吳 陽，王 儉，劉英華，胡 悅

(遼寧大學(xué) 環(huán)境學(xué)院，沈陽 110036)

河流水質(zhì)目標(biāo)管理技術(shù)研究綜述

吳 陽，王 儉，劉英華，胡 悅

(遼寧大學(xué) 環(huán)境學(xué)院，沈陽 110036)

河流水質(zhì)目標(biāo)管理技術(shù)是一種應(yīng)用較為廣泛、具有良好水體污染治理效果的河流綜合管理技術(shù)。本文主要介紹了水質(zhì)目標(biāo)管理技術(shù)的定義、控制單元的劃分方法、污染負(fù)荷的核定過程、水環(huán)境容量的計(jì)算及其再分配的方法及污染負(fù)荷的削減等河流水質(zhì)目標(biāo)管理技術(shù)關(guān)鍵問題，可為環(huán)境規(guī)劃部門及其他環(huán)境管理部門制定河流污染管理政策提供指導(dǎo)。

河流水質(zhì)；目標(biāo)管理技術(shù)；研究

近年來，河流水體污染問題日益突出，河流水體污染控制及河流水質(zhì)管理問題在我國(guó)已引起高度重視。為了解決日益加劇的河流水體污染問題，我國(guó)對(duì)河流污染的管理進(jìn)行了系統(tǒng)性的改進(jìn)，實(shí)行了以水質(zhì)指標(biāo)、水質(zhì)管理目標(biāo)為基礎(chǔ)的河流水質(zhì)目標(biāo)管理技術(shù)。

河流水質(zhì)目標(biāo)管理技術(shù)是一種根據(jù)河流容納污染物的能力，將河流的污染負(fù)荷規(guī)定在低于水環(huán)境容量的水污染管理技術(shù)[1]。主要包括:確定水質(zhì)指標(biāo)、控制單元的劃分方法、確定水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)的流程、污染負(fù)荷的核定、水環(huán)境容量的計(jì)算及其再分配的方法、污染負(fù)荷技術(shù)的應(yīng)用等，并應(yīng)用了環(huán)境相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、污染物質(zhì)排放的最大值等法規(guī)及政策[2-3]。

1 河流水質(zhì)目標(biāo)管理技術(shù)體系的建立

河流水質(zhì)目標(biāo)管理技術(shù)的建立主要分為三個(gè)步驟：第一步，制定河流水質(zhì)目標(biāo)管理方案；第二步，實(shí)施制定好的河流水質(zhì)目標(biāo)管理方案；第三步，運(yùn)營(yíng)與后期監(jiān)管制定的方案。其中，制定方案包括:對(duì)水體的水質(zhì)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)、污染水體控制單元的劃分、污染負(fù)荷核定、水環(huán)境容量計(jì)算與再分配四個(gè)重要環(huán)節(jié)[4]。水質(zhì)目標(biāo)管理的后期監(jiān)控與運(yùn)營(yíng)包括對(duì)水質(zhì)目標(biāo)管理效果的評(píng)價(jià)和對(duì)水質(zhì)目標(biāo)管理體系的后期完善。

河流水質(zhì)目標(biāo)管理技術(shù)體系的建立有四個(gè)關(guān)鍵問題：一是合理確定受污染水體的水質(zhì)改善目標(biāo)。二是根據(jù)水環(huán)境容量，合理設(shè)計(jì)污染物排放削減方案。三是注重與環(huán)境管理部門的合作，設(shè)定的受污染水體的水質(zhì)改善目標(biāo)要與政府的政策相適應(yīng)。四是注重水質(zhì)目標(biāo)管理技術(shù)體系的具體應(yīng)用，使其真正落實(shí)到水環(huán)境保護(hù)中[5-6]。

2 河流水質(zhì)目標(biāo)管理技術(shù)研究關(guān)鍵問題

2.1 控制單元?jiǎng)澐?/p>

河流水體污染的基本單位是所選取的控制單元，控制單元的概念最早來源于美國(guó)的水環(huán)境規(guī)劃與管理[7]。為了實(shí)現(xiàn)流域整體的水質(zhì)管理目標(biāo)，將復(fù)雜流域的水環(huán)境污染問題劃分為較為獨(dú)立的部分，即通過控制單元的選取，逐一治理各個(gè)控制單元內(nèi)的污染問題[3]。

對(duì)于河流的水生態(tài)功能分區(qū)研究，如何確定分區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)較為關(guān)鍵。孟偉等人按照水體生態(tài)功能的區(qū)域差異和水體類型，將水體分為四個(gè)級(jí)別的功能區(qū)，即“生態(tài)區(qū)—生態(tài)亞區(qū)—河流分類—河段功能分類”[8]。其中，一級(jí)和二級(jí)分區(qū)的劃分主要依據(jù)水體生物群落、植被、土壤、地貌、地勢(shì)和氣候的區(qū)域差異，三級(jí)和四級(jí)分區(qū)的劃分，主要依據(jù)各個(gè)區(qū)域功能的不同和自然生境的不同，即水體的空間差異。

我國(guó)學(xué)者進(jìn)行的控制單元?jiǎng)澐止ぷ髦饕腔谒w生態(tài)功能分區(qū)。王儉等應(yīng)用地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)，通過空間疊加，以一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)分區(qū)為基礎(chǔ)，進(jìn)行了遼河流域的控制單元?jiǎng)澐諿9]。高永年等人通過將污染源的分布、匯水區(qū)和水體生態(tài)功能區(qū)等數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，進(jìn)行了太湖流域的控制單元?jiǎng)澐諿10]。

2.2 污染負(fù)荷核定

從支流河、城市面源、排污口等方面開展城區(qū)段控制單元污染源結(jié)構(gòu)分析[11]。

從點(diǎn)源、面源等方面進(jìn)行污染負(fù)荷核定。

面源核定公式：

2.3 水環(huán)境容量計(jì)算與分配

水功能區(qū)水質(zhì)要求為控制斷面水質(zhì)目標(biāo)、選用一維穩(wěn)態(tài)河流水質(zhì)模型，確定控制斷面水質(zhì)對(duì)污染源的響應(yīng)關(guān)系[5]。

一維水質(zhì)模型：

式中：C′—選定的排污口和支流等污染物匯入后的濃度，mg/L；C0—上游中污染物的濃度，mg/L；Q0—上游河流的流量，m3/s；W—選定的排污口和支流邊界等污染物質(zhì)的排放量，kg/d；Cq—污染物在選定的排污口和支流邊界的匯入流量，m3/s；C—選定區(qū)域邊界下游x米處的控制斷面污染物濃度；K—污染物的降解系數(shù)，1/d；x—選定的控制斷面與排污口和支流等邊界的距離，m；μ—河流的流速，m/s。

水環(huán)境容量計(jì)算模型：

目標(biāo)函數(shù)：

約束方程：

式中：Xj—第j個(gè)污染源污染物質(zhì)的排放量，t/a；aij—第i個(gè)控制點(diǎn)與第j種污染源的響應(yīng)關(guān)系；Ci—選定的控制斷面i的控制水質(zhì)濃度，mg/L。

水環(huán)境容量分配模型：

決策變量轉(zhuǎn)變?yōu)楦髟吹呐欧帕勘壤?/p>

約束方程轉(zhuǎn)變?yōu)椋?/p>

或

式中：M—水環(huán)境容量，t/a。

總量分配合理性指數(shù)TCRI為：TCRI=∑aici

式中：ai—權(quán)重系數(shù)，∑ai=1；ci—單項(xiàng)指標(biāo)值，是0～1的無限量綱值，數(shù)值越大越合理。

2.4 污染負(fù)荷分配與削減

污染負(fù)荷分配與削減技術(shù)，即：污染物排污許可的初始分配、環(huán)境容量的分配。是在計(jì)算出流域水體的水環(huán)境容量的基礎(chǔ)之上，根據(jù)流域點(diǎn)源和面源的污染負(fù)荷計(jì)算結(jié)果，綜合考慮排污方的數(shù)量、排污的地點(diǎn)，污染物排放的削減順序和經(jīng)濟(jì)效益的影響等，使排污方的排污總量控制在水環(huán)境容納能力之內(nèi)[12-13]。對(duì)于污染負(fù)荷的再次分配，應(yīng)綜合考慮污染負(fù)荷分配方案是否經(jīng)濟(jì)、公平、充分考慮經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益之間的關(guān)系，明確排污方排污的權(quán)利與義務(wù)。

污染負(fù)荷的分配可分為兩個(gè)層次，即：控制單元分配和流域分配，控制單元的污染負(fù)荷分配可將污染物的排放量精確到具體的污染源，而流域污染負(fù)荷分配是將污染物的排放總量分配到水系，管理意義和實(shí)施意義都不夠明確。精確到控制單元的污染負(fù)荷分配包括點(diǎn)源和非點(diǎn)源的污染負(fù)荷分配[14]。

3 展望

流域水質(zhì)目標(biāo)管理技術(shù)可以較好的改善流域水環(huán)境、減緩流域水環(huán)境的污染，流域水質(zhì)目標(biāo)管理技術(shù)的應(yīng)用可以保障流域安全，促進(jìn)流域區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。水質(zhì)目標(biāo)管理技術(shù)的應(yīng)用還應(yīng)注意以下問題：

A.我國(guó)水質(zhì)目標(biāo)管理技術(shù)選取的水質(zhì)指標(biāo)主要以化學(xué)指標(biāo)為主，將化學(xué)指標(biāo)達(dá)標(biāo)作為水質(zhì)管理的主要目標(biāo)，應(yīng)建立適當(dāng)?shù)乃h(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，作為水質(zhì)管理的指標(biāo)，并建立區(qū)域性及全國(guó)性的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

B.對(duì)于一些污染情況非常嚴(yán)重并處于治理中的水體，應(yīng)該充分考慮水體環(huán)境的變化性，指標(biāo)的設(shè)定應(yīng)充分適應(yīng)水體環(huán)境的變化。

C.對(duì)于我國(guó)很多流域水環(huán)境缺少在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的現(xiàn)狀，水環(huán)境容量的計(jì)算應(yīng)盡量選擇需要數(shù)據(jù)少、相對(duì)簡(jiǎn)單的模型，對(duì)于關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)的選取，應(yīng)充分考慮能反應(yīng)流域水環(huán)境主要污染的指標(biāo)。

D.對(duì)于流域污染負(fù)荷的削減，應(yīng)充分與工程措施的實(shí)行相結(jié)合，使工程措施的實(shí)行更具有實(shí)際意義。污染負(fù)荷的分配應(yīng)充分考慮經(jīng)濟(jì)效益，在經(jīng)濟(jì)效益最大化的情況下，對(duì)污染負(fù)荷進(jìn)行再次分配，綜合考慮成本與效益的關(guān)系。

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A summary of research on river water quality target management technology

WU Yang, WANG Jian, LIU Ying-hua, HU Yue

(College of Environment, Liaoning University, Shenyang 110036, China)

The river water quality target management technology is a kind of comprehensive management technology with wide application and good water pollution control effect. This paper mainly introduces the key issues such as the definition of water quality target management technology, the division method of control unit, the approval process of pollution load, the calculation of water environmental capacity, the method of redistribution and the reduction of pollution load, which provides a reference for developing river pollution management policy of environmental planning and management departments.

River water quality; Target management technology; Research

2017-04-07

第七屆“格平綠色行動(dòng)—遼寧環(huán)境科研教育‘123工程’”資助(CEPF2014-123-2-7)

吳陽(1991-)，女(滿族)，碩士。

X52

A

1674-8646(2017)12-0009-03