王 萬(wàn) 賓,管 堂 珍,梁 啟 斌,張 星 梓,劉 岳 雄,李 森,劉 芳,3
(1.云南省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院 環(huán)境規(guī)劃研究中心,云南 昆明 650034; 2.西南林業(yè)大學(xué) 生態(tài)與環(huán)境學(xué)院,云南 昆明 650224; 3.云南師范大學(xué) 旅游與地理科學(xué)學(xué)院,云南 昆明 650500)
赤水河作為長(zhǎng)江上游南岸的重要支流,為我國(guó)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展戰(zhàn)略部署的重要組成部分[1]。赤水河發(fā)源于云南省昭通市境內(nèi)的鎮(zhèn)雄縣,流經(jīng)貴州、四川兩省,下游有包括茅臺(tái)酒廠在內(nèi)的眾多中國(guó)知名白酒企業(yè),也是紅軍四渡赤水戰(zhàn)役之地,被譽(yù)為“淌酒的河”和“紅色的河”。作為赤水河的源頭和上游地區(qū),上游優(yōu)良水質(zhì)供給直接關(guān)聯(lián)下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2018年3月,云南與貴州、四川三省聯(lián)合簽訂了《赤水河流域橫向生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償協(xié)議》,為長(zhǎng)江流域第一個(gè)跨省的橫向流域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制試點(diǎn)區(qū)域。隨后2018年12月,云南省財(cái)政廳、生態(tài)環(huán)境廳等4部門(mén)聯(lián)合印發(fā)了《建立赤水河流域云南省內(nèi)生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制實(shí)施方案》(云財(cái)建〔2018〕342號(hào))。當(dāng)前,SWAT模型已經(jīng)廣泛用于流域水文過(guò)程模擬,取得較好的應(yīng)用效果[2-4]。水環(huán)境容量是水環(huán)境承載力的主要量化指標(biāo),但目前水環(huán)境容量核算方法存在對(duì)水文過(guò)程的動(dòng)態(tài)變化(包括時(shí)間和空間)考慮不全的問(wèn)題[5-7]。本文以赤水河流域(云南省)為研究區(qū)域,首先利用SWAT模型對(duì)徑流時(shí)空特征進(jìn)行了模擬。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合污染源調(diào)查與核算方法及水環(huán)境容量計(jì)算方法,進(jìn)行了研究區(qū)域的水環(huán)境承載能力測(cè)算,以期為區(qū)域的生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理提供參考依據(jù),為流域動(dòng)態(tài)、精細(xì)化的水環(huán)境管理提供技術(shù)支撐。
赤水河在云南省境內(nèi)流經(jīng)昭通市鎮(zhèn)雄縣東北部地區(qū)以及威信縣東南部,流域范圍主要包括鎮(zhèn)雄縣14個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)及威信縣的3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。流域總面積為1 891.91 km2,其中在鎮(zhèn)雄縣和威信縣的面積分別為1 413.86,478.05 km2,分別占鎮(zhèn)雄縣、威信縣國(guó)土面積的38.25%和34.15%。流域內(nèi)河谷深切狹窄,山勢(shì)陡峻,河谷交錯(cuò)發(fā)育(見(jiàn)圖1)。流域?qū)俦眮啛釒夂?,全年日照少,濕?rùn)多陰雨,年均降水量1 067.1 mm左右。流域內(nèi)水資源豐富,河流縱橫交錯(cuò),有岔壩河、銅車(chē)河、扎西河、倒流河等支流。流域土地類(lèi)型主要以耕地和林地為主(見(jiàn)圖2),林地和耕地面積分別約占流域總面積的41.30%和52.81%。流域威信境內(nèi)森林覆蓋率44%,鎮(zhèn)雄境內(nèi)森林覆蓋率僅為29%,森林覆蓋率較低。
圖1 赤水河流域(云南省境內(nèi))DEMFig.1 DEM of Chishui River Basin in Yunnan
圖2 赤水河流域(云南省境內(nèi))土地利用類(lèi)型Fig.2 Land use types of Chishui River Basin in Yunnan
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源于鎮(zhèn)雄縣、威信縣統(tǒng)計(jì)部門(mén)提供的統(tǒng)計(jì)年鑒、社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)公報(bào)、環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。數(shù)字高程模型圖(DEM)通過(guò)鎮(zhèn)雄縣和威信縣等高線提取,土地利用類(lèi)型圖來(lái)源于2017年鎮(zhèn)雄縣和威信縣的土地變更數(shù)據(jù)庫(kù),土壤數(shù)據(jù)(1∶10萬(wàn))來(lái)源于世界土壤數(shù)據(jù)庫(kù)(HWSD)[8],流域內(nèi)部2個(gè)氣象站點(diǎn)2017年的逐日氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)及CMADS數(shù)據(jù)庫(kù)中2008~2016年的氣象數(shù)據(jù)作為直接輸入數(shù)據(jù)[9],包括日降水量、最高最低氣溫、氣壓、風(fēng)速、日照時(shí)數(shù)和相對(duì)濕度。
1.3.1SWAT模型
河流徑流量的時(shí)空模擬采用SWAT模型,平臺(tái)為ArcSWAT。SWAT模型是美國(guó)農(nóng)業(yè)部(USDA)農(nóng)業(yè)研究局(ARS)開(kāi)發(fā)的流域尺度模型,SWAT模型主要包括水文過(guò)程子模型、土壤侵蝕子模型和污染負(fù)荷子模型,它主要用于模擬地表水和地下水的水質(zhì)和水量,長(zhǎng)期預(yù)測(cè)土地管理措施對(duì)具有多種土境、土地利用和管理?xiàng)l件的大面積復(fù)雜流域的水文、泥沙和農(nóng)業(yè)化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)量的影響[10-12]。模型先將流域劃分為子流域,再根據(jù)土地利用、土壤類(lèi)型和坡度來(lái)劃分水文響應(yīng)單元,根據(jù)水量平衡方程模擬流域的水文循環(huán)過(guò)程[13-14]。
(1)
式中:SWt表示土壤最終含水量,SW0表示第i天土壤初始含水量,t表示時(shí)間,Rday表示第i天的降水量,Qsurf表示第i天地表徑流,Ea表示第i天的蒸散發(fā)量,wseep表示第i天離開(kāi)土壤剖面底部的滲透水流和旁通水流水量,Qgw表示第i天回歸流的水量。
1.3.2污染負(fù)荷核算
結(jié)合流域現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研,按照城鎮(zhèn)生活點(diǎn)源、工業(yè)點(diǎn)源、規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖點(diǎn)源、農(nóng)村生活非點(diǎn)源、散養(yǎng)畜禽非點(diǎn)源、種植業(yè)非點(diǎn)源6個(gè)主要污染源對(duì)研究區(qū)域的污染源入河量進(jìn)行核算,研究確定流域污染源結(jié)構(gòu)及特征,識(shí)別影響流域生態(tài)環(huán)境的主要污染源。
(1) 城鎮(zhèn)生活點(diǎn)源。城鎮(zhèn)生活考慮生活污水和生活垃圾,污染物排放量采用人均排污系數(shù)法計(jì)算,排污系數(shù)參考《第一次全國(guó)污染源普查:城鎮(zhèn)生活源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》。計(jì)算公式如下:
Wc=365×POPc×αc
(2)
式中:Wc是城鎮(zhèn)生活污染物產(chǎn)排量,t/a;POPc是城鎮(zhèn)人口;αc是城鎮(zhèn)生活污染物產(chǎn)排系數(shù)。
(2) 工業(yè)點(diǎn)源及規(guī)?;笄蒺B(yǎng)殖點(diǎn)源。工業(yè)點(diǎn)源及規(guī)?;笄蒺B(yǎng)殖點(diǎn)源排放數(shù)據(jù)來(lái)源于環(huán)保部門(mén)提供的環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和污染源普查數(shù)據(jù),以及農(nóng)業(yè)部門(mén)提供的規(guī)?;B(yǎng)殖場(chǎng)(小區(qū))的資料。
(3) 農(nóng)村生活非點(diǎn)源、散養(yǎng)畜禽非點(diǎn)源、種植業(yè)非點(diǎn)源。采用土壤流失系數(shù)和肥料流失系數(shù),結(jié)合肥料施用量,計(jì)算種植業(yè)非點(diǎn)源污染排放量,系數(shù)參考《第一次全國(guó)污染源普查:農(nóng)業(yè)污染源肥料流失系數(shù)手冊(cè)》。采用排污系數(shù)法核算農(nóng)村生活污水、生活垃圾污染物排放量及散養(yǎng)畜禽排放量,排放系數(shù)參考《第一次全國(guó)污染源普查:畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》。
根據(jù)《全國(guó)水環(huán)境容量核定技術(shù)指南》[15],城鎮(zhèn)生活點(diǎn)源、工業(yè)點(diǎn)源、規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖點(diǎn)源污染物入河系數(shù)取值為0.9。根據(jù)《水體達(dá)標(biāo)方案編制技術(shù)指南》[16],結(jié)合流域?qū)嶋H情況,假設(shè)非點(diǎn)源污染物入河系數(shù)與距河道距離呈遞減關(guān)系,采用監(jiān)測(cè)斷面污染物通量核定,確定農(nóng)村生活非點(diǎn)源、散養(yǎng)畜禽非點(diǎn)源、種植業(yè)非點(diǎn)源污染物入河系數(shù)列于表1。統(tǒng)計(jì)各污染源類(lèi)別排放量,然后乘以入河系數(shù),計(jì)算污染負(fù)荷入河量。
表1 距河道不同距離入河系數(shù)[16]Tab.1 The rate loss of non-point source pollution loads at different distance of entering river
流域監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可獲得量較少,采用統(tǒng)計(jì)估算法復(fù)核水污染物最終入河量。公式如下[16]:
(3)
式中:OPA為監(jiān)測(cè)斷面污染物通量,t/a;R為徑流量,萬(wàn)m3/a;PC為實(shí)測(cè)污染物濃度,mg/L;m為監(jiān)測(cè)次數(shù)。
1.3.3水環(huán)境承載能力
根據(jù)《全國(guó)水環(huán)境容量核定技術(shù)指南》[15],水環(huán)境容量通常可分為理想水環(huán)境容量、(實(shí)際)水環(huán)境容量和剩余環(huán)境容量。理想水環(huán)境容量是指通過(guò)模型正向計(jì)算得出的水體的環(huán)境容量,是水體的最大允許容納的各類(lèi)污染源排放的污染物總量;(實(shí)際)環(huán)境容量是指在理想水環(huán)境容量扣除控制單元非點(diǎn)源(面源)污染物入河量后剩余的環(huán)境容量,是點(diǎn)污染源的最大污染物入河量;按照各控制單元點(diǎn)源入河平均系數(shù),反向折算到陸上,得到最大允許排放量。當(dāng)(實(shí)際)環(huán)境容量大于點(diǎn)源現(xiàn)狀入河量時(shí),(實(shí)際)環(huán)境容量減去點(diǎn)源現(xiàn)狀入河量為剩余環(huán)境容量,而當(dāng)(實(shí)際)環(huán)境容量小于點(diǎn)源現(xiàn)狀入河量時(shí),(實(shí)際)環(huán)境容量減去點(diǎn)源現(xiàn)狀入河量為削減量。本研究利用最大允許排放量及剩余環(huán)境容量表征研究區(qū)域的水環(huán)境承載能力狀況。
(1) 計(jì)算因子。根據(jù)國(guó)家和地方規(guī)定,重點(diǎn)污染因子篩選確定為COD、NH3-N和TP。
(2) 水質(zhì)模型。水環(huán)境容量的計(jì)算是通過(guò)水質(zhì)模型對(duì)污染物在水體中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬,把排污量以及排污口位置等作為模型的輸入條件,通過(guò)正向模擬,求得水體水質(zhì)的輸出結(jié)果。目前的水質(zhì)數(shù)學(xué)模型有零維模型、一維模型、二維模型等[17],對(duì)每個(gè)水環(huán)境功能區(qū),可根據(jù)其空間形態(tài)、水文、水質(zhì)特征選擇合適的水環(huán)境容量計(jì)算模型。由于赤水河干流平均河寬在50~100 m之間,自然徑流量適中,污染物濃度只在河流縱向上發(fā)生變化,橫向斷面上變化不大,橫向和垂向的污染物濃度梯度可以忽略。根據(jù)適用條件,本次研究對(duì)赤水河干流及支流選用河流一維水質(zhì)模型。
一維水質(zhì)模型如下:
C=C0e-Kx/u
(4)
式中:u為河流平均流速,m/s;x為沿程距離,m;K為污染物綜合降解系數(shù),d-1;C為沿程污染物濃度,mg/L;C0為水質(zhì)本底濃度,mg/L。
河流的水文條件年際、月際變化非常大。為使河流水環(huán)境容量測(cè)算更具有保證性及符合實(shí)際情況,采用SWAT模型模擬出多年平均每月的河流流量空間數(shù)據(jù),然后根據(jù)曼寧公式測(cè)算河流的流速。曼寧公式為
(5)
式中:V是速度;k是轉(zhuǎn)換常數(shù),國(guó)際單位制中值為1;n是糙率,取值0.03;Rh是水力半徑,是流體截面積與濕周長(zhǎng)的比值;S指明渠的坡度。
根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)研究結(jié)果,污染物COD、NH3-N、TP的降解系數(shù)與流速之間呈冪函數(shù)關(guān)系[21]。該研究以污染物COD、NH3-N、TP的降解系數(shù)與流速之間呈冪函數(shù)關(guān)系為基礎(chǔ),測(cè)算研究區(qū)域不同月份的降解系數(shù)。COD、NH3-N、TP污染物的降解系數(shù)統(tǒng)計(jì)如表2所列。
表2 污染物降解系數(shù)Tab.2 Degradation coefficient of different pollutant d-1
(3) 水環(huán)境容量計(jì)算方程。采用一維水質(zhì)模型得到水環(huán)境容量的計(jì)算公式為[15]
(6)
式中:Wi為第i個(gè)控制單元水環(huán)境容量,t/a;Ci為河段第i個(gè)控制單元的上游水質(zhì)濃度,mg/L;C為水質(zhì)目標(biāo),為GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅱ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)要求限值,mg/L;Qi為第i個(gè)控制單元河道流量,m3/s;Qj為第i個(gè)控制單元廢水入河量,m3/s;u為第i個(gè)控制單元的河流流速,m/s;x為第i個(gè)控制單元的河流長(zhǎng)度,m。
赤水河流域(云南省)上游為洗白河,扎西河、雙河、倒流河、銅車(chē)河等為重要支流。目前,赤水河干流跨界監(jiān)測(cè)斷面為岔河渡口斷面(監(jiān)測(cè)斷面布置示意見(jiàn)圖3),扎西河常設(shè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面為馬林光溝(上游)、建設(shè)局(上游)、石坎(下游)斷面,洗白河常設(shè)斷面為洗白斷面,地表水功能區(qū)劃要求全部為GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)要求。但是,《建立赤水河流域云南省內(nèi)生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制實(shí)施方案》明確規(guī)定2020年底,岔河渡口、洗白、石坎水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面需穩(wěn)定達(dá)到GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅱ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)要求。2011~2017年,水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示:赤水河干流水質(zhì)較好,年均達(dá)到GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅱ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)要求;扎西河上游水質(zhì)年均為劣Ⅴ類(lèi),而下游水質(zhì)年均為Ⅲ類(lèi)(見(jiàn)圖4)。
圖3 主要河流水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面分布示意Fig.3 Distribution diagram of water quality monitoring section of main rivers in Chishui River Basin (Yunnan territory)
圖4 2011~2017年主要河流斷面水質(zhì)類(lèi)別示意Fig.4 Water quality status of the main rivers in Chishui River Basin(Yunnan territory)during 2011~2017
建設(shè)局?jǐn)嗝嫖挥谠骱油趴h城城區(qū)段,2011~2015年(2016年后未監(jiān)測(cè)),該斷面COD、NH3-N、TP、高錳酸鹽指數(shù)及五日生化需氧量最大超標(biāo)倍數(shù)分別為5.76,9.90,4.80,0.93和10.75,水質(zhì)狀況常年為劣Ⅴ類(lèi)。2011~2017年,跨界斷面岔河渡口高錳酸鹽指數(shù)及五日生化需氧量?jī)身?xiàng)指標(biāo)均滿足GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中Ⅱ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),COD、NH3-N及TP等3項(xiàng)指標(biāo)則偶有超過(guò)Ⅱ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),超標(biāo)月份集中在春夏兩季,豐水期降水將面源污染物沖刷入河是岔河渡口斷面水質(zhì)超標(biāo)的主要原因之一。洗白斷面除高錳酸鹽指數(shù)外,其余指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果均有月份不同程度超出GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅱ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),超標(biāo)時(shí)段無(wú)明顯季節(jié)變化規(guī)律。石坎斷面除高錳酸鹽指數(shù)外的其余水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)均出現(xiàn)超出GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象,且超標(biāo)的月份無(wú)明顯季節(jié)分布規(guī)律。2011~2017年,馬林光溝斷面水質(zhì)狀況較好,COD、NH3-N、TP、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量水質(zhì)達(dá)到GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的月份數(shù)占總監(jiān)測(cè)次數(shù)比例分別為97.62%、100%、100%、100%及95.24%。
基于GIS和數(shù)字高程模型(DEM),結(jié)合流域水文特征,采用ArcGIS的Hydrology模塊,選取適當(dāng)閾值劃分匯水單元。在流域水系分析的基礎(chǔ)上,考慮行政區(qū)劃、水環(huán)境功能區(qū)劃、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位、排污特征等因素,結(jié)合水源保護(hù)區(qū)等高功能水體保護(hù)區(qū),充分考慮工業(yè)園區(qū)、縣城城區(qū)、污水處理廠排污口、各縣區(qū)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)主體功能區(qū)劃,將研究區(qū)域劃分為26個(gè)水環(huán)境控制單元,如圖5所示。
圖5 研究區(qū)域水環(huán)境控制單元細(xì)化分布示意Fig.5 Detailed spatial distribution of controlling units of water environment
利用SWAT模型模擬流域地表流量分布如圖6所示,SWAT模型重要參數(shù)校正結(jié)果列于表3。由于流域水文數(shù)據(jù)較為缺乏,采用昭通市水文局提供的流域多年河流水文數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證與校核(見(jiàn)圖7)。驗(yàn)證結(jié)果顯示:赤水河干流、倒流水河、扎西河、妥泥河、銅車(chē)河、母享河的相對(duì)誤差為-8.78%,6.70%,-7.75%,34.73%,-20.38%,-25.91%,SWAT模型模擬結(jié)果基本合理可靠。模擬結(jié)果顯示:研究區(qū)域水資源較為豐富,赤水河干流、重要支流扎西河、倒流河、銅車(chē)河、雙河多年地表平均徑流量依次為7.00億、1.58億、2.97億、2.00億、0.21億m3。赤水河流域不同月份河流徑流分布差異較為明顯,6~9月是豐水期,10月~11月平水期,11月至次年4月為枯水期,河流徑流量空間分布差異較為明顯。
圖6 研究區(qū)域多年流量時(shí)空分布示意(單位:m3/s)Fig.6 Temporal and spatial distribution diagram of multi-year runoff
圖7 SWAT地表徑流模擬驗(yàn)證示意Fig.7 Observed and simulated annual runoff during 2008~2017
表3 SWAT地表徑流模擬校正參數(shù)結(jié)果Tab.3 Correction results of the main calibration parameters in SWAT model
2017年,流域內(nèi)COD、NH3-N、TP排放量分別為20 027.14,1 355.41,526.93 t;COD、NH3-N、TP入河總量分別為5 330.89,500.46,102.52 t(見(jiàn)表4),城鎮(zhèn)生活源污染物入河量占比較大。扎西鎮(zhèn)、赤水源鎮(zhèn)、坡頭鎮(zhèn)、大灣鎮(zhèn)、母享鎮(zhèn)污染物入河量占全流域污染物入河總量的比例較高(約占入河總量的比例為47.7%),水田鎮(zhèn)、魚(yú)洞鄉(xiāng)、黑樹(shù)鎮(zhèn)、花朗鄉(xiāng)、尖山鄉(xiāng)入河量占比較小(約占入河總量的比例為16%)。除威信扎西鎮(zhèn)外,流域內(nèi)16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)“兩污”處理設(shè)施接近空白,城鎮(zhèn)生活源已成為流域第一大污染來(lái)源。
表4 研究區(qū)域污染負(fù)荷入河量構(gòu)成表Tab.4 Pollution loads from different pollution sources into river
赤水河流域COD、NH3-N、TP的理想水環(huán)境容量分別為26 001.69,1 771.88,403.75 t/a,流域總體理想環(huán)境容量較大,與豐富的水資源密切相關(guān)。26個(gè)控制單元中,倒流河雙河鄉(xiāng)控制單元、倒流河水田鎮(zhèn)控制單元、赤水河坡頭鎮(zhèn)控制單元、赤水河水田鎮(zhèn)控制單元4個(gè)控制單元的理想環(huán)境容量較大,占流域總理想環(huán)境容量的50%以上;雙河雙河鄉(xiāng)控制單元、母享河支流母享鎮(zhèn)控制單元的理想環(huán)境容量較小,小于流域總理想環(huán)境容量的1%;扎西河所屬控制單元理想環(huán)境容量占流域總理想環(huán)境容量的7%以上,COD、NH3-N、TP的理想水環(huán)境容量分別為1 930.89,132.45,30.20 t/a。
赤水河流域COD、NH3-N、TP的允許排放總量為26 328.99,1 834.38,402.09 t/a。26個(gè)控制單元中,倒流河雙河鄉(xiāng)控制單元、倒流河水田鎮(zhèn)控制單元、赤水河坡頭鎮(zhèn)控制單元、赤水河水田鎮(zhèn)控制單元4個(gè)控制單元的允許排放量較大,占流域總允許排放量的54%以上;赤水河果珠鄉(xiāng)控制單元、大灣鎮(zhèn)坡頭鎮(zhèn)控制單元的允許排放量較小,小于流域總允許排放量的1%;扎西河所屬控制單元允許排放量占流域總允許排放量的9%以上,COD、NH3-N、TP的允許排放量分別為2 482.89,166.59,37.01 t/a。各控制單元最大允許排放量列于表5。
赤水河流域COD、NH3-N、TP的剩余水環(huán)境容量分別為13 833.98,696.59,129.46 t/a。26個(gè)控制單元中,倒流河雙河鄉(xiāng)控制單元、倒流河水田鎮(zhèn)控制單元、赤水河坡頭鎮(zhèn)控制單元、赤水河水田鎮(zhèn)控制單元4個(gè)控制單元的剩余環(huán)境容量較大,占流域總剩余環(huán)境容量的50%以上。由于污染物入河量超過(guò)其理想環(huán)境容量,扎西河上游扎西鎮(zhèn)控制單元COD、NH3-N、TP污染物無(wú)剩余水環(huán)境容量,扎西河中游扎西鎮(zhèn)控制單元、扎西河下游扎西鎮(zhèn)控制單元TP污染物無(wú)剩余水環(huán)境容量(見(jiàn)表5)。目前威信縣城(扎西鎮(zhèn))每年仍有39.67萬(wàn)t未經(jīng)處理的生活污水直接排入扎西河,且所產(chǎn)生的4.75萬(wàn)t生活垃圾僅運(yùn)至縣城生活垃圾堆放場(chǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)易堆放處置,縣城城區(qū)長(zhǎng)時(shí)間維持合流制排水系統(tǒng),雨季合流污水溢流嚴(yán)重,污水收集管網(wǎng)覆蓋率低,生活污水處理能力不足,這是導(dǎo)致扎西鎮(zhèn)(扎西河)已基本無(wú)水環(huán)境剩余容量,水環(huán)境承載狀態(tài)為已超載的主要原因。
表5 研究區(qū)域控制單元允許排放量和剩余環(huán)境容量分布Tab.5 Permissible emissions and residual environmental capacity of controlling units t/a
(1) 在流域SWAT模型徑流時(shí)空模擬的基礎(chǔ)上,測(cè)算流域內(nèi)COD、NH3-N、TP的允許排放總量為26 328.99,1 834.38,402.09 t/a,流域COD、NH3-N、TP的剩余水環(huán)境容量分別為13 833.98,696.59,129.46 t/a,流域總體水環(huán)境承載能力較強(qiáng)。
(2) 流域理想水環(huán)境容量、最大允許排放量和剩余環(huán)境容量的時(shí)空分布能為流域水環(huán)境精細(xì)管理提供重要參考。扎西鎮(zhèn)扎西河已基本無(wú)水環(huán)境剩余容量,流域城鎮(zhèn)污水垃圾收集處理率普遍較低,城鎮(zhèn)生活源已成為流域第一大污染來(lái)源,水環(huán)境承載力局部已呈超載狀態(tài)。
致 謝
昭通市生態(tài)環(huán)境局張寧和楊凌波提供了有益的建議和鼎力支持,特表感謝!