九龙江流域水环境容量变化及污染物总量控制措施研究.doc

九龙江流域水环境容量变化及污染物总量控制措施研究摘 要：以水环境容量为理论基础的污染物总量控制是当今水污染控制的发展趋势。随着社会经济的发展，我国水污染问题日益严重，急需要科学有效的开展水污染总量控制工作因此，研究流域的水环境容量和污染物总量控制，具有重要的理论与实际应用价值。本研究先通过单指标评价和模糊评价法，对水质进行评价确定了九龙江流域的主要水质超标因子，建立水质模型，运用模拟计算了九龙江干流段丰、平、枯三个水期的环境容量，最后提出了九龙江流域的水污染总量控制相关措施建议。主要研究结论如下：通过污染源调查和水质评价，确定九龙江流域的主要水质超标污染物为生化需氧量、氨氮、总磷和大肠菌群，选择这4个水质因子作为水质模拟的指标；对丰、平、枯水期模型的BOD氧化速率、氨氮硝化速率、有机磷水解速率和病原体衰减速率等参数进行校正，验证模型具有较好的模拟精度，适合九龙江干流的水质模拟和预测。最后针对九龙江流域的实际情况，提出保证总量控制目标有效实旌的经济、技术手段和监督管理措施。关键词：水环境容量；九龙江；水质评价；水环境容量Abstract： Water environmental capacity as the theoretical basis of the total pollutant control is the development trend in todays water pollution control. As social and economic development, Chinas growing water pollution problem, an urgent need to carry out scientific and effective total pollution control work. Therefore, the study basin water environmental capacity and total pollutant control, has important theoretical and practical value. In this study, the first single index evaluation and fuzzy evaluation method, evaluation of water quality to determine the Jiulong River exceeded the water quality of the main factors, the establishment of water quality models, using simulation of the Jiulong River section of abundance, flat, dry period of three water environment capacity, and finally made a total Jiulong River water pollution control related measures. Main findings are as follows: water quality through pollution investigation and evaluation, to determine the Jiulong River exceeded the water quality of major pollutants biochemical oxygen demand, ammonia nitrogen, total phosphorus, and coliform bacteria, selection of the four water quality factors as indicators of water quality modeling; of Feng, flat, dry season model of BOD oxidation rate, nitrification rate of ammonia nitrogen, organic phosphorus hydrolysis rate and decay rate of pathogens such as calibration parameters, validate the simulation model has good accuracy, Jiulong River for water quality modeling and prediction. Finally, the actual situation for the Jiulong River, proposed to ensure effective implementation of Jing total control objectives of economic, technical means and measures for supervision and management.Keywords: water environmental capacity; Jiulong; water quality assessment; water environmental capacity目 录摘要- 1 -1.研究区概况- 3 -1.1自然环境概况- 3 -1.1.1河流概况- 3 -1.1.2气候气象条件- 3 -1.1.3水文特征- 4 -1.2社会经济条件- 7 -2.研究区水质现状评价- 8 -2.1排污情况与水质状况- 8 -2.1.1排污基本情况- 8 -2.1.1.1工业废水- 8 -2.1.1.2生活污水- 9 -2.1.1.3生活垃圾污染- 10 -2.1.1.4畜禽养殖污染- 11 -2.1.1.5- 12 -2.2水质现状综合评价- 13 -2.2.1断面选择和资料来源- 13 -2.2.2评价因子和评价标准的确定- 14 -2.2.3评价模型的建立- 15 -2.2.3.2模糊评价- 15 -2.3水质污染的成因- 18 -3.研究区水环境容量估算- 18 -3.1水环境功能区划分和排污口概化- 18 -3.1.2排污口概化- 18 -3.2水环境容量的估算- 19 -3.2.1参数的确定- 19 -3.2.2水环境容量估算方案及结果分析- 19 -4.研究区水环境污染物消减量的计算- 21 -4.1污染源调查及污染物估算- 21 -4.1.1工业污染源- 21 -4.1.2农业污染源- 21 -4.1.3生活污染源- 21 -4.2污染物环境消减量的估算- 22 -4.3污染物消减量估算结果分析- 22 -5.污染物水质改善及保护对策- 23 -5.1经济手段- 23 -5.2工程技术手段- 23 -5.3总量控制监督管理措施- 24 -参考文献- 26 -1.研究区概况1.1自然环境概况1.1.1河流概况九龙江是福建第二大河流，位于福建省西南部，主要流经龙岩和漳州两市境内，在厦门附近海域入海。九龙江流域位于北纬242353255338，东经11646551180217之间。九龙江流域地质构造复杂，主要结构为中生代岩浆岩黑云母花岗岩岩体分布最广泛。流域内主要山脉有北部的戴云山脉和西部的博平岭山脉。地貌类型以中、低山为主，山脉为北东(NE)、东北东(NNE)走向，多群山、峡谷。流域地势自西北向东南倾斜，由中山、低山、高丘、低丘到平原作有规律展布。下游漳州平原是福建省最大的平原。1.1.2气候气象条件九龙江流域地跨南亚热带和中亚热带，绝大部分区域属亚热带海洋性季风气候区，气温及降雨时空差异显著(见图1-1和图1-2)。流。流域内多年平均气温19.921.1左右，年均气温的总体变化趋势是由东南向西北递减。流域内多年平均降水量14001800mm，以中部西溪和北溪的分水岭为最大，最高达2000mm，向东南沿海递减，沿海为12001300毫米。流域降雨量季节变化显著，春夏多锋面雨，夏秋多台风雨，常造成洪水。雨季通常可分为：3-4月的春雨期、5月的梅雨期、7-9月的台风雨期。降雨主要集中在49月，降雨量约占全年的75。流域内多年平均水面蒸发量10001500mm，陆面蒸发量700mm。图1-1九龙江流域年均气温及年降雨量分布图资料来源：洪华生等：九龙江流域农业非点源污染控制研究报告书，2004年。图1-2九龙江流域1993-2003年月雨量分布图资料来源：洪华生等：九龙江流域农业非点源污染控制研究报告书，2004年。1.1.3水文特征九龙江由北溪、西溪和南溪三条主要河流汇合组成，每条河流又有众多支流汇入。其中北溪是主流，以万安溪为主源，发源于连城县曲溪乡将军山，河长272km，流域面积9640km2，流域面积大于500 km2以上的主要支流有万安溪、雁石溪、新桥溪、双洋河、溪南溪、龙津溪等，；西溪以船场溪为主源，源于南靖西部的博平岭山脉，河长172km，流域面积3940km2，流域面积大于500 km2以上的主要支流有船场溪、花山溪、芗江溪(又称龙山溪)；南溪较小，无大的支流，全部在龙海境内，源于博平岭山脉东南端的平和、漳浦两县交界处，河长88km，流域面积660km2。北溪和西溪汇合于龙海长洲，至浮宫又有南溪汇入，经厦门港入海。九龙江主要干支流水系分布如图2-3所示，九龙江流域面积500kin2以上的河流径流量统计见表1-1。图1-3 九龙江水系分布示意图表1-1九龙江流域面积500km2以上的河流径流量资料来源：福建省水利厅：福建省九龙江流域综合规划修编报告，2006年九龙江流域水系主流与山脉走向垂直，支流多与山脉走向平行，与串珠状河谷盆地交错相间，属山区性河流。主要特点是水量丰富，径流的年际变化不大，季节性交化明显，河流切割强烈，多峡谷险滩，河床比降大，水流急。九龙江流域干支流坡降见表1-2所示，对应河段划分结果可得到各河段的坡降。九龙江北溪河道平均比降2.4，西溪河道平均比降3.1。表1-2 九龙江主要河段平均坡降九龙江流域多年平均径流量149亿m3，浦南水文站是北溪的主要控制站，控制流域面积8490km2，约占北溪流域面积的881，浦南水文站多年平均流量2814m3s，年均径流量82.3亿m3/s；郑店水文站是西溪的主要控制站，控制流域面积3419km2，约占北溪流域面积的86.8，郑店水文站多年平均流量117.0m3s，年均径流量368亿m3s；南溪未设水文站。九龙江流域年径流量与年降雨量变化趋势相同，丰枯年径流量相差悬殊。其中，西溪流量变率大于北溪。九龙江河流悬移质含沙量平均每年0.210 kgm3，北溪浦南站和西溪郑店站的河流悬移质输沙量相加平均每年为2.48106 t。1.2社会经济条件1.2.1工业发展状况九龙江流域地处福建省经济较为发达的东南沿海，在福建省经济发展中占有极其重要的地位。九龙江流域土地肥沃，物产富饶，是福建省农业高产区。粮食作物以稻谷为主；经济作物有甘蔗、芦笋、烟叶、花生等；水果种类更是繁多，有著名的芦柑、香蕉、荔枝、龙眼、菠萝、柚子等。流域内具有丰富的矿产资源，主要矿产资源有石灰石矿、煤矿、铁矿、高领土矿、矿泉水、花岗石等，其中潘洛铁矿是福建铁矿生产基地，漳平的煤矿是福建唯一的烟煤产地。九龙江中上游和深入山区的许多支流均具一定落差，水量丰富，发展中小水电条件优越。到2005年底，流域内9个主要市县区的国内生产总值(GDP)高达64613亿元。九龙江流域漳州境内产业发展以“先进加工制造+高新技术产业一的目标，重点发展食品加工业、机械工业、电力工业和家电工业四大工业支柱产业，同时大力发展现代物流业、高优生态农业和旅游业。到2005年底，漳州市的第一、二、三产业的产业结构比例为25：392：358。流域龙岩境内调整农业种植结构，改善农业生产条件，发展林业生产，使畜牧业生产保持较快的增长速度，稳步发展渔业生产，工业、建筑业等第二产业保持较快的增长速度，与此同时，不断发展壮大第三产业。新罗区作为地区中心城市，主要发展综合职能。漳平市作为地区次中心城市，主要是以铁路枢纽，重工业为主。以产业结看，新罗区表现出以第二产业为主的态势，漳平市则表现出以第二和第三产业为主体的态势。近年来，九龙江流域畜禽养殖业发展迅速，其中规模养猪业是九龙江流域农业的一大特色，已成为九龙江流域内农业的支柱产业。1.2.2水资源利用情况水资源的开发利用主要包括农业用水、工业用水和城乡居民生活用水。20002006年全流域用水量总体上变化不大，平均用水量为25亿m3 ，见表1-3 。以2003年为例，全流域用水总量22O3亿m3 ，其中，农业方面年用水量达1176亿m3 ，占总用水量的53.38 ，工业年用水量766亿m3 ，占总用水量的3477 ，生活年用水量261亿m3 占总用水量的1185 ，这里包括城镇生活用水113亿m3 ，农村生活用水148亿m3 。由此可见，在总供水量中，以农业用水为主。表1-3 20002006年九龙江流域用水情况统计表 亿m3 行政区2000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年多年平均漳州市15.516.7213.312.5913.1613.3013.6414.15龙岩市9.71109.549.4710.229.699.479.73厦门引水1.41.41.41.41.41.41.41.4九龙江流域26.6128.1224.2423.4624.7824.3924.5125.28以2003年为例，流域各类水利工程总供水量为1885亿m3 ，其中地表水供水1394亿m3 ，占74 ，地下水供水量082亿m3 ，占4 。在地表水供水量中，蓄水工程占26 ，引水工程占62 ，提水工程占12 。总的来看，九龙江流域供需水基本上平衡。2.研究区水质现状评价2.1排污情况与水质状况2.1.1排污基本情况2.1.1.1工业废水九龙江流域的工业废水污染源主要分布在九龙江北溪和西溪的主要干支流沿河两岸的城市及其附近范围内，实地调查发现，部分工业废水未经处理或经初级处理后直接排放进入九龙江水体，对九龙江水质产生了很大影响。根据“十五”全国环境统计信息系统中漳州与龙岩数据库，统计整理得到各县区逐年的COD去除量，COD排放量，将两者相加得到数据库统计部分的COD产生量。考虑到环境统计只对国企、集体及较大的企业进行统计，小型及个体企业无进行统计，实际的工业用水量、废水捧放量、COD和氨氮排放量应在信息系统数据库中的各项指标数据的基础上扩大一定比侈l。据环境计数据库统计的工业源强约占全部源强的80本报告按80的比例放大得到全部COD排放量，最后再扣除前述COD去除量，可得该县区实际的工业COD排放量。因环境统计未对总磷进行统计，而总磷与COD、氨氮一样，是环保中主要污染排放总量控制物质，氨氮、总磷是植物性营养物质，这些污染捧入水体后很容易引起藻类及其它浮游生物大量繁殖造成水体湖泊富营养化。九龙江流域龙岩境内的新罗区与漳平市的工业企业以造纸、化工、水泥行业为主，其中造纸和化工行业产生的工业废水分别约占工业废水等标负荷的75和10以造纸和化工为主的工业行业结构决定了龙岩境内工业废水具有BOD含量高、COD含量高、pH变化大、含盐量高、毒性强、成分复杂、难降解、碱性大、恶臭、废水量大的特点九龙江流域漳州境内的工业企业以食品加工、化工、造纸、纺织及建材为主，这些行业所排放的工业废水占所有工业废水捧放总量的80以上，另外纺织和建材行业也占有一定比例其工业结构特点决定了漳州境内工业废水具有BOD高、致病菌多、恶臭、废水量大等特点。九龙江流域目前只有新罗区(龙岩城区)和漳州市辖区的部分工业废水捧入污水处理厂处理，大部分工业废水都是经过工业企业自行处理排放或者直接排放。其中2004年新罗区排入污水处理厂的工业废水约占全部工业废水的16，全部工业废水的达标排放率约为96，漳州市辖区排入污水处理厂的工业废水约占全部工业废水的63，全部工业废水的达标排放率约为85。全部工业COD、氨氮与总磷的排放量进一步按入河系数(09)计算得到全部工业COD、氨氮与总磷的入河量(表21)。表2-1 九龙江流域各县区主要工业源污染物入河量2.1.1.2生活污水九龙江流域大部分地区处于经济发达的闽南地区，人口众多，生活污水是九龙江的主要水污染源之一。九龙江流域内的城市人口主要集中在龙岩市区(新罗区)和漳州市区，以及两市所辖的县市城区，其中新罗区和漳州市区的城市人口比例较大，新罗区城市人口与农村人口比例可达2：l，漳州市区城市人口与农村人口比例为3：2左右其他县市的城市人口所占比例普遍较小。九龙江流域内村庄住宅分散程度较大，农村生活污水未经处理随意排放已成为流域水质恶化的主要原因之一。农村生活污水不仅包括农村人口产生的污水，还包括农村散养的畜禽产生的污水，通过核算人均畜禽养殖数，进行人均综合污染物排放系数的核算。农村人口的生活污水产生量按100升/人天计算，COD产生量按69g/人天计算，氨氮产生量按4 g人天计算。按照人均散养06头猪计算，污染物增加量为COD 30 g/人天、氨氮6g/人天，因此农村生活污水的污染物含量采用综合排放系数计算，COD按70 g人天计算，氨氮按10 g人天计算。参考龙岩和漳州环境容量报告，考虑到实际情况，在本报告中生活污水来源污染物入河系数城市采用0.6，农村采用0.2计算生活污水的污染负荷入河量(表2-2) 表2-2 九龙江流域各县区生活污水源污染物入河量2.1.1.3生活垃圾污染九龙江流域的各种垃圾排放虽然不能直接对九龙江河水造成污染，但是在降雨期间因为雨水的冲刷作用，垃圾中的各类污染物会随地表径流以非点源污染的方式造成九龙江的水质污染。九龙江流域城市生活垃圾排放量按440千克人年计算，农村生活垃圾按180千克人年计算。其中人口统计数据取自历年漳州统计年鉴、龙岩统计年鉴、福建统计年鉴、福建农村经济年鉴。城市生活垃圾去除量根据垃圾处理场的运行能力进行计算，垃圾产生量减去垃圾处理量可得到实际垃圾排放量。对于九龙江流域垃圾污染负荷的计算，城市生活垃圾中COD含量取90毫克克，农村生活垃圾中COD含量取95毫克克，由于农村生活垃圾存在着随便乱弃的现象以及其他垃圾的混杂，所以取值相较于城市生活垃圾高。九龙江流域生活垃圾中氨氮和总磷的含量可按COD是氨氮的7倍，氨氮是总磷的6.5倍进行计算。城镇和农村生活垃圾会随雨水的径流部分入河参考龙岩相关统计资料，结合实际(所调查区域只有一个垃圾填埋场投入使用)，按入河率为10计算垃圾COD、氨氮和总磷的入河型 (表2-3)。表2-3九龙江流域各县区生活垃圾源污染物入河量2.1.1.4畜禽养殖污染规模养猪业所带来的水污染物具有极大的不确定性：一方面，规模养殖场具有固定的排污口，有利于进行排污控制；另一方面，养殖废物治理比例不大，且往往效果不佳，在降雨冲刷下养殖废物中氮磷输出成为流域农业非点源污染的主要来源之一。跟据实地调查，九龙江流域内大部分养殖户环境意识不强，其污染处理设施并没有完全正常运转，超标排放的现象严重。一些生猪散养户、禽类养殖户和牛羊养殖户等甚至根本没有配备相应的处理设施，多数养殖场建在沿江两岸，大多采用水冲式清粪，很少采取“干湿分离一技术方法，产生大量粪污。除大中型养猪场具有沼气工程处理能力外，绝大多数的粪便以直接还田，进鱼塘等传统方处置，小部分堆置路边，在降雨冲刷下，直接进入周边水体。规模较大的养殖场虽建有沼气池或生化塘等处理设施，但因管理不力，往往在运营一段时间后其处理效率很低，未达标废水直接排入九龙江水系。许多养猪户属于家庭式养殖，利用自己的责任田或者自由地建造猪舍，导致猪舍小，无污水处理设施和场地，仅仅靠少量体积的沼气池过滤便直接捧入九龙江河流造成对河水的严重污染问题，规模养猪业产生的污水是九龙江水质氨氮超标的主要贡献因子之。跟据2003年7月至8月对九龙江流域各县区乡镇的规模养猪场(存栏200头以上)进行的现场调查，全流域的规模饲养生猪的类型主要是存栏200-500头之间的小规模场，漳州地区的存栏200-500头之间的养殖场占到4534，龙岩地区这种现象更为突出，存栏200-500头之问的养殖场占到6717图3-7为九龙江流域内具有规模养猪场的村庄分布，其中规模养猪场最多的村庄为龙岩市新罗区东肖街道的溪连村，多达44个规模养猪场龙岩的新罗区、漳州的芗城区和龙海市是规模养殖场的密集地，如九龙江北溪上游新罗区的雁石、曹溪、红坊、江山、龙门、东肖等镇，漳州芗城区的石亭、天宝、芝山、浦南等镇，南靖的靖城、山城镇，以及龙海的自水、角美等镇，绝大部分分布在九龙江的沿岸区域。表2-4九龙江流域各县区生猪养殖污染物流失量2.1.1.5九龙江流域特别是漳州平原是福建省农业比较发达的地区，闽东南的特色农业带。近年来，随着农业结构的调整，九龙江流域内蔬菜、水果、花卉等经济类作物种植面积迅速增加，化肥等农业化学品施用量明显增加，化肥施用水平高于全国平均水平，居福建省首位，化肥过量施用导致的面源污染在水环境恶化中扮演了重要的角色。据2001年统计，平均每公顷耕地施用氮、磷肥的折纯量分别为387kghm2、173 kghm2，氮肥的施用量远超过了世界规定的防止化肥流失的警戒线275kUhm2在实地调查中发现，农民现有的施肥方式、施肥时间不尽合理，一味追求高产出而过量施肥的现象较普遍，对氮、磷、钾肥的施用比例把握较差，有机肥的投入量不够，因化肥施用造成的农田养分的流失较严重。对九龙江流域典型小流域出口水质降雨及非降雨期的定点监测，发现化肥施用水平与径流中总氮、总磷浓度有很强的相关性。九龙江流域农田径流中总氮和总磷含量分别为5-20mgL和01-1mgL，特别在暴雨期间，农田中大量过剩营养元素随径流进入九龙江，最终汇入厦门海域，加剧海域富营养化。表2-5九龙江流域各县区农田径流源污染物入河量2.2水质现状综合评价2.2.1断面选择和资料来源从1996年开始，福建省环境监测中心在九龙江流域面积500km2以上的主要干支流上设置水质监测断面进行水质监测，在雁石溪上游设置背景断面，在流经城市、县城等污染较重的河段设置对照、控制断面，在河流流出、入市境及县市界的交界处设置交接断面，在各水厂取水口上游设置控制断面，在如海口设置控制断面。经过几经调整，目前共设有18个水质监测断面，空间布局如图3-9所示漳州和龙岩市环境监测站每逢单月在各断面同时进行水质监测采样，全年监测6次，共监测29个水质项目。图2-1九龙江水质监测省控断面空间布局资料来源；福建省环境保护局：福建省环境监测技术规定(汇编)，2003年5月2.2.2评价因子和评价标准的确定对照九龙江流域水环境功能区的水质标准，对九龙江水质监测控制断面的水质数据进行分析评价，从多项水质监测指标中找出主要超标因子。根据I：地表水环境质量标准(GB38382002)的要求，地表水环境质量评价应根据应实现的水域功能类别，选择相应的类别标准，进行评价，评价结果应说明水质达标情况，超标的应说明超标项目和超标倍数。本文进行九龙江流域水环境功能区水质评价是为找出主要污染因子，以进行水环境容量计算及总量控制研究，因此采用单项水质参数评价方法。单项水质参数评价是将每个污染因子单独进行评价，该方法能客观地反映水体的污染程度，可清晰地判断出主要污染因子。综合考虑，选择的八个评价因子，具体是：高锰酸盐指数、生化需氧量、氨氮、石油类、总磷、氟化物、大肠菌群、硫化物2.2.3评价模型的建立2.2.3.1单项水质参数评价单项水质参数评价方法采用标准指数法，其计算公式如下：式中：一单项水质参数i在第j点的标准指数；一(i,j)点的污染物浓度或污染物i在预测点(或监测点)j的浓度，mgL,一水质参数i的地表水水质标准，mgL。溶解氧污染指数计算如下式:,DO= 468/(31.6+T)式中，溶解氧DO在预测点（可监测点）j的标准指数； DO监测点或预测点（可监测点）j处DO的浓度，mg/L； DO饱和溶解氧DO的浓度，mg/L； T水温，； DO的水质标准，mg/L。如果水质参数的标准指数l，表明该水质参数超过了水环境功能区规定的水质标准，已经不能满足水环境功能区的使用要求。2.2.3.2模糊评价模糊综合评价判法是以隶属度来描述模糊的水质分级界限的。它能较准确的刻画环境质量客观存在的状况，并获得符合实际的评价效果。计算步骤如下。（1）隶属度的确定假设地下水水质一般可分为m个等级，即 V= 级，级，m级设C表示某一样品一种污染因子（x）的浓度，则x对于等级V的隶属关系可按下式计算。级 （2-8）级m-1级： （2-9）m级 （2-10）式中，n污染因子数； m水质级别数； 某一样品第i种污染因子第j级的国家标准浓度。由此得到某一样品的几种污染因子的隶属度矩阵 （2-11）同理可得k取样点的几种污染因子的k个隶属度矩阵，。（2）权重的确定根据n 种污染因子所产生的污染作用不同，可按下式计算，的到权重矩阵A （2-12）其中，。（3）模糊矩阵的符合运算综合评判结果是通过权重矩阵A和模糊关系矩阵R的符合运算得到的，因此有矩阵： （2-13）（4）以上结果是对应于集合V上的各项隶属度，取其中最大者所对应的水质级数为评价水体的级数。2.2.4评价结果及分析本文选择2005年九龙江省控断面的水质监测数据年均值，按照地表水环境质量标准中水环境功能区的水质标准进行九龙江流域水环境功能区水质评价。水温、pH值等非水污染因子属于水体本身特性指标，不做评价，挥发酚、氰化物、砷、汞、六价铬、铅、镉、铜等项目的大多未检出或检测值浓度较低且波动很小，因而不参与分析评价。供选择高锰酸盐指数、生化需氧量、氨氮、石油类、总磷、氟化物、大肠菌群、硫化物等8个项目作为水污染因子评价项目，评价结果如表26 九龙江流域水质污染指数(2005年) 所示。可以看出，生化需氧量、氨氮、总磷、大肠菌群在个别水质控制断面都存在不同程度的超标现象。其中北溪的北2断面虽然是执行类水环境功能区水质，但水质超标情况依然严重，说明龙岩城区的污染负荷对九龙江北溪水质的影响很大，是需要重点控制水污染的区域。最近几年九龙江各监测项目污染指数有升高趋势，这是因为九龙江流域地区的经济发展较快，随之而来的水污染负荷加大，说明西溪的水污染控制力度已经落后于经济发展速度，急需加强水污染控制。另外一个显著特点是大肠菌群普遍超标严重，虽然这是我国南方地区水质问题的普遍现象，但由于其对引用水源造成的较大影响，因此需要加强控制本文选择生化需氧量、氨氮、总磷、大肠菌群作为水质模拟和水环境容量计算的污染因子，另外因为溶解氧是水质总体特征的综合表现值，因此把溶解氧作为水质模拟的因子之一2.3水质污染的成因九龙江流域水环境污染物主要来源于工业废水、生活污水、养猪业废水、农业面源污染等。本文以九龙江流域涉及的龙岩新罗区、漳平市、漳州市区、华安县、长泰县、龙海市、平和县、南靖县等行政区域为污染源统计单位九龙江北溪接纳来自新罗区、漳平市、华安县、长泰县、漳州市辖龙文区以及龙海市小部分的水污染物，北溪的支流雁石溪是龙岩市区的主要纳污水系；九龙江西溪接纳南靖县、平和县、漳州城区、漳州市辖芗城区以及龙海市部分水污染物，西溪是漳州市区的主要纳污水系3.研究区水环境容量估算3.1水环境功能区划分和排污口概化 3.1.1水环境功能区划分水环境功能区划是水资源合理开发利用与有效配置的重要手段，也是进行水质监测评价、环境容量计算，实施总量控制，进行区域水环境质量考核的重要依据福建省、龙岩市、漳州市的有关水利和环保部门先后制定了有关九龙江的水环境功能区划，区结果按5类水环境功能区执行地表水环境质量标准(GB38382002)水质标准。流域内有2个I类水环境功能区：北溪的万安溪源头至梅花山自然保护区、西溪的龙山溪源头至南靖乐土自然保护区；各饮用水源地一级保护区，主要是流域内各自来水厂取水口区域，划为II类水环境功能区；绝大大部分河段，包括工业用水、农业用水、渔业用水、饮用水源地二级保护区，划为类水环境功能区；只有北溪支流雁石溪的部分支流和河段，西溪支流程溪的部分河段拟划为类和V类水环境功能区。九龙江流域的省控监测断面中II类水质功能断面有4个，占断面总数的25，类水质功能断面有10个，约占断面总数的60。本文根据九龙江水环境功能二级区划进行水质评价、环境容量计算和污染物排放总量控制工作。3.1.2排污口概化对同一个水功能河段而言，污染物排污口通常不规则地分布于河流的不同断面，功能区控制断面的断面平均浓度将由所有排污口污染源在控制断面产生的浓度进行叠加得到。而水环境容量应是控制断面在满足水质目标的条件下，在规划准则的引导下，各排污口所能排放的污染物的最大数量。考虑到此项工作的复杂性及水环境规划本身的要求，可将排污口在功能区的分布加以概化，即认为污染物排放口在同一功能区内沿河道均匀分布.并认为污染源源强在同一功能区内沿河道均匀分布。此概化实际上体现了污染物分布的一种平均状况，对某一河段也许存在一定偏差.但从统计和规划的特点来看，却综合反映了若干河段污染物放的一种平均状态，因而可据此推算一维河道的水环境容量。本文的概化口以污染物的等标负荷为权重进行概化求算，情况比较简单时，直接利用污水量权重进行概化。3.2水环境容量的估算3.2.1参数的确定（1）复氧系数流动的水体从大气中吸收氧气的过程为“复氧过程”。这种空气的氧溶解到水体中的现象，是一种气液之间的对流扩散过程，也是气体的传输过程。复氧系数随水温的增高而增大。其确定放法大致可分为两类，一类是实测，另一类是估算。本文采用估算法，直接估算得出结果。（2）扩散系数水流扩散参数是针对河段而言，各河段不同。有两种设置方式：一是在各河段参数输入过程中分别设定，二是由模型根据河段水力参数自动计算。如果在各河段参数输入过程中没有设置，则模型会根据河段水力参数自动计算该参数。由于各河段水力参数齐全，本文选择模型自动计算。（3）耗氧系数耗氧系数是单位时间内水体中实际存在的有机物（BOD）浓度的相对衰减速率，单位1/d。其大小，体现了水中好氧微生物对有机物降解转化的速度，其影响因素有污染物成分，组成比例、浓度大小、水温、pH值、水动力因素和悬浮物等。耗氧系数随河水中的生物与水文条件而变化，不但各条河流的不同，即使同一条河流的各个河段也不尽相同，因此需要对个河段的耗氧系数进行估算。由于天然河流与实验室模拟条件不同，试验资料求得的耗氧系数值常小鱼天然河流的值，可采用经验公式进行估算。本文采用实验室测定法式中，I河流水力坡度，无量纲； u河流平均速度，m/d； H平均水深，m； 模型计算中采用的耗氧系数，1/d； 实验室测定的耗氧系数，1/d。3.2.2水环境容量估算方案及结果分析九龙江北溪和西溪干流的水环境容量模拟计算结果如表31所示，北溪干流的COD合计环境容量在丰、平、枯三个水期分别约为332.3 td，239.3 td，184.3td：氨氮合计容量在丰、平、枯三个水期分别约为18.0td，12.3td，9.2 td；总磷合计容量在丰、平、枯三个水期分别约为7.1td，4.6t/d，3.5 t/d；大肠菌群合计容量在丰、平、枯三个水期分别约为8.9 1013个天，5.71013个天，4.3 1013个天。西溪干流的COD合计环境容量在丰、平、枯三个水期分别约为68.7 td，45.1 td，344 td。氨氮合计容量在丰、平、枯三个水期分别约为68 td，3.7 td，34 td；总磷合计容量在丰、平、枯三个水期分别约为3.1 td，2.1 td，1.5 td；大肠菌群合计容量在丰、平、枯三个水期分别约为4.1 1013个天，2.6 1013个天，22 1013个天。对于九龙江这种空间尺度的流域而言，讨论其干流合计环境容量没有实际意义，各河段的环境容量才是环境管理应该关心的内容。模拟结果表明，九龙江北溪和西溪干流的丰水期的水环境容量最大，平水期次之，而枯水期最小。对九龙江流域各水文站19952004逐日流量监测数据进行水文频率计算，采用90、75、50等不同保证率下各水文站的的径流量，分别代表各水文站枯水期、平水期、丰水期的径流流量，按水文模拟法计算不同水期模拟河段源头及各河段点源支流的流量。根据九龙江流域水环境功能区划确定各模拟河段的水质目标，采用试错法模拟计算九龙江北溪和西溪个河段的水环境容量，得到九龙江北溪和西溪各河段在丰、平、枯三个水期的BOD、氨氮、总磷、大肠菌群的最大污染负荷，作为管理需要的环境容量。表31 水环境容量模拟结果4.研究区水环境污染物消减量的计算4.1污染源调查及污染物估算4.1.1工业污染源4.1.2农业污染源4.1.3生活污染源4.2污染物环境消减量的估算用枯水期允许污染负荷减去2010年预测污染负荷，计算到2010年为满足水环境功能区划的水质要求各河段需要的污染负荷削减量，正值说明污染负荷超出环境容量，需要削减，负值说明尚有盈余的环境容量，可以容纳更多的污染负荷最大污染负荷削减量和削减率的计算结果见表每3所示。从该表中可以看出，削减率要求最大的河段为龙岩城区河段与漳州城区河段，其COD、氨氮、总磷、大肠菌群的削减率均需要达到50以上才能满足水环境容量的要求。4.3污染物消减量估算结果分析西溪模拟河段的水环境容量到2010年已经达到饱和，漳州城区河段的COD负荷甚至在丰水期也超过环境容量的允许纳污量。这说明按照目前的经济发展速度，西溪的污染负荷将超过环境容量承载能力，需要妥善调整九龙江西溪的社会经济发展。需要采取一定措施削减污染物量才能使水质满足水环境功能区划要求。同为漳州管辖的华安县境内河段尚有较大的剩余环境容量，可通过调整经济发展布局，将西溪的污染源向北溪漳平城区下游河段转移，加强华安县的经济发展，调整环境容量的利用空间北溪与西溪比较，北溪的水环境容量明显好于西溪，到2010年，漳平城区河段下游的北溪干流环境容量大约为污染负荷的3倍。北溪上游雁石溪，即龙岩城区的污染源也可以向北溪下游转移来保证各河段的水质达标状况。具体见表26。.表4-1 2010年预测污染负荷及最大消减量5.污染物水质改善及保护对策九龙江流域的水污染总量控制需要采取多种环境管理措旌，以保障总量控制的有效实施。5.1经济手段经济手段也是环境管理的重要管理手段之一，是指根据环境经济学的原理，运用价格、税收、补贴、押金、补偿费以及有关的金融手段，引导和激励社会经济活动的主体主动采取有利于保护环境的措施。制定有效的环境经济政策，可以保障九龙江流域水污染总量控制的有效实施。（1）污许可证制度九龙江流域污染物总量控制的指标可以在全流域范围内综合平衡，调剂余缺。就目前九龙江水污染状况而言，雁石溪上游龙岩城区河段的污染十分严重，污染物排放只允许削减，不允许增加。但是对于九龙江北溪干流的下游河段，其水环境容量较大，可在一定范围内发展一些污染少和经济效益高的项目。对污染治理成效显著的企业，允许其排污指标的有偿转让，以鼓励和促进企业积极治理污染源，控制污染。（2）业非点源污染控制经济补贴环境经济手段包括惩罚和奖励两个方面，对于环境意识较薄弱的农村地区，可以通过对环境保护行为的经济补贴，增强农民的环境保护意识，控制农业非点源污染。对于畜禽养殖户可以通过颁发建设沼气池配套资金的办法鼓励其进行畜禽养殖废物的无害化处理；对于农田种植户可以对其适量或者少量施用化肥给予经济补贴，减少其因少施用化肥而减少收入的风险；对于需要进行退耕还林，减少水土流失的地区，应给予退耕补助。（3）流域上下游地区间经济补偿激励机制所谓水污染物总量控制的经济补偿机制，既是让下受益地区、受益者向水环境保护区、流域上游和水环境保护项目建设者提供经济补偿。九龙江流域的水污染总量控制是一项长期工作，需要期的投资。由于九龙江中上游地区经济欠发达，难以做到“谁污染谁治理一，需要按照。污染者付费、受益者补偿一的原则，试行受益地区、受益者向水环境保护区、流域上游和水环境保护项建设者提供经济补偿的办法，探索建立受益地区对保护地区的补偿机制上游捧污对下游地区造成污染事故的，上游政府应当承担赔付补偿责任。5.2工程技术手段（1）环境基础设施建设目前九龙江流域内有龙岩市污水处理厂和漳州市污水处理厂两座污水处理厂，各县级市均没有正在运行的污水处理厂，已经远不能满足流域内城市生活污水处理的需要。城市生活污水控制要继续向污水集中处理方向发展，县级市需要尽早建成污水处理厂，工业处理废水和生活污水要尽量全部进污水处理厂排放，减少因捧污口分散造成的面源污染类型。这不但有利于城市污染源排放总量控制，而且集中排污规模达到一定程度后，可以把城市集中排污作为点源进行水质模拟和水环境容量计算，提高模拟精度，方便总量控制规划方案的制定和实施。目前九龙江流域内建设有龙岩市黄竹坑生活垃圾无害化处理场和漳州市九龙岭生活垃圾无害化处理场两座大型垃圾处理场，个别县级市也建有中等规模的垃圾处理场各乡镇虽然进行了小生活垃圾焚烧炉和填埋场的建设，但实施效果欠佳，主要原因是农村生活垃圾普遍含水量较高，焚烧炉耗油量大，处理成本过高，因此应建立垃圾焚烧前处理设施，挤压出垃圾中的水分（2）废水废液处理回收工艺对于九龙江流域内化工、造纸、印染等废水排放量大，且废水污染物浓度高的企业，应根据其废水特性，进行废水处理工艺改革，建立废水深化处理和回收装置。回收利用的废水可替代自来水作为冷却循环系统的补充水，从而既节约自来水用水量，又可以大幅度减少废水排放量，实现全部废水达标排放，直至废水零排放。废水深度处理回收工艺不仅有直接的经济效益，更具有社会环境效益。流域内工业废水处理的目标不仅是达标排放，而且要少排放，甚至是零排放。九龙江流域内工业废水排放中所含的工业废油和大中城市发展餐饮业发展所产生的潲水油、煎炸油等城市垃圾油(地沟油)给流域水污染控制造成巨大压力。利用废动植物油生产生物柴油的工艺技术可以开发利用地沟油资源，杜绝非法利用，变废为宝，实现资源节约与环境保护。对于城市餐饮业所产生的潲水油、煎炸油和可以实施统一收集、回收，规范管理，全部经政府授权单位负责回收、加工，作为生物柴油生产原料，实现循环经济效益。（3）畜禽养殖污染物处理技术畜禽养殖污染物控制应按照循环经济理念和农业生态学原理，以资源利用最大化和污染物排放量最小化为原则，从畜禽养殖的全过程提出控制技术措施。畜禽养殖业应走“集约化、资源化、无害化、生态养殖的可持续发展道路，养殖场的选址应考虑到当地的环境容量和自净能力，应尽量采取农牧结合的方式便于养殖废物的收集、处理、消纳和控制，并保证养殖场与居民点、水源、旅游景点有一定的距离。养殖规模控制需要遵循“以地定畜的原则，确定该区域粪肥的土地消纳容量，将其作为制定畜禽养殖业发展规划和养殖业环境管理的科学依据和理论基础。5.3总量控制监督管理措施（1）水质监测断面布局本文的九龙江河流水质模拟与水环境容量模拟计算，一个假设条件是作为模型点源负荷的各大支流全部以其水环境功能区水质达标的状态汇入九龙江干流段，这也符合目一前九龙江各支流水质的实际情况。为保证本文所建立的九龙江水质模型可以有效应用于九龙江干流的水质模拟与水环境容量模拟计算，需要加强九龙江各大支流的水质监测。九龙江水质模型在北溪上的支流点源有龙门溪、万安溪、新桥溪、溪南溪、龙津溪，目前仅有万安溪中游的白沙镇设有北3水质监测省控断面，龙津溪下游汇入九龙江北溪干流之前的长泰洛宾设有北lO水质监测省控断面。其中北lO水质监测省控断面可以有效监测龙津溪注入北溪干流的河水水质，而白沙镇离万安溪在九龙江北溪与雁石溪的汇合口有一定距离。随着社会经济的发展，尤其是龙岩新罗区生猪养殖业的繁荣，如果白沙镇下游的万安溪沿河畜禽业发展起来，万安溪在白沙镇到万安溪在九龙江北溪与雁石溪汇合口的河段水质将有较大变化，到时北3水质监测省控断面将不能有效监测万安溪注入北溪干流的河水水质，因此需要在万安溪下游与雁石溪汇合前的黄坂增设一个水质监测断面，以监测万安溪注入九龙江北溪的河水水质