匿襄疑 潮汐河网水环境容量研究 表2 3 1 榕江流域排污口基本情况 入：阿污染物总量 排污口污水化学需 氨氮总氮总磷排入河流排污口名称 且 氧量位置里 ( k d )( k g d )( k g d ) ( m 3 s )( k d ) s 2钱坑排污口o 0 11 7 2 8 81 0 4 13 1 5 1 3 5 6 榕江南河 s 7 里湖排污口 o 0 61 1 6 4 1 l7 3 9 72 0 7 1 22 8 4 9 乌石坝至 s 8 梅塘排污口 o 0 24 6 4 9 32 7 1 28 6 0 39 5 9 三洲拦河 s 1 9 亦冈羽f 污u o 0 24 2 1 9 22 1 1 08 1 9 27 9 5 $ 2 0棉湖排污口0 0 61 2 0 1 6 4 1 0 6 0 31 8 1 3 73 3 1 5 坝段 $ 2 1凤江排污口o 0 11 7 1 2 31 0 4 1 3 0 9 64 3 8 $ 2 8东园排污口0 0 11 6 4 3 89 5 93 0 1 4 3 2 9 塔头排污口 o 0 11 8 0 5 51 1 2 33 2 6 0 3 8 4 五经富排污口 0 0 21 0 7 1 7 82 7 6 75 7 8 11 0 9 3 2 京溪园排污口 o 0 11 8 8 7 71 2 0 53 3 7 04 11 五经富水 $ 2 4 南山排污口 0 0 11 7 5 8 91 0 6 83 2 0 53 8 4 灰寨排污口 0 0 11 9 6 4 41 2 6 03 4 7 95 2 1 金和排污口 0 0 21 2 1 7 8 12 1 6 45 5 3 41 3 2 8 8 s 1 白塔排污口 o 0 11 3 4 7 91 2 0 52 0 0 04 3 8 s 11 霖磐排污口 o o l1 3 6 1 61 0 6 81 0 6 86 8 5 s 1 3 南溪排污口 o 0 35 2 6 8 53 0 4 19 7 8 11 0 6 8 s 1 4 广太排污口 o 0 24 0 0 8 22 3 5 67 3 7 08 2 2 s 1 6月城排污口0 0 12 7 0 6 8 1 2 3 35 3 9 74 9 3 榕江南河 s 1 7梅云排污口 o 0 11 5 4 7 91 2 8 82 6 5 86 8 5 三洲拦河 s 1 9磐东排污口 o 0 12 1 5 3 41 7 5 33 7 5 39 0 4 坝址揭汕 $ 2 0北窖河0 4 17 8 4 8 2 22 9 0 9 61 6 1 0 9 61 3 1 7 8 s 2 1市区排污口o 1 93 9 1 8 6 33 4 9 5 96 5 8 3 61 8 4 9 3 交界段 $ 2 2 秀水桥 0 1 73 3 9 8 0 81 5 8 0 86 8 7 1 26 9 8 6 腰龟桥 0 4 48 6 0 4 9 33 2 2 1 91 7 5 6 7 11 4 8 4 9 $ 2 3 仙桥排污口 o 0 12 0 6 0 31 7 8 13 5 0 79 3 2 $ 2 9 渔湖排污口 o 0 12 8 7 6 72 4 9 34 8 7 71 3 1 5 $ 4 1炮台排污口 0 0 47 6 3 2 95 3 1 51 2 4 9 32 0 5 5 $ 5 8地都排污口0 0 23 4 7 6 71 6 9 9 6 7 4 07 4 0 $ 6 9 新亨排污口 o 0 27 0 6 6 8 56 0 8 28 4 3 82 8 2 7 4 0 $ 7 1 桂岭排污口 o 0 07 1 5 l6 5 81 0 6 81 9 2 榕江北河 s 8 1 锡场排污口 o 0 11 0 2 7 49 0 41 5 3 43 5 6 $ 9 9曲溪排污口o 1 22 2 7 6 7 1 1 5 1 5 l3 9 1 5 15 5 8 9 s 1 0 7玉窖排污口o 1 02 0 6 4 1 18 0 o o4 2 7 1 23 4 7 9 枫江 s 1 0 9 登岗排污口 0 1 63 0 8 0 2 71 1 9 1 86 3 7 5 35 2 0 5 埔田排污口 0 o o5 4 7 94 9 38 2 22 4 7 车田河 s 1 1 3 云路排污口0 o o6 0 8 25 4 89 0 4 2 4 7 洪阳河 s 1 1 5 洪阳排污口 0 0 36 6 0 8 24 0 5 51 2 0 0 01 3 9 7 1 3 潮汐河网水环境容量研究 2 4 水质现状 2 4 1 水质现状评价 采用2 0 0 1 年非汛期( 1 月至3 月，1 0 月至1 2 月) 均值进行榕江水质现状评 价，监测断面位置见图2 3 。 北河桥闸 图2 3 榕江水系水质监测断面位置示意图 ( 1 ) 评价项目 根据榕江水系水污染特征，选择溶解氧、五日生化需氧量、高锰酸盐指数、 化学需氧量、挥发酚、砷、总磷为评价因子。 ( 2 ) 评价方法 对于一般污染物采用单因子评价指数法，上：旦 1 s ： 式中：e 为第f 种评价因子在环境中的观测值，墨为第f 种评价因子水质标准。 对于溶解氧采用标准指数法， 蛳 d o 广d o s ，d g d g ； s o o j = 1 0 - 9 d o j ，d o , d o s ；d o ，：4 6 8 i ( 3 1 6 + 丁) l ，。， ； ，2 ( 3 1 6 + 丁) 式中：d o s 为溶解氧水质标准，o o j 为溶解氧在环境中的观测值，d q 为饱和溶 1 4 潮汐河网水环境容量研究 解氧。 ( 3 ) 评价标准 采用地表水环境质量标准( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) ，见表2 4 1 。 表2 4 1 地表水环境评价执行标准 单位：m g l 污染物标准限值溶解氧 b o d sc o d m nc o d氨氮挥发酚 砷 总磷 i 类 7 5321 50 1 50 0 0 20 0 5o 0 2 i i 类 6341 50 50 0 0 20 0 5o 1 i i i 类5 4 62 010 0 0 5o 0 5o 2 类 361 03 01 5o 0 1o 1 0 3 v 类 21 01 54 02o 1o 1o 4 ( 4 ) 评价结果 评价结果见表2 4 2 。可知，榕江南河三洲拦河坝至揭阳侨中段水质超标， 超标因子为溶解氧( 0 7 1 倍) 、氨氮( o 3 4 倍) ；榕江北河水质较差，超标因子主 要为溶解氧、c o d m 。、氨氮、总磷，以氨氮超标最为严重。枫江水质为劣v 类， 远远超过类水质标准，超标因子为b o d s 、氨氮，超标倍数分别为o 8 7 、1 0 0 。 据此可知，榕江水系水质污染严重，水资源保护和水污染治理已刻不容缓。 表2 4 2榕江水质现状评价 评价 评价河段 代表断面 评价项目 水质 河流 溶解氧b o d 5c o d m 。c o d氨氮挥发酚砷 总磷 类别 乌石坝一 东桥园 均值6 0 01 4 01 7 04 _ 3 00 3 80 0 0 l0 0 0 40 0 8 i i 三洲拦河坝 水质类疑iiii iiii i 榕江南河 均值 5 5 3 1 4 02 8 06 9 0 0 6 70 0 0 l0 0 0 8 70 0 9 i i i 南河 三洲拦河坝水质类别 iii ii1 1 - iiii i 大桥 超标倍数 o 7 l0 3 4 揭汕交界 均值5 6 01 0 33 2 08 0 0 0 3 80 0 0 10 0 0 4 地都1 1 1 水质类别 i i iii iii ii i 北河桥闸一北河 均值 6 8 01 5 04 1 0|0 7 2o 0 0 1o 0 0 4 5 i i i 水质类是 i iii i ii i iii 榕江 吊桥河下2 k m新桥 超标倍数 o 0 2 50 4 4 北河 监测值2 8 02 1 04 2 01 0 4 01 3 30 0 0 2 0 0 0 90 2 1 3 吊桥河下2 k m北河李 v 一双溪咀网渡口 水质类疑viiiii 超标倍数d 卯0 3 3o 0 6 5 监测值|1 1 2 09 4 03 o o0 0 0 l0 0 0 4 5 劣v 枫江揭阳境内 深坑水质类别劣v 劣vii 超标倍数0 8 6 7i o o 潮汐河网水环境容量研究 2 4 2 水质变化趋势分析 为了分析榕江水系污染状况，本文以东桥园监测站为代表，