長(zhǎng)江下游環(huán)境水力學(xué)特征與排污總量控制

長(zhǎng)江下游環(huán)境水力學(xué)特征與排污總量控制摘要：本文以最能代表長(zhǎng)江下游水流特征的鎮(zhèn)江市區(qū)段為例，從環(huán)境水力學(xué)角度分析不同江段的水質(zhì)污染，以及如何根據(jù)水流條件進(jìn)展區(qū)域水污染物排放總量控制，在促進(jìn)沿江經(jīng)濟(jì)開(kāi)展的同時(shí)，改善區(qū)域水體污染，保護(hù)長(zhǎng)江的水資源.關(guān)鍵詞：環(huán)境水力學(xué)水污染總量控制環(huán)境效益1水流與環(huán)境水力學(xué)特征分析1.1根本情況我國(guó)經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展與水資源匱乏的矛盾日趨突出.近年來(lái)黃河下游枯季斷流的事實(shí)，淮河污染事故頻發(fā)的教訓(xùn)，使人們?cè)絹?lái)越清楚地認(rèn)識(shí)到施行可持續(xù)開(kāi)展戰(zhàn)略，合理開(kāi)發(fā)、利用、保護(hù)長(zhǎng)江水資源的重要性.鎮(zhèn)江市區(qū)段是長(zhǎng)江下游最具代表性的江段，在約30k的范圍內(nèi)有洲灘、邊灘、彎道、漢道和單一河道的多種河勢(shì)形態(tài).因此，不同江段的環(huán)境水力學(xué)條件相差甚遠(yuǎn).鎮(zhèn)江市區(qū)位于征潤(rùn)洲南岸.長(zhǎng)期的淤積作用使征潤(rùn)洲面積已達(dá)36k2，洲尾向下游延伸至和暢洲南汊進(jìn)口，目前鎮(zhèn)江港只能通過(guò)上游的引河及下游的焦南航道與長(zhǎng)江主流相通.焦南航道的零米線(黃?；妫峦?以下寬度為200—300，港池的最寬處僅600左右，河床高程為-2～-4.焦南大壩的泄水閘設(shè)計(jì)流量為27.7/s.上游的引河與焦南航道統(tǒng)稱為內(nèi)江，與長(zhǎng)江主流相比，內(nèi)江流量甚小.市區(qū)大量的工業(yè)和生活廢污水排入內(nèi)江，水體污染嚴(yán)重.雖然市區(qū)位于長(zhǎng)江邊，但水環(huán)境質(zhì)量較差，經(jīng)濟(jì)開(kāi)展受制約.內(nèi)江的水質(zhì)污染是鎮(zhèn)江市的最大環(huán)境問(wèn)題.自市區(qū)起至下游約10k處，長(zhǎng)江被和暢洲分為南北兩汊.諫壁工業(yè)區(qū)位于南汊南岸，大量的工業(yè)廢水排入南汊.南汊從進(jìn)口段起，岸線較順直，-10線距南岸較近，零米線與-10線間間隔僅200左右.因此近岸帶水深流急，非常有利于污染物質(zhì)的稀釋擴(kuò)散.然而也存在以下水環(huán)境問(wèn)題：(1)上游征潤(rùn)洲尾已伸入南汊進(jìn)口，洪水時(shí)灘地吞沒(méi)，水深較淺，水流滯緩.漲潮期間，金河紙業(yè)公司造紙廢水上溯，一眼望去，半江污水；枯水季節(jié)，受出露灘地的分割，水流散亂，污水橫流.征潤(rùn)洲生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重影響.(2)南汊分流比有逐年減少的趨勢(shì)，因此環(huán)境容量也在減少［1］.(3)南汊進(jìn)口以下約3k為京杭運(yùn)河蘇南段的進(jìn)口，南汊的水質(zhì)污染直接影響蘇南運(yùn)河的水質(zhì)狀況.和暢洲分流點(diǎn)以下至五峰山為大港江段，長(zhǎng)約8k.該江段單一順直，長(zhǎng)期以來(lái)河道穩(wěn)定，深泓靠近南岸，江面寬僅1500左右.從環(huán)境水力學(xué)角度分析，該江段有以下優(yōu)勢(shì)：(1)與市區(qū)和和暢洲段相比，大港段為單一河道，因此它擁有全江的水環(huán)境容量.(2)中泓靠近南岸，水深流急，非常有利于污染物的稀釋擴(kuò)散.(3)沿江有五峰山等山體作為屏幛，岸線穩(wěn)定，沖淤細(xì)微，自岸邊向江中約250處水深可達(dá)30～40，因此便于設(shè)置取排水建筑物.1.2環(huán)境水力學(xué)特征及對(duì)水體污染的影響造成水環(huán)境污染的根本原因是大量的廢污水排放進(jìn)入水體，同時(shí)還與承納水體的水流條件關(guān)系親密.將上述3個(gè)江段的環(huán)境水力學(xué)特征進(jìn)展綜合比照方表1.表1不同江段環(huán)境水力學(xué)特征江段河道及水流特征流量//s備注市區(qū)挖入式港池(內(nèi)江)，上、下游與長(zhǎng)江主流相通，水流不暢27.7焦南泄水閘設(shè)計(jì)流量和暢洲分汊江段，南汊順直，江面狹窄，進(jìn)口段水流散亂、滯緩13320南汊分流比為45%大港單一河道，江面狹窄，岸線順直，水深流急29600大通站多年平均流量根據(jù)1994年的統(tǒng)計(jì)資料，3個(gè)江段的納污和水質(zhì)污染根本情況見(jiàn)表2和表3.表2不同江段廢水和Dr排放量江段廢水排放量/×10t/aDr排放量/×10t/a市區(qū)2562.01.5和暢洲南汊2676.01.6大港124.40.019表3不同江段水質(zhì)污染狀況江段水情D/g/lDn/g/lBDs/g/l市區(qū)豐水期2.0—5.02.3—4.01.1—4.1平水期2.1—5.02.5—6.81.5—4.9枯水期1.3—1.911.1—12.28.7—9.8和暢洲南汊豐水期6.5—7.02.3—2.90.5—0.6平水期7.4—8.42.1—2.50.7—0.8枯水期9.9—10.42.7—3.63.4—8.0大港豐水期6.1—7.03.2—3.51.2—1.5平水期7.8—8.82.4—2.70.4—0.7枯水期10.0—10.42.5—2.71.8—2.0從環(huán)境水力學(xué)方面來(lái)分析，大港段條件最好，和暢洲次之，市區(qū)的內(nèi)江最差.而污染物排放量市區(qū)和和暢洲南汊差不多(需要說(shuō)明的是市區(qū)大量的生活污水未作統(tǒng)計(jì)，因此，市區(qū)的實(shí)際排放量較和暢洲南汊大)，大港段最少.目前環(huán)境水力學(xué)條件與排放量之間的組合是最差的.從區(qū)域來(lái)看造成水環(huán)境污染加劇，進(jìn)而制約經(jīng)濟(jì)開(kāi)展的原因之一是沒(méi)有按不同江段的水流條件來(lái)安排污染負(fù)荷.因此，在沿江經(jīng)濟(jì)開(kāi)展中，應(yīng)充分利用長(zhǎng)江的環(huán)境水力學(xué)條件制定區(qū)域排污控制規(guī)劃，以最小的經(jīng)濟(jì)投入和環(huán)境損失，產(chǎn)生最大的經(jīng)濟(jì)效益.2根據(jù)環(huán)境水力學(xué)特征進(jìn)展排污總量控制2.1排污總量控制原那么1995年以前我國(guó)環(huán)境保護(hù)主要是實(shí)行以污染物濃度控制排放的政策.這樣做雖然使環(huán)境污染加劇的趨勢(shì)得以初步控制，但由于沒(méi)有有效地控制污染物排放總量，隨著經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展，部分地區(qū)環(huán)境惡化的形勢(shì)仍在繼續(xù).最近國(guó)家規(guī)定，開(kāi)展經(jīng)濟(jì)，興建新的建立工程，必須滿足區(qū)域排污總量控制的要求.為此，首先應(yīng)采用污染物產(chǎn)生量少的清潔消費(fèi)工藝，其次是對(duì)區(qū)域內(nèi)老污染源進(jìn)展改造、治理，削減其排放總量，以保證新工程施行后，區(qū)域污染物排放總量不增加，甚至適當(dāng)減少，最終實(shí)現(xiàn)“到2000年……各盛自治區(qū)、直轄市要使本轄區(qū)主要污染物排放總量控制在國(guó)家規(guī)定的排放總量指標(biāo)內(nèi)……〞的目的.根據(jù)長(zhǎng)期的水環(huán)境保護(hù)的工作理論，作者認(rèn)為長(zhǎng)江下游區(qū)域水污染物排放總量控制應(yīng)考慮諸方面.(1)在滿足區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)開(kāi)展需要的同時(shí)，滿足環(huán)境保護(hù)的需要.簡(jiǎn)言之，經(jīng)濟(jì)要開(kāi)展，環(huán)境要保護(hù).(2)根據(jù)區(qū)域內(nèi)環(huán)境水力學(xué)特征和水體污染狀況進(jìn)展總量控制.在水流條件好，污染輕的江段根據(jù)新工程需要適當(dāng)增加污染負(fù)荷；在水流條件較差，污染較重的江段，大力削減負(fù)荷，以保證新工程的施行和區(qū)域水環(huán)境污染的總體情況得以改善.(3)排污總量控制規(guī)劃所涉及的范圍，最好在同一行政轄區(qū)內(nèi)，以便組織協(xié)調(diào)，保證規(guī)那么的施行.2.2鎮(zhèn)江段排污總量控制規(guī)劃興建的造紙工程位于大港經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū).根據(jù)排污總量控制的要求，經(jīng)調(diào)查評(píng)估，廣泛征求意見(jiàn)，最終確定水污染物排放總量控制的區(qū)域由鎮(zhèn)江市區(qū)、諫壁工業(yè)區(qū)和大港開(kāi)發(fā)區(qū)組成.重點(diǎn)削減市區(qū)的大東造紙廠和諫壁工業(yè)區(qū)的金河紙業(yè)公司的排放負(fù)荷，保證大港造紙工程施行后區(qū)域內(nèi)Dr排放總量較大幅度減少.大港造紙工程的規(guī)劃排放口和大東、金河排放口位置見(jiàn)附圖.附圖規(guī)劃區(qū)域內(nèi)主要排放口位置2.2.1區(qū)域水污染物排放總量變化新增排污量大港造紙工程廢水排放量為75000t/d，經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)排放的Dr總量為7.5t/d.削減排污量位于和暢洲南汊的金河紙業(yè)公司和位于市區(qū)的大東造紙廠Dr的規(guī)劃削減量分別為35.5t/d和34.4t/d［2］.整個(gè)區(qū)域凈削減量為69.9t/d.2.2.2環(huán)境效益區(qū)域水污染物排放總量控制規(guī)劃的施行，并不是污染負(fù)荷在區(qū)域內(nèi)簡(jiǎn)單的重新安排，而是在容量小，負(fù)荷大的江段作削減；在容量大的區(qū)段結(jié)合新建工程的施行適當(dāng)增加負(fù)荷.因此，區(qū)域排污總量控制規(guī)劃的制定是以開(kāi)展經(jīng)濟(jì)、環(huán)境水力學(xué)特征和水體污染狀況為約束條件，以經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益為目的的優(yōu)化過(guò)程.區(qū)域總量控制給市區(qū)段及和暢南汊帶來(lái)明顯的環(huán)境效益.(1)市區(qū)內(nèi)江采用一維穩(wěn)態(tài)模型［3］計(jì)算大東造紙廠排放量削減前后內(nèi)江Dr濃度.計(jì)算采用焦南泄水閘的設(shè)計(jì)流量27.7/s，有關(guān)斷面資料從1/萬(wàn)水下地形圖摘取.計(jì)算結(jié)果說(shuō)明：內(nèi)江Dr濃度為削減前的1/2.39，可達(dá)Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn).焦南航道的出口Dr濃度為削減前的1/2.42.(2)和暢洲南汊采用二非穩(wěn)態(tài)模型和數(shù)值解法［1，4］計(jì)算在設(shè)計(jì)的徑流條件下和暢洲南汊在削減前后污染帶變化.有關(guān)參數(shù)選用情況如下：流速場(chǎng)模型通過(guò)數(shù)值計(jì)算擬合實(shí)測(cè)水位過(guò)程來(lái)確定糙率系數(shù)值為0.018.河道資料由80年代后期實(shí)測(cè)的1/萬(wàn)水下地形摘取.計(jì)算中縱向步長(zhǎng)為100，橫向步長(zhǎng)為25，時(shí)間步長(zhǎng)為50s.二維水質(zhì)模型縱向分散系數(shù)為52/s；橫向擴(kuò)散系數(shù)為0.52/s.本文作者長(zhǎng)時(shí)間從事長(zhǎng)江下游水環(huán)境保護(hù)的科研與工程理論，對(duì)以上模型中的有關(guān)參數(shù)的選用進(jìn)展過(guò)反復(fù)的驗(yàn)證、調(diào)整，逐漸符合實(shí)際情況.計(jì)算結(jié)果說(shuō)明：和暢洲南汊Dr濃度增值超過(guò)1g/l的長(zhǎng)度和面積分別由削減前的約8k和1.7k2變化到削減后的1.4k和0.124k2.當(dāng)然，大港造紙工程施行后在該江段將要形成一個(gè)長(zhǎng)0.4k,寬0.1k，Dr增值超過(guò)1g/l的污染帶.3結(jié)語(yǔ)(1)本文以鎮(zhèn)江市長(zhǎng)江江段為例，分析環(huán)境水力學(xué)條件對(duì)污染物質(zhì)的影響，討論在經(jīng)濟(jì)開(kāi)展中如何充分合理地利用水流條件.分析結(jié)果說(shuō)明：由于新工程選址在水流條件好，水質(zhì)污染輕的大港段，因此對(duì)水環(huán)境影響細(xì)微，由于施行區(qū)域排污總量控制規(guī)劃，內(nèi)江水質(zhì)污染將大大減輕.區(qū)域排污總量控制是污染負(fù)荷的空間分布與水環(huán)境資源的空間分布的優(yōu)化組合過(guò)程.(2)總量控制并不是區(qū)域內(nèi)污染負(fù)荷簡(jiǎn)單的重新分配，而是經(jīng)濟(jì)開(kāi)展戰(zhàn)略與資源利用的優(yōu)化過(guò)程.因此，研究、開(kāi)發(fā)和利用由河勢(shì)、潮汐特征和濕地等要素構(gòu)成的水環(huán)境資源及其利用價(jià)值是開(kāi)展沿江經(jīng)濟(jì)，保護(hù)長(zhǎng)江水體環(huán)境以施行可持續(xù)開(kāi)展戰(zhàn)略工作中急需解決的問(wèn)題.參考文獻(xiàn)1朱維斌，等.長(zhǎng)江和暢洲段的河床演變和水體的環(huán)境容量.水利學(xué)報(bào)，1996，(1)：7-12.2夏青，流域水污染物總量控制.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1996.490-509.3方子云主編.水資源保護(hù)工作手冊(cè).南京：河海大學(xué)出版社，1988.345-367.4YtsakuraN,Sayre.TransverseixinginNaturehannels.aterResuresResearh,1986,12(4):695—704.harateristisfenvirnentalhydrehanisandttalpllutantsdishargeladntrlfrdnstreafYangtzeRiverAbstratThispapertakestheZhengjiangriversetinasanexapletanalyzetheaterpllutinindifferentrive