・水生态・
海河水利２００６．Ｎｏ．６
海河流域纳污能力与限制排污总量分析
刘德文，于卉，王立明
（水利部海河水利委员会，天津３００１７０）
摘要：通过对海河流域水功能区水质达标评价与现状纳污情况分析，根据水功能区水质目标，计算在设计条件下的海河流域水功能区纳污能力，提出流域限制排污总量和落实限制排污总量的对策。关键词：水功能区；水质模型；纳污能力；限制排污总量中图分类号：ＴＶ２１３．４
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００４－７３２８（２００６）０６－０００４－０４
１水功能区概况
海河流域水功能区划工作己全部完成，其中河北、
４３４ｋｍ２，达标率为２９．０％。
全年期海河流域各功能区达标情况为保护区
１．１水功能区划
河南、内蒙古两省一区水功能区划已由省、自治区人民政府批准实施，天津、山东水功能区划报告正在上报市、省人民政府。
海河流域主要水功能区有４７３个，共区划河流长度１９７０５ｋｍ，湖（库）面积１４９７ｋｍ２。一级水功能区保留区１９个、缓冲区６０３３５个，其中保护区３８个、个、开发利用区２１８个；在开发利用区的基础上划分的工业用二级水功能区３５６个，其中饮用水源区８４个、农业用水区１６５个、渔业用水区２个、景观水区３７个、
娱乐用水区１９个、过渡区１７个、排污控制区３２个。
２８．９％，保留区６８．４％，饮用水源区２８．６％，工业用水区
３５．１％，农业用水区２１．２％，渔业用水区１００％，过渡区２３．５％，其他水功能区都在２０％以下。１．３功能区纳污情况
２０００年海河流域现状有入河排污口的水功能区为２８６个，共有１４４９个入河排污口，接纳入河污水量４２．８９亿ｔ／ａ，ＣＯＤ入河量１３３．０６万ｔ／ａ，ＮＨ３－Ｎ入河量１１．０４万ｔ／ａ。１１５个农业用水区有入河排污口４９７个，
接纳入河污水量１６．５亿ｔ／ａ；１２个保护区有５２个入河排污口，４５个饮用水源区有２２４个入河排污口，上述二类需要特殊保护的功能区共计接纳污水量３．８５亿ｔ／ａ，
１．２功能区水质概况
为反映海河流域功能区水质状况，根据已有的水质测站设置情况及水质资料情况，对海河流域４７３个功能区全部进行了水质评价。评价河长１９７０５ｋｍ，评价湖库面积１４９７ｋｍ２。
根据现状资料对海河流域功能区水质进行评价，全年期水质达到Ⅱ类的功能区５２个，占１１％；水质达到Ⅲ类的功能区６８个，占１４．４％；水质为Ⅳ类的功能区５９个，占１２．５％；水质为Ⅴ类的功能区４７个，占
ＣＯＤ入河量８．８７万ｔ／ａ，ＮＨ３－Ｎ入河量１．１３万ｔ／ａ。２纳污能力计算２．１水质模型
水质模型是描述河流水体中污染物变化的数学表达式，模型的建立可以为河流中污染物排放与河流水质提供定量关系。水质模型建立的基础是物质守恒定律和化学反应动力学原理：
ｄＣ／ｄｔ＝－ｋＣ（１）
对于流量和流速较小、水流极缓的河道用零维水质模型模拟；对于水体流动明显的河道则用一维水质模型模拟；对干支流交汇和污染物旁侧汇入用稀释模型。
９．９％；水质为劣Ⅴ类的功能区２４７个，占５２．２％。
海河流域４７３个水功能区中，有１２１个水质达标，达标率为２５．６％。其中，水质达标的河流长
４９３５ｋｍ，达标率为２５．０％；水质达标的水库面积
收稿日期：２００６－０８－２６
作者简介：刘德文（１９６２－），男，高级工程师，主要从事水资源保
护工作。
２．１．１零维水质模型
对于停留时间很长，水质基本处于稳定状态的河段、湖泊，可以将其作为一个均匀混合的水体进行分析，在式（１）引进污染物输入ＱＣ０、输出ＱＣ项可得零维
２００６．Ｎｏ．６
刘德文，于卉，王立明：海河流域纳污能力与限制排污总量分析
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模型，并求得其稳态解析解为：流域的资料情况取２０￣３０年枯水期（１０月至翌年５
（２）
月）月平均流量值。
（２）设计流量。在水文实测资料较丰富的河段，选取７５％保证率枯水期平均流量作为设计流量；在本水功能区河段内无水文资料时，可根据相邻上下游有水文资料的水功能区用内插法确定设计流量；在资料较少、上下游水功能区均无系列水文资料时，选取平偏枯典型年的枯水期平均流量作为设计流量；在上下游均无水文资料的河段，利用产流面积与水系或水文站控制产流面积的比例确定枯水期设计流量。对湖（库）则用上述对应条件确定计算水位和计算库容。
（３）设计流量特点。在海河流域计算纳污能力的功能区中，计算流量在０．１ｍ３／ｓ以下的功能区段数占
Ｃ＝Ｃ０／（Ｔｋ＋１）
式中：Ｃ为出流污染物浓度（ｍｇ／Ｌ）；Ｃ０为入流加权平均浓度（ｍｇ／Ｌ）；Ｔ＝Ｖ／Ｑ＝Ｌ／ｕ为水体滞留时间（ｄ）；ｋ为污染物综合降解系数（１／ｄ）；Ｖ、Ｌ分别为水体体积（ｍ３）和河段长（ｋｍ）；Ｑ、ｕ分别为计算流量（ｍ３／ｄ）和流速（ｋｍ／ｄ）。
２．１．２一维水质模型
在流动的河道中，污染物浓度沿程是变化的，对式（２）引用ｄｔ＝ｄｘ／ｕ并求得其一维水质模型稳态解析解为：
（３）Ｃ＝Ｃ０ｅｘｐ（－ｋｘ／ｕ）
式中：ｘ为与起始断面间的距离（ｋｍ）；ｕ为设计条件下河段平均流速（ｋｍ／ｄ）；Ｃ０为起始断面污染物浓度（ｍｇ／Ｌ）；其他符号意义同前。
３７．５％；计算流量在０．１～０．５ｍ３／ｓ之间的功能区段数占２６．７％；计算流量在０．５～１．０ｍ３／ｓ之间的功能区段数占６％；计算流量在１．０～５．０ｍ３／ｓ之间的功能区段数占２０％；计算流量超过５．０ｍ３／ｓ的功能区段数占９．５％。由
此反映海河流域河道径流小，水体纳污能力也小。
２．１．３稀释混合模型
对于干支流交汇、旁侧排污用稀释混合模型描述混合水质状况，该模型的数学表达式为：
Ｃ＝（ＱＣ０＋ＣｗＱｗ）／（Ｑ＋Ｑｗ）（４）
式中：Ｑ、Ｃ０分别为混合前干流流量和污染物浓度；Ｃｗ、２．２．４河段平均流速ｕ
对有实测流量流速资料的断面，可用以下经验公式计算该断面的设计流速：
Ｑｗ分别为侧流汇入的流量和污染物浓度；Ｃ为混合后
的污染物浓度。
２．２模型参数确定
２．２．１污染物综合降解系数ｋ
污染物综合降解系数ｋ是反映污染物沿程变化的
综合系数，它体现污染物自身的变化，也体现了环境对污染物的影响。它是计算水体纳污能力的一项重要参数，对于不同的污染物、不同的环境条件，其值是不同的。该系数常用自然条件下的实测资料率定，率定方法常用二断面法和多断面法。
根据海河流域的实际情况，采用二断面法来率定
ｕ＝αＱβ
式中：α、β为经验系数，由实测资料回归得到。
（５）
对没有实测流速资料的河段，借用特征相近的其他河道流量流速关系分析确定。
２．３计算方法
２．３．１计算范围
纳污能力核定计算范围包括１９７条河流共计４７３个功能区，纳污能力计算范围中保护区、保留区和缓冲区分别为３８、该范围内共有二级水功能区１９和６０个。工业用水区、农业用水区、渔３５６个，其中饮用水源区、
业用水区、景观娱乐用水区、过渡区和排污控制区分别为８４、３７、１６５、２、１９、１７和３２个。在开发利用区中，农业用水区最多，其次是工业用水区和排污控制区。
ｋ值，化学耗氧量ｋ值取值范围在０．０８～０．４（１／ｄ）之间，平
均为０．１７（１／ｄ）；氨氮ｋ值取值范围在０．０５～０．３７（１／ｄ）之间，平均为０．１５（１／ｄ）。
２．２．２背景浓度Ｃ０
源头水水质：由海河流域水质资料可知河流源头水ＣＯＤ、ＮＨ３－Ｎ取Ⅱ类标准值。若计算河段为河源段则Ｃ０取源头水水质。
上断面来水水质：取上游功能区水质目标值。
２．３．２计算方法和步骤
海河流域的纳污能力计算方法，河流采用一维水质模型及零维水质模型。根据海河流域水污染的特点，确定限制排污总量指标为ＣＯＤ和ＮＨ３－Ｎ，计算方法如下：
（１）分析功能区计算流量Ｑ。由前面所述的方法确定各水文断面的设计流量和流速，在此基础上确定各功能区段的计算流量和流速。
（２）进行污染源概化。对一个纳污能力计算区段而言，其入河排污口分布千差万别，为简化因排污口分布
２．２．３设计流量
（１）资料系列。设计流量的大小对纳污能力的计算
结果影响很大，流量资料系列太短则无法反映水文规律，资料太长则无法反映人类活动对水资源造成的影响，特别是对枯水期小流量的影响。为了反映水文年际周期变化和其中长期发展趋势，流量资料系列视海河
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海河水利
２００６年１２月
所带来纳污能力计算的复杂性，将排污口在功能区上的分布加以概化。根据海河流域的具体情况，在纳污能力计算时将排污口概化为功能区中断面排污，据此排污分布推算河段的纳污能力。
（３）纳污能力计算。根据水质模型和污染概化结果计算纳污能力，纳污能力计算公式表述如下：
确定其他类型功能区的限制排污总量。各类功能区限制排污总量具体确定原则如下：
（１）本着维持并逐步改善保护区、保留区水质的原则，限制排污总量取纳污能力与现状污染物入河量中的较小者。
（２）缓冲区是指为协调省际间用水关系而划定的特殊水域。缓冲区的水质不得有恶化现象，考虑到海河
Ｍ＝３１．５３６［ＣＳ（Ｑ０＋ＱＷ）ｅｘｐ（ｋｘ／２×８６．４×ｕ）－Ｃ０Ｑ０ｅｘｐ（－ｋｘ／２×８６．４×ｕ）］
（６）
流域的实际情况，缓冲区一般都在河流中下游，污染比较严重，限制排污总量取纳污能力值。
（３）开发利用区是指具有满足工农业生产、城镇生活、渔业和娱乐等多种需水要求的水域。该区内的开发利用活动必须服从二级功能区划的分区要求，限制排污总量确定原则：①饮用水源区指满足县及县以上城镇、重要乡镇生活用水需要的水域。该水域内包括现有或规划中己确定设立的城市生活用水集中取水口。为保障城乡居民生活用水安全，应维持或逐步改善这类功能区的水质，限制排污总量取纳污能力与现状污染物入河量中的较小者。②其他二级功能区：指满足工业或农业等生产用水需要而划定的水域。该水域的水质以能满足生产用水需要为原则，限制排污总量取纳污能力值。
式中：Ｍ为功能区纳污能力（ｔ／ａ）；Ｑ０为功能区设计流量（ｍ３／ｓ）；ＱＷ为功能区入河污水流量（ｍ３／ｓ）；ＣＳ为本功能区水质目标值（ｍｇ／Ｌ）；Ｃ０为初始浓度值，取上一个功能区的水质目标值（ｍｇ／Ｌ）；ｋ为污染物综合自净系数（１／ｄ）；ｘ为纵向距离（ｋｍ）；ｕ为设计流量下的平均流速（ｍ／ｓ）。
当设计流量为零时，纳污能力计算公式为：
Ｍ＝３１．５３６［ＣＳＱＷｅｘｐ（ｋｘ／２×８６．４×ｕ）］（７）
平原河流设计流量为０是常见现象，在应用上式计算纳污能力时，由于流速很小，ｋ值的选取至关重要。为安全起见，可按考虑入河排污口达标（功能区水质标准）排放计算纳污能力。
（４）分析功能区污染物控制量。依据功能区类型和目标、纳污能力计算结果及入河排污量确定该功能区的ＣＯＤ和ＮＨ３－Ｎ的限制排污总量。
３纳污能力计算成果
根据设计条件计算，海河流域ＣＯＤ和ＮＨ３－Ｎ的纳污能力分别为２９．２７和１．３９万ｔ／ａ。
依据各水功能区的纳污能力分析结果，按照省级行政区进行纳污能力值统计。在海河流域的７个省级北京、河南位居前３位。海河流域各省行政区中，河北、
（自治区、直辖市）的纳污能力统计见表１。
表１海河流域各省（自治区、直辖市）纳污能力统计
入河量
区域北京天津河北山西河南山东内蒙总计
污水量ＣＯＤ
３－１
・／（亿ｍ・ａ）／（万ｔａ－１）
纳污能力
４．２限制排污总量分析
海河流域ＣＯＤ限制排污总量为２８．４２万ｔ／ａ，ＮＨ３－Ｎ限制排污总量为１．３５万ｔ／ａ。海河流域各省（自治区、直辖市）限制排污总量见表２。
表２
海河流域限制排污总量分省（自治区、直辖市）统计万ｔ／ａ
ＣＯＤ
区域北京天津河北山西河南山东内蒙总计
现状入河量
限制排放量
ＮＨ３－Ｎ
现状入河量限制排放量
１５．３７１９．８２５４．７１３．８３１７．３９２１．８４０．１０１３３．０６
６．５６２．９７８．２６１．７２４．８９３．９５０．０６２２８．４２
１．０５０．８４４．５３０．６１１．２４２．７６０．０１１１．０４
０．２９０．１４０．４１０．２８０．２３０．１９０．００３１．３５
ＮＨ３－ＮＣＯＤＮＨ３－Ｎ
－１－１・・・／（万ｔａ）／（万ｔａ）／（万ｔａ－１）１．０５０．８４４．５３０．６１１．２４２．７６０．０１１１．０４
６．８５２．９７８．８１１．７２４．９１３．９５０．０６２２９．２７
０．２９０．１４０．４３０．０８０．２３０．２１０．００３１．３９
１１．０８６．００１４．５４２．３９５．４７３．３５０．０７４２．８９
１５．３７１９．８２５４．７１３．８３１７．３９２１．８４０．１０１３３．０６
４．３落实限排意见的对策
海河流域水污染严重是因为排污量远远超过水资源的承载能力。据分析，全流域功能区ＣＯＤ、ＮＨ３－Ｎ入河量目前分别为１３３．０６、１１．０４万ｔ／ａ，分别超过纳污能力的３．５、解６．９倍，平均削减率分别为７８．５％和８７．５％。决海河流域水污染问题根本措施是削减排污量，重点应抓好以下工作。
（１）制定分期实施计划，实现限排（下转第１８页）
４限制排污总量分析４．１排污总量确定原则
海河流域限制排污总量的确定原则是改善保护区、保留区和饮用水源区水质，充分利用水体纳污能力
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海河水利
２００６年１２月
涝河道的综合治理及田间灌排沟渠的清淤整治，确保灌排体系畅通。随着农村城镇化进程的加快，做好农村治污工水环境治理。以小城镇建设为重点，实施排污、程，加大对污水排放管理和处理力度，改善农村水环境。加大对村镇周边的二级河道、坑塘、沟渠进行综合清淤整治，并绿化、美化周边环境。农业要减少引污灌到２０１０年，使农村城镇污水处溉，控制耕地面源污染。理率达到７０％。
护生态、美化环境的作用。
３．４大力加强农村水利建设
采取多种实施农村饮水安全工程，推进管网入户。措施，改善饮水水质，到２０１０年使全市农村饮水基本实现管网入户，水质达到《农村实施＜生活饮用水卫生标准，实现农村饮水城市化。继续实施饮水标准＞准则》
加快节解困工程，解决新出现和临时出现的饮水困难。大力推广防渗明渠、喷灌、滴灌水改造，完善灌区配套。
以及激光平地、小畦灌溉、地膜覆盖、秸杆覆盖等节水新工艺新技术，施用保水抗旱剂，使有限的水源得到充分与有效的利用。实施农村水利基础设施更新改造工程，发挥工程效益。抓紧设计维修加固病险水库方案，落实资金，到２００８年前完成对３５座病险水库的加固任务，彻底消除隐患；对不能正常运行和运行存在严重隐患的１２４座国有三类泵站，加快更新改造步伐，恢复和提高农村灌排能力；对直接影响农业生产和农民出行的农用桥、闸、涵，各区县应集中财力，在较短的时限进行一轮维修、加固、重建；对农民直接受益的小型农田水利建设工程，实行民办公助，以奖代补，推动其快速发展。开拓新水源，为农业生产提供保障。加大对城市再生水利用力度，使其成为加快发展农村经济的宝合理、适贵水源。按照地下水资源开发利用规划，科学、度地开发利用地下水。实施浅层微咸水灌溉农田，以弥补农业水源不足。
的合理成本和微利水平。污水处理费由城市供水企业在收取水费中一并征收，按月划拨给排水和污水处理企业（单位），用于城市排污管网和污水处理厂的运行、维护。
同时，应由国家出台征收排水收费法规，将污水厂的建设与运行权委托给具有相应资金和技术实力的企业，由企业负责筹资建设与运行，并通过运行收费收回投资。以外商投资－建设－运营－移交（即ＢＯＴ方式）兴建的市政污水处理工程是污水处理市场化的成功尝试，具有推广价值。
（４）做好水资源优化配置，改善海河流域水生态环境。海河流域水资源十分短缺，建设南水北调等外流域调水工程主要缓解城市生活用水，改善生态环境用水还需进一步调配本流域内部水资源，在保证生活用水的同时，统筹生产、生态用水，维持河流自净能力，提高水资源利用效益和效率。海河流域污水入河量达４３亿
３．３加大农村水土流失治理力度
以支持北京绿色奥运为契机，切实搞好京津风沙源治理工程。坚持防治结合、封育结合、水林结合，使山区水土流失基本得到治理，将北部山区建设成为北方绿色都市。对于桥水库周围７个乡镇、２３７个自然村、４５个小流域进行全面生态修复建设，建成
６８ｋｍ的湖滨绿化带，改善库区周围４２４．７３ｋｍ２的
水土生态环境。按照“预防为主，保护优先”的方针，积极推进平原区水土流失防治，依法加大对各类开发建设项目的水土保持监管力度，重点加强对城区周边的开发建设项目的监督，严格执行开发建设项目水土保持方案的编报审批制度，控制人为造成的水土流失，对平原地区开发建设项目可能造成的水土流失进行有效的预防、监督和管理。加强对七里海、团泊洼、北大港、塘沽、汉沽、大港、沿海滩涂等湿涵养水源、保地的保护和修复，使其发挥蓄洪抗旱、
（上接第６页）总量目标。海河流域枯水期地表水水量很小，纳污能力有限，实现限排总量目标任务艰巨，应该制定分期实施计划，争取在１５～２０年的时间内达到限制排污总量目标。建议在２０１０年前建制市污水集中处理率应不低于６０％，重点城市的污水处理率不低于７０％，流域ＣＯＤ平均削减率应不低于５０％，２０２０—
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２０３０年逐步达到流域限排总量目标。
（２）确保工业污染源达标排放。工业废水是海河流域的主要污染源，实现工业污染源稳定达标排放，是解决海河流域水污染问题的基础和关键。对流域的排污实行总量控制，并加强对入河排污口的管理和对取水许可证的发放和验收，加强排污口审批和监管力度，要全面实行工业企业排污许可证制度，严格控制工业污染反弹。
（３）建立城市污水集中处理的良性运行机制。流域内各类城市应当逐步建立起污水集中处理良性运行机制。流域内未开征污水处理费的城市，应尽快开征，将污水处理费征收标准提高到补偿城市排污和污水处理
ｍ３／ａ，经处理后成为再生水部分回到河道，将有效改善
平原区生态环境。
・水生态・
海河水利２００６．Ｎｏ．６
海河流域纳污能力与限制排污总量分析
刘德文，于卉，王立明
（水利部海河水利委员会，天津３００１７０）
摘要：通过对海河流域水功能区水质达标评价与现状纳污情况分析，根据水功能区水质目标，计算在设计条件下的海河流域水功能区纳污能力，提出流域限制排污总量和落实限制排污总量的对策。关键词：水功能区；水质模型；纳污能力；限制排污总量中图分类号：ＴＶ２１３．４
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００４－７３２８（２００６）０６－０００４－０４
１水功能区概况
海河流域水功能区划工作己全部完成，其中河北、
４３４ｋｍ２，达标率为２９．０％。
全年期海河流域各功能区达标情况为保护区
１．１水功能区划
河南、内蒙古两省一区水功能区划已由省、自治区人民政府批准实施，天津、山东水功能区划报告正在上报市、省人民政府。
海河流域主要水功能区有４７３个，共区划河流长度１９７０５ｋｍ，湖（库）面积１４９７ｋｍ２。一级水功能区保留区１９个、缓冲区６０３３５个，其中保护区３８个、个、开发利用区２１８个；在开发利用区的基础上划分的工业用二级水功能区３５６个，其中饮用水源区８４个、农业用水区１６５个、渔业用水区２个、景观水区３７个、
娱乐用水区１９个、过渡区１７个、排污控制区３２个。
２８．９％，保留区６８．４％，饮用水源区２８．６％，工业用水区
３５．１％，农业用水区２１．２％，渔业用水区１００％，过渡区２３．５％，其他水功能区都在２０％以下。１．３功能区纳污情况
２０００年海河流域现状有入河排污口的水功能区为２８６个，共有１４４９个入河排污口，接纳入河污水量４２．８９亿ｔ／ａ，ＣＯＤ入河量１３３．０６万ｔ／ａ，ＮＨ３－Ｎ入河量１１．０４万ｔ／ａ。１１５个农业用水区有入河排污口４９７个，
接纳入河污水量１６．５亿ｔ／ａ；１２个保护区有５２个入河排污口，４５个饮用水源区有２２４个入河排污口，上述二类需要特殊保护的功能区共计接纳污水量３．８５亿ｔ／ａ，
１．２功能区水质概况
为反映海河流域功能区水质状况，根据已有的水质测站设置情况及水质资料情况，对海河流域４７３个功能区全部进行了水质评价。评价河长１９７０５ｋｍ，评价湖库面积１４９７ｋｍ２。
根据现状资料对海河流域功能区水质进行评价，全年期水质达到Ⅱ类的功能区５２个，占１１％；水质达到Ⅲ类的功能区６８个，占１４．４％；水质为Ⅳ类的功能区５９个，占１２．５％；水质为Ⅴ类的功能区４７个，占
ＣＯＤ入河量８．８７万ｔ／ａ，ＮＨ３－Ｎ入河量１．１３万ｔ／ａ。２纳污能力计算２．１水质模型
水质模型是描述河流水体中污染物变化的数学表达式，模型的建立可以为河流中污染物排放与河流水质提供定量关系。水质模型建立的基础是物质守恒定律和化学反应动力学原理：
ｄＣ／ｄｔ＝－ｋＣ（１）
对于流量和流速较小、水流极缓的河道用零维水质模型模拟；对于水体流动明显的河道则用一维水质模型模拟；对干支流交汇和污染物旁侧汇入用稀释模型。
９．９％；水质为劣Ⅴ类的功能区２４７个，占５２．２％。
海河流域４７３个水功能区中，有１２１个水质达标，达标率为２５．６％。其中，水质达标的河流长
４９３５ｋｍ，达标率为２５．０％；水质达标的水库面积
收稿日期：２００６－０８－２６
作者简介：刘德文（１９６２－），男，高级工程师，主要从事水资源保
护工作。
２．１．１零维水质模型
对于停留时间很长，水质基本处于稳定状态的河段、湖泊，可以将其作为一个均匀混合的水体进行分析，在式（１）引进污染物输入ＱＣ０、输出ＱＣ项可得零维
２００６．Ｎｏ．６
刘德文，于卉，王立明：海河流域纳污能力与限制排污总量分析
・５・
模型，并求得其稳态解析解为：流域的资料情况取２０￣３０年枯水期（１０月至翌年５
（２）
月）月平均流量值。
（２）设计流量。在水文实测资料较丰富的河段，选取７５％保证率枯水期平均流量作为设计流量；在本水功能区河段内无水文资料时，可根据相邻上下游有水文资料的水功能区用内插法确定设计流量；在资料较少、上下游水功能区均无系列水文资料时，选取平偏枯典型年的枯水期平均流量作为设计流量；在上下游均无水文资料的河段，利用产流面积与水系或水文站控制产流面积的比例确定枯水期设计流量。对湖（库）则用上述对应条件确定计算水位和计算库容。
（３）设计流量特点。在海河流域计算纳污能力的功能区中，计算流量在０．１ｍ３／ｓ以下的功能区段数占
Ｃ＝Ｃ０／（Ｔｋ＋１）
式中：Ｃ为出流污染物浓度（ｍｇ／Ｌ）；Ｃ０为入流加权平均浓度（ｍｇ／Ｌ）；Ｔ＝Ｖ／Ｑ＝Ｌ／ｕ为水体滞留时间（ｄ）；ｋ为污染物综合降解系数（１／ｄ）；Ｖ、Ｌ分别为水体体积（ｍ３）和河段长（ｋｍ）；Ｑ、ｕ分别为计算流量（ｍ３／ｄ）和流速（ｋｍ／ｄ）。
２．１．２一维水质模型
在流动的河道中，污染物浓度沿程是变化的，对式（２）引用ｄｔ＝ｄｘ／ｕ并求得其一维水质模型稳态解析解为：
（３）Ｃ＝Ｃ０ｅｘｐ（－ｋｘ／ｕ）
式中：ｘ为与起始断面间的距离（ｋｍ）；ｕ为设计条件下河段平均流速（ｋｍ／ｄ）；Ｃ０为起始断面污染物浓度（ｍｇ／Ｌ）；其他符号意义同前。
３７．５％；计算流量在０．１～０．５ｍ３／ｓ之间的功能区段数占２６．７％；计算流量在０．５～１．０ｍ３／ｓ之间的功能区段数占６％；计算流量在１．０～５．０ｍ３／ｓ之间的功能区段数占２０％；计算流量超过５．０ｍ３／ｓ的功能区段数占９．５％。由
此反映海河流域河道径流小，水体纳污能力也小。
２．１．３稀释混合模型
对于干支流交汇、旁侧排污用稀释混合模型描述混合水质状况，该模型的数学表达式为：
Ｃ＝（ＱＣ０＋ＣｗＱｗ）／（Ｑ＋Ｑｗ）（４）
式中：Ｑ、Ｃ０分别为混合前干流流量和污染物浓度；Ｃｗ、２．２．４河段平均流速ｕ
对有实测流量流速资料的断面，可用以下经验公式计算该断面的设计流速：
Ｑｗ分别为侧流汇入的流量和污染物浓度；Ｃ为混合后
的污染物浓度。
２．２模型参数确定
２．２．１污染物综合降解系数ｋ
污染物综合降解系数ｋ是反映污染物沿程变化的
综合系数，它体现污染物自身的变化，也体现了环境对污染物的影响。它是计算水体纳污能力的一项重要参数，对于不同的污染物、不同的环境条件，其值是不同的。该系数常用自然条件下的实测资料率定，率定方法常用二断面法和多断面法。
根据海河流域的实际情况，采用二断面法来率定
ｕ＝αＱβ
式中：α、β为经验系数，由实测资料回归得到。
（５）
对没有实测流速资料的河段，借用特征相近的其他河道流量流速关系分析确定。
２．３计算方法
２．３．１计算范围
纳污能力核定计算范围包括１９７条河流共计４７３个功能区，纳污能力计算范围中保护区、保留区和缓冲区分别为３８、该范围内共有二级水功能区１９和６０个。工业用水区、农业用水区、渔３５６个，其中饮用水源区、
业用水区、景观娱乐用水区、过渡区和排污控制区分别为８４、３７、１６５、２、１９、１７和３２个。在开发利用区中，农业用水区最多，其次是工业用水区和排污控制区。
ｋ值，化学耗氧量ｋ值取值范围在０．０８～０．４（１／ｄ）之间，平
均为０．１７（１／ｄ）；氨氮ｋ值取值范围在０．０５～０．３７（１／ｄ）之间，平均为０．１５（１／ｄ）。
２．２．２背景浓度Ｃ０
源头水水质：由海河流域水质资料可知河流源头水ＣＯＤ、ＮＨ３－Ｎ取Ⅱ类标准值。若计算河段为河源段则Ｃ０取源头水水质。
上断面来水水质：取上游功能区水质目标值。
２．３．２计算方法和步骤
海河流域的纳污能力计算方法，河流采用一维水质模型及零维水质模型。根据海河流域水污染的特点，确定限制排污总量指标为ＣＯＤ和ＮＨ３－Ｎ，计算方法如下：
（１）分析功能区计算流量Ｑ。由前面所述的方法确定各水文断面的设计流量和流速，在此基础上确定各功能区段的计算流量和流速。
（２）进行污染源概化。对一个纳污能力计算区段而言，其入河排污口分布千差万别，为简化因排污口分布
２．２．３设计流量
（１）资料系列。设计流量的大小对纳污能力的计算
结果影响很大，流量资料系列太短则无法反映水文规律，资料太长则无法反映人类活动对水资源造成的影响，特别是对枯水期小流量的影响。为了反映水文年际周期变化和其中长期发展趋势，流量资料系列视海河
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海河水利
２００６年１２月
所带来纳污能力计算的复杂性，将排污口在功能区上的分布加以概化。根据海河流域的具体情况，在纳污能力计算时将排污口概化为功能区中断面排污，据此排污分布推算河段的纳污能力。
（３）纳污能力计算。根据水质模型和污染概化结果计算纳污能力，纳污能力计算公式表述如下：
确定其他类型功能区的限制排污总量。各类功能区限制排污总量具体确定原则如下：
（１）本着维持并逐步改善保护区、保留区水质的原则，限制排污总量取纳污能力与现状污染物入河量中的较小者。
（２）缓冲区是指为协调省际间用水关系而划定的特殊水域。缓冲区的水质不得有恶化现象，考虑到海河
Ｍ＝３１．５３６［ＣＳ（Ｑ０＋ＱＷ）ｅｘｐ（ｋｘ／２×８６．４×ｕ）－Ｃ０Ｑ０ｅｘｐ（－ｋｘ／２×８６．４×ｕ）］
（６）
流域的实际情况，缓冲区一般都在河流中下游，污染比较严重，限制排污总量取纳污能力值。
（３）开发利用区是指具有满足工农业生产、城镇生活、渔业和娱乐等多种需水要求的水域。该区内的开发利用活动必须服从二级功能区划的分区要求，限制排污总量确定原则：①饮用水源区指满足县及县以上城镇、重要乡镇生活用水需要的水域。该水域内包括现有或规划中己确定设立的城市生活用水集中取水口。为保障城乡居民生活用水安全，应维持或逐步改善这类功能区的水质，限制排污总量取纳污能力与现状污染物入河量中的较小者。②其他二级功能区：指满足工业或农业等生产用水需要而划定的水域。该水域的水质以能满足生产用水需要为原则，限制排污总量取纳污能力值。
式中：Ｍ为功能区纳污能力（ｔ／ａ）；Ｑ０为功能区设计流量（ｍ３／ｓ）；ＱＷ为功能区入河污水流量（ｍ３／ｓ）；ＣＳ为本功能区水质目标值（ｍｇ／Ｌ）；Ｃ０为初始浓度值，取上一个功能区的水质目标值（ｍｇ／Ｌ）；ｋ为污染物综合自净系数（１／ｄ）；ｘ为纵向距离（ｋｍ）；ｕ为设计流量下的平均流速（ｍ／ｓ）。
当设计流量为零时，纳污能力计算公式为：
Ｍ＝３１．５３６［ＣＳＱＷｅｘｐ（ｋｘ／２×８６．４×ｕ）］（７）
平原河流设计流量为０是常见现象，在应用上式计算纳污能力时，由于流速很小，ｋ值的选取至关重要。为安全起见，可按考虑入河排污口达标（功能区水质标准）排放计算纳污能力。
（４）分析功能区污染物控制量。依据功能区类型和目标、纳污能力计算结果及入河排污量确定该功能区的ＣＯＤ和ＮＨ３－Ｎ的限制排污总量。
３纳污能力计算成果
根据设计条件计算，海河流域ＣＯＤ和ＮＨ３－Ｎ的纳污能力分别为２９．２７和１．３９万ｔ／ａ。
依据各水功能区的纳污能力分析结果，按照省级行政区进行纳污能力值统计。在海河流域的７个省级北京、河南位居前３位。海河流域各省行政区中，河北、
（自治区、直辖市）的纳污能力统计见表１。
表１海河流域各省（自治区、直辖市）纳污能力统计
入河量
区域北京天津河北山西河南山东内蒙总计
污水量ＣＯＤ
３－１
・／（亿ｍ・ａ）／（万ｔａ－１）
纳污能力
４．２限制排污总量分析
海河流域ＣＯＤ限制排污总量为２８．４２万ｔ／ａ，ＮＨ３－Ｎ限制排污总量为１．３５万ｔ／ａ。海河流域各省（自治区、直辖市）限制排污总量见表２。
表２
海河流域限制排污总量分省（自治区、直辖市）统计万ｔ／ａ
ＣＯＤ
区域北京天津河北山西河南山东内蒙总计
现状入河量
限制排放量
ＮＨ３－Ｎ
现状入河量限制排放量
１５．３７１９．８２５４．７１３．８３１７．３９２１．８４０．１０１３３．０６
６．５６２．９７８．２６１．７２４．８９３．９５０．０６２２８．４２
１．０５０．８４４．５３０．６１１．２４２．７６０．０１１１．０４
０．２９０．１４０．４１０．２８０．２３０．１９０．００３１．３５
ＮＨ３－ＮＣＯＤＮＨ３－Ｎ
－１－１・・・／（万ｔａ）／（万ｔａ）／（万ｔａ－１）１．０５０．８４４．５３０．６１１．２４２．７６０．０１１１．０４
６．８５２．９７８．８１１．７２４．９１３．９５０．０６２２９．２７
０．２９０．１４０．４３０．０８０．２３０．２１０．００３１．３９
１１．０８６．００１４．５４２．３９５．４７３．３５０．０７４２．８９
１５．３７１９．８２５４．７１３．８３１７．３９２１．８４０．１０１３３．０６
４．３落实限排意见的对策
海河流域水污染严重是因为排污量远远超过水资源的承载能力。据分析，全流域功能区ＣＯＤ、ＮＨ３－Ｎ入河量目前分别为１３３．０６、１１．０４万ｔ／ａ，分别超过纳污能力的３．５、解６．９倍，平均削减率分别为７８．５％和８７．５％。决海河流域水污染问题根本措施是削减排污量，重点应抓好以下工作。
（１）制定分期实施计划，实现限排（下转第１８页）
４限制排污总量分析４．１排污总量确定原则
海河流域限制排污总量的确定原则是改善保护区、保留区和饮用水源区水质，充分利用水体纳污能力
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海河水利
２００６年１２月
涝河道的综合治理及田间灌排沟渠的清淤整治，确保灌排体系畅通。随着农村城镇化进程的加快，做好农村治污工水环境治理。以小城镇建设为重点，实施排污、程，加大对污水排放管理和处理力度，改善农村水环境。加大对村镇周边的二级河道、坑塘、沟渠进行综合清淤整治，并绿化、美化周边环境。农业要减少引污灌到２０１０年，使农村城镇污水处溉，控制耕地面源污染。理率达到７０％。
护生态、美化环境的作用。
３．４大力加强农村水利建设
采取多种实施农村饮水安全工程，推进管网入户。措施，改善饮水水质，到２０１０年使全市农村饮水基本实现管网入户，水质达到《农村实施＜生活饮用水卫生标准，实现农村饮水城市化。继续实施饮水标准＞准则》
加快节解困工程，解决新出现和临时出现的饮水困难。大力推广防渗明渠、喷灌、滴灌水改造，完善灌区配套。
以及激光平地、小畦灌溉、地膜覆盖、秸杆覆盖等节水新工艺新技术，施用保水抗旱剂，使有限的水源得到充分与有效的利用。实施农村水利基础设施更新改造工程，发挥工程效益。抓紧设计维修加固病险水库方案，落实资金，到２００８年前完成对３５座病险水库的加固任务，彻底消除隐患；对不能正常运行和运行存在严重隐患的１２４座国有三类泵站，加快更新改造步伐，恢复和提高农村灌排能力；对直接影响农业生产和农民出行的农用桥、闸、涵，各区县应集中财力，在较短的时限进行一轮维修、加固、重建；对农民直接受益的小型农田水利建设工程，实行民办公助，以奖代补，推动其快速发展。开拓新水源，为农业生产提供保障。加大对城市再生水利用力度，使其成为加快发展农村经济的宝合理、适贵水源。按照地下水资源开发利用规划，科学、度地开发利用地下水。实施浅层微咸水灌溉农田，以弥补农业水源不足。
的合理成本和微利水平。污水处理费由城市供水企业在收取水费中一并征收，按月划拨给排水和污水处理企业（单位），用于城市排污管网和污水处理厂的运行、维护。
同时，应由国家出台征收排水收费法规，将污水厂的建设与运行权委托给具有相应资金和技术实力的企业，由企业负责筹资建设与运行，并通过运行收费收回投资。以外商投资－建设－运营－移交（即ＢＯＴ方式）兴建的市政污水处理工程是污水处理市场化的成功尝试，具有推广价值。
（４）做好水资源优化配置，改善海河流域水生态环境。海河流域水资源十分短缺，建设南水北调等外流域调水工程主要缓解城市生活用水，改善生态环境用水还需进一步调配本流域内部水资源，在保证生活用水的同时，统筹生产、生态用水，维持河流自净能力，提高水资源利用效益和效率。海河流域污水入河量达４３亿
３．３加大农村水土流失治理力度
以支持北京绿色奥运为契机，切实搞好京津风沙源治理工程。坚持防治结合、封育结合、水林结合，使山区水土流失基本得到治理，将北部山区建设成为北方绿色都市。对于桥水库周围７个乡镇、２３７个自然村、４５个小流域进行全面生态修复建设，建成
６８ｋｍ的湖滨绿化带，改善库区周围４２４．７３ｋｍ２的
水土生态环境。按照“预防为主，保护优先”的方针，积极推进平原区水土流失防治，依法加大对各类开发建设项目的水土保持监管力度，重点加强对城区周边的开发建设项目的监督，严格执行开发建设项目水土保持方案的编报审批制度，控制人为造成的水土流失，对平原地区开发建设项目可能造成的水土流失进行有效的预防、监督和管理。加强对七里海、团泊洼、北大港、塘沽、汉沽、大港、沿海滩涂等湿涵养水源、保地的保护和修复，使其发挥蓄洪抗旱、
（上接第６页）总量目标。海河流域枯水期地表水水量很小，纳污能力有限，实现限排总量目标任务艰巨，应该制定分期实施计划，争取在１５～２０年的时间内达到限制排污总量目标。建议在２０１０年前建制市污水集中处理率应不低于６０％，重点城市的污水处理率不低于７０％，流域ＣＯＤ平均削减率应不低于５０％，２０２０—
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
２０３０年逐步达到流域限排总量目标。
（２）确保工业污染源达标排放。工业废水是海河流域的主要污染源，实现工业污染源稳定达标排放，是解决海河流域水污染问题的基础和关键。对流域的排污实行总量控制，并加强对入河排污口的管理和对取水许可证的发放和验收，加强排污口审批和监管力度，要全面实行工业企业排污许可证制度，严格控制工业污染反弹。
（３）建立城市污水集中处理的良性运行机制。流域内各类城市应当逐步建立起污水集中处理良性运行机制。流域内未开征污水处理费的城市，应尽快开征，将污水处理费征收标准提高到补偿城市排污和污水处理
ｍ３／ａ，经处理后成为再生水部分回到河道，将有效改善
平原区生态环境。