河流水質目標管理技術研究綜述

吳 陽，王 儉，劉英華，胡 悅

(遼寧大學 環境學院，沈陽 110036)

河流水質目標管理技術研究綜述

吳 陽，王 儉，劉英華，胡 悅

(遼寧大學 環境學院，沈陽 110036)

河流水質目標管理技術是一種應用較為廣泛、具有良好水體污染治理效果的河流綜合管理技術。本文主要介紹了水質目標管理技術的定義、控制單元的劃分方法、污染負荷的核定過程、水環境容量的計算及其再分配的方法及污染負荷的削減等河流水質目標管理技術關鍵問題，可為環境規劃部門及其他環境管理部門制定河流污染管理政策提供指導。

河流水質；目標管理技術；研究

近年來，河流水體污染問題日益突出，河流水體污染控制及河流水質管理問題在我國已引起高度重視。為了解決日益加劇的河流水體污染問題，我國對河流污染的管理進行了系統性的改進，實行了以水質指標、水質管理目標為基礎的河流水質目標管理技術。

河流水質目標管理技術是一種根據河流容納污染物的能力，將河流的污染負荷規定在低于水環境容量的水污染管理技術[1]。主要包括:確定水質指標、控制單元的劃分方法、確定水質保護目標的流程、污染負荷的核定、水環境容量的計算及其再分配的方法、污染負荷技術的應用等，并應用了環境相關標準、污染物質排放的最大值等法規及政策[2-3]。

1 河流水質目標管理技術體系的建立

河流水質目標管理技術的建立主要分為三個步驟：第一步，制定河流水質目標管理方案；第二步，實施制定好的河流水質目標管理方案；第三步，運營與后期監管制定的方案。其中，制定方案包括:對水體的水質質量進行評價、污染水體控制單元的劃分、污染負荷核定、水環境容量計算與再分配四個重要環節[4]。水質目標管理的后期監控與運營包括對水質目標管理效果的評價和對水質目標管理體系的后期完善。

河流水質目標管理技術體系的建立有四個關鍵問題：一是合理確定受污染水體的水質改善目標。二是根據水環境容量，合理設計污染物排放削減方案。三是注重與環境管理部門的合作，設定的受污染水體的水質改善目標要與政府的政策相適應。四是注重水質目標管理技術體系的具體應用，使其真正落實到水環境保護中[5-6]。

2 河流水質目標管理技術研究關鍵問題

2.1 控制單元劃分

河流水體污染的基本單位是所選取的控制單元，控制單元的概念最早來源于美國的水環境規劃與管理[7]。為了實現流域整體的水質管理目標，將復雜流域的水環境污染問題劃分為較為獨立的部分，即通過控制單元的選取，逐一治理各個控制單元內的污染問題[3]。

對于河流的水生態功能分區研究，如何確定分區的標準較為關鍵。孟偉等人按照水體生態功能的區域差異和水體類型，將水體分為四個級別的功能區，即“生態區—生態亞區—河流分類—河段功能分類”[8]。其中，一級和二級分區的劃分主要依據水體生物群落、植被、土壤、地貌、地勢和氣候的區域差異，三級和四級分區的劃分，主要依據各個區域功能的不同和自然生境的不同，即水體的空間差異。

我國學者進行的控制單元劃分工作主要是基于水體生態功能分區。王儉等應用地理信息系統和遙感技術，通過空間疊加，以一級、二級、三級分區為基礎，進行了遼河流域的控制單元劃分[9]。高永年等人通過將污染源的分布、匯水區和水體生態功能區等數據進行疊加，進行了太湖流域的控制單元劃分[10]。

2.2 污染負荷核定

從支流河、城市面源、排污口等方面開展城區段控制單元污染源結構分析[11]。

從點源、面源等方面進行污染負荷核定。

面源核定公式：

2.3 水環境容量計算與分配

水功能區水質要求為控制斷面水質目標、選用一維穩態河流水質模型，確定控制斷面水質對污染源的響應關系[5]。

一維水質模型：

式中：C′—選定的排污口和支流等污染物匯入后的濃度，mg/L；C0—上游中污染物的濃度，mg/L；Q0—上游河流的流量，m3/s；W—選定的排污口和支流邊界等污染物質的排放量，kg/d；Cq—污染物在選定的排污口和支流邊界的匯入流量，m3/s；C—選定區域邊界下游x米處的控制斷面污染物濃度；K—污染物的降解系數，1/d；x—選定的控制斷面與排污口和支流等邊界的距離，m；μ—河流的流速，m/s。

水環境容量計算模型：

目標函數：

約束方程：

式中：Xj—第j個污染源污染物質的排放量，t/a；aij—第i個控制點與第j種污染源的響應關系；Ci—選定的控制斷面i的控制水質濃度，mg/L。

水環境容量分配模型：

決策變量轉變為各源的排放量比例：

約束方程轉變為：

或

式中：M—水環境容量，t/a。

總量分配合理性指數TCRI為：TCRI=∑aici

式中：ai—權重系數，∑ai=1；ci—單項指標值，是0～1的無限量綱值，數值越大越合理。

2.4 污染負荷分配與削減

污染負荷分配與削減技術，即：污染物排污許可的初始分配、環境容量的分配。是在計算出流域水體的水環境容量的基礎之上，根據流域點源和面源的污染負荷計算結果，綜合考慮排污方的數量、排污的地點，污染物排放的削減順序和經濟效益的影響等，使排污方的排污總量控制在水環境容納能力之內[12-13]。對于污染負荷的再次分配，應綜合考慮污染負荷分配方案是否經濟、公平、充分考慮經濟效益與環境效益之間的關系，明確排污方排污的權利與義務。

污染負荷的分配可分為兩個層次，即：控制單元分配和流域分配，控制單元的污染負荷分配可將污染物的排放量精確到具體的污染源，而流域污染負荷分配是將污染物的排放總量分配到水系，管理意義和實施意義都不夠明確。精確到控制單元的污染負荷分配包括點源和非點源的污染負荷分配[14]。

3 展望

流域水質目標管理技術可以較好的改善流域水環境、減緩流域水環境的污染，流域水質目標管理技術的應用可以保障流域安全，促進流域區域經濟可持續發展。水質目標管理技術的應用還應注意以下問題：

A.我國水質目標管理技術選取的水質指標主要以化學指標為主，將化學指標達標作為水質管理的主要目標，應建立適當的水環境質量標準，作為水質管理的指標，并建立區域性及全國性的水質監測系統。

B.對于一些污染情況非常嚴重并處于治理中的水體，應該充分考慮水體環境的變化性，指標的設定應充分適應水體環境的變化。

C.對于我國很多流域水環境缺少在線監測數據的現狀，水環境容量的計算應盡量選擇需要數據少、相對簡單的模型，對于關鍵指標數據的選取，應充分考慮能反應流域水環境主要污染的指標。

D.對于流域污染負荷的削減，應充分與工程措施的實行相結合，使工程措施的實行更具有實際意義。污染負荷的分配應充分考慮經濟效益，在經濟效益最大化的情況下，對污染負荷進行再次分配，綜合考慮成本與效益的關系。

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A summary of research on river water quality target management technology

WU Yang, WANG Jian, LIU Ying-hua, HU Yue

(College of Environment, Liaoning University, Shenyang 110036, China)

The river water quality target management technology is a kind of comprehensive management technology with wide application and good water pollution control effect. This paper mainly introduces the key issues such as the definition of water quality target management technology, the division method of control unit, the approval process of pollution load, the calculation of water environmental capacity, the method of redistribution and the reduction of pollution load, which provides a reference for developing river pollution management policy of environmental planning and management departments.

River water quality; Target management technology; Research

2017-04-07

第七屆“格平綠色行動—遼寧環境科研教育‘123工程’”資助(CEPF2014-123-2-7)

吳陽(1991-)，女(滿族)，碩士。

X52

A

1674-8646(2017)12-0009-03