全國(guó)重要水功能區(qū)達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)與承載力協(xié)同分析

全國(guó)重要水功能區(qū)達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)與承載力協(xié)同分析

李揚(yáng)1,2,朱黨生2,廖文根2,史曉新2,張建永2

(1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院,北京100038;2.水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院,北京100120)

摘要：采取全指標(biāo)評(píng)價(jià)法和雙指標(biāo)評(píng)價(jià)法對(duì)全國(guó)4493個(gè)重要江河湖泊水功能區(qū)的水質(zhì)達(dá)標(biāo)率進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,兩方法的評(píng)價(jià)結(jié)果存在著明顯的差異——全國(guó)重要水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率分別為61.2%和49.6%,雙指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果好于全指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果。根據(jù)水功能區(qū)納污能力和現(xiàn)狀污染物入河量的關(guān)系,對(duì)水功能區(qū)承載力進(jìn)行分析。結(jié)果表明,全國(guó)未超載的水功能區(qū)有2907個(gè)(占64.7%),而另外35.3%的超載水功能區(qū)以25%左右的納污能力接納了60%以上的污染物入河量，表明功能區(qū)超載而水質(zhì)達(dá)標(biāo)的問(wèn)題普遍存在,原因是納污能力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏嚴(yán)格而導(dǎo)致。同時(shí)還大量存在功能區(qū)不超載但水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的情況,這主要有污染物的質(zhì)量濃度背景值高、受到上游功能區(qū)污染物超標(biāo)入河量的影響，以及對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染入河量暫無(wú)法全面測(cè)量等原因。

關(guān)鍵詞：水功能區(qū); 水質(zhì)達(dá)標(biāo)率;全指標(biāo)評(píng)價(jià)法;雙指標(biāo)評(píng)價(jià)法;承載力;協(xié)同分析

DOI：10.3880/j.issn.1004-6933.2015.03.001

基金項(xiàng)目:水利部水資源費(fèi)項(xiàng)目

作者簡(jiǎn)介:李揚(yáng)(1983—),男,工程師,博士研究生,研究方向?yàn)樗Y源保護(hù)規(guī)劃設(shè)計(jì)與研究。E-mail:liyang@giwp.org.cn

中圖分類(lèi)號(hào)：TV212.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

收稿日期：(2015-03-25編輯：彭桃英)

Evaluation on compliance rates of important national water function zones in

China and cooperative analysis of its bearing capacity

LI Yang1,2,ZHU Dangsheng2,LIAO Wengen2,SHI Xiaoxin2,ZHANG Jianyong2

(1.ChinaInstituteofWaterResourceandHydropowerResearch,Beijing100038,China;

2.GeneralInstituteofWaterResourcePlanningandDesign,Beijing100120,China)

Abstract：Whole index evaluation method and double index evaluation method were applied to evaluate the water quality compliance rates of 4493 national water function zones in China. The results show that there are clear differences between the two evaluation methods, with 61.2% and 49.6% water quality compliance rate respectively. The evaluation result of double index evaluation method is better than that of whole index evaluation method. According to the relationship between the pollution capacity of water function zone and measured amount of pollutants into rivers, the bearing capacity of water function zones were analyzed. The results show that 2907 water function zones are not overloaded with the rate of 64.7%, while the other 35.3% of the national water function zones has taken more than 60% of the total amount of pollutants within 25% of the total amount of pollution capacity, showing that pollution has been overloaded but water quality reach the standards in some water function zones. It can be explained as the calculation standard of pollutant carrying capacity tends to be strict. In the meantime, there is another kind of problem that pollution has not been overloaded but water quality is not up to the standard, which can be explained as the high value of the background pollutants, affected by pollutants exceeding the standard into rivers of upstream function area,and lacking of complete measurement of agricultural non-point source pollution for the time being.

Key words： water function zone; water quality compliance rate; whole index evaluation; double index evaluation; bearing capacity; cooperative analysis

水功能區(qū)是指為滿(mǎn)足水資源開(kāi)發(fā)利用和節(jié)約保護(hù)的需求,根據(jù)水資源自然條件和開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀,按照流域綜合規(guī)劃、水資源保護(hù)規(guī)劃和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展要求,在相應(yīng)水域按其主導(dǎo)功能劃定范圍并執(zhí)行相應(yīng)水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的水域。制定水功能區(qū)劃,加強(qiáng)水功能區(qū)監(jiān)督管理,對(duì)促進(jìn)水資源合理開(kāi)發(fā)和有效保護(hù),落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度,實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用具有重要意義。

2012年底,國(guó)務(wù)院批復(fù)頒布了《全國(guó)重要江河湖泊水功能區(qū)劃(2011—2030年)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《區(qū)劃》)。國(guó)務(wù)院在批復(fù)中明確提出《區(qū)劃》是全國(guó)水資源開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)、水污染防治和水環(huán)境綜合治理的重要依據(jù),要根據(jù)不同水域的功能定位,實(shí)行分類(lèi)保護(hù)和管理,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與水資源承載能力相適應(yīng),力爭(zhēng)到2020年水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率達(dá)到80%,到2030年水質(zhì)基本達(dá)標(biāo)。

筆者對(duì)《區(qū)劃》中全國(guó)4493個(gè)重要水功能區(qū)的水質(zhì)達(dá)標(biāo)現(xiàn)狀進(jìn)行分析和評(píng)價(jià),結(jié)合水功能區(qū)納污能力及入河污染現(xiàn)狀,剖析水質(zhì)達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)成果與環(huán)境承載現(xiàn)狀間的關(guān)系,旨在為加強(qiáng)水功能區(qū)管理,推進(jìn)實(shí)現(xiàn)國(guó)務(wù)院提出的水質(zhì)管理目標(biāo)提供思路和建議。

1水功能區(qū)現(xiàn)狀達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)

1.1評(píng)價(jià)指標(biāo)

本研究對(duì)重要江河湖泊水功能區(qū)分別開(kāi)展全指標(biāo)(GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的常規(guī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目)和雙指標(biāo)(CODMn或(COD)和NH3-N)評(píng)價(jià)。

全指標(biāo)評(píng)價(jià)分兩種情況:在非飲用水水源保護(hù)區(qū)采取24項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià),包括水溫、pH值、DO等;在飲用水源保護(hù)區(qū)采用增加了硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽、鐵、錳等5項(xiàng)指標(biāo)的共29項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。雙指標(biāo)評(píng)價(jià)是對(duì)全指標(biāo)評(píng)價(jià)的簡(jiǎn)化,選取最具代表性的COD和NH3-N兩項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)開(kāi)展評(píng)價(jià),是對(duì)不具備全指標(biāo)監(jiān)測(cè)條件的地區(qū)評(píng)價(jià)工作的簡(jiǎn)化處理。雙指標(biāo)評(píng)價(jià)法在具備評(píng)價(jià)條件的湖庫(kù)增加了TP、TN兩項(xiàng)指標(biāo)。

1.2評(píng)價(jià)方法

水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)按照GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》、SL395—2007《地表水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》的要求,原則上采用頻次法進(jìn)行,年度監(jiān)測(cè)次數(shù)不低于6次，水質(zhì)達(dá)標(biāo)率大于等于80%的水功能區(qū)為達(dá)標(biāo)水功能區(qū)。對(duì)年度監(jiān)測(cè)次數(shù)低于6次的河流源頭保護(hù)區(qū)、自然保護(hù)區(qū)及保留區(qū),按年均值法進(jìn)行水質(zhì)達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià),水質(zhì)評(píng)價(jià)類(lèi)別等于或優(yōu)于水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)的水功能區(qū)為達(dá)標(biāo)水功能區(qū)。水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率按水功能區(qū)個(gè)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。太湖流域水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)與《太湖流域水環(huán)境綜合治理總體方案》有關(guān)要求相銜接。

評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)原則上采用2010年監(jiān)測(cè)資料,對(duì)無(wú)當(dāng)年實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的,采用近3年水功能區(qū)監(jiān)測(cè)資料并充分收集和利用已有監(jiān)測(cè)成果。對(duì)除河流源頭保護(hù)區(qū)、自然保護(hù)區(qū)以及保留區(qū)之外的其他類(lèi)型水功能區(qū),因監(jiān)測(cè)頻次不足或缺少評(píng)價(jià)數(shù)據(jù),無(wú)法按頻次法開(kāi)展評(píng)價(jià)的,本研究請(qǐng)相關(guān)的省區(qū)或流域機(jī)構(gòu)開(kāi)展了補(bǔ)充監(jiān)測(cè);對(duì)確實(shí)無(wú)法補(bǔ)充監(jiān)測(cè)的,采用年均值法或結(jié)合近幾年監(jiān)測(cè)成果、上下游水質(zhì)資料以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研工作情況,進(jìn)行綜合分析確定。

水功能區(qū)水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)代表值的確定,按照以下幾種情況來(lái)進(jìn)行:①具有一個(gè)代表斷面的水功能區(qū),以該斷面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為該水功能區(qū)的水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)代表值;②具有兩個(gè)或兩個(gè)以上代表斷面的水功能區(qū),采用各代表斷面水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)值的算術(shù)平均值,作為該水功能區(qū)水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)代表值;③緩沖區(qū)有多個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)代表斷面時(shí),采用該區(qū)省界控制斷面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)代表值;④對(duì)飲用水源區(qū)采用水質(zhì)最差的斷面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為該功能區(qū)的水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)代表值;⑤左、右岸水功能區(qū)不同,而有全斷面監(jiān)測(cè)資料時(shí),分別用左、右岸測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)代表不同水功能區(qū),分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

1.3評(píng)價(jià)結(jié)果

評(píng)價(jià)結(jié)果表明,雙指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果優(yōu)于全指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果:雙指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果為Ⅲ類(lèi)及優(yōu)于Ⅲ類(lèi)的水功能區(qū)有2864個(gè),占67.2%;全指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果為Ⅲ類(lèi)及優(yōu)于Ⅲ類(lèi)的水功能區(qū)有2561個(gè),占60.1%。雙指標(biāo)評(píng)價(jià)為劣Ⅴ類(lèi)的水功能區(qū)共633個(gè),占14.9%。

全指標(biāo)和雙指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果表明,水質(zhì)達(dá)標(biāo)的水功能區(qū)分別為2112個(gè)和2609個(gè),水質(zhì)達(dá)標(biāo)率分別為49.6%和61.2%,雙指標(biāo)達(dá)標(biāo)率較全指標(biāo)高11.6%。南方地區(qū)的水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率總體上高于北方地區(qū),其中西南諸河區(qū)、珠江區(qū)、東南諸河區(qū)、長(zhǎng)江區(qū)、西北諸河區(qū)的水質(zhì)達(dá)標(biāo)率較高,均接近或者高于60%;而松花江區(qū)、遼河區(qū)、海河區(qū)及太湖流域的水質(zhì)達(dá)標(biāo)率偏低,均低于40%(表1,圖1)。

不同類(lèi)型水功能區(qū)分析表明,保護(hù)區(qū)、保留區(qū)和飲用水水源區(qū)的水質(zhì)達(dá)標(biāo)率相對(duì)較高,其中全指標(biāo)評(píng)價(jià)的保護(hù)區(qū)、保留區(qū)和飲用水水源區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率分別為54.2%、71.7%和58.5%,雙指標(biāo)評(píng)價(jià)的保護(hù)區(qū)、保留區(qū)和飲用水水源區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率分別為67.6%、82.2%和70.8%。而農(nóng)業(yè)用水區(qū)、景觀娛樂(lè)用水區(qū)和過(guò)渡區(qū)的水質(zhì)達(dá)標(biāo)率偏低,均低于50%,見(jiàn)表2和圖2。全國(guó)跨省水功能區(qū)有348個(gè),其中參與評(píng)價(jià)的水功能區(qū)346個(gè),全指標(biāo)評(píng)價(jià)和雙指標(biāo)評(píng)價(jià)的水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率分別達(dá)到49.7%和60.1%。

表1　全國(guó)重要江河湖泊水功能區(qū)現(xiàn)狀水質(zhì)達(dá)標(biāo)狀況

圖1　各水資源一級(jí)區(qū)重要江河湖泊 水功能區(qū)水質(zhì)現(xiàn)狀達(dá)標(biāo)率

水功能區(qū)類(lèi)型參評(píng)水功能區(qū)個(gè)數(shù)/個(gè)全指標(biāo)評(píng)價(jià)雙指標(biāo)評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)個(gè)數(shù)/個(gè)達(dá)標(biāo)率/%達(dá)標(biāo)個(gè)數(shù)/個(gè)達(dá)標(biāo)率/%保護(hù)區(qū)61833554.243269.9保留區(qū)67948871.956483.1緩沖區(qū)45817838.923250.7開(kāi)發(fā)利用區(qū)飲用68740258.549271.6工業(yè)55327249.233059.7農(nóng)業(yè)62518629.825741.1漁業(yè)904246.75561.1過(guò)渡30911938.514446.6景觀2439237.910342.4全國(guó)合計(jì)4262211449.6260961.2

圖2　不同類(lèi)型水功能區(qū)現(xiàn)狀水質(zhì)達(dá)標(biāo)率

2水功能區(qū)承載狀況分析

根據(jù)水功能區(qū)納污能力和現(xiàn)狀污染物入河量的關(guān)系,將水功能區(qū)分為未超載區(qū)(無(wú)現(xiàn)狀污染物入河量,以及現(xiàn)狀污染物入河量小于或等于河道納污能力)和超載區(qū)(現(xiàn)狀污染物入河量大于河道納污能力)兩類(lèi)。各水資源一級(jí)區(qū)不同承載類(lèi)型水功能區(qū)個(gè)數(shù)比例見(jiàn)圖3。

圖3　各水資源一級(jí)區(qū)不同承載類(lèi)型水功能區(qū)個(gè)數(shù)比例

分析表明,全國(guó)未超載的水功能區(qū)有2907個(gè)(占64.7%),所對(duì)應(yīng)的COD與NH3-N納污能力分別占全國(guó)總量的73.8%、76.0%,COD與NH3-N的入河量分別占全國(guó)總量的37.4%、34.7%。超載的水功能區(qū)有1586個(gè),占全國(guó)總數(shù)的35.3%,其中COD與NH3-N納污能力分別占全國(guó)總量的26.2%、24.0%,COD與NH3-N入河量分別占全國(guó)總量的62.6%、65.3%,即全國(guó)35%的超載水功能區(qū)以25%左右的納污能力接納了60%以上的污染物入河量,見(jiàn)表3。

對(duì)各水資源一級(jí)區(qū)中超載的水功能區(qū)進(jìn)行超載程度分析,發(fā)現(xiàn)NH3-N的超載程度總體上比COD超載程度大,其中COD入河量超載1倍以上的有淮河區(qū)、松花江區(qū)、海河區(qū)和西南諸河區(qū),其中淮河區(qū)超出2倍以上;而各水資源一級(jí)區(qū)的NH3-N入河量均超載1倍以上,其中淮河區(qū)、遼河區(qū)、松花江區(qū)、海河區(qū)、珠江區(qū)、黃河區(qū)和西南諸河區(qū)則超出3倍以上。

表3　重要江河湖泊水功能區(qū)承載狀況分析

3達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)與承載能力關(guān)系分析

對(duì)照水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率與超載功能區(qū)占比2項(xiàng)指標(biāo),可以發(fā)現(xiàn)二者間并無(wú)良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在長(zhǎng)江流域、太湖流域、東南諸河流域、珠江流域、西北諸河流域,水功能區(qū)不達(dá)標(biāo)率與超載功能區(qū)占比率基本持平,而在松花江流域、遼河流域、海河流域、黃河流域、淮河流域以及西南諸河區(qū),二者之間差別較大,且不達(dá)標(biāo)功能區(qū)個(gè)數(shù)要遠(yuǎn)多于超載功能區(qū)。

從超載功能區(qū)入河污染物超載率來(lái)看,松花江流域、遼河流域、海河流域、黃河流域、淮河流域以及西南諸河區(qū)的超載功能區(qū)特征污染物平均超載率較其他幾個(gè)流域明顯要高很多,以NH3-N為例,上述6個(gè)一級(jí)區(qū)的平均超載率為5.1,而另外5個(gè)一級(jí)區(qū)的平均超載率僅為2.6,見(jiàn)表4和圖4。

圖4　水功能區(qū)不達(dá)標(biāo)率與超載功能區(qū)占比對(duì)照

水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率與超載功能區(qū)占比率的不完全相關(guān)性,說(shuō)明并非入河污染物超標(biāo)的功能區(qū)均為現(xiàn)狀不達(dá)標(biāo),或者并非現(xiàn)狀入河污染物不超標(biāo)的功能區(qū)其現(xiàn)狀一定達(dá)標(biāo)。對(duì)于污染物入河量超載而水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)的功能區(qū),主要是因?yàn)榧{污能力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格,采用的水文條件大多選用90%或75%保障率最枯月均流量,而大多數(shù)時(shí)段的河流流量是大于這個(gè)流量值的,因而即使污染物入河量超過(guò)水域納污能力,測(cè)量得到的污染物質(zhì)量濃度值仍有很大可能低于水質(zhì)目標(biāo)質(zhì)量濃度值,因而水功能區(qū)水質(zhì)仍是達(dá)標(biāo)的。

另一種情況下,也大量存在著現(xiàn)狀污染物入河量不超載但仍水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的功能區(qū),究其原因,有以下3種情況:①河流天然本底狀況較差,污染物的質(zhì)量濃度背景值高;②受到上游功能區(qū)污染物超標(biāo)入河量的影響,與本功能區(qū)污染物疊加導(dǎo)致水質(zhì)不達(dá)標(biāo);③受監(jiān)測(cè)條件所限,入河污染物僅考慮集中式點(diǎn)源污染,而對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染入河量則暫無(wú)法全面測(cè)量,在一些農(nóng)藥化肥施用量相對(duì)較高、農(nóng)田灌溉面積較廣闊的地區(qū),盡管點(diǎn)源污染入河量不高,但仍存在著實(shí)測(cè)功能區(qū)水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題。

4討論與建議

a. 功能區(qū)水質(zhì)評(píng)價(jià)采取全指標(biāo)評(píng)價(jià)和雙指標(biāo)評(píng)價(jià)兩種方法,評(píng)價(jià)結(jié)果存在著明顯的差異,雙指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果好于全指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果。為落實(shí)最嚴(yán)格的水資源管理制度,應(yīng)完善水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè),以保障水質(zhì)評(píng)價(jià)工作可采用全指標(biāo)評(píng)價(jià)法進(jìn)行。

b. 重要江河湖泊水功能區(qū)的納污能力受水資源條件等因素影響,在空間上分布不均勻,與經(jīng)濟(jì)社

表4　水資源一級(jí)區(qū)達(dá)標(biāo)率與超載狀況對(duì)照

會(huì)發(fā)展布局及污染物排放的空間布局不相匹配。受經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展布局、沿河地形條件等的影響,我國(guó)主要江河約有一半左右的排污口集中在城市及江河的下游河段,而這些河段的納污能力有限。保護(hù)區(qū)和保留區(qū)雖有一定納污能力,但其水質(zhì)目標(biāo)按現(xiàn)狀水質(zhì)進(jìn)行控制,保護(hù)要求高,在空間上也不是污染物排放的主要水域。

c. 從部分功能區(qū)存在超載但水質(zhì)達(dá)標(biāo)的問(wèn)題來(lái)看,今后可對(duì)納污能力的計(jì)算方法進(jìn)一步研究探討,特別是對(duì)汛期與非汛期采用不同的計(jì)算條件。

d. 從部分功能區(qū)存在不超載但水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題來(lái)看,從保障完成規(guī)劃水平年水質(zhì)達(dá)標(biāo)目標(biāo)的角度,建議進(jìn)一步對(duì)天然本底值超高的功能區(qū)進(jìn)行梳理統(tǒng)計(jì),將這部分功能區(qū)作為規(guī)劃水平年不達(dá)標(biāo)功能區(qū),或者在達(dá)標(biāo)目標(biāo)中建議暫不考慮這部分功能區(qū)。對(duì)于功能區(qū)不達(dá)標(biāo)且影響下游功能區(qū)達(dá)標(biāo)的,建議作為排污口治理的重點(diǎn)區(qū)域;對(duì)于農(nóng)業(yè)面源污染影響功能區(qū)達(dá)標(biāo)的情況,建議進(jìn)一步加強(qiáng)農(nóng)業(yè)面源污染治理,并對(duì)面源污染強(qiáng)化監(jiān)測(cè)與評(píng)估。

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