金　偉，支國強，李田富，耿　超

(昆明市環(huán)境工程評估中心，云南 昆明 650032)

昆明倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)水環(huán)境承載力研究

金偉，支國強，李田富，耿超

(昆明市環(huán)境工程評估中心，云南 昆明 650032)

摘要：利用一維水質(zhì)模型，對倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)納污河流洗馬河主要污染物化學(xué)需氧量(COD)和氨氮(NH3-N)水環(huán)境容量進(jìn)行了計算，通過建立洗馬河水環(huán)境容量與污染物入河量供需平衡關(guān)系對倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)現(xiàn)狀及2020年水環(huán)境承載力進(jìn)行了分析評價。結(jié)果表明，倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)現(xiàn)狀水環(huán)境承載力剩余空間較大，至2020年NH3-N呈超載狀態(tài)。對2020年倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)NH3-N入河量超出洗馬河環(huán)境容量提出了總量控制建議。

關(guān)鍵詞：水環(huán)境承載力；一維水質(zhì)模型；研究計算；倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)；昆明

為貫徹落實黨的“十八大”關(guān)于全面深化改革的戰(zhàn)略部署，中共中央做出全面深化改革若干重大問題的決定，提出“建立資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預(yù)警機制，對水土資源、環(huán)境容量和海洋資源超載區(qū)域?qū)嵭邢拗菩源胧?。黨的“十八大”和十八屆三中、四中全會將“生態(tài)文明建設(shè)”提到了新的高度，強調(diào)“建設(shè)生態(tài)文明，實質(zhì)上就是要建設(shè)以資源環(huán)境承載力為基礎(chǔ)、以自然規(guī)律為準(zhǔn)則、以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)的資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會”。2015年1月1日起實施的《中華人民共和國環(huán)境保護法》，提出了建立環(huán)境資源承載能力監(jiān)測預(yù)警機制的要求?！端廴痉乐涡袆佑媱潯?國發(fā)〔2015〕17號)中要求“建立水環(huán)境承載能力監(jiān)測評價體系，實行承載能力監(jiān)測預(yù)警，已超過承載能力的地區(qū)要實施水污染物削減方案。合理確定發(fā)展布局、結(jié)構(gòu)和規(guī)模，充分考慮水環(huán)境承載能力，以水定城、量水發(fā)展”。

近年來，學(xué)術(shù)界對水環(huán)境承載力做了一定的研究并取得了一定的成果[1，2]。蔣曉輝等[3]運用大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)模型研究了關(guān)中地區(qū)的水環(huán)境承載力。王玉敏等[4]以博斯騰湖為例建立了湖泊水環(huán)境承載力研究概念模型和量化模型。余紅等[5]采用向量模法對濟南小清河水環(huán)境承載力進(jìn)行了分析。薛小妮等[6]利用三層次分析方法和一維水質(zhì)模型計算了成都市的水環(huán)境承載能力。王志蕓[7]采用系統(tǒng)分析的方法對瀘沽湖流域現(xiàn)狀水環(huán)境承載力和彈性環(huán)境承載力進(jìn)行了定量化的研究。劉麗萍[8]以水環(huán)境容量為主要依據(jù)對昆明市部分區(qū)縣水環(huán)境承載力進(jìn)行了評價分析。

本文通過定量計算倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)主要納污河流洗馬河水環(huán)境容量、現(xiàn)狀污染物入河量、2020年污染物入河量，分析了倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)現(xiàn)狀水環(huán)境承載力、水環(huán)境承載力趨勢；在此基礎(chǔ)上提出了提升倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)水環(huán)境承載力的對策。

1評價區(qū)概況

1.1倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)概況

倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)成立于2010年8月，跨越昆明市尋甸縣倘甸與鳳合兩個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，是云南省重要的產(chǎn)業(yè)基地、昆明北部經(jīng)濟新的增長極、昆明“退二進(jìn)三”的產(chǎn)業(yè)承接地。產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模目標(biāo)：至2020年，年產(chǎn)值60億元，其中：光電產(chǎn)業(yè)15億元，裝備制造產(chǎn)業(yè)20億元，新型建材業(yè)15億，農(nóng)林特產(chǎn)品加工產(chǎn)業(yè)8億，旅游小商品加工業(yè)2億；人口將達(dá)到18萬。規(guī)劃用地范圍為33.02km2，輻射帶動周邊800余km2地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展。

1.2水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀

洗馬河為倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)的主要納污河流，為金沙江二級支流，發(fā)源于聯(lián)合鄉(xiāng)大廟山，于祿勸縣九龍鄉(xiāng)岔河村納左支九龍河后，直接匯入普渡河。洗馬河流域面積860.7km2，主河道長78.0km。洗馬河水環(huán)境功能為Ⅳ類，2015年1—6月洗馬河倘甸范圍、洗馬河轉(zhuǎn)龍范圍、洗馬河鳳合范圍、洗馬河聯(lián)合范圍例行監(jiān)測結(jié)果顯示各監(jiān)測斷面水質(zhì)現(xiàn)狀為Ⅲ類，水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

1.3污染源調(diào)查

1.3.1現(xiàn)狀污染源調(diào)查

倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)水環(huán)境污染源主要有工業(yè)、規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖、農(nóng)村畜禽散養(yǎng)、生活、農(nóng)業(yè)面源。

根據(jù)《2014年倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)環(huán)境統(tǒng)計》，倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)無工業(yè)廢水排放；規(guī)?；B(yǎng)殖場化學(xué)需氧量排放量為104.43t/a；NH3-N排放量為15.59t/a。

2014年洗馬河流域人口127169人，參照《第一次全國污染源普查：城鎮(zhèn)生活源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(2010)》，生活源COD排污系數(shù)取57.6g/(人·d)，NH3-N產(chǎn)污系數(shù)取7.2g/(人·d)，則生活源排放量為COD 2673.60t/a，氨氮334.20t/a。

洗馬河流域農(nóng)戶散養(yǎng)畜禽種類有牛、羊、豬和雞、鴨等。污染物系數(shù)參照《全國污染源普查畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)污系數(shù)與排污系數(shù)手冊(2010)》中西南區(qū)畜禽養(yǎng)殖場生豬育肥、肉雞、肉牛(工藝：干清糞)排污系數(shù)，見表1。

表1　非規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖排污系數(shù)

肉羊按每6只肉羊折1頭肉牛計算，倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)農(nóng)村畜禽散養(yǎng)污染物年排放量核算見表2。

表2　非規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖排污量

2014年洗馬河流域耕地總面積301000畝，根據(jù)全國污染源普查種植業(yè)產(chǎn)排污系數(shù)估算，平均每畝耕地年流失量COD為0.75kg/(畝·a)，NH3-N為0.082kg/(畝·a)，則洗馬河流域農(nóng)業(yè)面源污染物COD排放量為225.75t/a，NH3-N排放量為24.68t/a。

由以上各污染源排放量，參照《云南省地表水容量測算技術(shù)報告》，并綜合考慮村莊、耕地與各河流的距離，規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖COD和NH3-N入河系數(shù)分別取0.7和0.8，農(nóng)村畜禽散養(yǎng)、生活源、農(nóng)業(yè)源的COD、NH3-N入河系數(shù)分別取0.03、0.05，對倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)洗馬河流域各污染源污染物入河量進(jìn)行計算，結(jié)果如表3所示。

表3　2014年污染物入河量　(t/a)

1.3.2規(guī)劃年污染物排放量預(yù)測

工業(yè)用水核算中，光電、裝備制造產(chǎn)業(yè)、新型建材及農(nóng)特產(chǎn)品加工產(chǎn)業(yè)采用萬元工業(yè)產(chǎn)值耗水系數(shù)進(jìn)行核算，萬元工業(yè)產(chǎn)值耗水系數(shù)類比省內(nèi)同類行業(yè)平均水平。工業(yè)廢水采用工業(yè)廢水排放系數(shù)法核算，采用新鮮用水量乘以工業(yè)廢水排放系數(shù)得出，參照《GB50318-2000 城市排水工程規(guī)劃規(guī)范》(工業(yè)廢水排放系數(shù)0.7～0.9)，本評價取0.8。建材業(yè)認(rèn)為應(yīng)實現(xiàn)廢水零排放。

生活用水量采用單位人口用水定額進(jìn)行核算，參照《DB53/T168-2006云南省地方標(biāo)準(zhǔn)用水定額》，單位人口綜合用水定額為150L/(人·d)。生活污水采用綜合生活污水排放系數(shù)法核算，參照《GB50318-2000城市排水工程規(guī)劃規(guī)范》(綜合生活污水排放系數(shù)0.8～0.9)，取0.85。核算結(jié)果如表4所示。

表4　工業(yè)及生活用排水量核算結(jié)果　(萬m3)

假設(shè)工業(yè)廢水收集處理率達(dá)100%，生活污水收集處理率達(dá)80%，出水水質(zhì)達(dá)到《GB18918-2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)。則2020年，洗馬河流域工業(yè)源COD、NH3-N入河量分別為133.7t/a、21.39t/a，生活源COD、NH3-N入河量分別為460.72t/a、87.11t/a。倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)規(guī)劃功能定位是工業(yè)、城市、旅游綜合經(jīng)濟區(qū)，因此可以認(rèn)為至2020年，畜禽養(yǎng)殖及農(nóng)業(yè)規(guī)模增加小，其入河污染物量取現(xiàn)狀入河量。2020年洗馬河流域污染物入河量預(yù)測結(jié)果如表5所示。

表5　2020年污染物入河量預(yù)測　(t/a)

2水環(huán)境承載力評價

2.1水環(huán)境容量計算

依據(jù)倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)污染物排放特征，選取COD和NH3-N作為評價因子進(jìn)行水環(huán)境容量計算。

2.1.1計算模型選擇

洗馬河水環(huán)境容量計算采用一維水質(zhì)模型：

Wi=31.54*(C*eKx/86.4*u-Ci)*(Qi+Qj)式中：Wi—第i個排污口允許排放量，t/a；Ci—河段第i個節(jié)點處的水質(zhì)本底濃度，mg/L；C—河段第i個節(jié)點處的水質(zhì)目標(biāo)濃度，mg/L；Qi—河道節(jié)點后流量，m3/s；Qj—第i節(jié)點處廢水入河量，m3/s；u—第i個河段的設(shè)計流速，m/s；K—綜合降解系數(shù)，1/d；x—計算點到第i節(jié)點的距離，m。

以每個單元下界面斷面作為控制斷面，計算結(jié)果顯示控制斷面水質(zhì)超過功能區(qū)劃水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(Ⅲ類)時，通過削減每一個排污口的排污量重新計算，直到控制斷面的模擬結(jié)果滿足目標(biāo)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，此時各個排污口的排污量之和即W=∑Wi就是洗馬河的水環(huán)境容量值。

2.1.2確定計算河段

洗馬河環(huán)境容量計算河段為聯(lián)合鄉(xiāng)下游斷面至九龍河匯口斷面之間約40km長河段。洗馬河計算河段及節(jié)點劃分如圖1、表6所示。

表6　洗馬河計算河段劃分

2.1.3參數(shù)率定

參照《云南省地表水容量測算技術(shù)報告》，結(jié)合洗馬河水文、水質(zhì)實際，綜合降解系數(shù)(K)COD取0.21/d，NH3-N取0.11/d。洗馬河水文參數(shù)選取多年平均數(shù)據(jù)，各計算河段水文參數(shù)見表7。

表7　洗馬河計算河段水文參數(shù)

洗馬河第一個節(jié)點處的水質(zhì)本底濃度采用2015年1—6月例行監(jiān)測結(jié)果的平均值，COD為17mg/L，NH3-N為0.76mg/L；其余節(jié)點處本底濃度取目標(biāo)水質(zhì)數(shù)據(jù)；各節(jié)點處目標(biāo)水質(zhì)(Ⅲ類)濃度COD為20mg/L，NH3-N為1.0mg/L。

2.1.4排污口概化

沿岸現(xiàn)狀及規(guī)劃均無取排水口，馬街河與新城河距離較近，進(jìn)行合并，按排口處理；聯(lián)合鄉(xiāng)、轉(zhuǎn)龍鎮(zhèn)節(jié)點處分別虛擬排口一座；聯(lián)合鄉(xiāng)、鳳合鎮(zhèn)、轉(zhuǎn)龍鎮(zhèn)節(jié)點處取現(xiàn)狀生活污水量作為廢水入河量，倘甸節(jié)點處取馬街河及新城河多年平均流量作為廢水入河量。洗馬河各節(jié)點處廢水入河流量如表8所示。

表8　各節(jié)點處廢水入河流量　(m3/s)

表9　洗馬河水環(huán)境容量

2.1.5計算結(jié)果

根據(jù)容量計算模型及以上參數(shù)計算洗馬河水環(huán)境容量，結(jié)果見表9。

2.2水環(huán)境承載力評價

倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)水環(huán)境承載力評價主要是基于納污河流水環(huán)境容量與污染物入河量之間的供需平衡分析。定義水環(huán)境承載力因子K：

若K>1，表明水環(huán)境已處于超載狀態(tài)，需要削減污染物入河量；若K≤1，說明尚未突破水環(huán)境承載力。

根據(jù)以上計算結(jié)果，對倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)主要納污河流洗馬河水環(huán)境容量、入河污染物量進(jìn)行統(tǒng)計，并計算水環(huán)境承載力供需平衡承載力因子K，其結(jié)果如表10所示。

表10　倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)水環(huán)境承載力評價表　(t/a)

表10表明，倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)現(xiàn)狀2014年水環(huán)境承載力不超載，COD、NH3-N承載力因子K分別為0.10和0.44，水環(huán)境承載力剩余空間較大，洗馬河COD、NH3-N剩余容量分別為2861.13t/a、65.84t/a。2020年COD水環(huán)境承載力不超載，NH3-N超載；為了使洗馬河水質(zhì)達(dá)Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，NH3-N入河量不得大于112.53t/a，2020年NH3-N入河量貢獻(xiàn)最大的為生活源，因此因適度控制人口發(fā)展規(guī)模。

3結(jié)論及建議

(1)倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)現(xiàn)狀水環(huán)境承載力不超載，水環(huán)境承載力剩余空間較大，主要納污河流洗馬河COD、NH3-N剩余容量分別為2861.13 t/a、65.84 t/a。

(2)按《昆明倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)總體規(guī)劃(2010—2020)》中有關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、人口規(guī)模、污水處理水平，至2020年倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)主要納污河流洗馬河NH3-N將呈超載狀態(tài)，為使水質(zhì)達(dá)標(biāo)，應(yīng)嚴(yán)格控制NH3-N入河量不得大于112.53t/a。

(3)應(yīng)根據(jù)洗馬河不同河段的水環(huán)境容量合理布局產(chǎn)業(yè)及城鎮(zhèn)，適度控制產(chǎn)業(yè)及城鎮(zhèn)規(guī)模。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯麗敏,岳強,王彤.我國水環(huán)境承載力研究進(jìn)展與展望[J].環(huán)境保護科學(xué),2015,41(4)：104-108.

[2]李瑋,肖偉華,秦大庸,等.水環(huán)境承載力研究方法及發(fā)展趨勢分析[J].水電能源科學(xué),2010,28(11)：30-32.

[3]蔣曉輝,黃強,惠泱河,等.陜西關(guān)中地區(qū)水環(huán)境承載力研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2001,21(3)：312-317.

[4]王玉敏,周孝德,馮成洪,等.湖泊水環(huán)境承載力研究[J].水土保持學(xué)報,2004,18(1)：179-184.

[5]余紅,安玉坤,沈珍瑤,等.濟南小清河水環(huán)境承載力研究[J].水資源保護,2008,24(2)：34-37.

[6]薛小妮,甘泓,游進(jìn)軍,等.成都市水資源及水環(huán)境承載能力分析[J].水利水電技術(shù),2012,43(4)：14-18.

[7]王志蕓.瀘沽湖流域水環(huán)境承載力研究[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊,2010,29(2)：39-44.

[8]劉麗萍.昆明市水環(huán)境承載力研究[J].水資源與水工程學(xué)報,2011,22(2)：145-148.

Research on Water Environmental Carrying Capacity of Kunming Tangdian Industrial Park

JIN Wei, ZHI Guo-qiang, LI Tian-fu,GENG Chao

(Kunming Appraisal Center for Environmental Engineering, Kunming Yunnan 650032, China)

Abstract：One-dimensional water quality model was used to calculate the COD and NH3-N capacity of Xima River. The present and future (the year of 2020) water environmental capacity of Xima River were analyzed by establishing the demand-supply equilibrium between water environmental capacity of the river and the amount of pollutants from the park. The results showed that the current water environmental carrying capacity of Xima River was abundant while NH3-N factor would be overloaded in 2020. The recommendations of the total control of NH3-N from Tangdian industrial park were put forth in this study.

Key words：Water environmental carrying capacity; one-dimensional water quality mode; study and calculate; Tangdian industrial park; Kunming

收稿日期：2015-12-16

作者簡介：金偉(1987-)，男，碩士，安徽合肥人，工程師，主要從事環(huán)境管理及規(guī)劃環(huán)評研究工作。

中圖分類號：X26

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1673-9655(2016)04-0017-04