随着太湖周边区域社会经济的高速发展，大量工业、农业及生活废水进入流域河网，进而作为外源污染输入湖区，造成湖区水环境状况日益恶化，水体富营养化状态上升。目前，太湖水环境改善和修复，确定了“治湖先治河，治河先治污”的外源污染控制策略^[1-2]，同时对环太湖入湖河流的污染负荷也已开展了大量相关研究^[3-7]。陈洁等^[8]以大浦河为例，通过实测数据分析了不同降雨强度下太湖河网区典型河道的流量和营养盐负荷特征；翟淑华等^[9]通过2015和2016年环太湖河道水量和总磷负荷质量的平衡，分析太湖总磷的外源、内源变化趋势及来源。但利用水量水质耦合模型，对太湖入河污染负荷通量与入湖控制断面水质响应关系的相关研究还相对较少。为进一步完成太湖流域主要入湖河流水质控制目标达到Ⅲ类，现以典型太湖入湖河流殷村港为研究对象，对入河污染负荷通量与入湖控制断面水质之间的响应关系进行分析，以期为科学合理规划殷村港主要污染物的入河污染负荷总量控制提供科学依据。

1 研究方法 1.1 研究区概况

殷村港位于宜兴市东北部，流向由西向东，在周铁镇竺山圩入太湖，汇水面积为85.27 km²，平均年径流量达11亿m³。殷村港入湖污染负荷量位居各主要入湖河流首位，目前该区域的入湖污染负荷主要来自工业废水和农村生活污水。殷村港上游有何桥水厂水质自动监测站，下游有殷村港国控水质自动监测站，近年来殷村港整体水质有所改善，水质类别保持在Ⅳ类。

1.2 数据来源

流量、水质数据来自2020年1—12月殷村港上游何桥水厂水质自动监测站及下游水质自动监测站，并结合水文年鉴发布的2020年太湖水位资料，通过估算得出该区域污染负荷。

1.3 评价标准

水质类别评价标准均采用《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)。

1.4 一维水动力水质数学模型 1.4.1 模型概化

针对殷村港河道，采用一维水动力水质耦合模型，根据现有水质状况和入河污染负荷量，计算出殷村港主要污染物的入河污染负荷通量及其入湖水质变化过程。模型中考虑了上游何桥水厂断面来水情况，以及河流沿岸厂、矿企业以及村镇生活污水等点源排污量；面源污染主要通过区域污染负荷统计相关数据资料，作为旁侧源汇入模型中，模型概化示意见图 1。

1.4.2 模型计算条件

殷村港、何桥水厂流量和ρ(氨氮)日变化过程见图 2(a)(b)。

由图 2(a)可见，殷村港2020年入湖最大流量为115.8 m³/s，平均流量为28.7 m³/s，上游何桥水厂来水平均流量仅为6.2 m³/s，占殷村港来水的21%左右。从高锰酸盐指数、氨氮、总磷等水质指标变化情况来看，殷村港水质类别保持在Ⅳ类，其主要的污染物为氨氮。由图 2(b)可见，ρ(氨氮)在3—6月最高，最高值达到了1.5 mg/L，而上游何桥水厂水质相对较好，ρ(氨氮)在0.2~0.8 mg/L。表明入河的污染负荷量主要来自于殷村港河道的区间汇入。

2 结果与讨论 2.1 模型参数率定验证结果

通过模型计算值与实测值的结果对比分析，率定出殷村港高锰酸盐指数、氨氮、总磷综合降解系数分别为0.10 d^-1、0.05 d^-1、0.005 d^-1。计算值和殷村港站水质指标逐日水质实测值对比见图 3(a)(b)(c)。

由图 3可见，计算值与实测值趋势基本一致，参数取值基本合理。对水质指标进行纳什效率系数(NSE, Nash-Sutcliffe efficiency coefficient)计算，得出高锰酸盐指数、氨氮、总磷的NSE分别为0.86，0.97，0.76，除总磷的NSE略低外，其余指标NSE均在0.80以上，能够很好地反映殷村港站的水质变化过程。根据高锰酸盐指数、氨氮、总磷等水质指标的计算值和实测值统计，其年平均值误差分别为-0.05，-0.02，-0.005 mg/L，充分反映了模型拟合实际水质情况较好。

2.2 入河污染负荷通量与入湖水质响应关系分析 2.2.1 主要污染物减排前后的水质过程

减排前后殷村港高锰酸盐指数、氨氮、总磷浓度变化过程见图 4(a)(b)(c)。由图 4可见，ρ(高锰酸盐指数)、ρ(氨氮)、ρ(总磷)最大值分别从9.0，1.5，0.369 mg/L降低至各指标Ⅲ类水标准的6.0，1.0，0.2 mg/L，变化较为明显，基本满足入太湖水质目标Ⅲ类水的要求。ρ(高锰酸盐指数)和ρ(总磷)变化相对较小，当前水质状况已比较接近Ⅲ类水标准，仅在个别时段远超过Ⅲ类水；ρ(氨氮)降低幅度相对较大，主要集中在3—6月。

2.2.2 主要污染物入河通量减排前后对比

根据何桥水厂和殷村港站实测流量，结合上节模拟的殷村港站各水质指标浓度，分别计算得出现状条件下和满足殷村港站Ⅲ类水质目标条件下，殷村港河段高锰酸盐指数、氨氮、总磷指标的全年入河污染负荷通量变化过程。

分析主要污染物入河污染负荷通量变化过程，在现状和满足目标Ⅲ类水质这2种计算条件下，主要污染物入河污染负荷通量变化过程对比见图 5(a)(b)(c)。高锰酸盐指数和总磷日均入河污染负荷通量变化相对较小；氨氮日均入河污染负荷通量降低幅度相对较大，日均入河污染负荷通量最大值从8.5 t降低为6.0 t。

总体上看，高锰酸盐指数入河污染负荷通量基本能够使殷村港站断面达Ⅲ类水质标准，但对比流量过程可以看出其水质指标浓度极大值的出现时间是枯季或者洪季流量的极小值，需加强关注来水量较小情况下的区域污染排放；ρ(总磷)位于Ⅲ类水标准处摇摆，需要从全年过程上控制总磷的入河污染负荷通量；ρ(氨氮)则主要考虑进一步在污染源溯源分析的基础上，降低3—6月的入河污染负荷量。

分析主要污染物入河污染负荷通量削减前后，高锰酸盐指数、氨氮、总磷等水质指标年污染负荷通量统计对比见表 1。

由表 1可见，殷村港高锰酸盐指数、氨氮、总磷的年污染负荷通量需分别降低0.69%，9.35%，2.75%，才能使殷村港站达到Ⅲ类水质标准。

3 结论

(1) 一维水动力水质耦合模型拟合实际水质情况较好，殷村港高锰酸盐指数、氨氮、总磷等水质指标的年平均值误差分别为-0.05，-0.02，-0.005 mg/L。

(2) ρ(高锰酸盐指数)和ρ(总磷)变化相对较小，当前水质状况已经比较接近Ⅲ类水标准，ρ(氨氮)降低幅度相对较大，主要集中在3—6月。

(3) 高锰酸盐指数和总磷日均入河污染负荷通量变化相对较小。氨氮日均入河污染负荷通量降低幅度相对较大，日均入河污染负荷通量最大值从8.5 t降低为6.0 t。

(4) 高锰酸盐指数、氨氮、总磷的年污染负荷通量需分别降低为0.69%，9.35%，2.75%，才能使殷村港站达到Ⅲ类水质标准。