全國重要水功能區達標評價與承載力協同分析

全國重要水功能區達標評價與承載力協同分析

李揚1,2,朱黨生2,廖文根2,史曉新2,張建永2

(1.中國水利水電科學研究院,北京100038;2.水利部水利水電規劃設計總院,北京100120)

摘要：采取全指標評價法和雙指標評價法對全國4493個重要江河湖泊水功能區的水質達標率進行評價。結果表明,兩方法的評價結果存在著明顯的差異——全國重要水功能區水質達標率分別為61.2%和49.6%,雙指標評價結果好于全指標評價結果。根據水功能區納污能力和現狀污染物入河量的關系,對水功能區承載力進行分析。結果表明,全國未超載的水功能區有2907個(占64.7%),而另外35.3%的超載水功能區以25%左右的納污能力接納了60%以上的污染物入河量，表明功能區超載而水質達標的問題普遍存在,原因是納污能力計算標準偏嚴格而導致。同時還大量存在功能區不超載但水質不達標的情況,這主要有污染物的質量濃度背景值高、受到上游功能區污染物超標入河量的影響，以及對農業面源污染入河量暫無法全面測量等原因。

關鍵詞：水功能區; 水質達標率;全指標評價法;雙指標評價法;承載力;協同分析

DOI：10.3880/j.issn.1004-6933.2015.03.001

基金項目:水利部水資源費項目

作者簡介:李揚(1983—),男,工程師,博士研究生,研究方向為水資源保護規劃設計與研究。E-mail:liyang@giwp.org.cn

中圖分類號：TV212.4文獻標志碼：A

收稿日期：(2015-03-25編輯：彭桃英)

Evaluation on compliance rates of important national water function zones in

China and cooperative analysis of its bearing capacity

LI Yang1,2,ZHU Dangsheng2,LIAO Wengen2,SHI Xiaoxin2,ZHANG Jianyong2

(1.ChinaInstituteofWaterResourceandHydropowerResearch,Beijing100038,China;

2.GeneralInstituteofWaterResourcePlanningandDesign,Beijing100120,China)

Abstract：Whole index evaluation method and double index evaluation method were applied to evaluate the water quality compliance rates of 4493 national water function zones in China. The results show that there are clear differences between the two evaluation methods, with 61.2% and 49.6% water quality compliance rate respectively. The evaluation result of double index evaluation method is better than that of whole index evaluation method. According to the relationship between the pollution capacity of water function zone and measured amount of pollutants into rivers, the bearing capacity of water function zones were analyzed. The results show that 2907 water function zones are not overloaded with the rate of 64.7%, while the other 35.3% of the national water function zones has taken more than 60% of the total amount of pollutants within 25% of the total amount of pollution capacity, showing that pollution has been overloaded but water quality reach the standards in some water function zones. It can be explained as the calculation standard of pollutant carrying capacity tends to be strict. In the meantime, there is another kind of problem that pollution has not been overloaded but water quality is not up to the standard, which can be explained as the high value of the background pollutants, affected by pollutants exceeding the standard into rivers of upstream function area,and lacking of complete measurement of agricultural non-point source pollution for the time being.

Key words： water function zone; water quality compliance rate; whole index evaluation; double index evaluation; bearing capacity; cooperative analysis

水功能區是指為滿足水資源開發利用和節約保護的需求,根據水資源自然條件和開發利用現狀,按照流域綜合規劃、水資源保護規劃和經濟社會發展要求,在相應水域按其主導功能劃定范圍并執行相應水環境質量標準的水域。制定水功能區劃,加強水功能區監督管理,對促進水資源合理開發和有效保護,落實最嚴格水資源管理制度,實現水資源可持續利用具有重要意義。

2012年底,國務院批復頒布了《全國重要江河湖泊水功能區劃(2011—2030年)》(以下簡稱《區劃》)。國務院在批復中明確提出《區劃》是全國水資源開發利用與保護、水污染防治和水環境綜合治理的重要依據,要根據不同水域的功能定位,實行分類保護和管理,促進經濟社會發展與水資源承載能力相適應,力爭到2020年水功能區水質達標率達到80%,到2030年水質基本達標。

筆者對《區劃》中全國4493個重要水功能區的水質達標現狀進行分析和評價,結合水功能區納污能力及入河污染現狀,剖析水質達標評價成果與環境承載現狀間的關系,旨在為加強水功能區管理,推進實現國務院提出的水質管理目標提供思路和建議。

1水功能區現狀達標評價

1.1評價指標

本研究對重要江河湖泊水功能區分別開展全指標(GB3838—2002《地表水環境質量標準》中的常規監測項目)和雙指標(CODMn或(COD)和NH3-N)評價。

全指標評價分兩種情況:在非飲用水水源保護區采取24項指標進行評價,包括水溫、pH值、DO等;在飲用水源保護區采用增加了硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽、鐵、錳等5項指標的共29項指標進行評價。雙指標評價是對全指標評價的簡化,選取最具代表性的COD和NH3-N兩項關鍵指標開展評價,是對不具備全指標監測條件的地區評價工作的簡化處理。雙指標評價法在具備評價條件的湖庫增加了TP、TN兩項指標。

1.2評價方法

水功能區水質達標評價按照GB3838—2002《地表水環境質量標準》、SL395—2007《地表水資源質量評價技術規程》的要求,原則上采用頻次法進行,年度監測次數不低于6次，水質達標率大于等于80%的水功能區為達標水功能區。對年度監測次數低于6次的河流源頭保護區、自然保護區及保留區,按年均值法進行水質達標評價,水質評價類別等于或優于水功能區水質目標的水功能區為達標水功能區。水功能區水質達標率按水功能區個數進行統計。太湖流域水功能區水質達標評價與《太湖流域水環境綜合治理總體方案》有關要求相銜接。

評價數據原則上采用2010年監測資料,對無當年實測數據的,采用近3年水功能區監測資料并充分收集和利用已有監測成果。對除河流源頭保護區、自然保護區以及保留區之外的其他類型水功能區,因監測頻次不足或缺少評價數據,無法按頻次法開展評價的,本研究請相關的省區或流域機構開展了補充監測;對確實無法補充監測的,采用年均值法或結合近幾年監測成果、上下游水質資料以及現場調研工作情況,進行綜合分析確定。

水功能區水質評價指標代表值的確定,按照以下幾種情況來進行:①具有一個代表斷面的水功能區,以該斷面的水質監測數據作為該水功能區的水質評價指標代表值;②具有兩個或兩個以上代表斷面的水功能區,采用各代表斷面水質評價指標值的算術平均值,作為該水功能區水質評價指標代表值;③緩沖區有多個水質監測代表斷面時,采用該區省界控制斷面監測數據作為水質評價指標代表值;④對飲用水源區采用水質最差的斷面監測數據作為該功能區的水質評價指標代表值;⑤左、右岸水功能區不同,而有全斷面監測資料時,分別用左、右岸測點的監測結果來代表不同水功能區,分別進行統計。

1.3評價結果

評價結果表明,雙指標評價結果優于全指標評價結果:雙指標評價結果為Ⅲ類及優于Ⅲ類的水功能區有2864個,占67.2%;全指標評價結果為Ⅲ類及優于Ⅲ類的水功能區有2561個,占60.1%。雙指標評價為劣Ⅴ類的水功能區共633個,占14.9%。

全指標和雙指標的評價結果表明,水質達標的水功能區分別為2112個和2609個,水質達標率分別為49.6%和61.2%,雙指標達標率較全指標高11.6%。南方地區的水功能區水質達標率總體上高于北方地區,其中西南諸河區、珠江區、東南諸河區、長江區、西北諸河區的水質達標率較高,均接近或者高于60%;而松花江區、遼河區、海河區及太湖流域的水質達標率偏低,均低于40%(表1,圖1)。

不同類型水功能區分析表明,保護區、保留區和飲用水水源區的水質達標率相對較高,其中全指標評價的保護區、保留區和飲用水水源區水質達標率分別為54.2%、71.7%和58.5%,雙指標評價的保護區、保留區和飲用水水源區水質達標率分別為67.6%、82.2%和70.8%。而農業用水區、景觀娛樂用水區和過渡區的水質達標率偏低,均低于50%,見表2和圖2。全國跨省水功能區有348個,其中參與評價的水功能區346個,全指標評價和雙指標評價的水功能區達標率分別達到49.7%和60.1%。

表1　全國重要江河湖泊水功能區現狀水質達標狀況

圖1　各水資源一級區重要江河湖泊 水功能區水質現狀達標率

水功能區類型參評水功能區個數/個全指標評價雙指標評價達標個數/個達標率/%達標個數/個達標率/%保護區61833554.243269.9保留區67948871.956483.1緩沖區45817838.923250.7開發利用區飲用68740258.549271.6工業55327249.233059.7農業62518629.825741.1漁業904246.75561.1過渡30911938.514446.6景觀2439237.910342.4全國合計4262211449.6260961.2

圖2　不同類型水功能區現狀水質達標率

2水功能區承載狀況分析

根據水功能區納污能力和現狀污染物入河量的關系,將水功能區分為未超載區(無現狀污染物入河量,以及現狀污染物入河量小于或等于河道納污能力)和超載區(現狀污染物入河量大于河道納污能力)兩類。各水資源一級區不同承載類型水功能區個數比例見圖3。

圖3　各水資源一級區不同承載類型水功能區個數比例

分析表明,全國未超載的水功能區有2907個(占64.7%),所對應的COD與NH3-N納污能力分別占全國總量的73.8%、76.0%,COD與NH3-N的入河量分別占全國總量的37.4%、34.7%。超載的水功能區有1586個,占全國總數的35.3%,其中COD與NH3-N納污能力分別占全國總量的26.2%、24.0%,COD與NH3-N入河量分別占全國總量的62.6%、65.3%,即全國35%的超載水功能區以25%左右的納污能力接納了60%以上的污染物入河量,見表3。

對各水資源一級區中超載的水功能區進行超載程度分析,發現NH3-N的超載程度總體上比COD超載程度大,其中COD入河量超載1倍以上的有淮河區、松花江區、海河區和西南諸河區,其中淮河區超出2倍以上;而各水資源一級區的NH3-N入河量均超載1倍以上,其中淮河區、遼河區、松花江區、海河區、珠江區、黃河區和西南諸河區則超出3倍以上。

表3　重要江河湖泊水功能區承載狀況分析

3達標評價與承載能力關系分析

對照水功能區達標率與超載功能區占比2項指標,可以發現二者間并無良好的對應關系。在長江流域、太湖流域、東南諸河流域、珠江流域、西北諸河流域,水功能區不達標率與超載功能區占比率基本持平,而在松花江流域、遼河流域、海河流域、黃河流域、淮河流域以及西南諸河區,二者之間差別較大,且不達標功能區個數要遠多于超載功能區。

從超載功能區入河污染物超載率來看,松花江流域、遼河流域、海河流域、黃河流域、淮河流域以及西南諸河區的超載功能區特征污染物平均超載率較其他幾個流域明顯要高很多,以NH3-N為例,上述6個一級區的平均超載率為5.1,而另外5個一級區的平均超載率僅為2.6,見表4和圖4。

圖4　水功能區不達標率與超載功能區占比對照

水功能區達標率與超載功能區占比率的不完全相關性,說明并非入河污染物超標的功能區均為現狀不達標,或者并非現狀入河污染物不超標的功能區其現狀一定達標。對于污染物入河量超載而水質現狀評價達標的功能區,主要是因為納污能力計算標準嚴格,采用的水文條件大多選用90%或75%保障率最枯月均流量,而大多數時段的河流流量是大于這個流量值的,因而即使污染物入河量超過水域納污能力,測量得到的污染物質量濃度值仍有很大可能低于水質目標質量濃度值,因而水功能區水質仍是達標的。

另一種情況下,也大量存在著現狀污染物入河量不超載但仍水質不達標的功能區,究其原因,有以下3種情況:①河流天然本底狀況較差,污染物的質量濃度背景值高;②受到上游功能區污染物超標入河量的影響,與本功能區污染物疊加導致水質不達標;③受監測條件所限,入河污染物僅考慮集中式點源污染,而對農業面源污染入河量則暫無法全面測量,在一些農藥化肥施用量相對較高、農田灌溉面積較廣闊的地區,盡管點源污染入河量不高,但仍存在著實測功能區水質不達標的問題。

4討論與建議

a. 功能區水質評價采取全指標評價和雙指標評價兩種方法,評價結果存在著明顯的差異,雙指標評價結果好于全指標評價結果。為落實最嚴格的水資源管理制度,應完善水質監測網絡建設,以保障水質評價工作可采用全指標評價法進行。

b. 重要江河湖泊水功能區的納污能力受水資源條件等因素影響,在空間上分布不均勻,與經濟社

表4　水資源一級區達標率與超載狀況對照

會發展布局及污染物排放的空間布局不相匹配。受經濟社會發展布局、沿河地形條件等的影響,我國主要江河約有一半左右的排污口集中在城市及江河的下游河段,而這些河段的納污能力有限。保護區和保留區雖有一定納污能力,但其水質目標按現狀水質進行控制,保護要求高,在空間上也不是污染物排放的主要水域。

c. 從部分功能區存在超載但水質達標的問題來看,今后可對納污能力的計算方法進一步研究探討,特別是對汛期與非汛期采用不同的計算條件。

d. 從部分功能區存在不超載但水質不達標的問題來看,從保障完成規劃水平年水質達標目標的角度,建議進一步對天然本底值超高的功能區進行梳理統計,將這部分功能區作為規劃水平年不達標功能區,或者在達標目標中建議暫不考慮這部分功能區。對于功能區不達標且影響下游功能區達標的,建議作為排污口治理的重點區域;對于農業面源污染影響功能區達標的情況,建議進一步加強農業面源污染治理,并對面源污染強化監測與評估。

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