控制單元水質(zhì)目標管理技術及應用案例研究

雷 坤，孟 偉，喬 飛，富 國，蘇保林

（1.中國環(huán)境科學研究院環(huán)境保護河口與海岸帶環(huán)境重點實驗室，北京 100012；2.北京師范大學水科學研究院，水沙科學教育部重點實驗室，北京 100875）

1 前言

從20世紀70年代開始，我國相繼開展了大量關于水環(huán)境容量、水功能區(qū)劃、水質(zhì)模型、流域水污染防治綜合規(guī)劃以及排污許可證管理制度等方面的研究，同時將總量控制技術與水污染防治規(guī)劃相結合，逐步形成了以污染物目標總量控制技術為主，容量總量控制和行業(yè)總量控制為輔的水質(zhì)管理技術體系，初步建立了我國水環(huán)境管理基本制度[1～3]?！熬盼濉薄ⅰ笆濉逼陂g，隨著污染物排放總量控制的理論及應用技術不斷得到深化與拓展，我國污染控制由濃度控制進入了總量控制階段[4]?！笆濉币詠?，我國采用了目標總量控制體系，根據(jù)污染物現(xiàn)狀排放情況按照一定比例確定總量控制目標，在管理上具有較強的可操作性，容易實施，在一定發(fā)展階段對我國的污染防治工作具有積極的作用[5]。目標總量控制以行政區(qū)為單位，采用了“一刀切”的模式，減少了污染物排放量，一定程度上遏制了流域水質(zhì)惡化的趨勢。但是，由于污染物總量削減目標的確定過程中沒有考慮污染物排放量和受納水體水質(zhì)之間的響應關系，污染物削減與水質(zhì)改善相脫節(jié)，水質(zhì)改善效果不夠明顯[5]。

隨著水環(huán)境管理技術研究的不斷發(fā)展，發(fā)達國家提出很多先進的總量控制模式，如日本的流域總量控制計劃、美國最大日負荷總量（TMDL）、歐盟的水框架指令等[6]。這些管理模式對總量控制過程中納污水體問題診斷、水質(zhì)指標確定、污染控制措施的制定、實施和評估等每個技術細節(jié)都有詳細、具體的規(guī)定，保證了水環(huán)境管理效率[6]。相較而言，我國現(xiàn)行的目標總量控制技術在方法科學性和總量合理性方面與國際先進水平之間還存在一定差距，無法滿足當前和未來水環(huán)境管理發(fā)展的需求，需要構建新的水環(huán)境管理技術方法[6～12]。

控制單元水質(zhì)目標管理是在“分區(qū)、分類、分級、分期”的水環(huán)境管理理念的指導下，在“流域-區(qū)域-控制單元-污染源”水環(huán)境管理層次體系中，以流域總量控制為基礎、立足于控制單元、面向污染源的水質(zhì)管理方法[12]?？刂茊卧|(zhì)目標管理，可以兼顧行政區(qū)劃和流域的特點，克服單一區(qū)域水質(zhì)管理的局限性，為污染治理提供具體的、具有可操作性的建議方案，并且可以根據(jù)需要對水環(huán)境管理目標對象逐級細化，有利于考察水質(zhì)目標的實現(xiàn)情況和污染源的治理效果，是一種方便而直接的水環(huán)境管理技術，也是我國水環(huán)境管理發(fā)展的方向[13]。

2 控制單元水質(zhì)目標管理技術的內(nèi)涵與特征

2.1 控制單元水質(zhì)目標管理技術的內(nèi)涵

控制單元水質(zhì)目標管理是以實現(xiàn)人體健康和流域水生態(tài)系統(tǒng)健康為最終目的，以水質(zhì)目標為基礎的水環(huán)境容量總量控制技術?？刂茊卧|(zhì)目標管理強調(diào)在“分區(qū)、分級、分類、分期”水環(huán)境管理模式指導下，以先進的、規(guī)范的技術方法體系為支撐，建立一個“流域-控制區(qū)-控制單元-污染源”的多層次體系[6～12]。

2.2 控制單元水質(zhì)目標管理技術的基本特征

控制單元水質(zhì)目標管理以保障控制單元生態(tài)系統(tǒng)健康、維護水生態(tài)功能、降低水生態(tài)風險為最終目的?；谖廴疚锃h(huán)境基準研究、確定保證流域水生態(tài)系統(tǒng)健康的污染物濃度閾值，從而將水生態(tài)保護目標轉(zhuǎn)化為水質(zhì)目標，將控制單元污染負荷削減和流域水質(zhì)與水生態(tài)安全結合起來。

控制單元水質(zhì)目標管理在流域總量控制的基礎上，著眼于全局，以流域的綜合水質(zhì)達標為最終目標，克服單一區(qū)域水質(zhì)管理的局限性。

控制單元水質(zhì)目標管理兼顧行政區(qū)劃和流域的特點，將水環(huán)境管理目標對象逐級細化，并落實于行政單元上，有利于考察水質(zhì)目標的實現(xiàn)情況和污染源的治理效果，有利于考察控制單元主體的責任落實情況。

基于水環(huán)境問題和流域水質(zhì)目標管理的復雜性和其內(nèi)在的層次性，控制單元將錯綜復雜的流域水環(huán)境系統(tǒng)按照某種特征（水污染特征、受納水體類型、污染源的類型、行政區(qū)域）分解為各具特色的子系統(tǒng)，逐一實現(xiàn)水質(zhì)目標管理。

3 控制單元水質(zhì)目標管理技術

控制單元水質(zhì)目標管理主要包括以下關鍵技術：控制單元劃分；控制單元水質(zhì)目標核定；控制單元水環(huán)境問題診斷；控制單元水質(zhì)響應特征分析；控制單元允許納污量計算與總量分配；控制單元污染物減排方案制訂；控制單元污染物總量監(jiān)控與評估。

3.1 控制單元劃分

劃分控制單元的目的是將一個復雜的流域劃分為數(shù)個既相互獨立、又相互聯(lián)系的單元，從而便于進行系統(tǒng)管理，落實流域水質(zhì)目標管理的戰(zhàn)略意圖。通過控制單元劃分，可以深化和落實流域水質(zhì)目標管理的控制要求，分解控制指標，體現(xiàn)了流域水質(zhì)目標管理的分層控制，層層落實、層層銜接，最終將流域水質(zhì)目標管理落實于單元控制。

控制單元劃分步驟：a.依據(jù)數(shù)字高程模型（DEM）進行流域地表水文分析，實現(xiàn)流域邊界識別與子流域劃分。b.分析干流各河段及子流域的水生態(tài)功能區(qū)劃（或水功能區(qū)），以及相應水質(zhì)目標、敏感生態(tài)保護目標，確定流域水質(zhì)目標。c.對流域污染源的類型、分布、排放去向進行分析，建立起流域點源、非點源分布及其與入河排污口、納污河流之間的拓撲關系。d.按照匯水區(qū)完整性的原則，沿著干流進行河段劃分，將干流河段及其匯水區(qū)域劃分成為控制區(qū)。如果干流中存在水質(zhì)要求較高的高功能水體，可遵循優(yōu)先保護高功能水體的原則，將高功能水體的上、下端界面作為劃分干流河段的控制斷面。同時，劃分過程中應注意保持不同干流河段的界面水質(zhì)目標的協(xié)調(diào)，從而保證兩個控制單元之間跨界斷面水質(zhì)目標的協(xié)調(diào)性，使得兩個控制單元可獨立進行污染控制規(guī)劃。

3.2 控制單元水質(zhì)目標核定

控制單元水環(huán)境目標的主要構成因素及水環(huán)境規(guī)劃約束體系包括：a.地理約束：水環(huán)境功能區(qū)劃等區(qū)劃，形成空間約束；b.功能約束：功能區(qū)水質(zhì)目標，形成控制級別的約束；c.排污口約束：允許混合區(qū)限制，形成對排放量、排放濃度和排放位置的限制。

各類約束形成一個多約束關系系統(tǒng)，其中各方面最嚴格約束的組合作為對流域及區(qū)域最大允許納污量的限制。水質(zhì)目標確定方法如下所示。

1）全部指標達標。當某一功能區(qū)的功能很多，應執(zhí)行功能區(qū)的最高功能。一般情況相當于全部指標均需滿足水質(zhì)標準。當某一功能區(qū)的目前功能單一且較低，但水質(zhì)良好，為保持其潛在功能，現(xiàn)有水質(zhì)的各濃度指標不得降低。

2）部分指標達標。當某一功能區(qū)的功能單一，其中某類指標超標不影響本功能區(qū)的功能及下游功能區(qū)的功能時，不作為硬性的限制指標（如農(nóng)業(yè)灌溉用水區(qū)對氨氮的限制較低）。

3.3 控制單元水環(huán)境問題診斷

控制單元水環(huán)境問題診斷主要包括水環(huán)境特征分析和污染源結構分析。

3.3.1 水環(huán)境特征分析

水環(huán)境特征分析包括四部分內(nèi)容：水質(zhì)現(xiàn)狀評價及變化趨勢分析、水生生物評價、物理生境評價、綜合評價。

1）水質(zhì)現(xiàn)狀評價及變化趨勢分析：根據(jù)斷面水質(zhì)監(jiān)測成果進行水質(zhì)現(xiàn)狀評價；針對重點斷面進行水質(zhì)空間變化趨勢分析；針對特征污染物進行污染類型變化趨勢分析。

2）水生生物評價：對浮游植物、浮游動物、底棲動物分別進行多樣性指數(shù)、均勻性指數(shù)、豐富度分析，進行生物完整性評價。

3）物理生境評價：利用河流穩(wěn)態(tài)流量和含沙量等指標進行水生生物個體、種群或者群落生存棲息環(huán)境評價。

4）綜合評價：將水質(zhì)、水生生物、物理生境評價結果標準化，并根據(jù)研究區(qū)域的特點，對每項指標賦權重，最后進行加權求和，得到控制單元水環(huán)境綜合評價結果。

3.3.2 污染源結構分析

控制單元污染負荷估算是控制單元水質(zhì)目標管理中的重要環(huán)節(jié)。點源排放負荷可以通過多種成熟的方法進行定量化估算[14～16]，比如通過對排污企業(yè)的污水量和濃度監(jiān)測、企業(yè)生產(chǎn)工藝的物料衡算等方法來進行定量化?？刂茊卧屈c源污染負荷估算相對比較復雜[17～23]，考慮到不同類型下墊面非點源污染產(chǎn)生機制和特征存在差異，不同下墊面類型非點源負荷估算方法也存在較大差異。本文針對山區(qū)丘陵、平原河網(wǎng)、平原圩區(qū)、城市區(qū)域以及感潮河流/河口下墊面類型，分別提出非點源污染負荷估算方法。

1）混合類型：改進的輸出系數(shù)法，適應于各類控制單元，時間精度相對較低。

2）山區(qū)和丘陵：過程模擬模型與類型源試驗法相結合，適用于具有明確產(chǎn)匯流關系的控制單元。

3）平原河網(wǎng)：輸出系數(shù)法與類型源試驗相結合，適用于匯水關系復雜的控制單元。

4）平原圩區(qū)：改進的SWAT（soil and water asscssment tool）模型，適用于人類活動對排水過程影響較大的控制單元。

5）城市區(qū)域：SWMM（storm water management model）模型與城市徑流試驗相結合，適用于排水管網(wǎng)復雜的城市控制單元。

3.4 污染負荷與水質(zhì)響應特征分析

一般通過水質(zhì)模型模擬的手段建立污染負荷同水質(zhì)之間的響應關系[24～26]，針對控制單元，水質(zhì)模型選擇和應用可遵循以下步驟。

1）確定水質(zhì)模型類別。根據(jù)模型計算需求，確定水質(zhì)模型類別。a.流域模型：城市、農(nóng)村、森林、農(nóng)業(yè)；b.水體模型：河流、湖泊、水庫、近岸海域。

2）確定水質(zhì)模型空間尺度。根據(jù)模擬水域的空間分布特征和水質(zhì)分布特征，確定模型空間尺度。a.流域模型：集總式模型、分布式模型；b.水體模型：零維、一維模型、二維模型、三維模型。

3）確定水質(zhì)模擬的時間尺度。根據(jù)水環(huán)境問題確定模型時間尺度。a.流域模型：過程模擬（小時、日、月、年）、統(tǒng)計分析；b.水體模型：穩(wěn)態(tài)、動態(tài)、準動態(tài)。

4）確定水質(zhì)模擬功能。根據(jù)實際需要，確定水質(zhì)模擬指標和組份。a.流域模型：徑流、泥沙、好氧有機物、營養(yǎng)物、有毒物質(zhì)、重金屬、生化需氧量（BOD）、細菌；b.水體模型：水動力模擬、好氧有機物、沉積物、營養(yǎng)物、有毒物質(zhì)、重金屬、BOD、溶解氧、細菌。

5）確定水質(zhì)模型求解方法。根據(jù)實際需要，確定水體水質(zhì)模型求解方法。a.河流水質(zhì)模型：解析模型、數(shù)值模型；b.湖庫水質(zhì)模型：解析模型、數(shù)值模型。

6）水質(zhì)模型應用。選擇適用的水質(zhì)模型，進行模型率定、驗證和應用，進行水質(zhì)響應特征分析。

3.5 控制單元允許納污量計算與總量分配

控制單元允許納污量計算與污染物總量分配是控制單元水質(zhì)目標管理的核心所在[27～29]。如何科學、合理地實現(xiàn)點源和面源之間的分配、各個排污單位或者污染源之間允許排放量的分配，直接關系到總量控制制度的落實，也是水環(huán)境管理中的一個難點?？刂茊卧试S納污量計算與分配通過兩個步驟完成：排污口總量分配、污染源總量分配。

1）排污口總量分配。按照控制斷面水質(zhì)目標要求，排污口位置等條件，選擇合適的規(guī)劃模型，將控制單元納污總量分配到各入河排污口，得到各入河排污口的允許納污量。

2）污染源總量分配。根據(jù)排污口的允許納污量，結合各排污區(qū)的污染源結構、不同污染源的入河系數(shù)，對排污區(qū)內(nèi)不同污染源進行允許排放量分配。

3.6 控制單元污染物減排方案制訂

針對控制單元的污染源結構特征，通過結構減排、工程減排、管理減排手段，實現(xiàn)污染負荷削減。

3.7 控制單元污染物總量監(jiān)控與評估

污染物總量監(jiān)控主要包括控制斷面污染物通量監(jiān)控、污染源排污口排放量監(jiān)控和污染源排放總量監(jiān)控3個方面[30]，其中河流控制斷面污染物通量監(jiān)控、污染源排污口排放量監(jiān)控均屬通量監(jiān)控的內(nèi)容。

1）污染物通量監(jiān)控。國際上常用的非感潮河流物質(zhì)通量估算方法有5種[31～33]，可以根據(jù)流域水文、污染負荷的具體情況選用適用的估算方法。

2）工業(yè)污染源監(jiān)控。污染源是總量分配的最后一個層次，是污染物削減的實施主體，對其有效監(jiān)控是評價總量控制實施情況的基礎。污染源的總量監(jiān)控方案包括污染源監(jiān)控對象的篩選、監(jiān)控指標和監(jiān)控頻率的確定等方面。

4 遼河流域南沙河控制單元水質(zhì)目標管理技術應用案例

4.1 控制單元基本概況

南沙河屬于遼河水系，是大遼河一級支流太子河的主要支流，每年的6—10月為汛期，11月至次年5月為非汛期。河流呈東南—西北走向，發(fā)源于千山風景區(qū)仙人臺，流域面積458 km2，河長67 km，上游共6條支流，河寬一般為80～100 m。南沙河多年平均降水量為703.7 mm，降水量自東南向西北逐漸減少。

南沙河主要流經(jīng)鞍山市，流域內(nèi)主要包含鐵東、鐵西、立山、千山4個城區(qū)。區(qū)域內(nèi)人口約350.2萬人，年度地區(qū)國內(nèi)生產(chǎn)總值1344億元，工業(yè)增加值533億元，工業(yè)增加值占地區(qū)生產(chǎn)總值的比例達51.6%，成為國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。鞍山市工業(yè)產(chǎn)業(yè)結構不盡合理，高耗能產(chǎn)業(yè)比重大，形成了重工業(yè)偏重，輕工業(yè)偏輕的態(tài)勢。農(nóng)業(yè)以谷物、玉米、蔬菜、瓜果類種植和魚類、蝦蟹類養(yǎng)殖為主。

4.2 控制單元水環(huán)境問題診斷

4.2.1 水環(huán)境特征

南沙河現(xiàn)狀水質(zhì)較差，均為劣Ⅴ類，主要污染物為氨氮、化學需氧量（COD）、BOD、高錳酸鹽指數(shù)等，為點源占優(yōu)型污染，枯水期污染物濃度高，豐水期污染物濃度較低。由于南沙河水體嚴重污染，使河流生態(tài)系統(tǒng)受損嚴重，生物多樣性顯著降低，生態(tài)修復難度較大。

4.2.2 污染源結構

南沙河有3條支流，按照分水嶺隔離和行政區(qū)隔離的原則，將控制單元劃分為4個控制區(qū)，大孤山鎮(zhèn)為西支控制區(qū)，千山鎮(zhèn)為中支控制區(qū)，齊大山鎮(zhèn)為東支控制區(qū)，下游鞍山市區(qū)為干流控制區(qū)，南沙河控制區(qū)空間分布見圖1。

圖1 控制區(qū)劃分示意圖Fig.1 The map of pollution control zones in Nansha River

按照控制區(qū)對南沙河控制單元主要污染物進行調(diào)查和統(tǒng)計。COD的排放總量為17287.55 t，其中干流控制區(qū)對排放量的貢獻最大，占到總量的66.55%；其次為中支控制區(qū)，占到總量的17.84%。氨氮的排放總量為1775.80 t，其中干流控制區(qū)對排放量的貢獻最大，占到總量的78.12%；其次為中支控制區(qū)，占到總量的12.10%。干流控制區(qū)是南沙河控制單元污染防治的重點。

按照污染源類型對南沙河控制單元主要污染物進行調(diào)查和統(tǒng)計。城鎮(zhèn)生活污染源對污染物排放總量貢獻較大，其COD和氨氮的排放量分別占到總量的79.75%和96.03%；工業(yè)污染源的COD和氨氮的排放量分別占到總量的1.38%和1.66%；農(nóng)業(yè)污染源COD和氨氮的排放量分別占到總量的13.44%和2.10%；畜禽養(yǎng)殖污染源的COD和氨氮的排放量較低，分別占到總量的5.43%和0.21%。城鎮(zhèn)生活污染是南沙河控制單元最主要的污染來源，這與南沙河枯水期水質(zhì)較差的結論是一致的。

4.3 控制單元水質(zhì)目標核定

從控制單元水環(huán)境問題診斷結果可以看出，南沙河主要污染因子是氨氮、COD等常規(guī)污染物。按照風險控制要求，其允許平均期為30天。參照《鞍山市地表水功能區(qū)劃》水功能區(qū)設置情況（見圖2），確定水功能區(qū)水質(zhì)要求為控制斷面水質(zhì)目標。

圖2 南沙河水功能區(qū)劃圖Fig.2 The map of water function zones in Nansha River

4.4 控制單元水質(zhì)響應特征分析

4.4.1 模型選擇及參數(shù)確定

1）模型選擇。南沙河位于中國北方地區(qū)，流域面積較小，非汛期水體流動較穩(wěn)定。沿岸污染物排放隨時間變化較小，水體中的污染物濃度空間分布較為穩(wěn)定。同時，南沙河具有流量小、河道窄、水淺、單向流的特點，污染物入河后在短時間內(nèi)就可以混合均勻。綜合考慮，選用一維穩(wěn)態(tài)河流水質(zhì)模型，采用解析方法求解。

2）設計水文條件選擇。南沙河水環(huán)境的主要問題是耗氧有機物污染導致的生物損害，最主要的控制因子是COD和氨氮，按照水文條件設計的要求，明確允許平均期和重現(xiàn)期，選擇穩(wěn)態(tài)水文條件為30B3和30Q10。

3）水力學參數(shù)確定。根據(jù)3個水文站所在位置計算相應河道斷面的一些參數(shù)，確定水位-流量，起點距-高程的對應關系，利用河流水力學方程，計算主要控制斷面的水力學參數(shù)。利用河道水力關系和設計水文條件計算河道設計流速，千山水文站為2.31 m/s，立山水文站為0.07 m/s，溫泉水文站為0.37 m/s。

4）水質(zhì)參數(shù)確定。根據(jù)排污口位置和水功能區(qū)分布，與穩(wěn)態(tài)計算相結合，將南沙河劃分為5個污染源，9個控制斷面，最上游為千山水文站控制斷面，最下游為城昂堡控制斷面，見圖3。根據(jù)南沙河區(qū)間污染物排放和斷面水質(zhì)情況確定COD和氨氮的降解系數(shù)（1/d），COD降解系數(shù)從上游到下游分別為：0.2、0.2、0.15、0.15、0.18、0.18、0.1、0.1、0.1；氨氮降解系數(shù)為：0.18、0.18、0.1、0.1、0.15、0.15、0.05、0.05、0.05。

圖3 南沙河控制斷面分布圖Fig.3 The map of control sections in Nansha River

4.4.2 響應系數(shù)計算

將降解系數(shù)帶入一維穩(wěn)態(tài)模型，計算設計水文條件下9個斷面水質(zhì)對5個污染源COD和氨氮負荷的響應系數(shù)矩陣，控制斷面和污染源位置見圖3，9個斷面響應系數(shù)矩陣見表1。

表1 控制斷面響應系數(shù)矩陣Table 1 The response coefficient matrix of the control sections mg/L

4.5 控制單元總量分配方案

4.5.1 最大允許納污量

針對南沙河控制單元主要污染物（COD和氨氮）進行總量分配，將南沙河沿岸排污口匯總為5個排放口進行總量分配（見圖3）。利用響應系數(shù)矩陣，考慮背景濃度，以納污量最大化為目標函數(shù)，斷面水質(zhì)目標為約束方程，建立線性規(guī)劃模型。求解得到COD的最大納污量為2634.20 t/a，氨氮的最大納污量為134.97 t/a?，F(xiàn)狀南沙河控制單元COD的排放總量為17287.55 t/a，氨氮的排放總量為1775.80 t/a，如果不考慮入河系數(shù)作用，南沙河控制單元COD與氨氮的排放量遠遠超出了最大納污量，超標倍數(shù)分別為6.5倍和13.1倍，處于嚴重超載狀態(tài)，需要進行污染物總量控制。

4.5.2 總量分配方案

1）排污口總量分配。根據(jù)南沙河控制單元實際情況，選取容量利用率、人口、耕地、GDP以及現(xiàn)狀負荷作為總量分配評價指標。通過專家打分法，得到南沙河控制單元COD總量分配指標權重系數(shù)分別為：環(huán)境容量利用率0.1，人口0.3，耕地0.2，GDP 0.3，現(xiàn)狀負荷0.1，以此為依據(jù)對南沙河控制單元COD進行總量分配；氨氮的分配方法與COD相同，氨氮總量分配指標權重系數(shù)為：環(huán)境容量利用率0.1，人口0.3，耕地0.3，GDP 0.2，現(xiàn)狀負荷0.1。

控制單元設置3種方案進行總量分配比選。方案1：僅考慮簡單打分的權重系數(shù)參與總量分配；方案2：考慮到南沙河流域以點源污染為主，而城鎮(zhèn)居民生活污染是最主要的點源污染，所以方案2在與方案1和現(xiàn)狀排放比較的基礎上，進一步對人口最多的源4進行削減；方案3：在方案2的基礎上，考慮源1、源2由于流量小，下游水環(huán)境對這兩個污染源變化引起的反應非常敏感，所以對源1和源2進行進一步削減。從3種分配方案對比來看，方案3考慮因素最多，TCRI（合理性指數(shù)）最大（TCRICOD=0.79、TCRI氨氮=0.90），環(huán)境容量利用率也最高（COD為94.8%，氨氮為83.8%），得到COD納污量為2497 t/a，氨氮納污量為112.9 t/a，總量分配結果見表2。

2）點源污染源入河系數(shù)。2010年，在2月、4月、6月、8月、9月對鞍山市25個排污口進行水量、水質(zhì)監(jiān)測，得到各排污口的COD入河量。同時，根據(jù)各排污口以上區(qū)域COD、氨氮排放的普查數(shù)據(jù)，得到排污口以上區(qū)域COD、氨氮排放量，對兩者進行比較，得到各個排污口以上點源COD入河系數(shù)為0.49、0.74、0.74、0.88、0.49，氨氮的入河系數(shù)為0.65、0.66、0.66、0.91、0.48。

3）點源污染源總量分配。根據(jù)排污口COD、氨氮允許納污量，結合各排污口入河系數(shù)，計算得到不同區(qū)域點源污染排放量。在此基礎上，按照現(xiàn)狀工業(yè)污染在點源污染負荷中的比例，計算工業(yè)COD、氨氮允許排放量，確定排污口以上區(qū)域企業(yè)和生活COD、氨氮排放量?？紤]到南沙河各排污區(qū)域面積不大，各區(qū)域內(nèi)企業(yè)分布較均勻，排放方式基本一致，每個排污區(qū)域內(nèi)污染源采用相同的入河系數(shù)，各污染源按照現(xiàn)狀排放量進行等比例分配，得到控制單元內(nèi)工業(yè)COD、氨氮污染物允許排放量為202 t/a和9.7 t/a，生活COD、氨氮污染物允許排放量為740.3 t/a和215.3 t/a。詳見表3。

表2 南沙河排污口污染物分配方案Table 2 The pollutant allocation result for sewage outfall in Nansha River t/a

表3 點源污染物允許排放量Table 3 The pollutant allocation result for point sources in Nansha River t/a

4.6 控制單元污染減排方案

南沙河控制單元重點控制點源，點源中以控制生活污染為重點。實施大孤山、寧遠、東臺、湯南、湯北、高西等10座污水處理廠建設；配合新區(qū)建設規(guī)劃實施牛莊鎮(zhèn)1座污水處理廠建設；提標改造海城市城市污水處理廠及感王污水處理廠；加強中水回用，重點推進達道灣、臺安縣污水處理廠和鞍鋼中水回用等5項工程；保障城市污水處理廠正常運行，實施判甲爐、寧遠、東臺、西部第二污水處理廠截流干管工程及市區(qū)老舊管網(wǎng)改造工程；對重點工業(yè)水污染源實施限期治理，重點實施遼寧仁泰公司等11家企業(yè)污水處理工程建設或升級改造。

實施各項工程后COD減排能力提高到35950t/a，氨氮減排能力提高到3280 t/a，能夠滿足污染物削減需求。

4.7 控制單元總量監(jiān)控方案

我國目前每月1次常規(guī)采樣的流量和水質(zhì)數(shù)據(jù)來估計通量誤差存在著較大的誤差，約為40%左右。為提高南沙河控制單元污染物通量監(jiān)控的精度，可考慮將千山水文斷面水質(zhì)采樣的頻率提高到每月2次，這樣污染物入庫通量監(jiān)測的誤差可提高到20%左右。另外，由于該控制斷面以上區(qū)域以面源污染為主，也可考慮在汛期（6—10月份）加大水質(zhì)監(jiān)測頻率，如汛期每月采樣增加為3～4次，而非汛期可考慮仍然采用每月2次的監(jiān)測頻率。

5 結語

控制單元水質(zhì)目標管理技術是流域水質(zhì)目標管理技術體系中的一個重要組成部分，也是實現(xiàn)基于流域水生態(tài)功能分區(qū)的水質(zhì)目標管理的關鍵環(huán)節(jié)。本文在“流域-區(qū)域-控制單元-污染源”的體系下，遵循“分區(qū)、分類、分級、分期”的流域水環(huán)境管理思路，提出了面向控制單元的污染物總量控制技術體系。

通過控制單元劃分、控制單元水質(zhì)目標核定、控制單元水環(huán)境問題診斷、控制單元水質(zhì)響應特征分析、控制單元允許納污量計算與總量分配、控制單元污染物減排方案制訂，以及控制單元污染物總量監(jiān)控與評估7個關鍵技術環(huán)節(jié)將控制單元水質(zhì)管理目標逐級細分至具體的控制對象，使得管理措施的針對性、科學性、操作性更強。

南沙河控制單元技術示范研究結果表明，控制單元水質(zhì)目標管理技術方法可以滿足我國當前的管理需求，在現(xiàn)有技術水平上具有較強的操作性，能夠服務于流域水生態(tài)目標管理工作。

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