太湖西岸典型控制單元污染物排放核定方法研究

摘 要：本文通過研究控制單元的劃分目、與原則和具體方法，確定了控制單元的具體劃分依據(jù)。通過控制單元的劃分，根據(jù)各類污染源的特征及入河方式，將污染源分配至各控制單元，再通過優(yōu)化計算公式核算企業(yè)排污總量和入河量，從而最終確定控制單元內(nèi)重點污染源（工業(yè)企業(yè)、污水廠、規(guī)?；B(yǎng)殖場）的主要污染物最大允許排放量，為行政區(qū)域水環(huán)境容量總量控制提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：太湖西岸；排放核定；控制單元劃分；環(huán)境容量分配方法

太湖流域是我國人口密度最大、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)達、國民經(jīng)濟產(chǎn)值和人均收入增長幅度最快的地區(qū)之一，然而自2007年太湖藍藻污染事件發(fā)生后，太湖水環(huán)境形勢卻一直不容樂觀，水環(huán)境治理工作仍重道遠。以行政區(qū)域為基本單位的水質(zhì)管理體系已無法解決日益嚴重的跨區(qū)域污染問題[1]。在過去幾十年里， 許多發(fā)達國家也針對本國水污染狀況相繼開展了水質(zhì)管理技術(shù)的研究，其中以美國 TMDL 計劃最具代表性[2]，其主要包含三個要素，即污染負荷核算、安全余量問題和排放負荷分配。

本文將借鑒TMDL計劃先進的水質(zhì)管理理念和技術(shù)經(jīng)驗及我國當前總量控制工作中的經(jīng)驗，以宜興市為例，進行控制單元的劃分，通過對污染源調(diào)查和評價以及環(huán)境容量來計算污染源的允許排放總量，進行總量指標分配，實施排污許可證管理制度，研究基于排污許可證實施的控制單元總量控制技術(shù)，為整個太湖流域水質(zhì)改善起一個示范作用。

1 控制單元劃分方法

1.1 劃分目的與原則

控制單元是對重要水質(zhì)控制斷面影響的主要污染負荷所在區(qū)域。它為水質(zhì)目標管理提供了基本的空間管理單元，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，促進水生態(tài)系統(tǒng)健康。

對控制單元的劃分，我們應(yīng)綜合考慮污染源分布、水質(zhì)斷面分布、河流水文特征、行政單元完整性及流域污染控制可操作性等原則，根據(jù)太湖流域主要水質(zhì)控制斷面的分布，選擇重要控制斷面，確定控制單元?？刂茢嗝嫠|(zhì)達標是進行污染物總量控制、分配的基礎(chǔ)，因此控制斷面水質(zhì)達標是控制單元劃分中必須考慮的核心原則。在進行控制單元的劃分時，應(yīng)充分應(yīng)用現(xiàn)有的控制斷面，同一控制單元的水系“入口”和“出口”應(yīng)有控制斷面，以保障控制單元水系污染傳輸?shù)姆忾]性[3]，有利于實現(xiàn)對控制單元的管理。

1.2 劃分方法

在上述劃分原則的指導下，獲取對研究區(qū)域相關(guān)地理信息數(shù)據(jù)，充分考慮自然地理指標（如河流基本特征流向，地形等）、水生態(tài)和水環(huán)境指標及社會經(jīng)濟等多個指標，利用GIS軟件對這幾項數(shù)據(jù)進行整合分析，獲取研究區(qū)域的流域界限、水生態(tài)功能分區(qū)、行政界線等，再利用得到的行政區(qū)劃圖、流域水系圖與水生態(tài)區(qū)劃圖在軟件中進行空間疊加分析，得到控制單元劃分草圖。在進行單元劃分時，匯水區(qū)是基本的聚合單元，水生態(tài)功能區(qū)是污染控制單元確定的基本外邊界限制條件[4]，盡量避免污染控制單元跨不同水生態(tài)功能區(qū)，同時考慮控制斷面的分布與行政區(qū)邊界。在此基礎(chǔ)上，向地區(qū)環(huán)境、水利、農(nóng)林等行政管理部門進行咨詢并結(jié)合實地勘察，對控制單元草圖進行修改，形成控制單元劃分終稿。

2 企業(yè)排放量核定

2.1 企業(yè)排放量核定方法

污染物控制單元劃分完成后，根據(jù)各類污染源的特征及入河方式，將污染源分配至個控制單元，我們將污染物分為兩類：

第一類：有固定排放口的污染源，包括工業(yè)點源、污水廠、集中式養(yǎng)殖場（畜禽、水產(chǎn)）。第一類污染源各污染物入河量分配至各控制單元時，主要根據(jù)排污口的經(jīng)緯度信息，結(jié)合地理信息管理軟件將點位對應(yīng)到各控制單元，得到各控制單元內(nèi)固定點源各污染物的入河量。

第二類：分散式污染源，包括農(nóng)田面源、農(nóng)村生活、城鎮(zhèn)生活、分散式養(yǎng)殖（畜禽、水產(chǎn)）廢水。第二類污染源各污染物入河量分配至各控制單元時，以縣級區(qū)域為單位，根據(jù)控制單元面積，將區(qū)域該類污染源各污染物入河量按各控制單元所占面積比例分配至各控制單元。其中農(nóng)村生活和城鎮(zhèn)生活污染源入河量分配至控制單元時還需參考農(nóng)村和城鎮(zhèn)人口分布因素。

按照上述分配原則，最終得到各控制單元污染負荷，進而可初步分析各控制單元主要污染源構(gòu)成情況，根據(jù)各污染物排放總量與各控制單元面積之比，可得出各分區(qū)各污染物污染負荷占比，從而掌握各分區(qū)污染類型與權(quán)重。

2.2 污染物入河量計算

2.2.1 生活污水污染源入河量

在統(tǒng)計生活污染物入河總量時，將控制單元內(nèi)的生活污水分為進污水廠后入河量和直接入河量，直接入河量的計算方法參照下述計算公式。

Wij為計算中的最小空間計算單元和最小時間計算單元。計算中最小空間計算單元為河段（河段為兩節(jié)點之間的河道）；最小時間計算單元為天。

根據(jù)《江蘇省主要水域納污能力核定和限制排污總量研究》（2007年）研究成果，可得不同河寬條件下的河道不均勻系數(shù)；通過河網(wǎng)水量數(shù)學模型的建立，計算得到各河段邊界水文條件，即可匯總出各控制單元的環(huán)境容量值。

3.2 控制單元內(nèi)水環(huán)境容量分配

目前，我國污染物的控制已由濃度控制進入了總量控制階段，而水環(huán)境容量在污染源間的分配是總量控制的基礎(chǔ)和核心。容量總量分配的原則一般有等比例分配原則、按貢獻率削減污染排放量原則、治理費用最小原則、經(jīng)濟與環(huán)境效益兼顧原則、 按企業(yè)污染治理的難易程度承擔污染責任分擔率原則[5，6]，綜合考慮上述幾個原則，本文采用如下分配方法：

3.2.1 控制斷面達標條件下

控制斷面達標條件下，控制單元的水環(huán)境容量分配根據(jù)排污口所在控制單元位置直接分配給該控制單元。

3.2.2 功能區(qū)達標條件下

功能區(qū)水質(zhì)達標條件下，影響控制單元水環(huán)境容量分配的主要因素有兩點：一是控制單元內(nèi)水功能區(qū)劃情況，二是控制單元的水域面積?；诳刂茊卧δ軈^(qū)長度、水質(zhì)目標及功能區(qū)水域面積多重目標，對常用的分配公式進行改進，得到本次采用的水環(huán)境容量控制單元分配的計算公式：

其中：αj為某鎮(zhèn)j占的環(huán)境容量權(quán)重；W總為研究區(qū)域總水環(huán)境容量；Wj為某鎮(zhèn)j的水環(huán)境容量；Csi為i類水水質(zhì)標準；Sj為某鎮(zhèn)j的水域面積；lij為某鎮(zhèn)j的i類水功能區(qū)總長；S為研究區(qū)域總的水域面積；li為研究區(qū)域的i類水功能區(qū)總長。

4 企業(yè)最大允許排放量確定

水環(huán)境總?cè)萘康挠嬎慵案骺刂茊卧娜萘糠峙錇楹罄m(xù)確定各污染源排放限值奠定了基礎(chǔ)。同時，在確定排放限值時，應(yīng)以水質(zhì)保護為目標，污染物削減最佳可行該技術(shù)體系（BAT）為核心，以“分區(qū)、分類、分級、分期”為理念[7]。本論文依據(jù)控制單元劃分、污染負荷核定、各控制單元水環(huán)境容量核定等結(jié)果，通過概化控制單元排污口、分析控制單元內(nèi)污染源和斷面水質(zhì)的響應(yīng)關(guān)系，在滿足行政區(qū)域水環(huán)境容量總量控制同時保證每個控制單元控制斷面或控制斷面邊界水質(zhì)達標的條件下，采用動態(tài)層次分析法、績效型分配法等方法，最終確定控制單元內(nèi)重點污染源的主要污染物最大允許排放量。

5 結(jié)論

宜興市是太湖西岸的主要城市之一，為解決太湖流域水污染問題，現(xiàn)以宜興市為例，進行太湖西岸典型控制單元污染物排放核定的研究，結(jié)合水污染管理現(xiàn)狀，具體完成可操作的、面向排污許可證實施的宜興流域控制單元劃分、污染物排放量核定、水質(zhì)響應(yīng)關(guān)系建立和水環(huán)境容量測算與分配等水質(zhì)目標管理體系，為宜興市及整個太湖流域的水污染控制與治理方案提供方法論的指導。

參考文獻：

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[2]邢乃春，陳捍華.TMDL計劃的背景、發(fā)展進程及組成框架[J].水利科技與經(jīng)濟，2005，11（9）：535-537.

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[7]孟偉，王海燕，王業(yè)耀.流域水質(zhì)目標管理技術(shù)研究——控制單元的水污染物排放限值與削減技術(shù)評估[J].環(huán)境科學研究，2007，20（4）：1-8.

作者簡介：王大春（1980-），男，江蘇泗陽人，本科，工程師，2001年參加工作，2014年起擔任宜興市環(huán)境監(jiān)測站副站長、技術(shù)負責人，2011年至今先后參與了《宜興市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與生態(tài)恢復保護示范》等課題工作。