基于遼河干流容量總量控制方法方案探析

郭向東

(遼寧省營(yíng)口水文局，遼寧 營(yíng)口 115003)

1 限制排污總量概念

早在20世紀(jì)70年代，我國(guó)便已開展水污染總量控制的技術(shù)探索，不同管理部門根據(jù)管理需要[1]，逐步形成了多組概念，如“水環(huán)境容量”、“目標(biāo)總量”、“容量總量”和“水域納污能力”、“限制排污總量”等。其中，“水環(huán)境容量”和“水域納污能力”的含義類似，而“容量總量”和“限制排污總量”的含義相近。為系統(tǒng)梳理我國(guó)水污染總量控制研究中存在的問題，有必要對(duì)總量控制相關(guān)的概念進(jìn)行分析。“水環(huán)境容量”或“環(huán)境容量”概念的起源，一般認(rèn)為不在我國(guó)，而是引自日本“環(huán)境容量”概念。從含義上講，歐美國(guó)家使用的“Assimilative Capacity”“Total maximum daily loads”“Environmental Capacity”與我國(guó)使用的“水環(huán)境容量”含義類似。我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)使用的“涵容能力”也有類似的含義。關(guān)于水環(huán)境容量的定義，一般認(rèn)為，水環(huán)境容量是指水體在特定的水質(zhì)目標(biāo)下所能容納的某種污染物的最大數(shù)量[1]；且容量的大小與水體特征、水質(zhì)目標(biāo)及污染物特性有關(guān)，同時(shí)還與污染物的排放方式及排放的時(shí)空分布特征有密切關(guān)系。水環(huán)境容量從概念上講，并不是一個(gè)獨(dú)立提出的概念，而是在研究環(huán)境容量的過程中，由于定量化計(jì)算的需要，將環(huán)境要素解析為大氣、水體、土壤等組成部分，亦即將環(huán)境容量的概念分別應(yīng)用于土壤、水體和大氣，于是自然有了土壤環(huán)境容量、水環(huán)境容量和大氣環(huán)境容量的概念[2]。

水環(huán)境容量的確定是水污染物實(shí)施總量控制的依據(jù)，是水環(huán)境管理的基礎(chǔ)[2]。水環(huán)境容量是在對(duì)流域水文特征、排污方式、污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律進(jìn)行充分科學(xué)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合環(huán)境管理需求確定的管理控制目標(biāo)。水環(huán)境容量既反映流域的自然屬性，也反映人類對(duì)環(huán)境的需求，水環(huán)境容量將隨著水資源情況的不斷變化和人們環(huán)境需求的不斷提高而不斷發(fā)生變化[2]。

2 容量總量控制原則

容量總量控制是污染物總量控制的一種類型，意指基于受納水體的水環(huán)境容量而制定排污口污染物排放負(fù)荷總量指標(biāo)的總量控制[3]，即容量總量控制的“總量”系指受納水體中的污染物總量不超過水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)所允許的排放限額。從概念可知，科學(xué)計(jì)算水環(huán)境容量是實(shí)施容量總量控制的基礎(chǔ)。水環(huán)境容量的確定，要遵循以下兩條基本原則。

2.1 保持環(huán)境資源的可持續(xù)利用

要在科學(xué)論證的基礎(chǔ)上，首先確定合理的環(huán)境資源利用率，在保持水體有不斷的自我更新與水質(zhì)修復(fù)能力的基礎(chǔ)上[3]，盡量利用水域環(huán)境容量，來降低污水治理成本。

2.2 維持流域各段水域環(huán)境容量的相對(duì)平衡

影響水環(huán)境容量確定的因素很多，如筑壩、引水、新建排污口和取水口等都可能改變整個(gè)流域內(nèi)水環(huán)境容量分布[4]。因此水環(huán)境容量的確定應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)氐目陀^條件，并分析局部水環(huán)境容量的主要影響因素，以利于從流域的角度合理調(diào)配環(huán)境容量。

在我國(guó)將總量控制又分目標(biāo)總量控制和容量總量控制。濃度控制是指以控制排污口排污濃度為核心的環(huán)境管理的方法體系[4]。總量控制，即污染物排放總量控制，既是一種環(huán)境管理思想，也是一種環(huán)境管理措施，其基本思想為將某一控制區(qū)域(流域、區(qū)域、水功能區(qū)、行政區(qū)等)作為一個(gè)完整的系統(tǒng)，基于要達(dá)到的環(huán)境目標(biāo)[4]，確定該系統(tǒng)一定時(shí)間段內(nèi)所能容納的污染物總量，采取一系列措施，使得排入這一系統(tǒng)內(nèi)的污染物總量不超過可容納的污染物總量。目標(biāo)總量就是在基準(zhǔn)年污染物排放總量的基礎(chǔ)上，根據(jù)階段性環(huán)境管理目標(biāo)(管理上的排放限額)設(shè)定一定比例而確定某個(gè)目標(biāo)年的削減量。容量總量控制是依據(jù)控制區(qū)域(流域、區(qū)域、水功能區(qū)、行政區(qū)等)水體環(huán)境容量，反推允許排入該水體的污染物總量[5]。

3 總量控制理論與技術(shù)體系

按照“分區(qū)、分類、分期、分級(jí)”的流域水環(huán)境容量總量控制管理要求，提出流域總量控制概念，其內(nèi)涵主要有以下幾點(diǎn)。

3.1 以流域整體為控制范圍

以流域整體水質(zhì)達(dá)標(biāo)為目標(biāo)，基于流域尺度的容量總量控制，可以綜合解決流域內(nèi)因?yàn)辄c(diǎn)源及非點(diǎn)源等導(dǎo)致的功能受損水域的水污染問題。

3.2 以水質(zhì)目標(biāo)為起點(diǎn)和最終歸宿點(diǎn)

按照水域水體功能要求設(shè)定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，并以在考慮季節(jié)性影響的條件下、水體水質(zhì)狀況不劣于規(guī)定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)所能受納污染物總量為依據(jù)，提出包括點(diǎn)源和非點(diǎn)源的流域負(fù)荷總量控制方案[6]；設(shè)計(jì)多類負(fù)荷分配情景，在流域水質(zhì)達(dá)標(biāo)要求滿足程度為首要判據(jù)，提出負(fù)荷優(yōu)化分配方案。

3.3 流域容量總量控制體現(xiàn)水質(zhì)水量的聯(lián)合

容量總量控制同時(shí)關(guān)注導(dǎo)致水體功能不達(dá)標(biāo)的各類壓力，其中主要包括污染及水文水資源方面的壓力。流域水污染控制同時(shí)兼顧點(diǎn)源和非點(diǎn)源，流域水文水資源壓力重點(diǎn)關(guān)注水域水環(huán)境容量的決定性條件——水量或流量[6]，由環(huán)境流量及主要水工程調(diào)控過程來反映。

3.4 流域容量總量控制具有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)相結(jié)合

根據(jù)水域不達(dá)標(biāo)及水量變化的時(shí)間差異性，選擇典型水文過程及耦合主要水工程調(diào)度方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，形成適合本流域季節(jié)性特點(diǎn)的容量總量方案[7]；也可以按照最小流量計(jì)算水域最小水環(huán)境容量[8]。

3.5 流域容量總量控制體現(xiàn)水域和陸域互動(dòng)關(guān)系耦合

流域容量總量控制以水生態(tài)控制單元為途徑，在建立水域[入河(湖)排污口(或支流口)]—陸域污染源關(guān)聯(lián)關(guān)系的基礎(chǔ)上[9]，形成在容量總量計(jì)算及分配的水域與陸域耦合。

3.6 容量總量控制技術(shù)體系

流域容量總量控制有4個(gè)基本組成部分：①流域水環(huán)境特征分析及問題識(shí)別；②水質(zhì)響應(yīng)關(guān)系分析與容量總量計(jì)算[10]；③流域水環(huán)境負(fù)荷總量分配與削減措施；④流域總量控制保障措施。

4 應(yīng)用示例

4.1 分區(qū)容量總量控制目標(biāo)

以遼河流域?yàn)槔瑢⒖刂茊卧凑盏丶?jí)行政區(qū)，結(jié)合水質(zhì)達(dá)標(biāo)要求，核定遼河干流流域各城市容量總量控制方案，見表1—2。

表1 遼河流域地級(jí)行政區(qū)COD容量總量控制

表2 遼河流域地級(jí)行政區(qū)氨氮容量總量控制

表3 遼河干流近期水質(zhì)削減控制目標(biāo)

4.2 近期水質(zhì)達(dá)標(biāo)目標(biāo)

結(jié)合近年來遼河干流上游入流、支流及主要排污口污染負(fù)荷通量監(jiān)測(cè)計(jì)算結(jié)果，基于遼河干流各監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，合理設(shè)定未來水平年水質(zhì)目標(biāo)。

在2015年遼河干流來水水質(zhì)僅評(píng)價(jià)COD與氨氮指標(biāo)的情況下，全年朱爾山斷面以下基本達(dá)標(biāo)，福德店入流斷面在4月、7月出現(xiàn)超標(biāo)，三合屯與雙安橋斷面在3月、4月、5月、7月均出現(xiàn)超標(biāo)。福德店斷面以上受東、西遼河來水影響，計(jì)劃至2020年全部達(dá)標(biāo)，三合屯至雙安橋斷面在2016—2019年每年應(yīng)減少1個(gè)月超標(biāo)期，2019年前三合屯以下遼河干流全部達(dá)標(biāo)，見表3。

4.3 遼河干流排污口及支流入河總量控制方案

基于水質(zhì)達(dá)標(biāo)控制要求，參考水資源保護(hù)規(guī)劃技術(shù)大綱，提出基于容量總量的限制排放控制原則[11]，各支流及干流排污口入河總量控制方案，即滿足實(shí)施方案“形成主要入河排污口及支流口的‘分期’限制入河總量方案[12]，并分解到影響遼河保護(hù)區(qū)的行政單元，提出各排污控制責(zé)任主體分期入河負(fù)荷控制標(biāo)準(zhǔn)”的要求。

4.3.1主要排污口入河控制方案

根據(jù)遼河干流排污口分布情況，當(dāng)前遼河干流僅有4處主要排污口，其中兩個(gè)排污口位于超標(biāo)河段，下游兩個(gè)排污口所處的水功能區(qū)現(xiàn)狀基本達(dá)標(biāo)[13]。因此，對(duì)于排污口的控制主要應(yīng)集中于鐵嶺市境內(nèi)鐵嶺結(jié)核醫(yī)院入遼河排污口、北大溝排污口。建議鐵嶺市加大這兩處排污口的污水處理廠的升級(jí)改造，加強(qiáng)管理，逐步減少入河排污量。

4.3.2主要支流入河控制方案

通過計(jì)算分析可知，招蘇臺(tái)河、汎河、秀水河、長(zhǎng)溝河為遼河干流主要超標(biāo)污染負(fù)荷來源[14]。2015年招蘇臺(tái)河COD入河負(fù)荷超標(biāo)約519t，秀水河COD入河負(fù)荷超標(biāo)約863t，總超標(biāo)負(fù)荷占全部支流的90%以上；2015年汎河與長(zhǎng)溝河氨氮入河負(fù)荷分別超標(biāo)約14.2t、1.3t。因此，遼河支流治理應(yīng)主要集中在招蘇臺(tái)河、汎河、秀水河、長(zhǎng)溝河，各主要污染物按30%年削減率設(shè)計(jì)，至2019年實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

5 結(jié)語

流域容量總量控制具有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)結(jié)合的特點(diǎn)，根據(jù)水域不達(dá)標(biāo)及水量變化的時(shí)間差異性，選擇典型水文過程及耦合主要水工程調(diào)度方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，形成適合本流域季節(jié)性特點(diǎn)的容量總量方案；也可以按照最小流量，計(jì)算水域最小水環(huán)境容量。