基于遼河干流容量總量控制方法方案探析

郭向東

(遼寧省營口水文局，遼寧 營口 115003)

1 限制排污總量概念

早在20世紀70年代，我國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)梳理我國水污染總量控制研究中存在的問題，有必要對總量控制相關(guān)的概念進行分析?！八h(huán)境容量”或“環(huán)境容量”概念的起源，一般認為不在我國，而是引自日本“環(huán)境容量”概念。從含義上講，歐美國家使用的“Assimilative Capacity”“Total maximum daily loads”“Environmental Capacity”與我國使用的“水環(huán)境容量”含義類似。我國臺灣地區(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，一般認為，水環(huán)境容量是指水體在特定的水質(zhì)目標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)目標及污染物特性有關(guān)，同時還與污染物的排放方式及排放的時空分布特征有密切關(guān)系。水環(huán)境容量從概念上講，并不是一個獨立提出的概念，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)境容量是在對流域水文特征、排污方式、污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律進行充分科學研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合環(huán)境管理需求確定的管理控制目標。水環(huán)境容量既反映流域的自然屬性，也反映人類對環(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荷總量指標的總量控制[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)標準所允許的排放限額。從概念可知，科學計算水環(huán)境容量是實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)境容量的確定應充分考慮當?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。

在我國將總量控制又分目標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]?？偭靠刂?，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)作為一個完整的系統(tǒng)，基于要達到的環(huán)境目標[4]，確定該系統(tǒng)一定時間段內(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。目標總量就是在基準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(管理上的排放限額)設(shè)定一定比例而確定某個目標年的削減量。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”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。

3.1 以流域整體為控制范圍

以流域整體水質(zhì)達標為目標，基于流域尺度的容量總量控制，可以綜合解決流域內(nèi)因為點源及非點源等導致的功能受損水域的水污染問題。

3.2 以水質(zhì)目標為起點和最終歸宿點

按照水域水體功能要求設(shè)定水質(zhì)標準，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)標準所能受納污染物總量為依據(jù)，提出包括點源和非點源的流域負荷總量控制方案[6]；設(shè)計多類負荷分配情景，在流域水質(zhì)達標要求滿足程度為首要判據(jù)，提出負荷優(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

容量總量控制同時關(guān)注導致水體功能不達標的各類壓力，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兼顧點源和非點源，流域水文水資源壓力重點關(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)和動態(tài)相結(jié)合

根據(jù)水域不達標及水量變化的時間差異性，選擇典型水文過程及耦合主要水工程調(diào)度方案進行動態(tài)分析，形成適合本流域季節(jié)性特點的容量總量方案[7]；也可以按照最小流量計算水域最小水環(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個基本組成部分：①流域水環(huán)境特征分析及問題識別；②水質(zhì)響應關(guān)系分析與容量總量計算[10]；③流域水環(huán)境負荷總量分配與削減措施；④流域總量控制保障措施。

4 應用示例

4.1 分區(qū)容量總量控制目標

以遼河流域為例，將控制單元，按照地級行政區(qū)，結(jié)合水質(zhì)達標要求，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 遼河流域地級行政區(qū)COD容量總量控制

表2 遼河流域地級行政區(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

4.2 近期水質(zhì)達標目標

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荷通量監(jiān)測計算結(jié)果，基于遼河干流各監(jiān)測斷面水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果，合理設(shè)定未來水平年水質(zhì)目標。

在2015年遼河干流來水水質(zhì)僅評價COD與氨氮指標的情況下，全年朱爾山斷面以下基本達標，福德店入流斷面在4月、7月出現(xiàn)超標，三合屯與雙安橋斷面在3月、4月、5月、7月均出現(xiàn)超標。福德店斷面以上受東、西遼河來水影響，計劃至2020年全部達標，三合屯至雙安橋斷面在2016—2019年每年應減少1個月超標期，2019年前三合屯以下遼河干流全部達標，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)達標控制要求，參考水資源保護規(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區(qū)的行政單元，提出各排污控制責任主體分期入河負荷控制標準”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，當前遼河干流僅有4處主要排污口，其中兩個排污口位于超標河段，下游兩個排污口所處的水功能區(qū)現(xiàn)狀基本達標[13]。因此，對于排污口的控制主要應集中于鐵嶺市境內(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改造，加強管理，逐步減少入河排污量。

4.3.2主要支流入河控制方案

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

5 結(jié)語

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