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深井水
台山牛围山
台山鸦洲山
30
注:
“工”=工业,“农”=农业,“饮”=饮用,“渔”=渔业。
表4.4-2台山市地表水环境功能区划(水库部分)
水库名称
位置
所属流域
主要功能
1
陈坑水库
台山白沙镇
白沙水流域
饮农
2
石花水库
台山台城街道
台城河流域
饮
3
塘田水库
台山四九镇
饮农发
4
老营底水库
5*
鳅鱼角水库
6*
坂潭水库
7*
长坑水库
台山大江镇
公益水流域
8
响水潭水库
台山斗山镇
斗山河流域
农发
9
岐山水库
10
桂南水库
台山海宴镇
吉浦河
11
猪乸潭水库
台山赤溪镇
田头河
12
南坑水库
台山都斛镇
南坑河
13
深井水库
台山深井镇
深井河
14
丹竹水库
台山那扶镇
15
狮山水库
白沙水
饮鱼农防发
16
大隆洞水库
台山端芬镇
饮发农
5*-7*项水库为未列入《广东省地表水环境功能区划》(粤府函[2011]29号、粤环[2011]14号)、但现状作为饮用水源地的水库。
4.4.2台山市水环境质量现状
台山市列入《江门市水污染防治行动计划》考核断面的台城河公义断面,2016年水质状况见表4.4-3。
2016年潭江台城河公义断面,全年7个月份水质均超其水环境功能区所求要求的Ⅲ类水,3月份水质为
类,主要超标污染物分别为化学需氧量、氨氮、总磷和溶解氧,各污染物最大超标倍数分别为化学需氧量0.15、氨氮0.55、总磷0.11。
从后续4.3.2节可知,蓄禽养殖污染源占入河污染物的比例很高,可知,畜禽养殖对台山市河流水环境污染的贡献很大。
表4.4-32016年江门市水污染防治行动计划中台山市相关考核断面水质状况
行政
区域
流域
名称
考核
断面
各月份水质现状
功能区类别划定
月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
12月
台山市
开平市
牛湾
Ⅳ
V
氨氮(1.57)、高锰酸盐指数(0.84)、化学需氧量(0.60)、生化需氧量(0.41)、总磷(0.73)、溶解氧
公义
--
主要污染物及最大超标倍数:
氨氮(0.55)、总磷(0.11)、化学需氧量(0.15)、溶解氧
根据《江门市潭江流域河长责任制实施方案》,江门市环境监测中心站对潭江流域台山市境内相关河长考核断面、段长考核断面水质开展监测,考核监测断面分布见图4.4-1。
监测因子包括:
化学需氧量、氨氮、总磷共3项,2016年监测结果见表4.4-4。
图4.4-1潭江流域考核监测断面分布图(台山市部分)
监测表明,公益水水步段2016年每月水质均为劣V类;
台城河台城段、台城河三合段、台城河白沙段、公益水水步段、公益水大江段2016年一个或多个月份水质为劣V类;
台城河降冲、台城河四九段2016年一个或多个月份水质为V类。
可见,潭江流域主要污染物为总磷、氨氮和化学需氧量。
从4.2节和4.3.2节分析可知,近年来台山市养殖业发展较快,面源污染特别是畜禽养殖污染问题比较严重,造成潭江流域水质污染严重。
4.4.3台山市水污染防治目标要求
根据《江门市水污染防治目标责任书》和《江门市水污染防治行动计划实施方案》(江府〔2016〕13号),台山市境内水体阶段性水质目标要求见表4.4-5。
根据《广东省地表水环境功能区划》(粤府函〔2011〕29号),表4.4-5中未列出的水体,拟要求2020年达标。
表4.4-42016年潭江流域河长制水质监测结果(台山市部分)
水质类别
主要污染物及最大超标倍数
1月
11月
降冲
IV
III
台城河四九段
合水水闸
II
台城河台城段
龙岗桥
劣Ⅴ
总磷(0.23)、氨氮(0.18)
台城河三合段
潢村桥
氨氮(0.05)、总磷(1.43)
5
台城河白沙段
水边村
化学需氧量(0.02)、总磷(0.40)
6
公益水水步段
银波村
化学需氧量(0.15)、氨氮(2.93)、总磷(4.93)
7
公益水大江段
滘口坤辉桥
总磷(2.95)
表4.4-5台山市境内水质目标清单
控制
单元
水体
中心经度
中心纬度
水质现状
水质
目标
达标年限
度
分
秒
2014年
2015年
2016年
112
50
26
35
Ⅴ
2018年Ⅲ类
2020年Ⅱ类
42
25
02
4.4.4台山市水环境容量分析
4.4.4.1数学模型
根据旁侧入流和污染源位置,将对象河段分成若干段,旁侧入流和污染源位于段首,每段保证流速、流量定常,如图4.4-5所示。
图4.4-5一维水质模型示意图
根据质量守恒原理,有:
式中:
:
由断面i处流入河流的污水流量
由断面i处流入河流的污水的污染物浓度
上游流到断面i的河水流量
上游流到断面i的河水的污染物浓度
从断面i向下游流出的河水流量
从断面i向下游流出的河水的污染物浓度
在同一段内,采用Streeter-Phelps模式:
式中,xi-1为区段长度(m);
ui-1为区段的平均流速(m/s);
K为污染物衰减系数(d-1)。
本规划采用段首控制,段首控制中的段是指沿河任何两个排污口断面之间的河段,而段首则是指各段的上游第一个排污口断面。
某一功能区内各段的划分情况如图4.4-6所示。
段首控制就是控制上游断面(也即段首)的水质达到功能区段的要求,那么由于有机物的降解,则在该段内的水质处处达到或高于功能区段的控制指标。
段首控制严格控制了功能区段的水质不超标。
图4.4-6能区段内各小段的划分
下面就段首控制的水环境容量计算方法进行分析。
在功能区段的段首,由于来水的污染物浓度与功能区段水质要求的差别,为来水提供了稀释容量:
式中,E0为功能区段段首的稀释容量(t/d);
Cs为功能区段水质标准(mg/L);
Q0,C0分别代表来水的流量(m3/s)及浓度(mg/L)。
功能区段内任意一段的容量计算如图4.3.4-6所示。
由于控制各段段首为水质标准,那么经过一段降解(如图4.4-7中A、B所示)后,到达段末时的降解量即为该断面处的环境容量(如图4.4-7中C、D所示)。
A.第i-1段浓度衰减曲线;
B.第i段浓度衰减曲线;
C.第i-1断面环境容量;
D.第i断面的环境容量
图4.4-7段首控制容量计算示意图
第i个断面处的环境容量为:
式中,
为第i个断面处的环境容量(t/d);
为第i个断面处的排污流量(m3/s);
为混合后干流流量;
其余各符号意义同上。
则功能区段内所具有的总环境容量为:
化简式得:
4.4.4.2模型计算方法及参数选取
(1)河段平均流速、水深
河流污染物的迁移扩散主要是由河水流速决定。
此外,污染物在水体中的各种反应参数也与河流流速和水深有关,河流流速和水深是水质和水环境容量计算模型的关键参数。
断面平均流速u、平均水深H、水面宽度B等水力参数都是流量Q的函数,其关系为:
u=Q/A
H=A/B
式中A为过水断面面积。
也可由流量Q直接计算有关的水力参数。
目前,已有较成熟的理论方法可用于确定流速~流量~水深关系,同时还可以利用经验公式并根据实测数据进行参数拟合。
Leopold和Maddock提出了以下的经验公式,得到广泛应用:
式中α、β、γ、δ为经验常数,由实测资料统计确定。
α、γ一般随河床大小而变化;
β较为稳定。
对于大的河流,当河宽B与河床糙率n不变时,β=0.4,δ=0.6。
对于布设有水文监测站的河段,可根据设计河流流量,水位等资料,推算出过水断面面积,从而求出河流平均流速、水深。
对于没有布设水文监测站的河段,但进行水文实测工作的河流,建立上述河流流量~流速及流量~水深的经验公式,求出相应设计流量下的河流平均流速、水深。
当河流实测资料没有足够的代表性时,在水位与流量关系稳定的条件下,河流可用如下曼宁公式求解河流流速:
式中,u为流速,n为河床粗糙系数,I为水面比降,R为水力半径。
径流系数法:
当小流域内(或附近)有年雨量资料,且雨量与径流关系密切时,可利用多年平均降雨量与径流量间的定量关系计算年径流量,即利用年降雨量的多年平均值乘以径流系数推求多年平均径流量,可由下列公式计算:
W=1000C×
P×
F
式中W为多年平均径流总量,m3;
C为该地区年径流系数,与研究区植被、地形、地质、主河道长度等因素有关,可通过调查并参考省、地《水文手册》确定;
P为研究地区多年平均降雨量(mm),可从省、地区的《水文手册》查出,或向附近的水文站、雨量站查询;
F为研究流域的集水面积(km2),相应保证率的流量与多年平均流量计算类似。
对于没有任何实测资料的河段,则用水文比拟法,直接移用流域内类似河段的流速等参数。
类似河段是指在集雨面积、坡降、河流大小、宽深比、河床底质等方面类似。
(2)污染物综合衰减系数
根据《珠江三角洲水环境容量与水质规划》、《珠江三角洲环境保护规划》、《广东省地表水环境容量核定技术报告》等项目的系数研究,珠江三角洲地区主要污染物综合衰减系数见表4.4-6。
本报告对CODCr、NH3-N衰减系数的取值为0.10/d、0.1/d。
国内外对TP的衰减规律研究成果较少,本报告按0.05/d进行估算。
表4.4-6广东省重点研究成果采用的衰减系数(单位:
1/d)
项目名称
承担单位
COD
衰减系数
NH3-N
珠江三角洲水环境容量与水质规划
华南环境科学研究所
0.08~0.45
0.07~0.15
西江流域水质保护规划
0.10
0.07
韩江流域水质保护规划
0.15
东江流域水污染综合防治研究
0.1~0.4
0.06~0.2
北江流域水质保护规划
0.08~0.1
0.10~0.15
珠江流域水环境管理对策研究
0.07~0.60
0.03~0.30
广东省水资源保护规划要点
广东省水利厅
0.18
-
广州佛山跨市水污染综合整治方案
中山大学
0.2
0.05~0.1
鉴江水质保护规划
0.1
练江流域水质保护规划
广东省环境监测中心站
0.3~0.55
0.1~0.35
珠江三角洲环境保护规划研究
中国环境规划院
广东省地表水环境容量核定研究
4.4.4.3水系水文特征
公益水滘口坤辉桥断面涨、落潮流量在-40~30m3/s之间,属于不正规半日潮。
新昌水公义断面涨、退潮流量在-190~190m3/s之间,由于潮水与径流相互作用,其流量过程较为复杂。
对重点感潮断面的监测结果如下表所示。
表4.4-7重点感潮断面流量统计结果
断面名称
一个潮周期平均流量(m3/s)
潭江干流
新美
50.13
0.29
新昌水
2.43
根据台山市境内相关雨量站的监测结果,台山市境内各流域及其支流水文及降雨特征如表4.4-8~表4.4-9所示。
表4.4-8潭江流域(台山境内)水系水文特征及降雨特征
河流名称
河流等级
流域面
积
(km2)
河床比降(‰)
多年平均径流量
(亿m3)
多年平均降雨量(mm)
典型年降雨量(mm)(P=90%)
所属
雨量片区
6026
0.45
67
1855
1448
383
0.77
4.7
1894
1719
狮山
576
1.81
5.5
1909
1440
陈坑
三合河
110
2.9
101
15.5
2.6
136
0.68
1.74
2071
表4.4-9粤西沿海诸河流域水系水文特征及降雨特征
面积(km2)
大隆洞河
212.6
0.80
10.31
2558
1561
东南(大隆洞)
684
0.39
10.51
2174
1575
西南(丹竹)
209.10
1.17
9.27
2257
1569
4.4.4.4水文设计条件
水体环境容量是与一定的设计水文条件相对应的。
对于一般河流,流量大小是确定水环境容量大小的重要因素,因此在进行河流水环境容量计算时,首先要确定设计流量,潭江受区内降水影响,同时受感潮影响,根据《地表水环境容量核定技术报告编制大纲》(环发[2004]53号文),计算可按照90%保证率下的径流量进行计算。
根据各个支流的降雨资料和多年平均径流量,采用径流系数法推算90%保证率下的年均径流量,再根据《广东省江门市流域综合规划修编报告(2005-2030)》中各个雨量站的90%保证率下的年径流年内分配表得到潭江及各支流90%保证率下的最枯月流量,有些较小的3级支流缺乏雨量资料和径流量资料,这部分支流采用流域集雨面积根据其上级支流比算得到,结果如下表所示。
表4.4-10流域各水系90%保证率最枯月流量计算结果
等级
所属雨量
片区
年均径流量
(P=90%)
最枯月
分配比
(%)
最枯月流量
(m3/s)
52.32
18.17
4.27
0.9
1.48
台北(陈坑)
4.15
1.3
2.08
2.53
0.40
2.05
0.36
1.21
0.61
表4.4-11沿海诸河流域各水系90%保证率最枯月流量计算结果
最枯月分配比
6.10
0.8
1.88
6.45
1.99
5.95
1.64
4.4.4.5水环境容量计算结果
采用90%保证率下的最枯月径流量进行水环境容量计算,潭江流域及粤西沿海诸河的水环境容量计算结果如下表所示。
表4.4-12台山境内水环境容量计算结果
河段
环境容量(t/a)
TN
TP
(台山段)
(台山)
Ⅱ、Ⅲ
10321.87
316.34
53.89
支流
678.59
21.62
3.85
547.29
16.48
2.70
1709.07
78.78
13.23
小计
2256.36
95.26
15.93
208.75
9.24
1.47
163.73
5.18
0.91
149.44
5.93
0.84
5713.23
232.49
38.93
粤西沿海诸河
1181.70
58.45
11.16
1255.13
62.75
12.53
斗山河等
1506.68
79.78
78.03
14.73
3943.51
200.98
199.23
38.42
合计
19978.61
749.81
748.06
131.24
4.4.5畜禽养殖污染物入河排放量
4.4.5.1入河系数及入河量
污染物入河分点源和非点源。
调查入河量需要确定污染物的入河系数。
入河系数也分点源和非点源两种情况考虑。
根据污染源排放口与入河排放口的相对位置、排污渠道类型以及当地的自然条件等,估算各控制单元中各类污染源的入河系数和入河量,汇总每个控制单元的废水量、主要污染物入河量,理清各类污染源结构比例。
(1)点源入河系数确定方法
点源一般包括工业源、集中排放的生活源、规模化与专业户畜禽养殖源。
根据《广东省地表水水环境容量核定》,分别考虑污染物到达入河排放口之前的距离(流程)、排污渠道的类型以及当地气温三类因素计算点源入河系数。
1)入河距离折算系数β
根据污水排放口到入河排污口流程(L)的远近,确定入河折算系数β见表4.4-13。
表4.4-13入河距离折算系数
污染源入河流程(L)
折算系数
L≤1km
1.0
1<L≤10km
10<L≤20km
20<L≤40km
0.7
L>40km
0.6
2)入河方式修正系数ε
将污水入河方式为明渠入河、暗管入河、直排入河三类,其修正系数见4.4-14。
当某个污染源的排污渠道有一部分是明渠、另一部分是暗管时,按照明渠和暗管的长度折算成综合系数。
表4.4-14入河方式折算系数ε
污染源入河方式
折算系数ε
明渠入河
0.75
暗管入河
0.95
直排入河
3)温度修正系数η
根据各地气温分布,确定温度修正系数,台山取值0.9。
但如排污口距入河排放口的距离为零,温度折算系数取1.0。
4)总折算系数及入河量计算
综合3类折算系数,则第i个污染源的总折算系数为:
假设某控制单元有n个污染源,第i个污染源的污染物排放量为Wi,则该控制单元总的入河量为:
(2)污染源入河系数确定
农村生活污染源、散养畜禽污染源、水产养殖污染源与降雨无关,即无论在什么水文条件下都会产生,但入河路径、方式十分复杂,入河系数究竟取多少是一个难点,只能进行非常粗略的估算。
根据《太湖流域畜禽养殖污染专项整治行动方案》,畜禽污染源的入河系数取0.6;
考虑水禽养殖大多在河流沿岸与水塘进行,规模化与专业户禽类养殖入河系数按0.6计算;
肉牛与生猪规模化与专业户养殖点源入河系数取0.54(温度折算系数去0.9)。
根据《广东省地表水环境容量核定》等相关资料,本规划各类畜禽养殖散养户污染源的入河系数按0.1计算。
(3)河流入河系数汇总
根据以上方法,可以估算出各个控制单元畜禽养殖污染源的入河系数;
结果如表4.4-15。
表4.4-15台山市畜禽养殖污染源入河系数λ
污染物
入河系数λ
总氮
总磷
氨氮
规模化与专业户
禽类养殖
0.60
生猪、肉牛、禽类散养户
生猪、肉牛养殖
0.54
(4)入河污染物测算
得到台山畜禽养殖污染物的入河量见表4.4-16。
表4.4-16台山市畜禽养殖污染入河量单位t/a
分类
1714.32
206.58
97.92
38.46
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