丁艷霞 曹命凱 王 凱

（江蘇省水利勘測設(shè)計研究院有限公司 揚(yáng)州 225127）

隨著我國縣域經(jīng)濟(jì)的快速增長，與日俱增的水環(huán)境問題已成為制約縣域經(jīng)濟(jì)社會和水利現(xiàn)代化事業(yè)發(fā)展的一個重要因素。為了保障縣域經(jīng)濟(jì)科學(xué)發(fā)展和加快縣域水利現(xiàn)代化步伐，保護(hù)縣域水環(huán)境工作越來越受到人們重視。水污染物總量控制作為水環(huán)境保護(hù)的重要舉措，如何對其進(jìn)行合理控制已成為研究熱點。本文結(jié)合當(dāng)前水資源管理制度，采用基于納污紅線的水污染物總量控制思想，從宏觀角度對縣域的排污總量進(jìn)行限制來改善水環(huán)境。統(tǒng)籌考慮水環(huán)境容量、經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和公平性，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為基本單元確定各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的水污染物控制總量，為縣域開展水污染防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 我國水污染物總量控制研究歷程

水污染物總量控制的概念最早是在20世紀(jì)60年代末由日本學(xué)者提出來的，其目的在于通過有效措施將一定區(qū)域內(nèi)的水污染物總量控制在一定范圍內(nèi)，以改善水環(huán)境狀況。我國的水污染物總量控制研究起步較晚。20世紀(jì)70年代末，以制定松花江BOD總量控制標(biāo)準(zhǔn)為先導(dǎo)，開始了水污染物總量控制最早的探索和實踐。隨著管理工作的深入和認(rèn)識的加深，1988年國家環(huán)保局在第三次全國環(huán)境保護(hù)會議上提出了由排污口污染物濃度控制向污染物總量控制轉(zhuǎn)變的思路，我國的水環(huán)境管理工作才由最開始的濃度控制進(jìn)入總量控制階段。在后面的實踐和探索中，水污染物總量控制大致經(jīng)歷了三個階段：目標(biāo)總量控制、容量總量控制和兩者相嵌型控制。

目標(biāo)總量控制階段，屬于總量控制的初步階段，其思想是根據(jù)環(huán)境目標(biāo)來確定總量控制指標(biāo)，將允許排放的污染物控制在管理目標(biāo)范圍內(nèi)。目標(biāo)總量控制避免了濃度控制可以通過稀釋來達(dá)標(biāo)排放的弊病，雖然也存在著一定的問題，但在當(dāng)時水環(huán)境管理方面做出了巨大貢獻(xiàn)，有效改善了流域和重點區(qū)域的水環(huán)境。20世紀(jì)90年代，由國家環(huán)保局編制的《跨世紀(jì)綠色工程計劃》及《污染物總量控制方案》等確定了中國水污染物總量控制方案，先按達(dá)標(biāo)控制后按水質(zhì)目標(biāo)控制，由此開始了目標(biāo)總量控制向容量總量控制的轉(zhuǎn)型。我國的水污染物總量控制進(jìn)入中級階段，即容量總量控制階段。容量總量控制主要是依據(jù)當(dāng)?shù)厮h(huán)境容量確定總量控制指標(biāo)，將允許排放的污染物控制在水環(huán)境容量范圍內(nèi)，以保證水功能區(qū)的正常功能。2001～2003年，我國在“三河三湖”先后進(jìn)行了排污總量控制，強(qiáng)調(diào)了科學(xué)核算水環(huán)境容量的重要性，并建立了水環(huán)境容量與排污許可相結(jié)合的污染防治體制。2006年，國家環(huán)保局在《主要污染物總量分配指導(dǎo)意見》中提出，在總量分配時應(yīng)綜合考慮不同地區(qū)的環(huán)境狀況、環(huán)境容量等，體現(xiàn)了總量控制中目標(biāo)與容量相結(jié)合的思想，標(biāo)志著水污染總量控制進(jìn)入比較完善的階段。近年來，由于國家加大了污染控制力度，使得水污染物總量控制得到了更多的關(guān)注，其方法也在不斷的發(fā)展和完善，如基于和諧論、基于公平性的水污染物總量控制研究等。

2 水污染物總量控制體系的建立

2011年中央一號文件提出了“三條紅線”，其中第三條紅線就是確立水功能區(qū)限制納污紅線，嚴(yán)控排污總量。基于納污紅線思想，結(jié)合縣域特點，建立了水污染物總量控制體系圖，見圖1。

污染源分析作為水污染物總量控制的基礎(chǔ)，旨在摸清縣域河流的污染源，以便合理計算產(chǎn)污量和加強(qiáng)源頭控制。通常將污染源分為點源和面源，部分地區(qū)還存在內(nèi)源和外來污染源。

水陸關(guān)系分析主要是以鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)劃、河流水系、入河排污口分布、地形地勢等確定水功能區(qū)與陸面匯流控制區(qū)域的對應(yīng)關(guān)系，便于統(tǒng)計水功能區(qū)污染物入河量。

水環(huán)境容量分析是整個控制體系的核心，為總量控制提供科學(xué)依據(jù)。此處的水環(huán)境容量為理想水環(huán)境容量，即根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃h(huán)境目標(biāo)和水污染特點，通過選擇合適的水質(zhì)模型和排污口概化方式計算得到的水環(huán)境容量。

削減量分析是以水功能區(qū)為基礎(chǔ)，根據(jù)各水功能區(qū)的污染物入河量和納污能力確定相應(yīng)水功能區(qū)的削減量。污染物削減量是污染物入河量與納污能力的差值，見式（1）。污染物入河量指CODcr和NH3-N的入河量，主要包括點源和面源兩部分，見式（2）。

式中，W削減1、W入河、W納污分別為某水功能區(qū)污染物削減量、入河量和納污能力，W點源、W面源為點源、面源排污量，α點、α面為點源、面源污染物入河系數(shù)。

總量控制即確定各鄉(xiāng)鎮(zhèn)允許排污量，以保證水資源的可持續(xù)利用。按照功能區(qū)對應(yīng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的排污量權(quán)重分配污染物削減量，再以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為基本單元進(jìn)行統(tǒng)計（見式（3）），確定削減目標(biāo)。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)允許排污量即排污量和削減目標(biāo)差值，見式（4）。

式中，W削減2、W允許、W排放分別為某鄉(xiāng)鎮(zhèn)污染物削減量、允許排污量和排污量，αi為該鄉(xiāng)鎮(zhèn)在某功能區(qū)上的排污權(quán)重，n為該鄉(xiāng)鎮(zhèn)境內(nèi)水功能區(qū)個數(shù)。

3 應(yīng)用實例

選取泗洪縣作為研究區(qū)域，以2010年為基準(zhǔn)年，2020年為規(guī)劃水平年，按照建立的控制體系對該地區(qū)2020年水污染總量控制進(jìn)行研究。

3.1 區(qū)域概況

泗洪縣位于江蘇省西部，淮河中游，洪澤湖西岸，轄14個鎮(zhèn)、9個鄉(xiāng)，全縣總面積2731.4km2?，F(xiàn)有城南、城北、雙溝三座污水處理廠，設(shè)計規(guī)模分別是5萬t/d，5萬t/d，1.5萬t/d。近年來，泗洪縣堅持工業(yè)化、城市化、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化三化并舉，經(jīng)濟(jì)社會進(jìn)入快速發(fā)展時期，城鄉(xiāng)面貌日新月異。然而廢污水排放卻給水環(huán)境、水生態(tài)帶來了較為嚴(yán)重的影響，境內(nèi)多數(shù)河流均受到不同污染物不同程度的污染。2010年全縣范圍內(nèi)重要河流的15個水質(zhì)斷面中，未達(dá)標(biāo)的斷面有12個，占總斷面數(shù)的80%。水環(huán)境遭到破壞不僅影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對人類的健康也構(gòu)成了很大的危害。

圖1 基于納污紅線的縣域水污染物總量控制體系圖

3.2 納污能力計算

納污能力計算范圍涉及境內(nèi)20條河流和1個湖泊，包含26個功能區(qū)，其中保護(hù)區(qū)2個，緩沖區(qū)5個，保留區(qū)2個，二級功能區(qū)中農(nóng)業(yè)用水區(qū)14個，過渡區(qū)2個，排污控制區(qū)1個。根據(jù)計算范圍內(nèi)河道的排污現(xiàn)狀和水質(zhì)狀況，將CODcr和NH3-N定為污染物總量控制指標(biāo)。根據(jù)河流特點選取一維水質(zhì)模型，并將排污口概化至計算河段中部、以出口斷面控制，水功能區(qū)的納污能力計算公式為：

式中，M為功能區(qū)納污能力，t/a；Q為計算河段設(shè)計流量，m3/s；L為計算河段長度，m。

（1）模型參數(shù)的確定

水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)Cs：根據(jù)《江蘇省地表水（環(huán)境）功能區(qū)劃》中確定的功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)，按《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）選取相應(yīng)目標(biāo)值。

初始濃度值C0：取上游河段水質(zhì)目標(biāo)值，若計算河段為河源段，則取源頭水水質(zhì)濃度。

污染物綜合衰減系數(shù)k：參考《淮河流域納污能力及限制排污總量意見》中的研究成果：kCODcr=0.05+0.68u（L/d）；kNH3-N=0.061+0.551u（L/d）。式中u為設(shè)計流速m/s。

設(shè)計流量Q：由于資料原因，設(shè)計流量的計算分兩部分考慮：有徑流資料的河流通過查找資料，選用90%保證率最枯月平均流量；無徑流資料的河流則采用泗洪站1956～2010年降水量資料，以年降水量進(jìn)行排頻，取90%保證率年降水量相近的年份作為典型年進(jìn)行降雨徑流分析。按照泗洪地區(qū)枯水期多年平均降雨量占年降雨量40%的比例確定枯水期的月平均徑流深，然后根據(jù)河流的匯水面積求得枯水期的月平均流量，作為設(shè)計流量，具體見表1。

表1 預(yù)測中相關(guān)參數(shù)取值表

表2 泗洪縣各污染源污染系數(shù)表

表3 各污染源入河系數(shù)表

設(shè)計流速u：對有實測流速資料的斷面，采用該斷面的設(shè)計流速；對沒有實測流速資料的斷面，通過設(shè)計流量與過水?dāng)嗝婷娣e的比值求得，具體見表1。

（2）計算結(jié)果

根據(jù)上述目標(biāo)值及邊界條件，利用選定的水質(zhì)模型，計算各功能區(qū)納污能力。其中，由于保護(hù)區(qū)和飲用水源區(qū)按規(guī)定不允許直接排污，因此納污能力直接零處理。統(tǒng)計得出，2020年泗洪縣各功能區(qū)CODcr和NH3-N的納污能力分別為7038t/a和486t/a，具體見表1。

3.3 排污總量計算

根據(jù)泗洪縣水文局和環(huán)保監(jiān)測站提供的污染源監(jiān)測資料，該地區(qū)的污染源有點源、面源、內(nèi)源和外來污染源。由于資料和技術(shù)原因，研究中僅考慮點源（工業(yè)廢水、城市生活污水）和面源（農(nóng)村生活污水、畜禽糞便、化肥農(nóng)藥污染），內(nèi)源污染通過河道清淤加以控制，外來污染源則通過強(qiáng)化交接斷面水質(zhì)監(jiān)督管理和布設(shè)水質(zhì)監(jiān)測站網(wǎng)來加以防范。點、面源污染物排放量計算公式如下：

工業(yè)廢水污染物排放量=工業(yè)廢水排放量×污染物濃度（6）城市生活污水污染物排放量=城市人口數(shù)×排污系數(shù)（7）農(nóng)村生活污水污染物排污量=農(nóng)村人口數(shù)×排污系數(shù)（8）畜禽糞便污染物排污量=飼養(yǎng)量×排污系數(shù) （9）化肥農(nóng)藥污染物排放量=耕地面積×排污系數(shù) （10）

式中的相關(guān)參數(shù)見表1、表2，在考慮泗洪縣產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)基本不變的情況下，將2020年工業(yè)廢水中污染物濃度按現(xiàn)狀近似選取，CODcr、NH3-N 濃度分別為 116mg/L、25mg/L，其他排污系數(shù)通過參考類似泗洪地區(qū)的文獻(xiàn)確定。由以上公式計算得出泗洪縣2020年各鄉(xiāng)鎮(zhèn)排污情況（略）。

3.4 入河量及削減量計算

圖2 泗洪縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)污染物排放情況圖

圖3 泗洪縣2020年各鄉(xiāng)鎮(zhèn)允許排污量及削減量圖

按照水陸關(guān)系，將污染源排污量與水功能區(qū)對應(yīng)。點源以其排污口位置為準(zhǔn)，面源則以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單元，將面源入河量按照面積平均后再按匯水面積分解到相應(yīng)水功能區(qū)。由于缺乏確定各污染源入河系數(shù)的相關(guān)資料，故用類似地區(qū)入河系數(shù)（見表3）的均值對2020年各功能區(qū)污染物入河量進(jìn)行估算，入河量與納污能力的差值即為各功能區(qū)的削減量。各功能區(qū)CODcr和NH3-N的污染物入河總量分別為8556t/a和1252t/a，削減量分別為6498t/a和1026t/a。

3.5 總量控制及對策

根據(jù)各水功能區(qū)的污染物削減情況及水陸關(guān)系，按照公式（3）（4）求得2020年各鄉(xiāng)鎮(zhèn)污染物削減量和允許排放量，具體見圖3。

對于需要削減的污染物可分為點源和面源兩類。點源污染物通過興建污水處理廠，加大污水處理力度，提高中水回用率等方式來削減。面源污染物則通過加快生態(tài)型農(nóng)業(yè)建設(shè)，優(yōu)化畜牧業(yè)發(fā)展，完善農(nóng)村清潔設(shè)施建設(shè)等措施來削減。點源削減為主，面源削減為輔，點面結(jié)合，共同有效控制污染物排放量。

4 結(jié)論

縣域水資源的可持續(xù)利用，是經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的重要支撐。面對當(dāng)前縣域水資源保護(hù)新形勢要求，本文將納污紅線引入水污染物總量控制研究中，結(jié)合縣域特點，建立水污染物總量控制體系，細(xì)化水環(huán)境容量核定過程，合理反算允許排污量，并以泗洪縣作為實例。計算得出2020年泗洪縣各功能區(qū)CODcr和NH3-N的納污能力分別為7038t/a和486t/a；各鄉(xiāng)鎮(zhèn)CODcr和NH3-N的總削減量為21361t/a和3019t/a，允許入河排放總量為2058t/a和225t/a。計算過程和結(jié)果合理，為當(dāng)?shù)馗鬣l(xiāng)鎮(zhèn)水污染防治和污染物減排工作提供重要依據(jù)，也為其他縣域水污染物總量控制提供借鑒■