汉江安康段排污口近区污染扩散规律

1、 西北大学学报(自然科学版2009年10月, 第39卷第5期, O ct . , 2009, V o. l 39, N o . 5Journal o fN o rt hwest U niversity (N atural Science Ed iti on收稿日期:2008 10 27基金项目:陕西省水土保持局科技计划基金资助项目(2007 06 11作者简介:, 男, , , , 汉江安康段排污口近区污染扩散规律冯民权, 胡 芳, 吴 波, 党志良(西安理工大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室, 陕西西安 710048摘要:目的 探讨汉江安康段排污口近区污染扩散规律。方法 采用二维水质模

2、型模拟了汉江上游安康城区段的排污口污染扩散情况, 计算了污染带的范围和距离。结果 该段主要有7个排污口, 断面水质基本都能满足 水质功能类别。得到7个排污口COD 污染带总面积为0 085km 2, 占该河段流域面积的2 9%。结论 运用模型对水质进行模拟必须以大量的实测数据为基础, 后续工作应以实测为依据, 及时修正其中参数, 使模型能更好地进行模拟计算。关 键 词:汉江安康; 水质; 模拟; 污染带中图分类号:X323 文献标识码:A 文章编号:1000 274 (2009 05 0887 04 汉江是长江中游最大的一级支流, 发源于陕西省宁强县秦岭南麓的潘家山, 流经陕西省的汉中、安康地

3、区, 于白河县流入湖北省境内, 在武汉市汉口注入长江, 干流全长1577km, 流域面积15 9万km 2。安康盆地以缫丝、纺织工业为骨干, 还散布有较多的小型采矿、冶炼等工业, 排污口较多, 排污量较大, 给汉江的水质造成较大的影响。对于排污口的二维水质模拟, 部分学者曾有过研究。段德宏, 王根霞等1对多排污口二维河流水质计算机模拟进行了研究; 陈永灿, 申满斌等2分析了三峡库区城市排污口附近污染混合区的特性。本文主要研究汉江安康段排污口近区污染扩散的规律, 以COD 为计算因子, 采用二维模型模拟了污染物的扩散情况, 并计算了污染带的范围。1 污染源现状调查及预测汉江上游安康城区段的汉江南

4、、北岸现有5个污水排放口, 近期还将新建2个排污口, 此外, 安康城区现有江南污水处理厂(一期, 设计处理规模3万t/d,现实际处理约1 6万t/d, 年处理574万, t 其处理后的污水汇入安康市城区江南总排污口排入汉江; 江南污水处理厂近期将建设二期工程, 二期工程设计处理规模3万t/d, 处理后的污水与一期工程共用一个排放口, 即现有的排污口。安康其他县均无污水处理设施, 对人口相对集中的黄洋河流域、月河流域、水库库尾流域来讲, 未经任何处理的生活污水或房前屋后随地倾倒, 或就近排入沟、溪中, 再由地表径流、雨水冲刷流入河道, 容易造成二次污染。1. 1 水质调查及预测对安康水源地5个排

5、污口采集了混合样品进行调查监测, 监测的主要项目:COD, BOD 5, TP , TN 。水质监测结果见表1。由于5个已建排污口的NH 3-N 未监测, 按 城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918 2002 取值3。表1 排污口水质监测结果Tab . 1 The results of w at er quatity m onit oring about outfallm g /L排污口名称COD 53T P TN 1号安康市城区江南总排污口20 4856 845152 26015 0002号安康市汉滨区江北排污口155 94985 962155 99046 2503号安康市汉滨区江北排

6、污口307 933181 100154 26533 7504号安康市区江北排污口 25 1109 741152 20513 0005号安康市关庙张家沟江北排污口348 902206 750154 36097 500其中两个拟建污水处理厂排污口的水质按 城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918 2002 预测, 预测结果见表2。表2 拟建污水处理厂排污口水质预测Tab . 2 P roposed outfa ll water qualit y predication of se w age treat m ent plantm g /L拟建污水处理厂排污口名称COD B OD NH -N T

7、P TN 6号安康市江北工业园区污水处理厂(安康市汉滨区周家沟 6020151207号安康市江北中心区污水处理厂(安康市汉滨区关庙镇吴台村6020151201 2 水量调查及预测表3 安康城区排污口现状Tab . 3 The outfall stat us of Ankang C ity序号名 称 位 置高程/m高峰日排放量/万t年排放量/万t 污水类型污染物种类1安康市城区江南总排污口汉江一桥下游约2 2k m 处的汉江南岸边231 73 97906 66工业与生活混合污水氨氮、化学需氧量2安康市汉滨区江北排污口汉江一桥下游约200m 处的汉江北岸边228 70 5157生活污水氨氮、化学需

8、氧量3安康市汉滨区江北排污口汉江一桥下游约600m 处的汉江北岸边237 70 4126生活污水氨氮、化学需氧量4安康市城区江北排污口汉江一桥下游约1k m 处的汉江北岸边232 70 6189工业与生活混合污水氨氮、化学需氧量5安康市关庙张沟江北排污口汉江一桥下游约1 6k m 处的汉江北岸, 距岸边约1 5k m 228 70 7221生活污水氨氮、化学需氧量6安康市江北工业园区污水处理厂排污口(安康市汉滨区周家沟 (拟建 汉江一桥上游约1 1k m 处的汉江北岸边313 72 5912 5工业废水7安康市江北中心区污水处理厂(安康市汉滨区关庙镇吴台村 (拟建汉江一桥下游约2 2k m 处

9、的汉江北岸边248 731095生活污水2 水质模拟2 1 计算模型二维水质模型的基本方程:=E x 2x +E y 2y -u -v -K c 。(1式中:C 为污染物浓度 m g /L , u, v 分别为x, y 方向的流速 m /s , t 为时间 s , E x , Ey 分别为x, y方向的扩散系数 m 2/s , K 污染物降解系数 s -1。2 2 参数取值安康段属于汉江上游, 根据相关研究成果, 选取COD 降解系数为0 187d -14, BOD 5降解系数为0 132d-15, NH 3-N 降解系数为0 1d -1, TN 降解系数为0 24d -16。由于该段水深较浅

10、, 流速较大,复氧条件较好, 底泥不易处于厌氧状态, 可以忽略底泥中磷的释放, 只考虑磷的沉降作用, 选取总磷的沉降速率为5 10-5d-17。2 3 水质模拟结果本文以汉江支流月河汇入口下游1 4k m 处到旬阳水电站坝址为计算模拟河段, 以来水量最大的7月和最小的10月来分析河道的COD 状况。计算结果见图1, 图2所示, 河段位置17分别表示1号7号排污口。图中以浓度等值线描绘该河段C OD 浓度的平面二维分布, 单位m g /L8。888 西北大学学报(自然科学版 第39卷 图1 7月COD 浓度分布F i g . 1 COD concentra tion d i str i bu t

11、ion in J u l y图2 10月COD 浓度分布F i g . 2 COD concentrati on distributi on i n octobe r从图1, 图2可以看出, 受排污口影响, 各排污口局部区域COD 浓度偏高, 使 类河段部分区域超出 类标准, 但所占面积极小, 都能满足其 类水质功能类别。由于7月上游来流量比10月大, 污染物稀释自净能更强, 7月份排污口COD 污染带范围明显比10月份小。7月份安康断面的COD 浓度最大为浅颜色部分, 最高值为9 929m g /L, 最小为深颜色部分, 最低值为7 785m g /L; 10月份安康断面的COD 浓度最大为

12、浅颜色部分, 最高值为17 5m g /L, 最小为深颜色部分, 最低值为7 329mg /L。3 污染带范围计算本文以汉江支流月河汇入口下游1 4km 处到旬阳水电站坝址为计算模拟河段, 以COD 为计算因子, 模拟出COD 的污染带范围。分析污染带时, 按其中 类标准评价, 浓度值大于 类水质标准的区域为污染带9-10。, 1号7号排污口。图中以浓度等值线描绘该河段COD 浓度的平面二维分布, 单位mg /L。对于排污量较大的1号、7号排污口给出了污染带范围详图。如图4, 图5所示。根据模拟结果, 27号排污口污染带不连续, 7个排污口COD 污染带总面积为0 085km 2, 占该河段流

13、域面积的2 9%, 得到污染带范围, 见表4。表4 排污口COD 污染带范围F ig . 4 The COD pollution scope of outfall排污口号污染带面积/km 2污染带长度/km60 10 1230 074050 370 0851 151表中污染带面积即为 类河段中COD 超出 类水质标准的范围, 类河段中除污染带范围外其他区域都能满足 类要求。889 第5期 冯民权等:汉江安康段排污口近区污染扩散规律 图3 COD 浓度F i g. 3 COD concentra ti on图4 1号排污口COD 浓度F i g . 4 COD concentrati on i

14、n N o . 1outfa ll图5 7号排污口COD 浓度F i g . 5 COD concentration i n N o . 7outfa ll4 结 论本文用二维水质模型对汉江上游安康段排污口污染物的扩散进行了模拟, 7月份安康断面的COD浓度最高值为9 929mg /L, 最低值为7 785m g /L;10月份安康断面的COD 浓度最高值为17 5m g /L,最低值为7 329m g /L。基本都能满足 水质功能类别。另外, 计算了污染带的范围和距离, 得到7个排污口COD 污染带总面积为0 085km 2, 占该河段流域面积的2 9%。运用模型对水质进行模拟必须以大量的实

15、测数据为基础, 接下来的工作应以实测为依据, 及时修正其中参数, 使模型能更好地进行模拟计算。参考文献:1 段德宏, 王根霞, 王萍, 等. 多排污口二维河流水质计算机模拟J.兰州交通大学学报, 2004, 12(6 :9 11. 2 陈永灿, 申满斌, 刘昭伟, 等. 三峡库区城市排污口附近污染混合区的特性J.清华大学学报:自然科学版, 2004, 44(9:1223 1226.3 GB18918 2002, 城镇污水处理厂污染物排放标准S.2002.4 寇晓梅. 汉江上游有机污染物COD C r 综合衰减系数的试验确定J.水资源保护, 2005, 21(5:31 33. 5 宋策. 陕西汉

16、江干流有机质环境容量的研究J.陕西水力发电, 2001, 17(4:57 60.6 中国环境规划院. 全国地表水水环境容量核定S .2003.7 彭泽州, 谷照升, 刘晓端, 等. 三维水质模拟、预测及应用J.工程勘察, 2003(3 :24 27.8 中国环境规划院. 全国地表水水环境容量核定S .2003.9 袁彩凤, 孟西林, 蒋烨, 等. 入河排污口在总量控制中的作用J.中国环境监测, 1999, 15(3:17 19. 10宋进喜, 王伯铎. 生态、环境需水与用水概念辨析J.西北大学学报:自然科学版, 2006, 36(1:153 156.(编 辑 徐象平(下转第898页890 西北

17、大学学报(自然科学版 第39卷学报, 2008, 29(1:223 242.4 李晓坤, 华德尊, 李春艳. 基于模糊数学理论的环境评价模型的建立 以哈尔滨Y 机械加工厂为例J.环境科学与管理, 2008, 33(2:171 174.5 治祯, 景方. 灰色系统及模糊数学在环境保护中的应用M .哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社. 2007.6 丁艳华, 杨俊, 杨莉, 等. 模糊数学在水环境评价中的应用J.能源与环境, 2008, 1:7 8.7 付巧峰. 模糊综合评判在水资源价值评估中的应用J.西北大学学报:自然科学版, 2008, 38(2:187 191.(编 辑 徐象平Basic eval

18、 uation study on the Shaanxi water resourcearea ofM i ddle Route of Sout h t o nort hW ater D iversionWANG X i ao feng , Zhao Lu , WANG Ji hong(Co lleg e o f T ou ris m and Env iron m ent Sc i ences , Shaanx iN o r m al U niversity , X i an 710062, ChinaAbst ract :A i m To prov ide theory reference

19、and po licy m ak i n g support for i m p le m entation o f the south to north w ater diversion project by conducting the sc i e ntific co mprehensi v e eva l u ation study for the northw ard rerouti n g o f southern ri v er area basic require m en. t M ethods U si n g the AHP dec ision ana l y sis t

20、o construct area basic appra isa lsyste m; carry i n g on the targetw e i g h t usi n g the i n for m ati o n en tropy l a w. F i n ally , usi n g the f u zzy synthesis judg m ent m ethod to carry on the quo ta and the qualitati v e genera lized ana l y sis . R esults Co m prehensi v e level o f bas

21、ic condi ti o ns i n w ater source area is ordinary . The env ir onm enta l conditi o ns , econo m ic cond iti o ns and infrastructure condi ti o ns i n the eva l u ati o n syste m s are poor , wh ich need substantial i m prove m en. t Conc l u sion The effective acti o ns m ust be carried out to so

22、lve the bo ttleneck prob le m of affecti n g basic cond iti o ns . The acti o ns i n cl u de estab lish i n g the soil conservation eco log ica l co mpensa ti o n m edchanis m, speeding up t h e i m ple m entation process and carr y ing ou t in depth co m prehensive m anage m ent o f s m a llw aters

23、hed , shoped land conversati o n pr ogra m, and natural forest pr o tec ti o n eng ineeri n g .K ey w ords :Shaanx iw ater resource area ; Fuzzy co m prehensi v e assess m en; t co m entr opy m ethod ; basic require m ent condition eva l u ation ; H ierarch ica l StructureM odel (上接第890页The dispersi

24、on law about t he near outfall poll uti onin Han R iver (Ankang areaFENG M i n quan , HU Fang , WU Bo , DANG Zh i liang(N orth w estW a ter R esources and Env iron m ent E co logy K ey L aboratory o fM OE , X i an U n i ve rsity o fT echnology , X i an 710048, Chi naAbst ract :A i m To d iscuss the dispersion la w about the near ou tfall pollution i n H an R iver (Ankang area . M et hods Two di m ensi o na lw ater qua lity m odels w