武定縣大氣環(huán)境和水環(huán)境空間管控研究

管堂珍,張星梓,王萬賓,劉 芳

(云南省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院，云南 昆明 650034)

生態(tài)環(huán)境空間管控是實現(xiàn)環(huán)境管理由末端治理向前端控制的重要抓手[1]。生態(tài)環(huán)境空間管控規(guī)劃強(qiáng)調(diào)環(huán)境保護(hù)的源頭管控、空間落地，具有長期性、戰(zhàn)略性特點。力圖從源頭上尋求破解環(huán)境問題的路徑，實現(xiàn)環(huán)境要素和環(huán)境管控的空間落地，搭建與相關(guān)規(guī)劃的對話平臺，努力從根本上解決城市化進(jìn)程中的生態(tài)環(huán)境問題，系統(tǒng)參與 “多規(guī)合一”。

大氣環(huán)境和水環(huán)境空間規(guī)劃是城市生態(tài)環(huán)境空間管控規(guī)劃的重要組成部分[2-4]。本研究基于武定縣生態(tài)環(huán)境空間規(guī)劃編制實踐，根據(jù)區(qū)域大氣環(huán)境系統(tǒng)流場特征，評價大氣污染布局敏感性、大氣污染集聚敏感性，識別污染物排放敏感區(qū)、污染物傳輸脆弱區(qū)，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建武定縣大氣環(huán)境空間管控體系。同時，結(jié)合流域控制單元，進(jìn)行水環(huán)境重要性、敏感性評價，劃定水環(huán)境空間管控分區(qū)，制定水環(huán)境系統(tǒng)分區(qū)管控對策，以期為城市生態(tài)環(huán)境空間規(guī)劃編制技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

1 理論與方法

1.1 大氣環(huán)境空間管控理論與方法

大氣環(huán)境空間管控主要內(nèi)容包括氣象模擬、污染物調(diào)查、模型驗證、劃定分區(qū)等。

(1)氣象模擬：采用基于地面氣象觀測數(shù)據(jù)和探空數(shù)據(jù)的氣象模型模擬手段，特征模擬武定縣大氣流場，了解武定縣大氣流場(主要為風(fēng)向和風(fēng)速)分布。

(2)污染源調(diào)查：對武定縣的大氣污染源(點源、面源、線源)進(jìn)行調(diào)查分析。提交點源清單，分析點源SO2、NOX、PM10的排放情況，分析點源布局特征。提交面源清單，分析面源SO2、NOX、PM10源強(qiáng)變化規(guī)律。機(jī)動車排放污染程度S≥7時，要做線源分析，主要考慮機(jī)動車污染源，可作為面源考慮，也可單獨概化成線源。闡明線源劃分的原則與方法，有條件時，提交線源清單，分析線源SO2、NOX、PM10的源強(qiáng)變化規(guī)律。

(3)模型驗證及大氣污染物時空分布：采用武定縣現(xiàn)有大氣污染源分布及排放數(shù)據(jù)，在地形數(shù)據(jù)及氣象數(shù)據(jù)的支持下，利用現(xiàn)有大氣污染物監(jiān)測點驗證CALPUFF模型的正確性及有效性。在此基礎(chǔ)上，模擬武定縣縣域大氣污染物的時空分布及傳輸特征。

(4)劃定分區(qū)：采用網(wǎng)格法將武定縣劃為若干個規(guī)則的網(wǎng)格，利用CALPUFF模型識別并劃定大氣布局敏感區(qū)、聚集敏感區(qū)及受體敏感區(qū)[5-7]。綜合布局敏感區(qū)、聚集敏感區(qū)及受體敏感區(qū)、高排放區(qū)，通過ArcGIS繪圖技術(shù)，確定武定縣大氣環(huán)境管控分區(qū)。

1.2 水環(huán)境空間管控理論與方法

水環(huán)境空間管控主要內(nèi)容包括水環(huán)境系統(tǒng)解析、水環(huán)境承載能力分析、劃定分區(qū)等[8-10]。

(1)水系統(tǒng)解析：對武定縣域內(nèi)水系識別概化，分析水質(zhì)現(xiàn)狀和變化趨勢，構(gòu)建全口徑的污染源清單；采用ArcGIS的Hydrology模塊，依托國控、省控、州控等各類監(jiān)測斷面、《云南省地表水水環(huán)境功能區(qū)劃(2010—2020年)》，以常規(guī)監(jiān)測斷面為基點，結(jié)合國家劃定的控制單元為界，擬合鄉(xiāng)鎮(zhèn)邊界，構(gòu)建具備“監(jiān)測斷面-控制河段-對應(yīng)陸域”水陸響應(yīng)關(guān)系的水環(huán)境控制單元。

(2)水環(huán)境承載能力分析：依據(jù)《全國水環(huán)境容量核定技術(shù)指南》《水體達(dá)標(biāo)方案編制技術(shù)指南(試行)》等，核算武定縣水環(huán)境容量，確定水環(huán)境承載狀況的空間分布情況。

(3)劃定分區(qū)：綜合水環(huán)境重要性、敏感性評價，水環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)、污染源分析和允許排放量核算成果，將武定縣劃為水環(huán)境優(yōu)先保護(hù)區(qū)、水環(huán)境重點管控區(qū)和一般管控區(qū)三類區(qū)域，對水環(huán)境實施分區(qū)管控，并提出分區(qū)管控措施。

2 劃分與管控

2.1 大氣環(huán)境空間管控結(jié)果

2.1.1 污染源調(diào)查結(jié)果

武定縣大氣污染面源主要來自于城鎮(zhèn)居民燃料的燃燒及農(nóng)村秸稈燃燒的無組織排放，由于難以進(jìn)行統(tǒng)計，故并未對其進(jìn)行詳細(xì)的源調(diào)查分析；大氣污染線源主要來自于城鎮(zhèn)機(jī)動車的尾氣排放，根據(jù)《城市大氣環(huán)境容量核定工作方案》中的機(jī)動車污染排放程度劃分標(biāo)準(zhǔn)，其S值<7，故不再考慮來自線源污染物排放的影響；武定縣大氣污染源點源主要來自于工業(yè)源。2015年武定工業(yè)企業(yè)污染物SO2、NOX、PM10排放量分布為771.85、154.88、230.01 t/a，目前工業(yè)企業(yè)類型主要為冶金化工行業(yè)。

2.1.2 CALPUFF模型驗證及污染物時空分布結(jié)果[11-14]

研究通過將模型模擬的監(jiān)控點的年均濃度值與實際監(jiān)測的年均濃度值進(jìn)行比對，以此來判定模型是否適用。SO2、NO2、PM10的年監(jiān)測均值及年模擬均值分別為：11.48(12.52)、36.89(35.55)、62.31(58.55)μg/m3。模擬結(jié)果表明，SO2模擬效果較好，NO2和PM10模擬值均小于監(jiān)測值，可能是由于未將機(jī)動車及生活污染源排放納入模擬，導(dǎo)致模擬值偏小。驗證結(jié)果表明，CALPUFF模型可用于武定縣的大氣環(huán)境模擬工作中。

武定縣大氣污染物主要分布在縣城，這是因為大氣污染源主要分布于東南綠色產(chǎn)業(yè)片區(qū)；受到東北風(fēng)向的影響，武定縣大氣污染物排放會造成鄰縣祿勸的一定程度的污染；統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)SO2、NOX、PM10的模擬值均未超過其環(huán)境空間功能區(qū)劃所對應(yīng)的環(huán)境質(zhì)量限值。目前，武定縣大氣環(huán)境質(zhì)量仍處于優(yōu)良狀態(tài)，但是集中性的工業(yè)布局在東南綠色產(chǎn)業(yè)片區(qū)將會帶來一定的環(huán)境污染風(fēng)險。

2.1.3 分區(qū)劃定結(jié)果

基于大氣環(huán)境布局敏感性評價、聚集敏感性評價和受體敏感性評價結(jié)果，將武定縣劃分為大氣環(huán)境優(yōu)先保護(hù)區(qū)、重點管控區(qū)和一般管控區(qū)三類。

大氣環(huán)境優(yōu)先保護(hù)區(qū)包括獅子山州級自然保護(hù)區(qū)和獅子山省級風(fēng)景名勝區(qū)等區(qū)域，面積17.77 km2，占全縣總面積的0.60%，主要分布在獅山鎮(zhèn)。

大氣環(huán)境重點管控區(qū)為大氣環(huán)境布局敏感區(qū)域、聚集敏感區(qū)域評估的紅線區(qū)域、規(guī)劃縣城建成區(qū)域及工業(yè)園區(qū)，主要分布在獅山鎮(zhèn)中部，白路鎮(zhèn)西部，萬德鎮(zhèn)西北部，田心鄉(xiāng)及東坡鄉(xiāng)、發(fā)窩鄉(xiāng)等片區(qū)，面積373.67 km2，占全縣總面積的12.62%。

大氣環(huán)境一般管控區(qū)為除優(yōu)先保護(hù)區(qū)和重點管控區(qū)域以外的其他區(qū)域，面積2570.23 km2，占全縣總面積的86.78%。

大氣環(huán)境管控分區(qū)劃定結(jié)果詳見圖1。

2.1.4 管控策略

大氣環(huán)境優(yōu)先保護(hù)區(qū)執(zhí)行大氣環(huán)境質(zhì)量一級標(biāo)準(zhǔn)，實施嚴(yán)格的大氣污染排放限制，禁止新(改、擴(kuò))建大氣污染排放工業(yè)企業(yè)，現(xiàn)有的工業(yè)企業(yè)大氣污染源逐步退出。

大氣環(huán)境重點管控區(qū)應(yīng)禁止新、改、擴(kuò)建除熱電聯(lián)產(chǎn)以外的煤電、鋼鐵、焦化、有色、石化、化工等行業(yè)中的高污染項目；禁止新建35蒸t/h以下的燃煤、重油、渣油鍋爐及直接燃用生物質(zhì)鍋爐；禁止新建涉及有毒有害氣體排放的化工項目。其中，工業(yè)片區(qū)涉及到以上禁止范疇之內(nèi)的工業(yè)企業(yè)應(yīng)逐步搬遷。另外，縣城建成區(qū)域應(yīng)禁止使用國務(wù)院環(huán)境保護(hù)行政主管部門規(guī)定的高污染燃料。

大氣環(huán)境一般管控區(qū)屬于規(guī)劃范圍內(nèi)適宜發(fā)展或者優(yōu)先布局以大氣污染物排放為主的工業(yè)項目，應(yīng)在滿足產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入、總量控制、排放標(biāo)準(zhǔn)等管理制度要求的前提下合理發(fā)展。

2.2 水環(huán)境空間管控結(jié)果

2.2.1 水系統(tǒng)解析結(jié)果

武定縣境內(nèi)河流分屬金沙江和紅河兩大水系，流域面積分別占總面積的97.3%和2.7%。在分析勐果河、武定河、黑魯拉河、土木達(dá)河等主要河流環(huán)境功能區(qū)劃的基礎(chǔ)上，結(jié)合水質(zhì)敏感點分析、入河排污口(溝)的分布情況以及水環(huán)境容量計算的需要，劃定7個水環(huán)境控制單元(見圖2)。污染物分布方面，武定縣范圍內(nèi)化學(xué)需氧量、氨氮入河量分別為2266.12t/a、275.11t/a，獅山鎮(zhèn)、高橋鎮(zhèn)、插甸鎮(zhèn)、貓街鎮(zhèn)的污染物入河量較大，4鄉(xiāng)鎮(zhèn)污染物入河量占全縣總量的50%以上。

2.2.2 水環(huán)境承載力分析結(jié)果

武定縣境內(nèi)化學(xué)需氧量和氨氮的理想水環(huán)境容量分別為7119.12t、417.82t，允許排放量分別控制在6704.67t/a、386.09t/a。全縣化學(xué)需氧量承載狀況較好，氨氮承載狀況一般，7個控制單元除武定河、勐果河上游外，其余斷面水質(zhì)均不超標(biāo)，武定河城區(qū)段的水質(zhì)惡化趨勢不容忽視。

武定縣不同功能區(qū)段的水環(huán)境容量差異較大，空間表現(xiàn)為西部地區(qū)水環(huán)境容量豐裕程度較東部地區(qū)高。從控制單元看，勐果河中下游控制單元水環(huán)境承載力相對較好，勐果河上游控制單元氨氮已無剩余環(huán)境容量；武定河由于流量較小和獅山鎮(zhèn)排污影響，水環(huán)境容量相對較小，化學(xué)需氧量尚有一定納污容量，但氨氮納污容量已超載；土木達(dá)河和黑魯拉河流域盡管排污量較小，但由于水體本身理想水環(huán)境容量較小，導(dǎo)致這兩個流域的水環(huán)境容量并不大。

2.2.3 管控分區(qū)劃定結(jié)果

水環(huán)境評價單元敏感性、重要性評價結(jié)果表明，武定縣不存在漁業(yè)用水區(qū)，自然保護(hù)區(qū)主要有獅子山州級自然保護(hù)區(qū)、獅子山省級風(fēng)景名勝區(qū)，高度敏感和高度重要區(qū)域主要為麥良田、石將軍、石門坎水庫集中式飲用水水源地、水城河飲用水水源保護(hù)區(qū)及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)飲用水水源保護(hù)區(qū)。在評價結(jié)果基礎(chǔ)上按以下原則進(jìn)行管控分區(qū)劃定：

將高度敏感或高度重要的評價單元劃定為水環(huán)境優(yōu)先保護(hù)區(qū)，主要為水環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)為Ⅰ、Ⅱ類的評價單元。包括水源保護(hù)區(qū)，濕地保護(hù)區(qū)，江河源頭，珍稀瀕危水生生物，重要水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)等水體所屬評價單元。將中度敏感或中度重要的評價單元劃定為水環(huán)境重點管控區(qū)。具體為水環(huán)境優(yōu)先保護(hù)區(qū)的上游或下游、城鎮(zhèn)或工礦企業(yè)開發(fā)集中的高功能維護(hù)區(qū)(水質(zhì)目標(biāo)為Ⅲ類的未達(dá)標(biāo)區(qū)域)和一般環(huán)境功能區(qū)(水質(zhì)目標(biāo)為Ⅳ或Ⅴ類)等對污水排放限制較嚴(yán)的區(qū)域。將其余區(qū)域作為一般管控區(qū)。

水環(huán)境優(yōu)先保護(hù)區(qū)為集中式飲用水水源保護(hù)區(qū)和自然保護(hù)區(qū)等對水質(zhì)要求較高的區(qū)域，主要包括獅子山自然保護(hù)區(qū)、獅子山風(fēng)景名勝區(qū)、石將軍、石門坎、麥良田、云龍水庫水源保護(hù)區(qū)(武定部分)及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)集中式飲用水水源保護(hù)區(qū)，面積106.12km2，占全縣總面積的3.60%。

水環(huán)境重點管控區(qū)主要為水源涵養(yǎng)重要區(qū)域、水環(huán)境承載力較弱區(qū)域，包括飲用水水源地準(zhǔn)保護(hù)區(qū)、菜園河徑流區(qū)域、勐果河貓街鎮(zhèn)區(qū)域，共660.31km2，占全縣總面積的22.41%。

水環(huán)境一般管控區(qū)為除優(yōu)先保護(hù)區(qū)和重點管控區(qū)域以外的其他區(qū)域，面積2179.77km2，占全縣總面積的73.99%。

武定縣水環(huán)境管控分區(qū)詳見圖3。

2.2.4 管控策略

水環(huán)境優(yōu)先保護(hù)區(qū)禁止布局高污染高風(fēng)險行業(yè)，特別是水污染物排放量較高的行業(yè)，同時應(yīng)嚴(yán)格畜禽禁養(yǎng)區(qū)、禁牧區(qū)劃定管理，嚴(yán)禁新增規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖。新建、改建、擴(kuò)建重點行業(yè)建設(shè)項目實行主要污染物排放減量置換。

水環(huán)境重點管控區(qū)中，飲水水源保護(hù)區(qū)準(zhǔn)保護(hù)區(qū)范圍應(yīng)加強(qiáng)水源涵養(yǎng)林建設(shè)，禁止破壞水源林、護(hù)岸林與水源保護(hù)相關(guān)植被等損害水源涵養(yǎng)能力的活動，強(qiáng)化生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)。禁止新建、擴(kuò)建對水體污染嚴(yán)重的建設(shè)項目；改建項目，不得增加排污量。水環(huán)境承載力較弱區(qū)域應(yīng)以治污減排和質(zhì)量改善為總體目標(biāo)，優(yōu)先削減污染物排放存量，有序引導(dǎo)排放增量，進(jìn)行污染排放濃度、總量、速率的三方面協(xié)同控制，促進(jìn)治污減排全過程控制。

水環(huán)境一般管控區(qū)可在滿足產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入、總量控制、排放標(biāo)準(zhǔn)、排污口設(shè)置等管理制度要求的前提下集約、綠色發(fā)展。

3 結(jié)語

建立城市大氣、水環(huán)境空間管控是編制城市生態(tài)環(huán)境空間規(guī)劃的重要技術(shù)環(huán)節(jié)[3]。武定縣通過編制生態(tài)環(huán)境空間規(guī)劃，確定了以水、大氣為主的環(huán)境單要素管控，結(jié)合環(huán)境功能區(qū)劃等綜合性管控，逐步形成了分區(qū)、分類的環(huán)境空間管控模式，為武定生態(tài)環(huán)境空間精細(xì)化管控奠定了基礎(chǔ)，為武定在謀劃城市發(fā)展的同時考慮到環(huán)境自然稟賦的空間約束提供了依據(jù)。

由于大氣環(huán)境和水環(huán)境系統(tǒng)復(fù)雜多樣，武定縣大氣環(huán)境空間管控和水環(huán)境空間管控的模型采用、劃定方法存在一定局限性，后續(xù)需要更多的試點城市探索總結(jié)，提高管控精細(xì)化程度、提高空間管控效力、強(qiáng)化機(jī)制保障，完善大氣環(huán)境、水環(huán)境空間管控機(jī)制。通過采用第二次污染源普查成果替代傳統(tǒng)環(huán)統(tǒng)數(shù)據(jù)、細(xì)化空間管控的單元尺度、深入研究管控區(qū)的勘界及重點管控單元的管控規(guī)定等重點工作，能進(jìn)一步優(yōu)化大氣環(huán)境和水環(huán)境空間管控內(nèi)容，確保管控的落地性、銜接性和多規(guī)融合性，為區(qū)域大氣環(huán)境和水環(huán)境生態(tài)保護(hù)工作提供精準(zhǔn)、落地的技術(shù)支撐。