基于WASP模型灞河流域水质目标管理方案研究

摘要

灞河流域是秦岭山区与渭河的连接带，是西安市总规划生态区的纽带，是西安市经济发展区的脐带。近些年，灞河流域内人口逐年上升，居民对生活质量需求也不断提高，而流域水资源短缺，水污染严重，生态功能失调，影响着居民生存条件和经济水平。故而需详细了解灞河流域内主要污染物质，不同污染类型的污染程度，河流水体对污染物的降解能力和剩余容量，依据现状，提出管理方案，对解决民生问题和经济可持续发展等多方面都有重要意义。 本文以灞河流域为研究区域，开展水质监测与评价。利用2015年度自动监测统计数据核算点源污染负荷，采用流域损失输出系数模型核算非点源污染负荷。以 WASP 模型为工具，分析水质与污染负荷的关系。以功能区达标为目标，借鉴 TMDL 计划，分配和削减流域内污染负荷，构建灞河流域污染源水质管理模式。 （1）灞河流域21个监测断面中，2015年、2016年与2017年氨氮Si大于1的监测断面占比分别为71.42%、61.9%、66.67%；在秦汉大道灞河桥断面，5次降雨期间氨氮、TP和TN浓度算术均值均小于3次非降雨期间氨氮、TP和TN浓度算术均值；对比5次降雨过程，水位低时，氨氮、TP和TN浓度偏高，水位高时，氨氮、TN浓度偏低，而TP浓度变化不明显；对比3次非降雨期，水位低时，氨氮、TP和TN浓度偏高；降雨期氨氮、TP和TN的RSD均值0.16大于非降雨期间RSD均值0.06。 （2）2015年灞河流域氨氮污染负荷的入河量为1098.79 t/a，点源污染负荷为240.12 t/a，非点源污染负荷858.67 t/a，其中畜禽养殖>土地利用>点源污染>农村生活；非点源负荷中43.8%来自畜禽养殖，15.6%来自农村生活，40.6%来自不同土地利用类型。 （3）河流概化为14个河段，采用现场实测法确定氨氮降解系数值，结果表明：氨氮降解系数与流速呈正相关；降雨期间氨氮降解系数（均值为0.39 d-1）大于非降雨期间氨氮降解系数（均值0.23 d-1）；汛期5次降雨与3次非降雨期间氨氮降解系数值在0.21-0.46 d-1之间变化，模型参数取其均值0.31 d-1。 （4）经参数率定与模型验证，模型可作为灞河流域水质预测与管理的有效工具。基础情景表明：全流域河段达标率枯水期（11月-2月）为38.45%，平水期（3月-6月）达标率为25.26%，丰水期（7月-10月）均不达标。情景模拟表明：削减负荷在一定程度上保障了水质达标状况，情景 D 方案全流域河段达标率在枯水期和平水期，高达89.28%，在丰水期为73.02%。 （5）基于马渡王水文站近20年实测流量值（1991年-2010年）50%保证率，核算灞河流域氨氮的水环境容量为303.70 t/a。为实现功能区达标目标，灞河上游非点源总削减率超过70%，非点源削减量位居前三的河段为：Seg3（148.71t/a）>Seg1（140.61t/a）>Seg4（104.35 t/a）。 因此，灞河流域水质管理可进行分区、分层次、分季节削减。流域上游重点控制非点源污染，优化土地利用类型，推广畜禽养殖规模化发展；流域下游优先控制点源污染，建立从污染负荷的产生到排放流程一体化管理系统；根据季节流量计算其最大允许排污量，开展流域动态管理。

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