益阳市水环境容量核定分析报告.docx
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益阳市水环境容量核定分析报告
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
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，为管理提供科学根底和技术平台，为总量分解和排污许可证发放奠定根底，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
3.22003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根底。
3.3各区〔县〕市环保局完成根本表格数据调查，摸清各类污染源的排放去向和排放量，将根底数据上报市环保局。
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〕市环保局上报根本表格进行校核后，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、四水及区间三局部组成，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。
最顶峰为安化县九龙池，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1.457～4.7%，全氮含量为0.09～0.21%，土地肥沃。
3、气象
℃℃℃，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：
①资江干流水质良好，所有功能区水质到达或优于III类水质标准。
②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。
③洞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，其余水域到达相应水环境功能区水质目标要求。
④水库除鱼形山水库不达标外，其余均达标。
⑤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根底性工作，也是本次水环境容量核定和总量分解工作的根底。
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，作为总量分配的根底。
一、污染源调查技术路线
1、污染源分类
①工业污染源〔包括规模化畜禽养殖污染源〕；
②城市生活源；
③农村生活源；
④农田径流污染源；
⑤城市径流污染源；
⑥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，分别为根本表格、计算表格和汇总表格
4、调查根本单元：
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根本单元。
5、非点源按汇水面积分摊原那么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根底单元，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那么，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、污染源根底数据调查
1、工业污染源调查
调查企业的根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。
缺乏以上数量那么定为畜禽散养型。
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
·天；NH3—·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：
COD60～100g/人·日；NH3—N：
4～8g/人·日
农村生活污染调查
①·人；②农村污水排放系数为0.6；③COD产生量40g/天，NH3—N4g/天；④猪COD产生量50g/天，NH3—N10g/天
农田径流污染调查
·年，NH3—·年
城市径流污染调查
标准城市COD：
50T/年、NH3—N：
5T/年
1、地形修正系数：
①平原：
1；②山区：
3.8；③丘陵：
2.5；
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：
L≤1km，入河系数取1.0；1km＜L≤10km，入河系数取0.9；
10＜L≤20km，入河系数取0.8；L＞40km，入河系数取0.6；
入河系数修正：
①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。
②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，NH3—N年排放量为829.05吨，城市生活污染源COD年排放量为17689.7吨；NH3—N年排放量为3277.76吨；非点源COD年排放量为275939.15吨，NH3—N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，NH3—N年入河量为590.68吨；城市生活污染源COD年入河量为15510.24吨，NH3—N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〕比拟，资江流域调查数据根本相符，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。
根据该工程环评报告书结论，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，二者比拟差异较大。
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。
水环境容量确实定是水污染物实施总量控制的依据，是水环境管理的根底。
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。
①一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*u－Ci〕×〔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。
②二维水环境容量模型
计算公式为：
y2uX2X1
W=86.4exp（）[Csexp（k－Coexp（－k）]
4EyX2
hπEyX2u/1000
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；
X1X2—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。
③水库容量模型
计算公式为：
×（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——是一级反响速率常数〔1/d〕。
3、水环境容量计算系数确实定
①计算单元
以水环境功能区为根本单位，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，那么以现有排污总量为水环境容量；小于那么以计算结果为准。
②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。
③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。
④扩散系数
省局统一确定污染物综合衰减系数KCOD=0.231/d；KNH3—N=0.081/d。
横向混合系数取0.05～0.2〔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
详见以下附表。
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
ZJ029
0
0
长江
资江
ZJ030
32036
548
长江
资江
ZJ031
3969
68
长江
资江
ZJ032
0
0
长江
资江
ZJ033
1923
33
长江
资江
ZJ034
0
0
长江
资江
ZJ035
7395
119
长江
资江
ZJ036
0
0
长江
资江
ZJ037
7915
132
长江
资江
ZJ038
0
0
长江
资江
ZJ039
21474
358
长江
资江
ZJ040
0
0
长江
资江
ZJ041
3109
53
长江
资江
ZJ042
2591
44
长江
资江
ZJ043
0
0
长江
资江
ZJ044
39464
675
长江
资江
ZJ045
0
0
长江
资江
ZJ046
8969
153
长江
资江
ZJ047
1794
31
长江
资江
ZJ048
0
0
长江
资江
ZJ049
16245
271
长江
资江
ZJ050
7148
119
长江
资江
ZJ051
0
0
长江
资江
ZJ052
19788
338
长江
资江
ZJ053
3137
54
长江
资江
ZJ054
0
0
长江
资江
ZJ055
3137
54
长江
资江
ZJ056
1255
21
长江
资江
ZJ057
0
长江
资江
ZJ058
1569
29
长江
资江
ZJ059
13049
223
长江
资江润溪
ZJ094
10
长江
资江泥滩溪
ZJ095
10
长江
资江渠江
ZJ096
3100
52
长江
资江探溪
ZJ097
72
长江
资江烟溪
ZJ098
180
3
长江
资江烟溪
ZJ099
0
0
长江
资江毗溪
ZJ100
180
长江
资江洋溪
ZJ101
820
14
长江
资江洋掏溪
ZJ102
20
0.34
长江
资江潺溪
ZJ103
5
长江
资江潺溪
ZJ104
360
6
长江
资江唐家溪
ZJ105
6
长江
对口溪
ZJ106
53
长江
柘溪
ZJ107
80
长江
辰溪
ZJ108
120
长江
柳溪
ZJ109
96
长江
大酉溪
ZJ110
110
长江
搓溪
ZJ111
74
长江
珠溪
ZJ112
50
长江
思贤溪
ZJ113
50
长江
麻溪
ZJ114
400
长江
白沙溪
ZJ115
20
长江
老安溪
ZJ116
41
长江
合草村溪
ZJ117
0
0
长江
渭溪
ZJ118
28
长江
马家溪
ZJ119
11
长江
河曲溪
ZJ120
91
长江
思模溪
ZJ121
57
长江
柘木溪
ZJ122
15
长江
伊溪
ZJ123
17
长江
伊溪
ZJ124
13
长江
伊溪
ZJ125
1100
18
长江
沂溪
ZJ126
11
长江
沂溪
ZJ127
1600
27
长江
桃花江
ZJ128
500
8
长江
泥潭溪
ZJ129
35
长江
善溪
ZJ130
271
长江
敷溪
ZJ131
17
长江
碧螺港
ZJ132
79
长江
颜溪
ZJ133
22
长江
发财港
ZJ134
6
长江
天太桥溪
ZJ135
10
长江
挖石溪
ZJ136
5
长江
三光桥水
ZJ137
3
长江
龙洞溪
ZJ138
7
长江
首溪港
ZJ139
8
长江
大粟港溪
ZJ140
15
长江
白家河溪
ZJ141
7
长江
毛家桥溪
ZJ142
15
长江
鸣石溪
ZJ143
15
长江
罗公桥梁
ZJ144
12
长江
株木塘水
ZJ145
25
长江
沾溪
ZJ146
284
长江
志溪河
ZJ147
500
8
长江
新河
ZJ148
0
0
长江
哑河
ZJ149
42
长江
哑河
ZJ150
44
长江
柳溪
ZJ153
0
0
长江
伊溪
ZJ154
0
0
长江
拦牛洞溪
ZJ155
0
0
长江
河溪水
ZJ156
0
0
长江
松木塘水
ZJ157
0
0
长江
烂泥湖
避洪河支流
ZJ158
0
0
长江
明月地表径流
ZJ159
0
0
长江
甘溪港支流
ZJ160
0
0
长江
炭溪港支流
ZJ161
0
0
第四章水环境容量核定成果利用
一、水环境容量核定成果
本次水环境容量核定工作在省局的具体指导下，经过近一年的努力，已取得阶段性成果：
1、摸清了全市所划水环境功能区的废水及其污染物排放量和入河量；获得主要污染源去向〔对应到水环境功能区〕和排污量，并整合得到各个不同层次的排污状况根底数据。
2、获得一套全市容量数据。
二、水环境容量核定成果利用
1、应用于总量分配
以省局核定的全市环境容量为根底，市、县〔区〕环保部门根据工业污染源调查结果，按照排污量、环境影响等因素分别进行排序，综合考虑各辖区内工业企业的类型、产值、治理设施建设状况、治理技术水平、对水体水质的奉献等因素，进行工业污染物排放总量指标分配，将排污总量指标、削减任务以排污许可证方式分配到占各控制单元内80%工业排污总量的污染源。
2、应用于社会经济布局
本次水环境容量由市政府发布确定以后，可作为全市调整产业结构，合理保护利用水资源的重要依据之一。
在招商引资过程中，各级政府和相关职能部门应根据当地的可用水环境容量和拟建工程废水排放对所处水环境功能区的影响大小，来合理布局工程位置和排水走向，最大程度地保护饮用水源平安。
同时，各地也可根
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