关于引水治污工程水质管理模型的应用研究


1引言
绍兴是一个著名的江南水乡，城区河网众多。但由于城区河流流量小，水环境容量小，排入河流的水污染物很难自净稀释，因此城区河流水污染十分严重。针对上述情况，绍兴市因地制宜地建设了引水治污工程，其水质管理目标为，近期达到V类，远期达到F类地面水标准。该工程设置了三个引水泵站和两个调节闸，把城区南部清洁水引入城区内河流，使城区内河流的污水得到一定程度的自净稀释后，排入水量丰富、水质较好、水环境容量很大的北部水域进一步自净稀释，以达到减缓城区内河流水质恶化趋势和改善水质的目的。引水治污工程具有投资省、见效快、运行费用低、管理方便的特点，特别适用于点多面广的中小河流水环境治理。绍兴市以引水治污工程为主的城区水环境综合整治一期工程于1991年被国家环保局和建设部评为城市环境综合整治项目优秀奖。
2研究基础
绍兴城区水污染主要为有机污染，COD为主要污染物。地面水COD平均值是城市环境综合整治定量考核的水环境主要考核指标，因此选用COD平均值作为水质管理的主要指标。自绍兴市截污工程于1992年投入运行后，由于城区河流水质得到了进一步改善，引水治污工程的环境效益更为突出。城区内河流日污水排放量为20000t，COD排放量为9357kg/d。经初步截污削减后COD排放量为5769kg/d。随着截污工程的运行，排入城区内河流主要污染源为生活污水和部分零星工业废水。绍兴市城区内河流引水治污工程示意图由于绍兴市城区下水道系统很不健全，排入内河流的污水排放点多为不定而分散，且污水排入流量相对于引水流量来说是很小的。因此，可以认为污水在各河段两侧是均匀流入，可忽略侧向污水流入对流场的影响。同时由于河流较长而窄浅，河床平坦，当引水稳定后河流水面线几乎是水平的。对一定稳定的水文期来说，各河段日引水量、日排污量是相对恒定的。故本文对绍兴城区内河流采用一维恒定的水质管理棋型进行研究。
3水质模拟
利用该模型可以对引水治污工程的引水流量、引水水源水质、引水时间、水文期(丰水位Hl、平水位H，、枯水位H3)、各河段COD排入量和各河段的水力参数进行水质模拟计算。河网节点处按多次实测情况进行流量分配计算。经水质模拟验证，平均相对误差为19.89肠。相对误差绝大部分均在30肠以下，误差较小，说明采用的水质模拟模型能很好地用于绍兴市引水治污工程的水质模拟。采用各泵站24h引水方案，对未截污和截污削减污染源排放这两种情况进行了城区各河段的水质模拟预测计算。模拟结果表明，采用24h引水方案未截污时城区内河流在丰水期和平水期全部能达到V类地面水标准，在枯水期仅有个别点超过V类地面水标准;截污削减后可全部达到F类地面水标准。这一结论与引水治污工程的实际运行后水质情况相符合。控制最大允许排污量用于城区内河流的水质管理和污染物COD总量控制。
4引水流量的时间调度
为了最大限度地发挥引水治污工程的环境效率，需对引水流量的时间调度进行计算。根据截污削减后的COD排放情况，用公式(4)、(5)计算各河段在不同的水文期、不同的引水时间时的水质模拟预测值，从而确定达到相应水质目标的每天最小引水时间。水流量的时间调度一般应与实际排污时间过程相一致。
5控制最大允许排污t
考虑到实际排污时间过程情况和泵站运行效率，绍兴市引水治污工程以各泵站12h引水、枯水期水位H3作为计算标准，通过各河段的水环境容量计算来确定城区内河流的控制最大允许排污量。控制最大允许排污量用于城区内河流的水质管理和污染物COD总量控制。
6.处理效率指标
引水治污工程能增加河流的水环境容量，改善河流的水质。因此可用水环境容量增益系数a(倍)和COD去除率田肠)作为评价河流水质改善的指标。引水治污工程措施能使排入城区内河流中的水污染物在城区内河流及外河流中得到合理的重新分配，减轻了内河流中的污染物的承受程度。为此排入河流中的污染物重新分配情况可用引水冲污率El(呱)和引水自净率E:(肠)两个指标来反映。
7水环境容量增益系数
该系数反映了水环境容量的变化，为引水治污工程实施后控制最大允许排污量W允和工程实施前水环境容量W之比。
7.1COD去除率日
该系数反映了河流水质的改善程度，为引水治污工程实施后河流COD平均值得到处理的效果。
7.2引水冲污率
该系数反映了排入内河流的污染物从内河流流出转移到外河流的污染物所占总排污量W并的比例。
8结论
(1)本文提出的绍兴市引水治污工程水质管理模型，经过工程实践证明是切实可行的，且可供同类型平原河网地区中小河流水质管理参考。今后城区内河流水污染物排放璧如遇变更，可根据本文中提出的有关公式予以计算及调整，以指导工程的具体运行和水质管理。
(2)水质管理模型研究表明，要取得较好的引水治污效果，必须采用确保引水水源水质、削减内河流排污量、增加引水时间调度、提高引水冲污率等有效措施