邊 博，夏明芳，王志良，尤本勝，逄 勇，常聞捷，王偉霞，蔡安娟

(1：江蘇省環(huán)境科學(xué)研究院，南京210036)

(2：江蘇省太湖水污染防治辦公室，南京210024)

(3：河海大學(xué)，南京210098)

太湖流域重污染區(qū)主要水污染物總量控制*

邊 博1，夏明芳2，王志良1，尤本勝1，逄 勇3，常聞捷1，王偉霞1，蔡安娟1

(1：江蘇省環(huán)境科學(xué)研究院，南京210036)

(2：江蘇省太湖水污染防治辦公室，南京210024)

(3：河海大學(xué)，南京210098)

太湖流域產(chǎn)業(yè)、人口集聚，水環(huán)境污染已經(jīng)成為整個(gè)太湖流域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的制約因素之一，為解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展引起的環(huán)境問(wèn)題，對(duì)污染物排放實(shí)行總量控制至關(guān)重要.為此以太湖流域梅梁灣、竺山灣上游集水區(qū)域(重污染區(qū))為研究區(qū)域，全面調(diào)查區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、土地利用以及各類污染源現(xiàn)狀，構(gòu)建重污染區(qū)套網(wǎng)格水文、水質(zhì)數(shù)學(xué)模型，計(jì)算區(qū)域水環(huán)境容量與污染物削減量，依據(jù)水功能區(qū)劃與水域面積分配到各鎮(zhèn)(街道)，確定重污染區(qū)以鎮(zhèn)(街道)級(jí)為基本單位的分階段總量控制目標(biāo)，制訂主要污染物控制與負(fù)荷削減綜合系統(tǒng)方案，提出2015年各類污染源重點(diǎn)工程措施，方案實(shí)施后區(qū)域河網(wǎng)水質(zhì)平均達(dá)標(biāo)率達(dá)80%，為太湖流域水環(huán)境管理提供技術(shù)支撐.

太湖流域;重污染區(qū);水環(huán)境容量;總量控制;削減方案

太湖流域位于長(zhǎng)江三角洲核心地區(qū)，區(qū)域內(nèi)人口積聚、工業(yè)密集，流域水環(huán)境質(zhì)量日益惡化，太湖西北部地區(qū)污染尤為嚴(yán)重，該區(qū)域總面積5272 km2，占太湖流域的14%，基本涵蓋了太湖流域上游主要入湖河流，河網(wǎng)區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率僅為17%，占太湖入湖污染物通量的80%左右［1］，是影響太湖湖體，特別是梅梁灣、竺山灣水質(zhì)的主要區(qū)域，是太湖流域的重污染區(qū).區(qū)域污染產(chǎn)業(yè)比重大、水污染物排放量居高不下，跨行政區(qū)域的上下游污染源削減和總量控制方面均存在較為突出的矛盾.因此開(kāi)展重污染區(qū)水污染物總量研究，不僅對(duì)該地區(qū)具有現(xiàn)實(shí)意義，而且對(duì)整個(gè)太湖流域都具有重要作用.

流域是一個(gè)完整的水文循環(huán)單元，也是資源供求、人與自然、發(fā)展與水環(huán)境保護(hù)的矛盾沖突集中體.水環(huán)境問(wèn)題是一個(gè)涉及土地利用、上下游相互關(guān)系、多種水體類型、多種污染類型的綜合性問(wèn)題，所以基于流域尺度進(jìn)行水環(huán)境管理勢(shì)在必行［2］.美國(guó)在1980s提出流域污染治理則強(qiáng)調(diào)抓住重點(diǎn)河流、重點(diǎn)流域，逐條河流治理和每個(gè)流域整治，強(qiáng)調(diào)流域生態(tài)系統(tǒng)的整體治理［3］，其中的美國(guó)日最大排放負(fù)荷(TMDL)計(jì)劃是在滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的條件下確定總量，總量控制指標(biāo)已多達(dá)9項(xiàng)(沉積物、病原體、重金屬、溶解氧、水溫、pH、殺蟲劑、汞和有機(jī)物)，允許排污量可根據(jù)上述指標(biāo)在各季節(jié)的差異來(lái)確定，實(shí)現(xiàn)季節(jié)總量控制［4］，使得美國(guó)的水環(huán)境污染控制取得明顯成效.2000年歐盟《水框架指令》(WFD)強(qiáng)調(diào)從流域尺度綜合考慮水資源、水利用方式和價(jià)值、生態(tài)因素、治理措施以及不同層次決策者等諸多因素，通過(guò)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)反演法，制定基于水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的排放限值，實(shí)現(xiàn)污染物的控制.

近年來(lái)，我國(guó)在控制污染、削減污染物排放總量方面取得些進(jìn)展，在總量指標(biāo)篩選、排放總量核算、水環(huán)境功能區(qū)劃、水環(huán)境容量計(jì)算、總量指標(biāo)分配與污染物削減方案等方面展開(kāi)研究，將總量控制技術(shù)與水污染防治規(guī)劃相結(jié)合，逐步形成了以污染物目標(biāo)總量控制技術(shù)為主，容量總量控制和行業(yè)總量控制為輔的水質(zhì)管理技術(shù)體系［5］.基于該技術(shù)體系，制定了“三河”(淮河、海河、遼河)，“三湖”(太湖、巢湖、滇池)水污染防治規(guī)劃［6-8］.但是仍然沒(méi)有達(dá)到控制污染源、改善水質(zhì)的效果，尤其是太湖入湖污染負(fù)荷居高不下，總量控制與水質(zhì)改善脫節(jié)，總量控制缺乏顯著實(shí)效，難以滿足太湖流域水環(huán)境管理的迫切需求［9-10］.如何科學(xué)、合理地在各種污染源以及污染單位之間分配允許排放污染物量，提出公平科學(xué)的分配方法，確定更加有效的污染控制方案，成為總量控制的核心問(wèn)題［11］.因此以梅梁灣、竺山灣上游集水區(qū)域(太湖流域重污染區(qū))為研究區(qū)域，通過(guò)綜合調(diào)查，查清各類污染源排放和水質(zhì)情況，建立重污染區(qū)水質(zhì)水量耦合水環(huán)境數(shù)學(xué)模型，測(cè)算水環(huán)境容量并科學(xué)分配，確定分階段總量控制目標(biāo)，制定主要污染物控制綜合方案，形成重污染區(qū)污染源綜合控制技術(shù)體系，為太湖流域水環(huán)境管理提供技術(shù)支撐.

1 研究區(qū)概況

太湖流域重污染區(qū)主要指太湖竺山灣和梅梁灣的上游匯水區(qū)域，涉及無(wú)錫市南長(zhǎng)、崇安、北塘、惠山、新區(qū)、濱湖6區(qū)和宜興市，以及常州市鐘樓、天寧、戚墅堰、新北和武進(jìn)5區(qū)，共41個(gè)鎮(zhèn)，56個(gè)街道.研究區(qū)域總面積5272 km2，占太湖流域的14%.2007年研究區(qū)總?cè)丝?44×104人，占太湖流域的21%，農(nóng)村人口290×104人;人口密度達(dá)1412人/km2，為太湖流域的1.2倍;GDP總量3437×108元，人均GDP 4.6×104元，為太湖流域的0.97 倍;三產(chǎn)比例為1∶28∶21，總體呈“231”結(jié)構(gòu)［12-14］;農(nóng)用地類型主要有旱地、水田、茶園、桑園、果園5種，農(nóng)用地總面積占土地總面積的40%，建設(shè)用地占土地總面積的33.28%.

2 計(jì)算方法

2.1 水環(huán)境模型構(gòu)建及水環(huán)境容量計(jì)算

在太湖流域套網(wǎng)格模型計(jì)算提供的設(shè)計(jì)水文條件和邊界條件的基礎(chǔ)上，根據(jù)重污染區(qū)河網(wǎng)分布特征，將天然河網(wǎng)進(jìn)行合并、概化;并利用面源產(chǎn)污規(guī)律實(shí)驗(yàn)結(jié)果，參數(shù)化后嵌入重污染區(qū)水環(huán)境數(shù)學(xué)模型，建立考慮點(diǎn)源及面源共同影響的太湖流域及重污染區(qū)分布式污染負(fù)荷模型，構(gòu)建完整的太湖流域重污染區(qū)污染物源頭發(fā)生－河網(wǎng)傳輸－入湖負(fù)荷水量水質(zhì)耦合水環(huán)境數(shù)學(xué)模型.模型的研究區(qū)域主要為常州市區(qū)、武進(jìn)區(qū)、無(wú)錫惠山區(qū)、濱湖區(qū)西部和宜興北部，模型計(jì)算范圍的邊界北至京杭大運(yùn)河，南至東汣和西汣，西至滆湖，東至梅梁灣和竺山灣(圖1).

2.2 水環(huán)境容量計(jì)算及分配方法

根據(jù)確定的邊界水文條件，利用研究區(qū)域河網(wǎng)水環(huán)境數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出研究區(qū)域最小空間單元和最小時(shí)間單元的水環(huán)境容量值，再根據(jù)公式匯總出研究區(qū)域的水環(huán)境容量值：

式中，αij為不均勻系數(shù);0 ＜ αij≤1;河道越寬、水面越大，則 αij越小.

影響控制單元水環(huán)境容量分配的主要因素有兩點(diǎn)：一是控制單元內(nèi)水功能區(qū)劃情況，二是控制單元的水域面積(圖2).太湖流域平原河網(wǎng)區(qū)水環(huán)境容量計(jì)算過(guò)程中，以水功能區(qū)為最小計(jì)算單元，累加各功能區(qū)得到無(wú)錫市、常州市和宜興市三地市水環(huán)境容量總值，將三地市容量分配至97個(gè)鎮(zhèn)(街道).考慮控制單元水功能區(qū)劃并基于遙感資料和GIS技術(shù)分析得到各鎮(zhèn)區(qū)水域面積，采用水環(huán)境容量分配公式(2)和(3)進(jìn)行分配：

式中，αij為某鎮(zhèn)j占環(huán)境容量的權(quán)重;W總為研究區(qū)域總水環(huán)境容量;Wj為某鎮(zhèn)j的水環(huán)境容量;Csi為i類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);Sj為某鎮(zhèn)j的水域面積;lij為某鎮(zhèn)j的i類水功能區(qū)總長(zhǎng);S為研究區(qū)域總的水域面積;li為研究區(qū)域的i類水功能區(qū)總長(zhǎng).

圖1 研究區(qū)域河網(wǎng)概化圖Fig.1 The river network generalization graph of study area

圖2 重污染區(qū)水域面積Fig.2 Water area of seriously polluted area

2.3 污染源削減目標(biāo)的分配與優(yōu)化

以最小投資取得最大治污效果為目標(biāo)，構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)：

式中，Z為投資額;c為費(fèi)效比;x為減排效益.設(shè)定約束條件：

式中，xij為第i類污染源第j類措施污染物減排效益，bi為第i類污染源減排效益.

以重污染區(qū)總量控制目標(biāo)為總體約束，結(jié)合地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境治理及太湖流域水污染治理的總體要求，確定各污染源不同治理措施的約束條件及不同情景的費(fèi)用效益比，最終科學(xué)確定工業(yè)源、城鎮(zhèn)生活源、農(nóng)村面源污染物最優(yōu)削減目標(biāo).

3 結(jié)果與討論

3.1 水環(huán)境特征

3.1.1 污染源 以研究區(qū)各鎮(zhèn)、街道為基本單元和2007年為基礎(chǔ)年，詳細(xì)調(diào)查了工業(yè)、城鎮(zhèn)生活、農(nóng)村生活和農(nóng)業(yè)面源四類污染源，依據(jù)污染源普查、排污申報(bào)、環(huán)境統(tǒng)計(jì)中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過(guò)分類抽樣調(diào)查與實(shí)地監(jiān)測(cè)，田間單元實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)采樣分析，核實(shí)了各污染源數(shù)據(jù)，對(duì)缺失的污染物數(shù)據(jù)進(jìn)行校核和補(bǔ)充.調(diào)查企業(yè)11023家，污染主要集中在無(wú)錫市惠山、新區(qū)、宜興市以及常州新北、武進(jìn)、天寧等地區(qū).區(qū)內(nèi)主要有化工、印染、鋼鐵、電鍍、造紙和食品制造六大行業(yè)，紡織染整和化學(xué)工業(yè)污染較重;農(nóng)村生活污染主要集中在常州武進(jìn)區(qū)、新北區(qū)，無(wú)錫惠山區(qū)、宜興市等地;面源污染主要集中在常州市武進(jìn)、新北以及無(wú)錫惠山、宜興市等地區(qū).2007 年重污染區(qū)排放 COD、氨氮和總磷分別為11.06 ×104t、1.16 ×104t和 0.15 ×104t，排放量分別占總排放量的44.33%、58.25%和51.14%(圖3)，排放構(gòu)成均以城鎮(zhèn)生活源為主.研究區(qū)共有城鎮(zhèn)污水處理廠52座，2007年污水處理率約為67.5%，2009年處理率約提高到78.2%.

圖3 重污染區(qū)各類污染源排放構(gòu)成Fig.3 Composition of pollutant sources in seriously polluted area

3.1.2 水質(zhì) 重污染區(qū)水系共設(shè)有55個(gè)省控監(jiān)測(cè)斷面，其中25個(gè)為國(guó)控?cái)嗝?依據(jù)COD、氨氮、TP 3個(gè)水質(zhì)因子評(píng)價(jià)，在55個(gè)省控水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面中，劣Ⅴ類水質(zhì)占67.27%、Ⅴ類占18.18%、Ⅳ類占10.91%、Ⅲ類占3.64%.主要污染因子為氨氮，2009年水質(zhì)超標(biāo)率均有所降低，尤其是總磷超標(biāo)率下降明顯.2007年研究區(qū)內(nèi)14條主要入湖河流中有8條河流為劣Ⅴ類水質(zhì)、3條為Ⅴ類水質(zhì)(陳東港、官瀆港、洪巷港)、2條為Ⅳ類水質(zhì)(大浦港、烏溪港)、1條為Ⅲ類水質(zhì)(大港河);主要污染因子依次為氨氮、總磷和CODMn.

3.2 水環(huán)境容量計(jì)算及分配

3.2.1 重污染區(qū)水環(huán)境模型參數(shù)率定 2009年開(kāi)展了研究區(qū)水文水質(zhì)同步監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)，共設(shè)置了73個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，其中23處水文監(jiān)測(cè)斷面(圖4)，水文監(jiān)測(cè)頻次每天1次，監(jiān)測(cè)因子為流量、流速、水深;水質(zhì)監(jiān)測(cè)頻次每天2次，監(jiān)測(cè)因子為pH、水溫、COD、CODMn、氨氮、TN、TP，部分?jǐn)嗝婕訙y(cè)BOD5.根據(jù)重污染區(qū)水文、水質(zhì)同步監(jiān)測(cè)結(jié)果，利用建立的重污染區(qū)河網(wǎng)數(shù)學(xué)模型，率定得到的COD、氨氮、TP的降解系數(shù)分別為0.09～0.11、0.05～0.07、0.04 d－1.根據(jù)率定得到的參數(shù)，利用重污染區(qū)水文、水質(zhì)同步監(jiān)測(cè)的結(jié)果，采用重污染區(qū)河網(wǎng)模型進(jìn)行計(jì)算.重污染區(qū)水量的計(jì)算平均值和實(shí)測(cè)值的相對(duì)誤差在20%左右，CODCr、氨氮和總磷濃度的計(jì)算值和實(shí)測(cè)值的相對(duì)誤差分別為17%、16%、19%，四個(gè)主要因子的計(jì)算值和實(shí)測(cè)值的相對(duì)誤差在20%之內(nèi)，說(shuō)明建立的模型可應(yīng)用于重污染區(qū)水環(huán)境容量計(jì)算.

圖4 重污染區(qū)主要水系水質(zhì)、水量監(jiān)測(cè)斷面布點(diǎn)Fig.4 Water quality and quantity monitoring points of the main river system in seriously polluted area

3.2.2 水環(huán)境容量計(jì)算和分配 通過(guò)水文、水質(zhì)同步監(jiān)測(cè)得到的研究區(qū)污染物降解規(guī)律成果，依據(jù)研究區(qū)河網(wǎng)水體水質(zhì)目標(biāo)，考慮研究區(qū)的水文情勢(shì)和水流特征，采用構(gòu)建非穩(wěn)態(tài)水環(huán)境數(shù)學(xué)模型計(jì)算建立了容量測(cè)算體系.根據(jù)設(shè)計(jì)水文條件計(jì)算成果、不均勻系數(shù)研究成果及重污染區(qū)2015年水環(huán)境功能區(qū)定位和功能區(qū)劃水質(zhì)目標(biāo)，利用水環(huán)境容量計(jì)算公式計(jì)算出每個(gè)功能區(qū)的水環(huán)境容量.將研究區(qū)總量分配削減方案得出的污染物削減率與研究區(qū)國(guó)控及省控?cái)嗝娴乃|(zhì)監(jiān)測(cè)資料數(shù)據(jù)中斷面水質(zhì)超標(biāo)率進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證研究區(qū)水環(huán)境容量計(jì)算結(jié)果的合理性，若兩者數(shù)據(jù)基本保持一致，則說(shuō)明水環(huán)境容量計(jì)算結(jié)果基本符合實(shí)際.因?yàn)楹恿魉|(zhì)現(xiàn)狀主要受上游來(lái)水水質(zhì)及沿岸污染物的影響，當(dāng)污染物入河量增加時(shí)，河流的水質(zhì)也將相應(yīng)惡化.因此，當(dāng)河流水質(zhì)超標(biāo)時(shí)，污染物削減率隨之增大，污染物削減率與斷面水質(zhì)超標(biāo)率的相對(duì)誤差小于20%，說(shuō)明研究區(qū)水環(huán)境容量計(jì)算結(jié)果合理(圖5).

圖5 研究區(qū)水質(zhì)超標(biāo)率及污染物削減率對(duì)比Fig.5 Comparison of over-limit rate of water quality and pollutant reduction rate in the study area

依據(jù)重污染區(qū)水環(huán)境容量分配方法，以水環(huán)境功能區(qū)為基本單元，以水環(huán)境功能區(qū)上、下界面或常規(guī)監(jiān)測(cè)斷面作為節(jié)點(diǎn)，根據(jù)重污染區(qū)2010年與2020年功能定位和功能區(qū)劃水質(zhì)目標(biāo)，將2015年重污染區(qū)COD、氨氮、總磷水環(huán)境容量值分別為6.2×104t、0.39×104t、400 t，分配到97個(gè)鎮(zhèn)(街道)，將重污染區(qū)的分鎮(zhèn)入河量與環(huán)境容量進(jìn)行對(duì)比，得出重污染區(qū)現(xiàn)狀條件下分鎮(zhèn)總體達(dá)標(biāo)情況，結(jié)果表明，2007污染物排放現(xiàn)狀條件下，2015年COD、氨氮和總磷3項(xiàng)指標(biāo)97個(gè)鎮(zhèn)(街道)中達(dá)標(biāo)鎮(zhèn)(街道)的達(dá)標(biāo)率最低為16.5%，最高的達(dá)標(biāo)率也不超過(guò)50.0%(表1)，因此對(duì)于制定滿足分鎮(zhèn)總量達(dá)標(biāo)情況下的各鎮(zhèn)(街道)2015年污染物削減方案的污染物控制目標(biāo)，應(yīng)在污染物負(fù)荷預(yù)測(cè)和對(duì)于重污染區(qū)的污染物排放現(xiàn)狀進(jìn)行污染潛力分析的基礎(chǔ)上，確定污染源控制與污染物減排綜合系統(tǒng)方案分源污染物控制的優(yōu)化目標(biāo)，然后進(jìn)行分源削減.

3.3 污染源控制與污染物減排綜合系統(tǒng)方案

3.3.1 方案目標(biāo) 以單位GDP排放強(qiáng)度法預(yù)測(cè)2015年工業(yè)源排放量、結(jié)合人口增長(zhǎng)和城鎮(zhèn)化發(fā)展水平預(yù)測(cè)城鎮(zhèn)生活源排放量和加權(quán)平均法預(yù)測(cè)耕地面積、畜禽存欄量、水產(chǎn)養(yǎng)殖面積，測(cè)算面源污染物排放量.設(shè)定各污染源治理水平，分析主要污染治理措施減排效益，確定各種污染源的減排潛力，采用線性規(guī)劃方法，構(gòu)建水環(huán)境 治污投資費(fèi)用多目標(biāo)優(yōu)化模型，依據(jù)工程項(xiàng)目樣本，核定費(fèi)用效益比參數(shù)，應(yīng)用MATLAB優(yōu)化求解，得到滿足最小治理費(fèi)用取得最大治污效果的污染減排目標(biāo)，確定2015年分源削減量控制目標(biāo)(表2)，污染物分源控制目標(biāo)以城鎮(zhèn)生活源削減為主，削減比例平均占80%，城鎮(zhèn)生活源污染物將得到大幅削減，平均削減率達(dá)90%左右.依據(jù)分源控制目標(biāo)，制定研究區(qū)工業(yè)源削減方案、生活污染源削減方案、農(nóng)村面源削減方案，將總量控制目標(biāo)落實(shí)到具體空間，最終提出重污染區(qū)污染物控制綜合系統(tǒng)方案.依據(jù)方案目標(biāo)至2015年，工業(yè)集中處理率至少達(dá)90%;城鎮(zhèn)污水、農(nóng)村生活污水處理率分別達(dá)97%和55%以上;畜禽糞便綜合利用率達(dá)90%，測(cè)土配方施肥比例至少達(dá)85%，研究區(qū)污染物排放總量均達(dá)到環(huán)境容量要求，區(qū)域河網(wǎng)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率需達(dá)到60%以上.

表1 2015年重污染區(qū)現(xiàn)狀條件下分鎮(zhèn)總體達(dá)標(biāo)情況Tab.1 Situation of each town reaching the standards under the condition of serious contamination in 2015

表2 研究區(qū)2015年污染物排放量及削減量Tab.2 The pollutants emission and reduction of study area in 2015

3.3.2 污染源控制與污染物減排措施至2015年方案制定以下主要任務(wù)，重點(diǎn)實(shí)施四大類工程，共4736小項(xiàng)，總投資約200億元.

1)工業(yè)點(diǎn)源：開(kāi)展調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和工業(yè)布局、提升廢水集中處理能力、實(shí)施重點(diǎn)企業(yè)提標(biāo)改造、加強(qiáng)中水回用建設(shè)、推進(jìn)清潔生產(chǎn)審核和促進(jìn)工業(yè)園區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)五大類任務(wù)，2015年主要污染物COD、氨氮、總磷分別削減1.98×104t、1000 t、100 t，工業(yè)廢水集中處理率達(dá)95%以上，實(shí)現(xiàn)分源確定的目標(biāo).

2)城鎮(zhèn)生活源：加強(qiáng)城鎮(zhèn)生活污水處理能力建設(shè)，實(shí)施污水處理廠提標(biāo)改造和加強(qiáng)尾水深度處理及中水回用措施，COD、氨氮、總磷分別削減108600 t、15600 t、1700 t(表3)，城鎮(zhèn)污水集中處理率達(dá)95%以上，尾水回用率達(dá)到40%，實(shí)現(xiàn)分源確定的目標(biāo).

3)農(nóng)業(yè)面源：開(kāi)展建設(shè)農(nóng)村分散式污水處理設(shè)施、實(shí)施綠色農(nóng)業(yè)工程、控制畜禽養(yǎng)殖污染、清理整頓水產(chǎn)圍墾養(yǎng)殖共四類重點(diǎn)任務(wù)，COD、氨氮、總磷分別削減分別削減1.5 ×104t、1.9 ×104t、300 t，農(nóng)村生活污水處理率達(dá)到56%，氮肥減施20%，畜禽糞便綜合利用率達(dá)90%，實(shí)現(xiàn)分源確定的目標(biāo).

3.3.3 方案效益與實(shí)施效果 通過(guò)系統(tǒng)方案重點(diǎn)項(xiàng)目的實(shí)施，研究區(qū)污染物將得到有效削減，至2015年研究區(qū)需要削減的污染物量分別為COD 143000 t/a、氨氮18500 t/a和總磷2100 t/a(表3)，方案實(shí)施研究區(qū)97個(gè)鎮(zhèn)(街道)中將有72個(gè)鎮(zhèn)(街道)污染物排放量能夠達(dá)到各鎮(zhèn)(街道)水環(huán)境容量要求，達(dá)標(biāo)率為74%，絕大部分鎮(zhèn)(街道)污染物排放都能滿足環(huán)境容量要求，其中有20個(gè)鎮(zhèn)(街道)是由于污水廠尾水集中排放，比重較大不能達(dá)標(biāo)，加大污水廠中水回用率或?qū)ξ菜M(jìn)行進(jìn)一步凈化處理.同時(shí)，根據(jù)河流水質(zhì)模型進(jìn)行控制斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)計(jì)算，方案實(shí)施后斷面CODMn、氨氮和總磷3項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)超標(biāo)率呈逐年遞減，至2015年3項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)超標(biāo)率分別為8.4%、37.6%、14.1%，河網(wǎng)水質(zhì)平均達(dá)標(biāo)率為80%，河網(wǎng)水質(zhì)得到有效改善.

表3 重污染區(qū)污染物削減效益分析Tab.3 Analysis of pollutant reduction in seriously polluted area

4 結(jié)論

1)全面調(diào)查了重污染區(qū)各類污染源以及河網(wǎng)水質(zhì)，污染物排放以城鎮(zhèn)生活源為主，工業(yè)行業(yè)性污染突出，農(nóng)業(yè)面源以畜禽養(yǎng)殖污染為主，14條主要入湖河流中有8條為劣Ⅴ類水質(zhì)、3條為Ⅴ類水質(zhì)、2條為Ⅳ類水質(zhì)、1條為Ⅲ類水質(zhì)，河流水質(zhì)主要污染因子依次為氨氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù).

2)構(gòu)建了重污染區(qū)套網(wǎng)格水文、水質(zhì)數(shù)學(xué)模型，計(jì)算了重污染區(qū)水環(huán)境容量，依據(jù)污染物削減率與斷面水質(zhì)超標(biāo)率的相對(duì)誤差，判斷水環(huán)境容量計(jì)算結(jié)果合理，同時(shí)基于控制單元水功能區(qū)劃和各鎮(zhèn)區(qū)水域面積，確定了水環(huán)境容量分配方法并分配到97個(gè)鎮(zhèn)(街道).

3)基于分鎮(zhèn)水環(huán)境容量、污染源排放量預(yù)測(cè)和減排潛力分析，構(gòu)建水環(huán)境-治污投資費(fèi)用多目標(biāo)優(yōu)化模型，確定了分源削減量控制目標(biāo)，制訂污染源控制與污染物減排綜合方案，實(shí)施減排措施，各鎮(zhèn)(街道)達(dá)到水環(huán)境容量要求，達(dá)標(biāo)率為74%，平均達(dá)標(biāo)率為80%，河網(wǎng)水質(zhì)得到有效改善可滿足功能區(qū)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求.

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Total amount control of main water pollutants in seriously polluted area of Taihu Basin

BIAN Bo1，XIA Mingfang2，WANG Zhiliang1，YOU Bensheng1，PANG Yong3，CHANG Wenjie1，WANG Weixia1＆CAI Anjuan1
(1：Jiangsu Provincial Academy of Environmental Science，Nanjing 210036，P.R.China)
(2：Jiangsu Provincial General Office of Lake Taihu Water Pollution Prevention and Control，Nanjing 210024，P.R.China)
(3：Hohai University，Nanjing 210098，P.R.China)

As industry and population increase rapidly，the pollution of water environment has become a main factor influencing the sustainability of economic development in Taihu Basin.In order to achieve the integrated development in economy and environment protection，the implementation of total quantity control of pollutant discharge is important.In the study areas of Meiliang Bay and Zhushan Bay，we made a comprehensive research on situations of area economy，industrial structure，landuse and status of pollutant sources.Nested grid hydrology model and water quality model have been established to calculate regional water environmental capacity and pollutant reduction.Based on the water function and water areas，the water environmental capacity was assigned to every town(settlement).Thus the aim of total quantity control in different periods of each town and the plan of control and reduction of main pollutants have been established.The solution of pollutant control of each source in different periods has been proposed.Qualifying rate of regional water quality in river network areas will reach 80%by the year of 2015 after the plan implemented.The plan will provide technical support for the water environmental management of Taihu Basin.

Taihu Basin;seriously polluted area;water environment capacity;total amount control;reduction plans

http：//www.jlakes.org.E-mail：jlakes@niglas.ac.cn

?2012 by Journal of Lake Sciences

* 國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目(2008ZX07101-002)和江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(BK2010091)聯(lián)合資助.2011-08-16收稿;2011-10-11 收修改稿.邊博，男，1978 年生，博士，高工;E-mail：bianbo1@163.com.