閆峰陵，樊　皓，劉揚揚，羅小勇

（長江水資源保護科學研究所，430051，武漢）

基于納污能力的梯級開發河段水環境保護措施研究

閆峰陵，樊皓，劉揚揚，羅小勇

（長江水資源保護科學研究所，430051，武漢）

水電工程建設一般會顯著改變河流原有水文過程，進而影響水功能區納污能力。根據金沙江攀枝花河段水功能區劃及水質目標，采用二維水質模型計算梯級建設前后COD、氨氮納污能力，分析納污能力受梯級開發影響程度。按照納污能力受影響程度大小，通過排污權交易、影子工程、綜合治理法比選，確定采用以控制岸邊污染帶不擴大為基本原則，對排污口及其對應陸域污染源、入庫支流及面源采取綜合治理措施，以補償因梯級電站建設而損失的納污能力。

納污能力；金沙江；水電梯級；水環境

水功能區納污能力是指在滿足水域功能要求前提下，在給定水功能區水質目標、設計水量、入河排污口位置及排污方式下，水功能區水體所能容納的最大污染物量。水功能區納污能力核算是確定限制排污總量的基礎，是實施水功能區管理的基本依據。一般認為，水電作為清潔能源，其開發建設不會產生新的污染源，但水庫的形成會改變河流水動力學條件，影響水體自凈能力。一方面水電站修建使得流速減緩，水體在庫區滯留時間增長，污染物降解總量增大；另一方面流速減緩導致降解系數減小，又減小了污染物降解量；此外水文情勢變化導致污染帶分布發生較大變化，對水質的影響主要通過水域納污能力反映。因此，可通過核定水電工程對河段水功能區納污能力影響大小，來制定相應的水環境保護措施。

金沙江攀枝花河段位于金沙江中下游交界處，區間水能資源豐富，規劃建設有觀音巖、金沙、銀江、烏東德等多個水電梯級電站。該區域是我國長江經濟帶的重要組成部分，作為我國生態文明建設的先行示范帶，在發展的同時要求水質達標。金沙江攀枝花河段納污能力受梯級水電調度影響，與天然狀態有很大差別，因此有必要在研究梯級開發對河段納污能力影響的基礎上，制定更為切合實際的水環境保護措施體系。

一、研究區概況

金沙江攀枝花河段自觀音巖水電站壩址至烏東德水電站庫尾，河道全長約57 km，落差約38m。河段內金沙江由西至東貫穿攀枝花市主城區，雅礱江匯口以下流向為由北向南。根據《長江流域綜合規劃（2012—2030）》，涉及金沙江攀枝花河段的水電梯級有觀音巖水電站、金沙水電站、銀江水電站及烏東德水電站。從調節性能來看，觀音巖水電站為周調節，金沙、銀江水電站為日調節，烏東德水電站為季調節。

根據國務院批準的《全國重要江河湖泊水功能區劃（2010—2030）》，該河段共劃分了金沙江滇川2號緩沖區、金沙江攀枝花開發利用區2個水功能一級區，開發利用區劃分水功能二級區12個，包括飲用水水源區5個、工業用水區5個、過渡區1個、排污控制區1個。攀枝花是金沙江沿江唯一的現代化工業城市，工業廢水排放量大，城市生活污水處理率較低，是長江干流近岸水域污染較嚴重的城市之一。

二、水電梯級電站對河段納污能力影響

1.計算方法

按照《水域納污能力計算規程》（GB/T 25173—2010）要求，“開發利用區和緩沖區水域納污能力主要采用數學模型計算法”，“污染物在河段橫斷面上非均勻混合，流量大于150m3/s的大型河段，可采用河流二維模型計算水域納污能力”。攀枝花境內金沙江多年平均流量均大于150m3/s，因此，納污能力計算采用二維水質模型進行計算。

計算指標按照《全國水資源保護規劃》《長江流域綜合規劃水資源保護報告》中相關規定和要求，結合攀枝花河段內水質現狀及主要排污口的廢污水特性，選取指標COD和氨氮作為水域納污能力計算指標。

水電梯級電站建成前按照攀枝花水文站、三堆子水文站近10年最枯月平均流量作為設計條件。水電梯級電站建成后，攀枝花市境內水動力條件將發生顯著改變，考慮不利情況下，采用各規劃梯級最小下泄流量作為上邊界設計水文條件。

2.計算結果

根據計算，水電梯級電站建設前攀枝花河段COD岸邊納污能力為31 352.9 t/a，氨氮為1 860.0 t/a，所有梯級電站建成的情況下，受岸邊水深增加以及流速減緩的綜合影響，各水功能區岸邊納污能力均有所減小，COD、氨氮岸邊納污能力分別為26 104.2 t/a和1 584.9 t/a。各水功能區COD岸邊納污能力減小了1.4%～47.7%；氨氮岸邊納污能力減小了2.0%～46.3%。總體上，與所有梯級不建電站的情況相比，COD和氨氮岸邊納污能力分別減小了16.7%和14.8%。就不同梯級電站所在河段影響來看，烏東德水電站影響最大，銀江水電站次之。

三、保護措施比選

目前，國內關于水利水電工程水環境保護已積累了一定經驗，對由水利水電工程開發造成的水環境影響主要采取排污權交易、新擴建污水處理廠以及對水環境受影響區進行污染源綜合整治等措施，基本遵循“誰受益、誰補償，誰污染、誰治理”的原則，措施主體隨措施性質不同，其實施主體可為地方政府，亦可為水利水電項目建設單位。以南水北調中線一期工程為例：丹江口大壩加高工程實施后，各入庫河流在入庫河段流速減緩，自凈能力有所下降；丹江口水庫為調水水源地保護區，入庫污染負荷必須維持在現狀水平，由于水庫及上游涉及湖北、河南、陜西三省的40多個縣市，為此專門制定了《丹江口庫區及上游水污染防治和水土保持規劃》；根據該規劃，丹江口庫區及上游水污染防治需開展小流域治理、污水處理廠建設、垃圾填埋場建設、工業企業點源整治、庫岸生態防護帶建設等綜合整治措施。

根據已有研究成果，結合攀枝花城市環境保護、環境治理的綜合需求以及攀枝花市水環境治理現狀，本次擬定排污權交易、影子工程法、綜合治理法方案進行比選。

1.排污權交易法

排污權交易是指在一定區域內，在污染物排放總量不超過允許排放量的前提下，內部各污染源之間通過貨幣交換的方式相互調劑排污量，從而達到減少排污量、保護環境的目的。目前，全國多地都出臺了排污權交易管理辦法及試點方案，包括《重慶市主要污染物排放權交易試點方案》《河北省主要污染物排放權交易管理辦法》《成都市排污權交易管理規定》《溫州市排污權有償使用和交易試行辦法》等。可進行排污權交易的環境指標主要為COD、NH3-N、二氧化硫、氮氧化物，交易實行政府指導基價和市場調節兩種方式。從交易價格來看，全國范圍內交易價格差異較大，攀枝花可參照同屬西南地區的重慶價格進行核算。重慶主要污染物排放權有償使用和交易工作作為國家級試點，從排污權交易試點工作開始至今，全市累計完成主要污染物排放權交易394次，已率先在國內形成了較為完備的交易機制。

梯級電站建設后攀枝花河段COD、氨氮納污能力減小，以減小納污能力為基礎，參照相應價格，電站運行按照50年計確定補償投資，補償投資由電站建設單位承擔，后期措施實施由攀枝花地方政府根據城市發展需要實施。

2.影子工程法

影子工程法是恢復費用法的一種特殊形式，影子工程法是在環境破壞后，人工建造一個工程來代替原來的環境功能，用建造新工程的費用來估計環境污染或破壞所造成的經濟損失的一種方法。

影子工程法可以較為簡便地根據納污能力損失計算補充額度，但以新擴建污水處理廠作為替代工程只是對原水環境系統功能的近似代替，加之水環境系統的很多功能在現實中無法代替，使得影子工程法對環境價值的評估存在一定偏差，不能全面反應梯級電站建設帶來的水環境問題。

3.綜合治理法

綜合治理法以梯級電站建設不擴寬影響河段岸邊污染帶范圍為最低要求，提出各排污口需削減污染負荷量，通過深度處理、中水回用、陸域污染源治理、優化管網布局、布設截污設施以及雨污分流等措施有針對性地對影響河段進行治理。

按上述理念，為達到削減要求，需對金沙江攀枝花河段排污口進行綜合整治，在找出排污口對應的陸域污染源或陸域集污范圍的基礎上，針對陸域污染源或集污區域，提出深度處理、中水回用、加強車間污染源治理、優化區域管網布局、布設截污設施引至其他排污口以及雨污分流等措施，確保達到各排污口污染物削減要求。

4.保護措施擬定

梯級電站建設受各方面因素制約，運行有先有后，采用簡單的排污權交易對于最后建設電站將是一個大的制約。此外，水電工程本身不排污，排污權交易水電建設單位不能起到治污減污的激勵作用，可見排污權交易法不適于攀枝花市的水環境治理；影子工程法目前理論、標準尚不成熟，國內尚無較為完備的補償制度，且替代工程不唯一，與原環境系統功能效用存在異質性，不能從根本上解決梯級電站建設帶來的水環境問題；綜合治理法需要做充分的基礎調查，找出存在問題，有針對性地采取相應治理措施，方案確定過程復雜。

針對攀枝花水環境治理方面存在的問題，需進行詳盡調查，制定相應治理措施。在措施制定過程中，權責雙方需要長時間的磋商才能達成一致，工作協調難度大。綜合治理法操作過程較為繁瑣，但該方法符合攀枝花實際情況，措施能夠具體落實，具有較強針對性。因此，從保證治理效果的角度出發，應采用綜合治理法。

四、措施體系擬定

1.總體原則

綜合治理法以控制岸邊污染帶較梯級電站建設前不擴寬為基本原則，結合排污口布局與整治方案，依托攀枝花市已建、在建、規劃新建污水處理設施，針對排污口及其對應陸域污染源、入庫支流及城市面源采取相應治理措施進行治理，彌補因梯級電站建設而損失的納污能力。

2.措施體系

攀枝花市沿江各排污口主要包括污水處理廠排污口、工礦企業排污口、發電廠排污口以及水質較差入庫支流，其廢污水均由各自集污區域工業、生活廢污水組成。照上述原則，根據排污口現狀調查成果，結合梯級電站建成后各排污口污染帶預測成果，對比分析建庫前后污染帶范圍，結合各水功能區削減要求，對需要治理的排污口采取有針對性的治理措施。

（1）保留區、緩沖區、取水口集中分布區排污口

采取搬遷、關閉等措施，在該排污口對應集水區域污水達標排放前提下，截污至尚有容量的水功能區或取水口下游進行排污。

（2）受梯級電站影響岸邊污染帶范圍擴大排污口

梯級電站建設改變了河道水文情勢，使河流水體流速減緩，不利于污染物的遷移擴散，排污口附近水域形成的岸邊污染帶范圍相對無梯級電站有所增加。為使得岸邊污染帶范圍不變，可通過控制該排污口污染物入河量的途徑，對該排污口對應的陸域污染源進行綜合治理，主要措施如下：

①對工礦企業自設排污口，其對應的陸域污染源較易確定，可在企業車間增設深度處理、中水回用措施，減少污染物排放量。

②根據排污口現狀調查及評價成果，污水處理廠排污口基本為達標排放，可通過升級改造污水處理工藝或增設深度處理措施，提高污水處理標準，減少污染物排放量。此外，庫區形成后，攀枝花境內回水河段應執行的地表水環境質量標準將提高，總磷、總氮將按湖庫標準執行，因此必須嚴格控制總磷、總氮和氨氮排放，增加或升級現有污水處理廠脫磷、脫氮措施。

規劃新建、擴建污水處理廠，應執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A標準進行處理，并增加脫磷除氮設施。

③自然沖溝集水區域，實現雨污分流，雨水集中收集利用沖溝排入金沙江，區域內工業、生活廢污水可結合區域管網配套設施建設情況，集中收集至附近污水處理廠進行處理。

④金沙江攀枝花河段主要入庫支流包括塘壩河、龍洞河、摩梭河、巴關河、仁和河等，塘壩河、仁和河自產水量相對較為豐沛，其余支流自產水量較少，其入金沙江斷面水量大部分由各自流域內入河廢污水組成，水質相對較差。針對水質較差的支流，在摸清主要產污區域、產污性質、產污規模的基礎上，對其工業廢水、生活污水分別集中收集，進入污水處理設施進行集中處理。■

［1］王方清，王孟，吳國平，等．長江流域水功能區納污紅線管理體系構建與實踐［J］．人民長江，2013，44（22）．

［2］索麗生．閘壩與生態［J］．中國水利，2005（16）．

［3］袁弘任．三峽水庫納污能力分析［J］．中國水利，2004（20）．

責任編輯韋鳳年

Measures for water environment protection in cascade development based on pollution bearing capacity

Yan Fengling，Fan Hao，Liu Yangyang，Luo Xiaoyong

Generally speaking，hydropower stations can exert big impact on original hydrological regime of a river and further impact on bearing capacity of pollution in water functions zones.The degree of influence by cascade development is examined in accordance with water function zoning and target of water quality in Panzhihua Section of Jinsha River，by using two dimentional water quality model to estimate COD and ammonia nitrogen before and after completion of cascade hydropower stations.Basic principle of controlling expansion of pollution belt along the river is defined through comparison of methods of trading of pollution-discharge permit，shadow project and comprehensive treatment.Measures such as pollution control at the discharge outlets and source from the land，tributary entering into the reservoir and non-point pollution are proposed so as to compensate loss of bearing capacity due to the construction of cascade hydropower stations.

bearing capacity of pollutant；Jinsha River；hydropower cascade；water environment

X52

B

1000-1123（2016）13-0016-03

2016－05－10

閆峰陵，高級工程師，主要從事水資源保護及水土保持規劃研究。

長江中下游干流納污總量控制研究（201001006）。