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        瑪納斯河流域水資源納污能力評價指標(biāo)體系的研究

        2018-06-12 09:47:36
        江蘇水利 2018年6期
        關(guān)鍵詞:瑪納斯水資源指標(biāo)

        房 睿

        (新疆石河子水文勘測局,新疆 石河子 832000)

        1 概述

        水資源納污能力是由水利部提出,在設(shè)計好的水文條件下,滿足計算水域的目標(biāo)要求時,該水域所能容納的污染物的最大數(shù)量。水資源納污能力設(shè)計大量復(fù)雜的信息及現(xiàn)象包括經(jīng)濟社會與資源的減量化聯(lián)系。

        瑪納斯河發(fā)源于北天山中段依連哈比爾尕山烏代肯尼河的43號冰川,全長420 km。源頭區(qū)發(fā)育有冰川瑪納斯河800條,冰川面積608 km2,是準(zhǔn)噶爾內(nèi)陸區(qū)冰川規(guī)模最大的一條河流[1]?,敿{斯河灌區(qū)是新疆五六十年代開發(fā)建設(shè)的現(xiàn)代化大型灌區(qū),對自治區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展做出了重要貢獻?,敿{斯河發(fā)源于天山北麓依連哈比爾尕山,主要靠高山融雪和降水補給。多年平均徑流量12.61億m,年平均流量39.99 m/s,徑流年內(nèi)分配很不平衡。灌區(qū)泉水年出水量3.65億m,地下水可開采量4~7億m?,敿{斯河是一條山溪性多沙河流,多年平均懸移質(zhì)輸沙量275萬t,最大含沙量166 kg/m,推移質(zhì)40萬t,泥沙80%集中在每年的7~8月。

        2 水資源納污能力概念內(nèi)涵

        水資源納污能力的內(nèi)涵為以水資源的水體功能區(qū)劃為主體依托,在利用水環(huán)境容量的基礎(chǔ)上其承納污染物的最大能力[2]。影響水資源納污能力的因素既多種多樣又復(fù)雜。不同類型水體有著不同的物理、化學(xué)形態(tài)、不同的水體本底狀況。不同的水資源,有著不同的水環(huán)境功能區(qū)劃,不同的污染量或濃度。

        3 水資源納污能力評價指標(biāo)體系的建立

        根據(jù)水資源納污能力的內(nèi)涵,將瑪納斯河流域的納污能力評價指標(biāo)體系可分為河道徑流型、湖泊水庫環(huán)流型及河口感灣型3個分納污能力的相關(guān)指標(biāo),見表1。

        4 水資源納污能力評價模型

        根據(jù)水資源納污能力的內(nèi)涵的理解,將水資源納污能力分解為河道徑流型、湖庫環(huán)流型及河口感灣型3個部分,3個納污能力承載模型及子項分別按照體系的指標(biāo)進行計算,得出各指標(biāo)的納污能力承載度[3],再用加權(quán)法計算出納污能力。

        4.1 水資源納污能力計算模型

        4.1.1 模型運算規(guī)則

        根據(jù)水資源的區(qū)域性、兼容性差異,對水資源納污能力的計算模型做以下規(guī)定:

        (1)水資源納污能力計算模型中的指標(biāo)為無量綱值:復(fù)雜的計量單位會導(dǎo)致無法使模型計算,在運算之前必須將每個指標(biāo)進行無量綱化處理;

        (2)水資源納污能力計算模型中的任一指標(biāo)介于0~1間[4]:每個指標(biāo)會存在一個最優(yōu)值和一個最差值,當(dāng)指標(biāo)的值為0或者低于0時取0,當(dāng)指標(biāo)的值為1或者優(yōu)于1時取1。

        4.1.2 水資源納污能力指標(biāo)分?jǐn)?shù)的確定

        對于體系指標(biāo)越優(yōu)越小的指標(biāo),采用下式計算:

        表1 瑪納斯河水資源納污能力評價指標(biāo)體系

        對于體系指標(biāo)越優(yōu)越大的指標(biāo),采用下式計算:

        4.1.3 水資源納污能力計算模型

        水資源納污能力體現(xiàn)了河道徑流型、湖庫環(huán)流型、河口感灣型及水資源納污能力的協(xié)調(diào)程度。水資源納污能力計算模型為:

        分納污能力水資源納污能力計算模型為:

        式中,E為水資源納污能力大小;Ei水資源第i個分納污能力大??;Eij第i個分納污能力j指標(biāo)的權(quán)重[5];ωij第i個分納污能力j指標(biāo)的權(quán)重;n為分納污能力的數(shù)目;m為指標(biāo)數(shù)。

        4.2 水資源納污能力權(quán)重確定

        水資源納污能力體系中各指標(biāo)的權(quán)重采用AHP層次分析法確定,AHP是20世紀(jì)70年代著名美國運算學(xué)家薩蒂提出的,是一種將定性和定量相結(jié)合的系統(tǒng)分析法。AHP是現(xiàn)將系統(tǒng)內(nèi)的指標(biāo)先分解開來再綜合,實現(xiàn)定量數(shù)據(jù)決策。首先將水資源納污能力的指標(biāo)層次化,按照指標(biāo)間的相互隸屬聯(lián)系,構(gòu)成一個多層次模型,判斷矩陣見表2、表3、表4、及表5。

        表2 河道徑流分納污能力判斷矩陣

        經(jīng)過上述計算CR=CI/RI=0.004<0.1,滿足一致性檢驗。

        表3 湖庫環(huán)流型分納污能力判斷矩陣

        經(jīng)過上述計算CR=CI/RI=0<0.1,滿足一致性檢驗。

        表4 河口感灣型分納污能力判斷矩陣

        經(jīng)過上述計算CR=CI/RI=0.0132<0.1,滿足一致性檢驗。

        表5 瑪納斯河納污能力判斷矩陣

        經(jīng)過上述計算CR=CI/RI=0<0.1,滿足一致性檢驗。

        4.3 水資源納污能力評價等級

        經(jīng)過上述模型與矩陣計算,將瑪納斯河水資源納污能力的影響度劃分為5個等級,見表6。

        表6 水資源納污能力綜合指數(shù)評價等級

        5 實例應(yīng)用

        瑪納斯河流域地處亞歐大陸腹地包括14個農(nóng)牧團場、新湖總場及小拐,屬于天山北坡的核心經(jīng)濟帶?,敿{斯河水資源納污能力評價指標(biāo)體系及計算值,見表7。

        根據(jù)瑪納斯河水資源納污能力的計算模型,經(jīng)式(3)、式(4)計算得出,瑪納斯河水資源納污能力綜合評價指數(shù)為0.2442,由表6可知瑪納斯河流域水環(huán)境屬于惡劣情況,需采取措施對水環(huán)境質(zhì)量狀況進行改善。

        6 瑪納斯河流域水資源納污能力實施可持續(xù)發(fā)展建議

        (1)全面推進節(jié)水型社會建設(shè),大力提高水資源利用效率。

        通過節(jié)水型社會建設(shè),科學(xué)調(diào)度水資源,從而提高水資源承載能力,發(fā)揮試點地區(qū)的地緣優(yōu)勢,優(yōu)化調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)布局,完善水資源配置和管理工程設(shè)施技術(shù)體系,不斷提高水資源利用效率和效益,形成先進的節(jié)水型社會生產(chǎn)力;通過一系列制度建設(shè),建立保障節(jié)水型社會實現(xiàn)良性、可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在機制,形成以人水和諧為核心的節(jié)水型社會生產(chǎn)關(guān)系;通過完善地方性水法規(guī),增強公眾節(jié)水意識,提高水資源利用效率。

        (2)嚴(yán)格控制禁采區(qū)、限采區(qū)內(nèi)的地下水開采。針對不同的功能區(qū)應(yīng)采取不同的利用措施,保證地下水環(huán)境生態(tài)平衡及可持續(xù)利用。例如,對于生態(tài)脆弱區(qū)、地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)、地下水水源涵養(yǎng)區(qū)等區(qū)域,應(yīng)嚴(yán)格保護,防止地下水超采和水質(zhì)惡化;對地下水超采的區(qū)域,通過節(jié)約用水、水資源合理配置和聯(lián)合調(diào)度等措施,逐步壓縮地下水開采量,實現(xiàn)均衡利用。對于劃定地下水禁采的區(qū)域,應(yīng)通過水源替代、企業(yè)搬遷等方式,嚴(yán)格控制地下水的開采。

        (3)合理控制經(jīng)濟社會發(fā)展規(guī)模和調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),減少經(jīng)濟社會用水負(fù)荷。要重點抓好農(nóng)業(yè)節(jié)水,調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu),大力發(fā)展節(jié)水、高效作物,對現(xiàn)有灌區(qū)進行續(xù)建配套和節(jié)水改造,推廣先進節(jié)水灌溉技術(shù),提高用水效益。壓縮耗水量大、用水效益低、水污染嚴(yán)重的產(chǎn)業(yè),促進污水回用,提高工業(yè)用水重復(fù)利用率,逐步形成節(jié)水高效型產(chǎn)業(yè)體系。

        表7 瑪納斯河水資源納污能力評價指標(biāo)體系及權(quán)重

        (4)減少入河污染物排放,提高水環(huán)境質(zhì)量。通過工業(yè)搬遷改造,工業(yè)結(jié)構(gòu)水平優(yōu)化。淘汰落后工藝,提高技術(shù)水平,推行清潔生產(chǎn),以知識、技術(shù)密集為特點的尖端工業(yè)為主,耗水少,效益高,降低污染物排放量;加強水質(zhì)監(jiān)測,確保飲用水水源地安全建立污染源監(jiān)控系統(tǒng),加強水環(huán)境監(jiān)管力度結(jié)合區(qū)域發(fā)展需求,合理調(diào)整水環(huán)境功能區(qū)劃,盡可能提高點源排放標(biāo)準(zhǔn);核定納污能力,明確地方減排要求。建議嚴(yán)格按照納污能力執(zhí)行,同時根據(jù)時空變化特點和行政區(qū)劃等情況,進行納污能力區(qū)域分配,并結(jié)合污染源測算結(jié)果,明確各個行政區(qū)域的污染物減排要求。

        (5)擴大污水處理廠處理能力。通過新建、改擴建的方式。加強雨污分流建設(shè)、修補滲漏嚴(yán)重的管網(wǎng),完善污水管網(wǎng)系統(tǒng),嚴(yán)禁直接向河道內(nèi)排放污廢水和傾倒垃圾的行為。不斷加大環(huán)境保護投資,推進城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)。

        (6)健全水資源管理制度,建立河長制和水資源承載能力監(jiān)測預(yù)警機制。對水資源實行科學(xué)管理,確保對水資源的合理開發(fā)、高效利用、優(yōu)化配置、全面節(jié)約、有效保護和綜合治理,實現(xiàn)從傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利轉(zhuǎn)變。通過建立新疆水資源承載能力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng),對水資源承載狀況進行動態(tài)評價,將顯著提高水資源開發(fā)、利用、治理、配置、節(jié)約和保護的綜合管理水平。

        參考文獻:

        [1]唐建武,郭懷成,葉文虎 . 環(huán)境承載力及其在環(huán)境規(guī)劃中的初步應(yīng)用[J] . 中國環(huán)境科學(xué),1997,17(1):6-9 .

        [2]黃濤珍,宋幫勝 . 淮河流域水環(huán)境承載力評價研究[J] .中國農(nóng)村水利水電,2013(4):45-49 .

        [3]王金南,于雷,萬軍 . 長江三角洲地區(qū)城市水環(huán)境承載力評估 [J] . 中國環(huán)境科學(xué),2013,33(6):1147-1151 .

        [4]劉臣輝 . 基于指標(biāo)體系和層次分析法的洱海流域水環(huán)境承載動態(tài)研究[J] . 環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2013,33(9):2626-2631 .

        [5]劉莊 . 社會經(jīng)濟活動對對太湖流域的生態(tài)影響分析[J] .生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報,2009,25(1):27-31 .

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