水資源管理的水量水質(zhì)聯(lián)合調(diào)控的模式研究

陳吉書

(普蘭店區(qū)劉大水庫管理局，遼寧 大連 126207)

水資源管理的水量水質(zhì)聯(lián)合調(diào)控的模式研究

陳吉書

(普蘭店區(qū)劉大水庫管理局，遼寧 大連 126207)

目前，我國水資源的污染情況比較嚴(yán)重，水體環(huán)境的總體質(zhì)量呈持續(xù)下降的態(tài)勢(shì)。為了減小水污染、保護(hù)水質(zhì)、改善已污染的水資源、調(diào)控用水量，國家在依靠水環(huán)境容量的基礎(chǔ)上采取了控制污染物總數(shù)量的治污染措施。為此，文章針對(duì)水資源管理的模式上對(duì)水量水質(zhì)聯(lián)合調(diào)控的模式進(jìn)行分析與研究。通過對(duì)在水資源管理中，水量水質(zhì)聯(lián)合調(diào)控，很好地協(xié)調(diào)了生態(tài)環(huán)境；并充分利用運(yùn)籌學(xué)、系統(tǒng)方法論、宏觀經(jīng)濟(jì)學(xué)為計(jì)算基礎(chǔ)，通過控制流域污染物來達(dá)到水質(zhì)控制的目標(biāo)。以便優(yōu)化配置水資源和是水資源得以永續(xù)利用。

水資源；管理模式；水質(zhì)聯(lián)合調(diào)控；水資源配置

0 引 言

在我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展下，工業(yè)化、城市化程度日益加深，各個(gè)行業(yè)的污水排放量和用水量不斷增加，水質(zhì)型缺水的情況越來越嚴(yán)重，使用經(jīng)濟(jì)效益最大和供水量最大進(jìn)行調(diào)度已經(jīng)不能達(dá)到用水需求。在這種情況下，迫切需要在傳統(tǒng)水資源配置的基礎(chǔ)上對(duì)水資源管理模式進(jìn)行改變。為此，對(duì)水量水質(zhì)聯(lián)合調(diào)控模式的探討和研究具有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 國際上水資源配置的研究過程

20世紀(jì)90年代，水資源的污染情況比較嚴(yán)重，水體環(huán)境的總體質(zhì)量呈持續(xù)下降的態(tài)勢(shì)。為了減小水污染、保護(hù)水質(zhì)、改善已污染的水資源、調(diào)控用水量，世界各國在依靠水環(huán)境容量的基礎(chǔ)上采取了控制污染物總數(shù)量的治污染措施。例如美國制定的最大日負(fù)荷總量計(jì)劃，歐洲針對(duì)內(nèi)卡河、萊茵河及泰晤士河制定的水質(zhì)修復(fù)計(jì)劃，日本制定的二輪污染物總量調(diào)控措施等。相比之下，我國的水資源配備研究工作開展的比較晚，至今也就是幾十年的歷程。剛開始主要是灌溉用水的優(yōu)化、水庫的調(diào)度、小區(qū)域的水量等研究，后來發(fā)展成宏觀經(jīng)濟(jì)的水資源配備，再后來就是水量水質(zhì)聯(lián)合總量調(diào)控的優(yōu)化配備[1]。經(jīng)過多年的研究，目前水資源配置的研究方式與研究內(nèi)容都在很大程度上得到了完善與充實(shí)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)、生態(tài)環(huán)境及水資源都成了不可分開的配置實(shí)體，配置結(jié)果也越來越合理，水量水質(zhì)的聯(lián)合調(diào)度已在總體上達(dá)到了最完美經(jīng)濟(jì)社會(huì)評(píng)價(jià)效益的目標(biāo)。

在水資源管理中，由于水量水質(zhì)聯(lián)合調(diào)控模式不僅能夠使水資源達(dá)到公平、可持續(xù)使用的目標(biāo)，還和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展、水資源的利用水準(zhǔn)有著緊密相連的關(guān)系，再加上世界各國對(duì)水資源配置的研究成果，因此可以說水量水質(zhì)聯(lián)合調(diào)控模式是能夠適應(yīng)現(xiàn)階段的水資源管理的。

2 現(xiàn)階段水量水質(zhì)聯(lián)合調(diào)控的研究狀況

由于20世紀(jì)90年代的水質(zhì)污染比較嚴(yán)重，且水資源配備對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生的正面影響也比較大，所以在進(jìn)行水量調(diào)控時(shí)就將水質(zhì)當(dāng)成了水資源評(píng)價(jià)的主要參數(shù)。同時(shí)由于對(duì)供水與水資源改良調(diào)度的研究，使得水量水質(zhì)整體化、多水源共同控制的水資源管理形式在很大程度上得到了發(fā)展。另外基于聯(lián)合國對(duì)全球水質(zhì)問題進(jìn)行的理論研究與深入實(shí)踐研究，目前已將水資源的保護(hù)工作列入到了全球資源可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)中。

所謂的水質(zhì)水量聯(lián)合調(diào)節(jié)控制指的是最佳的水資源管理與應(yīng)用。結(jié)合世界各國對(duì)水質(zhì)水量聯(lián)合調(diào)節(jié)控制研究成果，我國水利部門針對(duì)當(dāng)前中國水生態(tài)環(huán)境的惡化情況、水質(zhì)型的缺水狀況、用水的競爭情況，從多方面開展了水質(zhì)模型和水量優(yōu)化配備的研究，還從水資源的高效使用、總量管理上開展了水資源管理方式的研究[2]?？傮w來看，水質(zhì)、水量總量的聯(lián)合調(diào)節(jié)控制是水資源配備今后的發(fā)展方向，另外伴隨著科學(xué)的發(fā)展與學(xué)科的交叉，新興的水資源配備工作將和數(shù)字化信息、地理空間、數(shù)學(xué)等學(xué)科聯(lián)合，且應(yīng)用于人類的日常生產(chǎn)生活中。

3 水量水質(zhì)總量聯(lián)合控制模式的研究

圖1為水量、水質(zhì)總量聯(lián)合控制的實(shí)施圖。

圖1 水量水質(zhì)總量聯(lián)合控制的實(shí)施圖

3.1 水量調(diào)控

所謂水量調(diào)控指的是對(duì)單元水量均衡值的計(jì)算，是實(shí)現(xiàn)有效、合理配備水資源的基礎(chǔ)，也是使有限水資源達(dá)到最佳使用目標(biāo)的前提條件?，F(xiàn)階段計(jì)算水量調(diào)控時(shí)主要是參照流域水資源配備形式，在已確定的體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)、運(yùn)行準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，對(duì)水資源配置體系開展的逐時(shí)段控制，最后經(jīng)過比對(duì)模型實(shí)施計(jì)劃來計(jì)算水資源配備體系的最佳供需。

3.2 水質(zhì)調(diào)控

所謂的水質(zhì)調(diào)控指的是對(duì)研究河段水質(zhì)達(dá)標(biāo)值的計(jì)算，也就是在調(diào)查研究河流、湖庫、渠道等區(qū)域水質(zhì)的污染物排放量與現(xiàn)狀情況的條件下，分析計(jì)算出該區(qū)域各個(gè)污染源和排水、用水間的關(guān)系，選擇出研究區(qū)域水質(zhì)達(dá)標(biāo)的數(shù)據(jù)。然后參照網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)圖與目標(biāo)水質(zhì)，對(duì)比各個(gè)污染源和區(qū)域水質(zhì)目標(biāo)間的濃度，判斷水質(zhì)能否達(dá)標(biāo)，以便控制水體排污在其納污能力內(nèi)。

3.3 具體的實(shí)施情節(jié)

3.3.1 計(jì)算納污能力

依據(jù)污染物的排放方式、污染物一年內(nèi)的變化規(guī)則，在參照研究流域的可取性的基礎(chǔ)上，從點(diǎn)源與非點(diǎn)源上計(jì)算各種污染物的流入量及排放量。具體計(jì)算納污能力時(shí)還要參照產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、工業(yè)排污的達(dá)標(biāo)政策、節(jié)水措施及節(jié)水工具的應(yīng)用、污廢水治理的成本投資及控制污廢水的影響、水體對(duì)污廢水濃度的限制等因素[2]。

3.3.2 與水質(zhì)達(dá)標(biāo)的有關(guān)環(huán)節(jié)

1)控制因子。所謂的控制因子指的是依據(jù)對(duì)流域水質(zhì)情況及污染的變化趨向的分析，選出來的嚴(yán)重制約、檢測(cè)參數(shù)充沛、長期系列變化顯著的水質(zhì)污染物，通常是TN、NH3-N、COD、TP等因子，但是有的水域也可能不同[3]。

2)最初的水文條件。由于研究水域的水位、庫容及流出(入)量、流量都是制約水體自凈能力與水環(huán)境納污能力的因素，所以在研究水環(huán)境納污能力與控制污染物總量時(shí)一定得先弄清楚水體流速及流量的變化規(guī)則。

3)水環(huán)境的納污能力。確定水環(huán)境納污能力時(shí)，要將水功能區(qū)作為計(jì)算單元，而水功能區(qū)是以河段、岸邊來區(qū)分的，針對(duì)同一條河流來說，各個(gè)河段的斷面形式、水力特征、污染物分布特點(diǎn)等都各不相同，且不同河段的水質(zhì)管理目的與水體功能的差異性也比較大，因此核算水環(huán)境納污能力時(shí)各個(gè)河段間使用的數(shù)學(xué)模型也不一樣[4]。

4)污染物的流入控制量。一般是依據(jù)各個(gè)水功能區(qū)的水質(zhì)情況、納污能力、人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水環(huán)境的水質(zhì)目標(biāo)要求來核算水功能區(qū)的污染物流入量[3]。如果污染物流入量超過河流的納污能力，該功能區(qū)要依據(jù)規(guī)劃水平年污染物的流入量來控制污染物總量，以便逐漸修復(fù)該功能區(qū)的水質(zhì)，使其達(dá)到目標(biāo)要求。

5)水質(zhì)達(dá)標(biāo)濃度。通常選取水質(zhì)達(dá)標(biāo)濃度時(shí)要以河流水功能區(qū)與地面水體質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，以水功能區(qū)為單元，以該單元水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的上限為標(biāo)準(zhǔn)。如果低功能區(qū)在高功能區(qū)的上面，就要在低功能區(qū)的最下面劃分出一段河流做過渡區(qū)[5]。

3.4 水質(zhì)的評(píng)價(jià)

若污染物的排放口排列在河流的兩岸，要參照河流的納污能力來進(jìn)行。具體計(jì)算河段的污染物濃度降解時(shí)要按照點(diǎn)源污染物流入位置(一般是在河流的頂端、中段、均勻排列)來開展，同時(shí)還要參照水資源的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)圖來調(diào)查水功能區(qū)斷面水質(zhì)的降解濃度、保護(hù)目的、當(dāng)前情況以及計(jì)算單元區(qū)時(shí)需要的水類別等參數(shù)。評(píng)價(jià)水質(zhì)時(shí)要先采取單因子法與模糊綜合評(píng)價(jià)法、M值法、W值法等水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)法來核算各河段的水質(zhì)類別與單元區(qū)內(nèi)能夠使用的地表徑流、回用水及外調(diào)水的水質(zhì)類別，最后判定水質(zhì)的達(dá)標(biāo)情況。如果水質(zhì)評(píng)價(jià)和水功能區(qū)的目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)一致，只是某個(gè)斷面有差別的話，可以調(diào)節(jié)污染物濃度的輸入數(shù)據(jù)、流入量及單元的排污量[6]。

4 結(jié) 語

在經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展下，工業(yè)化、城市化程度日益加深，各個(gè)行業(yè)的污水排放量和用水量不斷增加，水質(zhì)型缺水的情況越來越嚴(yán)重，使用經(jīng)濟(jì)效益最大和供水量最大進(jìn)行調(diào)度已經(jīng)不能達(dá)到用水需求。通過對(duì)水資源管理的水量水質(zhì)聯(lián)合調(diào)控措施是水量水質(zhì)聯(lián)合是對(duì)水資源進(jìn)行配置、開發(fā)和管理的有效措施，有利于水資源管理策略的開展和實(shí)施，可以對(duì)水資源進(jìn)行充分的開發(fā)和利用。通過使用以上水量水質(zhì)聯(lián)合調(diào)控模式，可以有效改進(jìn)水資源的配置，強(qiáng)化水質(zhì)控制的意義。

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1007-7596(2016)12-0062-03

2016-11-26

陳吉書(1969-)，男，遼寧大連人，工程師。

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