【正文】 申出來(lái)的。周孝德、郭瑾瓏等 [22]提出了一維穩(wěn)態(tài)條件下計(jì)算水環(huán)境容量的三種方法，即段首控制 [23,24,25,26]、段尾控制 [27,28,29]和功能區(qū)末端控制 [30,31]三種計(jì)算方法。其中涉及到的 EFDC 模型是一種三維地表水水質(zhì)數(shù)學(xué)模型，可實(shí)現(xiàn)河流、湖泊、水庫(kù)、濕地系統(tǒng)、河口和海洋等水體的水動(dòng)力學(xué)和水質(zhì)模擬，是一個(gè)多參數(shù)有限差分模型。目前 TMDL 計(jì)劃中使用頻率較大的水質(zhì)模型有QUAL2K、WASP、EFDC 以及 CEQUALICM[17]。 國(guó)外研究情況早期歐美國(guó)家一般將同化容量 [5,6]的計(jì)算和負(fù)荷分配在同一過(guò)程中進(jìn)行，采用2隨機(jī)理論和系統(tǒng)優(yōu)化相結(jié)合方法研究。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀參考《水環(huán)境容量計(jì)算及應(yīng)用》 （逄勇、陸桂華等著） ，計(jì)算方法是水域納污能力的一個(gè)重要組成部分，其適當(dāng)與否直接影響著計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。隨著江蘇省社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，廢水排放量逐年增大，污染問(wèn)題日益突出，已嚴(yán)重影響江蘇省經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。江蘇是經(jīng)濟(jì)大省，工業(yè)發(fā)達(dá)，人口密集。確定水功能區(qū)現(xiàn)狀污染物入河量，是科學(xué)合理制定水污染控制規(guī)劃，強(qiáng)化水資源保護(hù)和水污染防治工作的基礎(chǔ)，也是校核水功能區(qū)劃的依據(jù)。制定一個(gè)能夠適用于不同水體納污能力計(jì)算的理論體系，從而推動(dòng)水資源保護(hù)工作的深化，是一個(gè)重要的課題。如美國(guó)實(shí)施的污染負(fù)荷控制總量（TMDL ）清潔水行動(dòng)計(jì)劃，為了適應(yīng)水體不同季節(jié)不同用途對(duì)水質(zhì)不同的標(biāo)準(zhǔn)要求，允許排放量在一年中的不同季節(jié)有所變化，可根據(jù)水溫、水量、pH值等因素在各季節(jié)的差異來(lái)確定。CEQUALICM 模型無(wú)自帶的水動(dòng)力模塊，需第三方軟件如EFDC、POM、DELFT3D 等提供水動(dòng)力計(jì)算結(jié)果。蔣曉輝等 [19]，萬(wàn)飚等 [20]，劉蘭芬 [21]分析了河流環(huán)境容量的常規(guī)計(jì)算方法對(duì)環(huán)境容量進(jìn)行計(jì)算，給出了修正的算法。選取一維模型計(jì)算納污能力的方法也被潘建波,張修宇 [34]等人在計(jì)算松花江水體納污能力模型時(shí)也被用到過(guò)，總體上方法和思路都差不多，但是后者在設(shè)計(jì)條件，例如降解系數(shù)等一些方面都作了細(xì)化，使計(jì)算的結(jié)果更具準(zhǔn)確！徐仲翔,孫建富等人 [35]在蘭江流域水體納污能力計(jì)算中提出了一種新的水質(zhì)模型，即WASP水質(zhì)模型。江春波 [36]等建立了求解淺水流動(dòng)及其污染物輸移擴(kuò)散的分步有限元格式，對(duì)長(zhǎng)江和嘉陵江匯流口附近的流場(chǎng)和濃度場(chǎng)進(jìn)行了模擬；張秀春 [37]等對(duì)黃河污染帶(混合區(qū))COD環(huán)境容量進(jìn)行了計(jì)算確定；黃真理 [38]等利用建立的一維水流水質(zhì)數(shù)學(xué)模型、庫(kù)區(qū)排污口混合區(qū)平面二維和水平分層的三維紊流模型，計(jì)算了三峽水庫(kù)建庫(kù)前后COD和氨氮總體環(huán)境和岸邊環(huán)境容量；劉昭偉 [39]等以數(shù)值模擬為基礎(chǔ)，繪制出污染混合區(qū)范圍與排污負(fù)荷的變化曲線；并根據(jù)江段岸邊水域的控制目標(biāo)，確定出該江段的岸邊環(huán)境容量；馬歡 [40]等分別應(yīng)用河流一維及二維對(duì)流擴(kuò)散水質(zhì)模型計(jì)算了松花江哈爾濱江段COD及氨氮的理想水環(huán)境容量，通過(guò)計(jì)算結(jié)果對(duì)這兩種模型進(jìn)行比較得出二維水質(zhì)模型對(duì)松花江污染控制更安全、控制更嚴(yán)格的結(jié)論。目前不均勻系數(shù)的相關(guān)研究甚少，可參考的資料十分匱乏。研究范圍見(jiàn)圖 11。太湖流域；江南運(yùn)河；望虞河；張家港；太滆運(yùn)河。針對(duì)江蘇水域的特點(diǎn)，分為河網(wǎng)（河道）和6湖泊（水庫(kù)）及長(zhǎng)江江段三種類(lèi)型，分別采用相應(yīng)的方法核定納污能力。本文是在水功能區(qū)劃與水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)確定的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)資料的統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合實(shí)際情況，確定水體納污能力計(jì)算范圍，以不同的設(shè)計(jì)條件，利用數(shù)學(xué)模型，率定相應(yīng)的參數(shù)，對(duì)控制的主要入河污染物中的化學(xué)需氧量(COD)、氨氮分別進(jìn)行計(jì)算，確定較為合理的各功能區(qū)的納污能力。i、 j 為 最 小 空 間 計(jì) 算 單 元 和 最 小 時(shí) 間 計(jì) 算 單 元 。W 正 為正向流的納污能力，具體計(jì)算公式為：正向河流： 式（）正 01so＝ Q(C)+KVCW 反 為反向流的納污能力，具體計(jì)算公式為：反向河流： 式（）220so1s反 ＝式中： 為正向流流量； 為負(fù)向流流量； 為正向流上游水質(zhì)目標(biāo)；010o1為負(fù)向流上游水質(zhì)目標(biāo)?；旌蠋Х秶_定中還進(jìn)行風(fēng)向風(fēng)速聯(lián)合頻率訂正。向長(zhǎng)江排污產(chǎn)生的納污能力由污染帶長(zhǎng)度控制法進(jìn)行計(jì)算；引長(zhǎng)江水增加的稀釋納污能力按照完全混合公式進(jìn)行計(jì)算。(2)調(diào)查得到江蘇省沿江 8 個(gè)地級(jí)市的岸線長(zhǎng)度，取岸線長(zhǎng)度的 10％作為排污混合帶區(qū)域。 水質(zhì)降解系數(shù)率定 水質(zhì)降解系數(shù)率定方法水質(zhì)降解系數(shù)率定主要采用兩種方法：（一）實(shí)驗(yàn)室率定法：選擇江蘇省主要水體（包括河道、湖泊、長(zhǎng)江等）的原水水樣，在室內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果測(cè)算出水體在靜止時(shí)的水質(zhì)降解系數(shù)。水質(zhì)降解系數(shù)確定過(guò)程中，考慮污染物質(zhì)降解過(guò)程接近于一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)速率與其相應(yīng)時(shí)刻剩余的有機(jī)物的濃度成正比，因此，計(jì)算中按照一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)過(guò)程確定水質(zhì)降解系數(shù)。根據(jù)野外同步率定和實(shí)驗(yàn)室率定成果，得出河網(wǎng)（河道）區(qū)水質(zhì)降解系數(shù)。表 21 長(zhǎng)江江段水質(zhì)降解系數(shù)率定成果表CODMn 降解系數(shù) 氨氮降解系數(shù)江段名稱 K（1/d） K（1/d）南京江段 鎮(zhèn)楊江段 ～ ～靖江～張家港江段 ～ ～南通江段 太湖湖區(qū)水質(zhì)降解系數(shù)根據(jù)太湖湖區(qū) 23 個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)每月一次的實(shí)測(cè)水質(zhì)資料，綜合率定得出太湖湖區(qū)水質(zhì)降解系數(shù)成果如表 22。13圖 21 江蘇省納污能力核定河網(wǎng)分區(qū)圖二、資料選用江蘇省共有雨量站 239 個(gè)，根據(jù) 1960 年以來(lái)的降雨資料，選取具有長(zhǎng)序列降雨資料的 171 個(gè)雨量站進(jìn)行頻率分析，并應(yīng)用各區(qū)域雨量站、水文站、水位站資料選取設(shè)計(jì)水文條件。沂沭泗流域、里下河地區(qū)、通南地區(qū)、秦淮河流域、滁河流域按表 23 中雨量站資料，采用 1960～2022 年共 46 年資料進(jìn)行頻率分析；太湖流域按表 23 中雨量站資料，采用 1954～2022 年共 52 年資料進(jìn)行頻率分析，各河網(wǎng)分區(qū) 90%和75%保證率的典型年見(jiàn)表 24。根據(jù)湖庫(kù)水位與容積的相關(guān)數(shù)據(jù)，點(diǎn)繪出湖庫(kù)區(qū)的水位庫(kù)容關(guān)系曲線，圖 23 為某站湖庫(kù)水位與容積的關(guān)系曲線。污染帶長(zhǎng)度限制條件為：一是單個(gè)排污口污染帶的面積控制在 13km2；二是污染帶長(zhǎng)度占岸線的比例小于 10%；三是在限制污染帶長(zhǎng)度下，以單個(gè)污染帶面積不大于 3km2 確定污染帶寬度。 河網(wǎng)（河道）區(qū)河道越寬，污染物排入水體后達(dá)到均勻混合越難，不均勻系數(shù)就越小，分析得出河網(wǎng)（河道）區(qū)不均勻系數(shù)如表 25。除上述情況外，其它地表水（環(huán)境）功能區(qū)均以實(shí)際計(jì)算值作為該水功能區(qū)的納污能力值。 圖 23 江蘇省 13 市納污能力圖（COD）19圖 24 江蘇省 13 市納污能力圖（氨氮）圖 25 蘇南、蘇北地區(qū)納污能力對(duì)比圖由圖表可知，江蘇省重點(diǎn)河湖納污能力的計(jì)算結(jié)果中，南京、蘇州、南通、揚(yáng)州、鎮(zhèn)江的 COD 納污能力較大，而對(duì)于氨氮的納污能力，蘇州相比其他市，氨氮的納污量較大。 基礎(chǔ)資料（一）研究范圍內(nèi)功能區(qū)信息本文根據(jù)江蘇省水利廳開(kāi)展的“江蘇省重點(diǎn)河湖 2022 年水（環(huán)境）功能區(qū)污染物限排總量研究” 課題的研究范圍，即選出的 209 個(gè)功能區(qū)作為研究對(duì)象，對(duì)江蘇省重點(diǎn)河湖的入河量進(jìn)行了計(jì)算。表 33 江蘇省 2022 年市級(jí)人口信息匯總表（萬(wàn)人）地名 總?cè)丝?城鎮(zhèn)人口 農(nóng)村人口 城鎮(zhèn)人口比重 流動(dòng)人口南京 % 無(wú)錫 % 徐州 % 常州 % 蘇州 % 南通 % 連云港市 212 % 淮安市 % 鹽城市 % 22地名 總?cè)丝?城鎮(zhèn)人口 農(nóng)村人口 城鎮(zhèn)人口比重 流動(dòng)人口揚(yáng)州 % 鎮(zhèn)江市 % 泰州市 % 宿遷 % %注： 表中數(shù)據(jù)均來(lái)自 2022 年統(tǒng)計(jì)年鑒（2）江蘇省 20222022 年養(yǎng)殖業(yè)信息統(tǒng)計(jì)年鑒中 20222022 年養(yǎng)殖業(yè)信息主要用于 2022 年養(yǎng)殖業(yè)污染物計(jì)算。表 36 江蘇省 20222022 年農(nóng)作物播種面積 （單位：千公頃）項(xiàng)目 2022 2022總播種面積 糧食作物 小麥 稻谷 薯類(lèi) 玉米 大豆 經(jīng)濟(jì)作物 棉花 油菜籽 花生 芝麻 黃紅麻 　 甘蔗 2 甜菜 2 烤煙 24表 37 江蘇省 20222022 年主要農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu) （單位：千公頃）項(xiàng) 目 2022 2022 農(nóng)作物總播種面積 100 100 糧食作物 谷物 稻谷 小麥 　 玉米 其它谷物 豆類(lèi) 大豆 　 雜豆 　 薯類(lèi) 油料作物 花生 油菜籽 芝麻 棉花 麻類(lèi) 糖料 甘蔗 煙葉 … … 藥材 蔬菜、瓜類(lèi) 　 蔬菜 其他農(nóng)作物 　 青飼料 計(jì)算方法 區(qū)域排放量計(jì)算方法 （式 ） ii2i1iPiIii WW畜 禽農(nóng)生生排 放 量 ???其中，W 排放量 i 為功能區(qū) i 的污染物排放量，W Ii 為功能區(qū) i 工業(yè)污染物排放量，W pi 為功能區(qū) i 污水廠污染物排放量，W 生 1i 為功能區(qū) i 農(nóng)村生活污染物排放量，W 生 2i 為功能區(qū) i 城市生活污染物排放量，W 農(nóng) i 為功能區(qū) i 農(nóng)田污染物排放量,W 畜禽 i 為功能區(qū) i 畜禽養(yǎng)殖污染物排放量。農(nóng)本次人均日廢水排放量蘇南取 160L/（人天） ， g/（人天） ，4 g/ （人 天） （kg/畝江蘇省各市污水收26集率計(jì)算成果見(jiàn)表 39。27表 310 畜禽糞尿排泄系數(shù)項(xiàng)目 單位 牛 豬 雞 鴨kg/d kg/a 6 6kg/d — —尿kg/a 495 — —飼養(yǎng)周期 d 365 150 60 60表 311 畜禽糞便中污染物平均含量 單位：kg/t項(xiàng)目 CODCr BOD NH3N 總磷 總氮牛糞 牛尿 豬糞 豬尿 雞糞 （4）農(nóng)田面源污染物排放量計(jì)算 3WM???農(nóng) p （式 5）其中：M 為耕地面積； 3為農(nóng)田排污系數(shù)（見(jiàn)表 38） 。(4) 農(nóng)田污染物入河量計(jì)算方法： （式 ???入入W10） 其中： 入為農(nóng)田污染物入河量； 入為農(nóng)田污染物排放量，4?為農(nóng)田入河系數(shù)，（取值為 ）。第一類(lèi)污染源在計(jì)算功能區(qū)入河量，主要根據(jù)排污口的經(jīng)緯度信息，結(jié)合地理信息管理軟件 mapinfo 將點(diǎn)位對(duì)應(yīng)到目標(biāo)功能區(qū)。第四類(lèi)：太湖和長(zhǎng)江，對(duì)于污染較重的入湖、入江支流，考慮入湖、入江通量。按市縣進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，匯總表見(jiàn)表 316。35第 4 章 功能區(qū)納污能力、入河量結(jié)果合理性分析 功能區(qū)水質(zhì)超標(biāo)率分析根據(jù)本次研究范圍，選取了 199 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水質(zhì)資料，根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 （GB3838—2022） ，對(duì)研究范圍的水質(zhì)進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)。本次研究的 209 個(gè)36功能區(qū) COD 的納污能力總量為 t，氨氮的納污能力總量為 t。以納污能力為基礎(chǔ)，計(jì)算污染物的削減率，即 %10??入 河 量納 污 能 力 ）（ 入 河 量削 減 率 而根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，對(duì)于全省和蘇北地區(qū)而言，COD 的入河量小于其納污能力，所以不考慮其削減率。38第 5 章 總結(jié)與展望 總結(jié)本文依托“江蘇省重點(diǎn)河湖 2022 年水（環(huán)境）功能區(qū)污染物限排總量研究”課題，對(duì)江蘇省重點(diǎn)河湖包含的 209 個(gè)功能區(qū)的納污能力和入河量進(jìn)行了系統(tǒng)地計(jì)算和研究。而蘇南、蘇北地區(qū)和全省的氨氮的入河量都大于其納污能力，所以需要對(duì)入河污染物進(jìn)行削減，這就要求各個(gè)職能部門(mén)加大監(jiān)管力度，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)，切實(shí)履行節(jié)能減排方案！為了有效地保護(hù)水資源，應(yīng)當(dāng)根據(jù)各個(gè)水功能區(qū)納污能力和現(xiàn)狀入河排污量，提出各個(gè)水功能區(qū)污染物限制排放量。 不足與展望本文對(duì)江蘇省重點(diǎn)河湖的納污能力和 2022 年污染物的入河量進(jìn)行了初步的探索和研究。（2）加強(qiáng)對(duì)納污能力的應(yīng)用研究。建立完整自動(dòng)、動(dòng)態(tài)水質(zhì)監(jiān)測(cè)站網(wǎng)，可以及時(shí)準(zhǔn)確掌握全省主要入河排污口污染物排放狀況和水功能區(qū)水質(zhì)變化，為水功能區(qū)達(dá)標(biāo)管理提供有力的技術(shù)支撐。 Shandong 1 The concept of water environmental capacity Scholars proposed many different definitions of water environmental capacity, these definitions can be divided into four categories [1,2,3]:(1)Water environmental capacity is the ratio of the total allowable emissions of pollutants and the corresponding concentration of environmental standar