孟慶敏

(朝陽市龍城區(qū)水利局，遼寧 朝陽 122000)

0 引 言

水利部提出的水資源納污能力是指水資源系統(tǒng)在符合區(qū)域發(fā)展目標(biāo)和水文條件下，最大限度的水污染的能力。水資源納污能力涉及資源與社會(huì)的減量化聯(lián)系、水環(huán)境與城市化協(xié)調(diào)程度等復(fù)雜信息，對(duì)其評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)綜合考慮以上各要素及其相互作用關(guān)系[1]。

大凌河有南、西、北3源，自西向東徑流朝陽、北漂、義縣、凌海等市縣，主脈貫穿遼西、東南匯入渤海，河流全長398km，總面積2.35萬km2，年均徑流量16.67億m3，河床比降0.25%，含沙量57kg/m3。流域內(nèi)景觀變化劇烈且經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，分布有大定河、老虎山河、清河、細(xì)河、李二河、紅臺(tái)子河、涼水河、牤牛河、瓦子峪河等主干支流，對(duì)于保障沿途居民生產(chǎn)生活用水、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和工農(nóng)業(yè)發(fā)展等發(fā)揮著巨大作用。該流域地貌形態(tài)以山丘為主，極少數(shù)地區(qū)為平原區(qū)，水源涵養(yǎng)能力差，地下水以大氣降水補(bǔ)給為主，屬于溫帶季風(fēng)氣候，年降水量450-600mm，由于特殊的氣候條件和地勢特征使得降水量年度分配極不均衡。近年來，在多重經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和不同生活方式下河流水污染問題日趨突出，其中60%以上的地區(qū)為嚴(yán)重或極度缺水且地下水利用率較高，許多河段的BOD5、COD和揮發(fā)酚等污染物濃度超過Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，水環(huán)境污染嚴(yán)重并對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)平衡構(gòu)成嚴(yán)重威脅[2]。

1 水資源納污能力評(píng)價(jià)體系

1.1 納污能力基本概念

水資源的水體功能區(qū)劃為水系統(tǒng)納污能力的依托，可將其內(nèi)涵概括為最大承納的污染物量和水環(huán)境容量。水系統(tǒng)納污能力涉及到的范圍廣泛、因素眾多，不同類型水體的本地狀況、化學(xué)形態(tài)和物理性能存在較大差異，且不同水資源的污染量、濃度和水環(huán)境功能區(qū)劃不同。

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

納污能力評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取遵循定量與定性結(jié)合、全局性、可比性、可獲取性和科學(xué)性等原則，從而保證納污能力評(píng)價(jià)結(jié)果的正確性、客觀性和公平性。鑒于此，文章根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料和大凌河流域水環(huán)境狀況，將水資源納污能力評(píng)價(jià)體系按照其基本內(nèi)涵劃分為河口感灣型、湖泊水庫環(huán)流型、河道徑流型3大子系統(tǒng)，選擇生態(tài)用水率、植被覆蓋率、人均GDP和萬元GDP用水量等12項(xiàng)代表性指標(biāo)構(gòu)建評(píng)價(jià)體系，如表1所示。

2 水資源納污能力評(píng)價(jià)模型

將水系統(tǒng)納污能力按照其內(nèi)涵特征分解為河口感灣型、湖泊水庫環(huán)流型、河道徑流型3個(gè)子系統(tǒng)，根據(jù)評(píng)價(jià)體系中的各項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算3個(gè)納污能力承載模型及子項(xiàng)，從而求解出各項(xiàng)評(píng)價(jià)因子的納污承載度，經(jīng)加權(quán)求和運(yùn)算獲取大凌河流域的納污能力[3-5]。

表1 大凌河流域水系統(tǒng)納污能力評(píng)價(jià)體系

2.1 計(jì)算模型的構(gòu)建

1)模型運(yùn)算規(guī)則。將水系統(tǒng)納污能力計(jì)算模型按照水資源的兼容性、區(qū)域性差異做以下規(guī)定：不同的計(jì)量單位使得各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)之間不存在可比性，模型運(yùn)算前需無量綱化處理納污能力各項(xiàng)指標(biāo)初始值，從而保證評(píng)價(jià)結(jié)果的可比性和準(zhǔn)確性；各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)在計(jì)算模型中的取值區(qū)間為0-1，每個(gè)指標(biāo)均有一個(gè)最差值和最優(yōu)值，當(dāng)指標(biāo)值優(yōu)于1或低于0時(shí)取或0。

2)確定指標(biāo)分?jǐn)?shù)。采用下述計(jì)算公式確定評(píng)價(jià)體系中越小越優(yōu)和越大越優(yōu)型指標(biāo)分?jǐn)?shù)sij，即：

(1)

(2)

3) 水系統(tǒng)納污能力計(jì)算模型。水系統(tǒng)納污能力綜合考慮了河流水系統(tǒng)、河口感灣型、湖庫環(huán)流型、河道徑流型的納污協(xié)調(diào)程度，河流水系統(tǒng)納及子系統(tǒng)納污能力計(jì)算模型如下：

(3)

(4)

式中：E、Ei為河流水系統(tǒng)和子系統(tǒng)i的納污能力值；Eij為評(píng)價(jià)指標(biāo)j關(guān)于子系統(tǒng)i的容納水平；m、n為參評(píng)指標(biāo)數(shù)和分納污能力數(shù)；ωij為評(píng)價(jià)指標(biāo)j關(guān)于子系統(tǒng)i的權(quán)重值。

2.2 指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算

采用AHP層次分析法求解水系統(tǒng)納污能力評(píng)價(jià)體系中的各因子權(quán)重，該方法是由薩蒂提出的一種綜合考慮定量計(jì)算和定性分析的數(shù)學(xué)方法。AHP法是按照一定的原則將復(fù)雜的系統(tǒng)分解為多個(gè)層次，通過對(duì)各要素之間重要程度的分析實(shí)現(xiàn)多層次、多因子復(fù)雜問題的定量數(shù)據(jù)決策，對(duì)于復(fù)雜的模糊性問題具有良好的適用性和可行性。首先，按照一定的原則和隸屬關(guān)系將水系統(tǒng)納污能力分解，然后邀請(qǐng)領(lǐng)域內(nèi)的專家兩兩比較各要素間的重要度構(gòu)造判斷矩陣(如表2-表5所示)，為保證評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性需要對(duì)矩陣一致性進(jìn)行檢驗(yàn)，最終確定納污能力評(píng)價(jià)指標(biāo)單排序和總排序。其中，矩陣符合一致性檢驗(yàn)的準(zhǔn)則為CR<0.10，滿足該標(biāo)準(zhǔn)則認(rèn)為權(quán)重計(jì)算科學(xué)合理，能夠用于水系統(tǒng)納污能力評(píng)價(jià)；如果不符合以上要求則重新進(jìn)行調(diào)整，直至滿足檢驗(yàn)要求停止運(yùn)算，最終確定梯階層次結(jié)構(gòu)中的各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重[6-9]。

表2 子系統(tǒng)河道徑流型A1判斷矩陣

表3 子系統(tǒng)湖庫環(huán)流型A2判斷矩陣

表4 子系統(tǒng)河口感灣型A3判斷矩陣

表5 大凌河流域納污能力判斷矩陣

2.3 評(píng)價(jià)等級(jí)劃分

根據(jù)以上矩陣計(jì)算結(jié)果和構(gòu)造的模型，將大凌河流域水系統(tǒng)納污能力影響度劃分為優(yōu)良、良好、一般、惡劣、較惡劣5個(gè)等級(jí)，綜合指數(shù)值取值區(qū)間為1.0-0.8、0.8-0.6、0.6-0.4、0.4-0.2、0.2-0。

3 實(shí)例分析

3.1 綜合評(píng)價(jià)指數(shù)

大凌河屬于遼寧省西部的重要飲用水源地，流域內(nèi)景觀變化劇烈且經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，河流水系統(tǒng)納污能力各指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果和評(píng)價(jià)值如表6所示。

表6 大凌河流域水系統(tǒng)納污能力各指標(biāo)權(quán)重及評(píng)價(jià)值

根據(jù)文中所述計(jì)算公式(3)、(4)和水系統(tǒng)納污能力計(jì)算模型確定綜合評(píng)價(jià)指數(shù)為0.2447，按照優(yōu)良、良好、一般、惡劣、較惡劣評(píng)價(jià)等級(jí)取值區(qū)間可確定該流域水資源達(dá)到惡劣狀態(tài)，為改善水系統(tǒng)環(huán)境必須采取相應(yīng)的防治措施。

3.2 建議措施

1)切實(shí)提升用水效率，推動(dòng)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)。通過水資源合理調(diào)度和節(jié)水型社會(huì)建設(shè)，發(fā)揮試點(diǎn)地區(qū)地緣優(yōu)勢最大程度的提升水資源承載力，完善水利工程管理設(shè)施和水資源配置技術(shù)體系，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)布局和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，切實(shí)提升區(qū)域用水效益和效率；采取一系列制度建設(shè)形成現(xiàn)代化節(jié)水型社會(huì)生產(chǎn)力，建立可持續(xù)健康發(fā)展的節(jié)水型社會(huì)機(jī)制，以人水和諧相處為核心形成良好的生產(chǎn)關(guān)系，為提升用水效率和增強(qiáng)公眾節(jié)水意識(shí)還要不斷完善地方性用水法規(guī)[9]。

2)針對(duì)限采區(qū)、禁采區(qū)的地下水開采應(yīng)嚴(yán)格控制。為保證地下水的可持續(xù)利用和水環(huán)境生態(tài)平衡，采取適用于不同功能區(qū)的開采利用措施。例如，針對(duì)生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)、水源涵養(yǎng)區(qū)和地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)，推行水生態(tài)保護(hù)措施防止水系統(tǒng)惡化和地下水超采問題；對(duì)于地下水超采區(qū)域采取聯(lián)合調(diào)度、節(jié)約用水和優(yōu)化配置等措施，實(shí)現(xiàn)區(qū)域水資源的均衡利用及地下水適量開采；為嚴(yán)格控制劃定的地下水禁采區(qū)，采取企業(yè)搬遷、水源替代等措施[10]。

3)合理調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模，降低用水負(fù)荷。加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整和農(nóng)業(yè)節(jié)水建設(shè)，提倡高效、節(jié)水農(nóng)作物種植和先進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用，為提高用水效益采取灌區(qū)節(jié)水改造工程。根據(jù)區(qū)域污染實(shí)際狀況鼓勵(lì)企業(yè)引進(jìn)先進(jìn)的低排污、低耗水量的新設(shè)備、新工藝，推廣使用高效污水處理系統(tǒng)降低污水排放，由此提高水利用率，通過壓縮水污染嚴(yán)重、用水效益低且耗水量大的企業(yè)數(shù)量，逐步形成高效節(jié)水、重復(fù)用水率高的新型產(chǎn)業(yè)體系。

4)嚴(yán)格控制入河污染物，確保水體質(zhì)量良好。采取工業(yè)結(jié)構(gòu)水平優(yōu)化、工業(yè)搬遷改造等措施促進(jìn)清潔生產(chǎn)，提高節(jié)水技術(shù)水平并淘汰落后工藝，發(fā)展效益高、耗水少的尖端工業(yè)企業(yè)，最大程度的減少污染物排放；結(jié)合區(qū)域發(fā)展需求加強(qiáng)水環(huán)境監(jiān)控，通過對(duì)水環(huán)境功能區(qū)劃的合理調(diào)整盡可能提高點(diǎn)源排放標(biāo)準(zhǔn)，明確地方減排要求并核定河流納污能力；綜合考慮水資源時(shí)空變化、污染源測算結(jié)果、行政區(qū)域特征和河流納污要求等，明確入河排放標(biāo)準(zhǔn)和水污染防治目標(biāo)；加快污染源防治技術(shù)的推廣和應(yīng)用，降低水環(huán)境污染程度和影響范圍，從根本上避免水污染事件的發(fā)生[11]。

5)采取改擴(kuò)建、新建等措施擴(kuò)大污水處理廠處理能力。不斷完善污水管網(wǎng)和雨污分流系統(tǒng)建設(shè)，針對(duì)嚴(yán)重滲漏的管網(wǎng)要及時(shí)修補(bǔ)，嚴(yán)禁廢污水處理不達(dá)標(biāo)或未經(jīng)處理直接傾倒、排入河流的行為，推動(dòng)污水處理設(shè)施工程建設(shè)和加大水環(huán)境保護(hù)投資力度。

6)建立健全水資源承載力監(jiān)測預(yù)警機(jī)制、河長制和水資源管理制度。為確保水資源的合理開發(fā)、高效利用、優(yōu)化配置和水環(huán)境的保護(hù)等實(shí)行科學(xué)管理河流水系，逐漸實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化水利替代傳統(tǒng)水利。通過采取先進(jìn)的技術(shù)手段和設(shè)備實(shí)時(shí)地監(jiān)測流域水質(zhì)狀況，提供可靠的治理依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)對(duì)大凌河流域水資源承載狀態(tài)利用水系統(tǒng)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)評(píng)估，不斷提升水資源開發(fā)保護(hù)、優(yōu)化配置、節(jié)約利用和綜合治理水平。

4 結(jié)論

文章結(jié)合水系統(tǒng)納污承載力基本內(nèi)涵和大凌河流域水污染現(xiàn)狀，從河口感灣、湖庫環(huán)流、河道徑流3個(gè)層面構(gòu)建水系統(tǒng)納污能力評(píng)價(jià)體系，然后對(duì)各指標(biāo)貢獻(xiàn)率采用層次分析法求解，采用綜合評(píng)價(jià)值揭示了流域水系統(tǒng)納污水平。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大凌河流域水系統(tǒng)納污力綜合評(píng)價(jià)指數(shù)為0.2447，按照劃分的5級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可認(rèn)為該流域達(dá)到惡劣納污狀態(tài)，為改善水系統(tǒng)環(huán)境從多個(gè)不同方面提出了相應(yīng)的防治措施，這對(duì)于提升水系統(tǒng)納污承載力和水資源安全等級(jí)具有重要意義。