益阳市水环境容量核定分析报告.doc

益阳市水环境容量核定分 析 报 告 益阳市环境保护局二OO四年七月目 录第一章 总 论第二章 污染源调查第三章 水环境容量计算第四章 水环境容量核定成果利用第一章 总 论一、水环境容量核定工作过程与情况1、工作背景改善水环境质量是我国环境保护的主要任务之一。实施水污染物总量控制是改善水环境质量的重要措施。我国对水污染物排放总量控制先后经过了浓度控制和目标总量控制，现已逐渐进入容量排放总量控制阶段。浓度控制和目标总量控制没有建立水污染物排放量和水体水质之间的对应关系，即按照水体水质保护目标，水污染物排放总量需要控制的水平，也没有解决水污染物排放量的分配问题。这两个问题的解决，必须在水环境容量核定的前提下，进行容量总量控制。2、工作目标本次水环境容量核定的工作目标为：通过污染源水陆对应关系以及水污染物排放的分类调查，通过建立污染源与水环境质量的输入响应关系，通过模型正向模拟，得到全河段符合不同区域水质目标要求的水环境容量，校核、分析、确定水环境功能区、河流、流域、行政区域不同层次的水环境容量，为管理提供科学基础和技术平台，为总量分解和排污许可证发放奠定基础，为制定水环境保护各专业规划提供依据。3、工作过程根据国家环保总局和省局的统一安排，我市从2003年11月在全市全面开展了水环境容量核定工作。3.1 成立市水环境容量核定工作领导小组，组成如下：组 长：罗 文副组长：余德涵成 员：熊明民 邓智明 李桂更 粟剑斌3.2 2003年11月6日至7日，市环保局选派3名技术人员参加了省局组织的水环境容量核定工作培训，各区（县）市环保局也各选派1名业务骨干参加了培训。通过培训，明确了水环境容量核定工作思路和方法，为全面、准确完成该项工作任务奠定了基础。3.3 各区（县）市环保局完成基本表格数据调查，摸清各类污染源的排放去向和排放量，将基础数据上报市环保局。3.4 市环保局校验并最终确定各类源强系数和入河系数，对各区（县）市环保局上报基本表格进行校核后，进行汇总和计算，将结果上报省局。3.5 根据省局确定的容量计算模式和参数，市环保局完成全市容量计算和核定（其中洞庭湖水系容量由省局统一计算核定），并编写水环境容量分析报告。二、区域水资源和水环境现状背景1、水系概况益阳市有大小溪河293条，流经市内最长的河流是资水，自西南蜿蜒向东北经安化、桃江、益阳市区至甘溪港注入洞庭湖，流长239公里，流域面积6350平方公里，水量丰富，水质良好，历年最高洪水位为42.13m，最枯水位为27.13m。沅江、南县及大通湖区环临洞庭湖水域，洞庭湖居湖南省东北隅，湖泊形状近似“U”形，相应岳阳站水位33.50米时，面积2625km2，平均水深6.39米，蓄水量167亿立方米，具有“高水湖相，低水河相；水浸皆湖、水落为洲”的特征。入湖径流由四口、四水及区间三部分组成，多年平均入湖径流量为3018亿立方米，由于年内4月下旬7月，洞庭湖的四水流域进入雨汛期，6月9月为长江流域的多雨季节，因此湖泊汛期长约6个月，9月进入平水期，12月至次年3月为枯水期。2、地形地貌益阳市地貌形态多样，山丘、岗、平原、湖俱全，以山地、平原为主体，西南部山高坡陡，中部丘岗起伏，东北部平坦宽阔。整个地势自西南向东北递降，朝洞庭湖倾斜，相应形成中低山、丘岗、平原三级阶梯。最高峰为安化县九龙池，海拔1622米，陆地最低点在沅江市，海拔24米。主要土壤有红壤、水稻土、山地黄壤、潮土、黄棕壤。从土壤养分含量看，有机质含量为1.4574.7%，全氮含量为0.090.21%，土地肥沃。3、气象益阳市地处亚热带，雨量充沛，气候宜人，属中亚热带向北亚热带过渡的大陆性特色明显的东亚季风湿润气候区，四季分明，热量充足。年平均气温16.5，历年最高气温43.6，历年最低气温13.2，年均降雨量1465mm，年最小降雨量965.2mm，历年平均相对湿度81%。冬季盛行西北风，夏季盛行东南风，多年平均风速为2.6m/s，历年最大风速20m/s，全年主导风向频率为13%（NNW）。4、水环境功能区评价我市共划定136个水环境功能区，其中资江干流31个，资江支流57个，洞庭湖水域39个，水库9个。资江干流设龙山港、万家嘴、桃谷山和柘溪水库4个省控常规监测断面，洞庭湖流域设南嘴、目平湖、小河嘴、万子湖4个省控常规监测断面，分别作为相应水环境功能区的控制断面，对于暂时没有常规监测断面的水环境功能区，采用各种一次性监测数据和各类研究分析报告数据进行评价。水质评价基准年为2002年。水环境功能区评价结论如下：资江干流水质良好，所有功能区水质达到或优于III类水质标准。资江支流除新河、哑河外，其余支流均达相应水环境功能区水质目标要求。洞庭湖流域大通湖区域内5个水环境功能区均未达标，沅江市区域内除蓼叶湖、石矶湖外，其余水域达到相应水环境功能区水质目标要求。水库除鱼形山水库不达标外，其余均达标。主要控制水期为枯水期。第二章 污染源调查污染源调查是水环境管理的基础性工作，也是本次水环境容量核定和总量分解工作的基础。污染源调查的结果，直接作为水环境容量计算时各功能区划河段的输入因子，同时污染源调查和水质评价、容量计算一起，作为总量分配的基础。一、污染源调查技术路线1、污染源分类工业污染源（包括规模化畜禽养殖污染源）；城市生活源；农村生活源；农田径流污染源；城市径流污染源；矿山径流污染源。2、调查基准年：2002年（考虑新增污染源）3、调查表分类：分3套，分别为基本表格、计算表格和汇总表格4、调查基本单元：各水环境功能区对应的陆域范围。分区、县（市）进行污染源调查，所有调查数据对应到相应的基本单元。5、非点源按汇水面积分摊原则分解到各个水环境功能区，不进行面源的模型计算。6、调查方法：从分析水体上下游关系入手，按功能区划水域入河排污口陆地汇流区域三个层次，进行污染源、入河排污口、水域的对应关系调查，明确影响水域水质的主要入河排污口和主要污染源、生活污染源，面污染源等情况进行调查，分析污染达标状况。确定各水环境功能区的污染物排放量。二、污染源排放去向调查本次水环境容量核定将县域作为污染源调查的基础单元，进行污染源的调查、分析、确定各主要污染源的排放对应的具体水环境功能区。对污染源入河排污口功能区划水域的对应关系的调查，按照如下方法进行：1、参考全市水环境功能区划的数据；2、借助地形、城市管网、河流等特征，经过经验和直观判断确定；3、从污染源入手，按照重点污染源清单，逐一分析污染源的排放去向，同时，也从入河排污口向陆上反推，按照每一个功能区必须有入河排污口和主要污染源的原则，确定汇入入河排污口的主要污染源，水陆结合，相互对接，具体确定相互关系。4、采用环境影响评价、环境监理、排污申报、环境统计等日常管理中积累的污染源、入河排污口、功能区划水域等相关数据。三、污染源基础数据调查1、工业污染源调查调查企业的基本情况和企业的排污情况，包括企业名称、行业性质、主要污染物的平均排放浓度、月平均排水量、年排放量、有无处理设施，年处理量、污水排放去向等，并按国家污染物排放标准，确定各企业达标情况。2、规模化畜禽养殖污染源调查调查规模化畜禽养殖企业的养殖种类和数量、年用水量及排水量、排污方式及处理工艺。规模化养殖定义为：猪大于100头，或蛋鸡大于3000只，或肉鸡大于6000只，或奶牛大于20头，或肉牛大于40头。不足以上数量则定为畜禽散养型。3、城市生活污染源调查调查城市非农业人口数量、人均社会综合用水量（包括社会各企业事业单位用水量）和排水量、生活污水排放浓度和排放去向等内容。4、农村生活污染源调查调查农村社会综合用水量和排水量、农业人口数量、人均综合用水量和废水排放量、散养型畜禽养殖数量。5、农田径流污染源调查调查各水环境功能区的农田面积，土地坡度、农作物类型、土壤类型、化肥施用量、年降雨量等。6、城市径流污染源调查调查城市地形特征、植被特征、降雨量、非农业人口数、建成区面积、单位面积公路里程、下水管网覆盖率等。7、矿山径流（固体废物）污染源调查主要调查煤矿、各种金属、非金属矿的位置、尾矿堆积面积、成分、坡度、当地年降雨量等指标。8、污水处理控制能力调查调查城市供水管网、排水管网、雨水管网建设情况，城市集中与分散或生活污水处理设施，运行状况和收费情况。9、入河排污口调查入河排污口是连接水上功能区和陆上污染源的纽带，是输入响应的中心环节。主要调查确定主要污染源位置和排污量等属性数据。四、各类源强系数、计算系数本次水环境容量核定各类源强系数、计算系数由省局统一确定，详见下表。调 查 类 别源 强 系 数 / 计 算 系 数规模化畜禽养殖调查折合每头猪：COD排放量：17.9g/头天；NH3N排放量：3.6g/头天城市生活污染调查人均城市综合废水排放系数取0.8；城市人均产污系数为：COD60100g/人日；NH3N：48g/人日农村生活污染调查农村人均综合用水量为0.1吨/天人；农村污水排放系数为0.6；COD产生量40g/天，NH3N4g/天；猪COD产生量50g/天，NH3N10g/天农田径流污染调查COD1.5kg/亩年，NH3N 0.3kg/亩年城市径流污染调查标准城市COD：50T/年、NH3N：5T/年1、地形修正系数：平原：1；山区：3.8；丘陵：2.5；2、人口修正系数0.33、面积修正系数0.54、降雨修正系数1.45、雨水收集管网修正系数0.6，0.8，1，1.2入河排污口调查1、以企业排放口和城市污水处理厂污水排放口到入河排污口的距离（L）远近，确定入河系数。参考值如下：L1km，入河系数取1.0；1kmL10km，入河系数取0.9；10L20km，入河系数取0.8； L40km，入河系数取0.6；入河系数修正：渠道修正系数：通过未衬砌的明渠入河，入河系数取0.7；通过衬砌的暗管入河，入河系数取0.9。非点源入河系数取0.05；五、数据汇总分析经汇总统计，全市工业污染源COD年排放量为121650.54吨，NH3N年排放量为829.05吨，城市生活污染源COD年排放量为17689.7吨；NH3N年排放量为3277.76吨；非点源COD年排放量为275939.15吨，NH3N年排放量为46183.81吨。经入河系数修正计算后，全市工业污染源COD年入河量为108031.96吨，NH3N年入河量为590.68吨；城市生活污染源COD年入河量为15510.24吨，NH3N年入河量为3005.96吨；非点源COD年入河量为12225.2吨，NH3年入河量为2160.52吨。六、污染源调查数据与统计数据差异及分析说明本次水环境容量核定污染源调查数据与统计数据（2002年）比较，资江流域调查数据基本相符，但洞庭湖流域调查数据差异较大，分析原因如下：1、位于大通湖区的金北顺造纸厂于2003年投入生产，其生产规模目前为3万吨/年。根据该项目环评报告书结论，其COD年排放量为19405.3吨/年。考虑该厂污染负荷较大，我市将其纳入本次水环境容量核定污染源调查范围，而该厂未纳入2002年环境统计。2、洞庭湖区域造纸企业较多，本次污染源调查中大多采用实际监测数据，而统计中按经验系数填报，二者比较差异较大。第三章 水环境容量计算一、水环境容量核定模型应用1、水环境容量定义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，称作水环境容量。水环境容量的确定是水污染物实施总量控制的依据，是水环境管理的基础。2、容量计算模型容量计算为浓度的逆运算，当控制点的浓度为给定的目标浓度时，污染物的排放量即为水环境容量。一维河流水环境容量模型污染物进入河流后，假定在排污口断面瞬间完成均匀混合，按一维问题概化计算条件，建立水质模型。一维模型水环境容量计算公式为：Wi=31.54*（c*ekx/86.4*uCi）（Qi+Qj）式中：Wi第I个排污口允许排放量，t/a；Ci河段第I个节点处的水质本底浓度，mg/L；C沿程浓度，mg/L;Qi河道节点后流量，m3/s;Qj第i节点处废水入河量，m3/s;u第i个河段的设计流速，m/s;X计算点到第i节点的距离，m。以下界处作为功能区考核的断面，按照上述方法沿程计算整个功能区的沿程污染物浓度变化规律，通过削减每一个排污口的排污量来计算，直到计算结果满足水质标准要求为止。这时各个排污口的排污量之和即为此环境功能区的一个水环境容量值。每个水环境功能区可以调整设计条件得出多个水环境容量计算结果，分析各个排污口污染负荷削减的技术经济可行性，利用线性规划模型，从一组水环境容量中确定合理的水环境容量。二维水环境容量模型计算公式为： y2u X2 X1W=86.4exp( )Csexp(k Coexp(k ) 4EyX2 86.4u 86.4uh EyX2u/1000式中：86.4为单位换算系数W水环境容量，kg/d;Cs控制点水质标准，mg/L;Co上断面来水污染物设计浓度，mg/L;K污染物综合降解系数；h设计流量下污染带起始断面平均水深，m；X1 X2概化排污口至上下游控制断面距离，km；Y控制点距排污口岸边的横向距离，m；D设计流量下污染带内的纵向平均流速，m/s;Ey横向扩散系数m2/s。水库容量模型计算公式为：Wc=31.54(QCs+kCsv/86400)其中：Wc为水环境容量，t/a； V湖泊水库中水的体积；m3 Q平衡时流入与流出湖泊的流量（m3/s）; CE流入湖泊的水量中水质组分浓度（mg/L）; Cs湖泊或水库中水质标准浓度（mg/L）; K是一级反应速率常数（1/d）。3、水环境容量计算系数的确定计算单元以水环境功能区为基本单位，以水环境功能区上、下界面或常规监测断面作为节点，对源头水、国家级自然保护区、饮用水水源一级保护区等不容许排污的高功能水域不进行水环境容量的计算。对饮用水源二级保护区，当计算得到水环境容量大于现有排污总量时，则以现有排污总量为水环境容量；小于则以计算结果为准。排污口概化本次水环境容量计算核定的前提条件是保持目前排污口的格局不变。对现状没有设置排污口的河流或功能区划水域，按照最大水环境容量计算。排污口污水排放量较大的现状排污口，作为独立的排污口处理，其他排污口，可以概化合并处理。水文参数由市水文局提供最近十年最枯月平均流量（最小值）作为设计流量，河流的设计流速为对应设计流量条件下的流速。扩散系数省局统一确定污染物综合衰减系数KCOD=0.23 1/d；KNH3N=0.08 1/d。横向混合系数取0.050.2（流速大于0.5，取0.2；流速小于0.1，取0.05）4、容量计算模型适用范围本次水环境容量计算采用国家环保总局发布的“河流分析系统六月模型”计算。资江干流流域城市江段容量用二维模型计算。出城市段的农村江段当排污口少功能区长度较长时，采用一维模型计算。当一个功能区左右岸同时有排污口的，在二维模型中分别计算再累加。二、水环境容量计算结果1、按河流统计资江干流水环境COD容量为195967 吨/年，NH3-N容量3323吨/年；资江支流COD容量为10722 吨/年，NH3-N容量179.6 吨/年。洞庭湖流域容量由省局计算确认。2、按行政区划统计安化县域内水环境功能区COD容量为83512 吨/年，NH3-N容量1405.94吨/年；桃江县COD容量为73508 吨/年, NH3-N容量1249.2吨/年;市区（含资阳区、赫山区）COD容量为 49669 吨/年，NH3-N容量847.46吨/年；沅江、南县及大通湖区容量由省局核定。3、按水环境功能区统计详见下列附表。流域水体名称控制单元水环境容量计算COD(t/a)氨氮(t/a)容量面源比例容量面源比例长江资江ZJ02900长江资江ZJ03032036548长江资江ZJ031396968长江资江ZJ03200长江资江ZJ033192333长江资江ZJ03400长江资江ZJ0357395119长江资江ZJ03600长江资江ZJ0377915132长江资江ZJ03800长江资江ZJ03921474358长江资江ZJ04000长江资江ZJ041310953长江资江ZJ042259144长江资江ZJ04300长江资江ZJ04439464675长江资江ZJ04500长江资江ZJ0468969153长江资江ZJ047179431长江资江ZJ04800长江资江ZJ04916245271长江资江ZJ0507148119长江资江ZJ05100长江资江ZJ05219788338长江资江ZJ053313754长江资江ZJ05400长江资江ZJ055313754长江资江ZJ056125521长江资江ZJ0570长江资江ZJ058156929长江资江ZJ05913049223长江资江润溪ZJ094100.17长江资江泥滩溪ZJ095100.17长江资江渠江ZJ096310052长江资江探溪ZJ097721.23长江资江烟溪ZJ0981803长江资江烟溪ZJ09900长江资江毗溪ZJ1001803.07长江资江洋溪ZJ10182014长江资江洋掏溪ZJ102200.34长江资江潺溪ZJ10350.08长江资江潺溪ZJ1043606长江资江唐家溪ZJ10560.1长江对口溪ZJ106530.9长江柘溪ZJ107801.36长江辰溪ZJ1081202.05长江柳溪ZJ109961.64长江大酉溪ZJ1101101.88长江搓溪ZJ111741.26长江珠溪ZJ112500.85长江思贤溪ZJ113500.85长江麻溪ZJ1144006.84长江白沙溪ZJ115200.34长江老安溪ZJ116410.7长江合草村溪ZJ11700长江渭溪ZJ118280.47长江马家溪ZJ119110.18长江河曲溪ZJ120911.55长江思模溪ZJ121570.97长江柘木溪ZJ122150.25长江伊溪ZJ123170.29长江伊溪ZJ124130.22长江伊溪ZJ125110018长江沂溪ZJ126110.18长江沂溪ZJ127160027长江桃花江ZJ1285008长江泥潭溪ZJ129350.59长江善溪ZJ1302714.63长江敷溪ZJ131170.29长江碧螺港ZJ132791.35长江颜溪ZJ133220.37长江发财港ZJ13460.1长江天太桥溪ZJ135100.17长江挖石溪ZJ13650.08长江三光桥水ZJ13730.05长江龙洞溪ZJ1