赤水河流域(云南省境內(nèi))水環(huán)境承載能力測(cè)算研究

王 萬 賓，管 堂 珍，梁 啟 斌，張 星 梓，劉 岳 雄，李 森，劉 芳，3

(1.云南省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院 環(huán)境規(guī)劃研究中心，云南 昆明 650034； 2.西南林業(yè)大學(xué) 生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，云南 昆明 650224； 3.云南師范大學(xué) 旅游與地理科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650500)

赤水河作為長(zhǎng)江上游南岸的重要支流，為我國長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展戰(zhàn)略部署的重要組成部分[1]。赤水河發(fā)源于云南省昭通市境內(nèi)的鎮(zhèn)雄縣，流經(jīng)貴州、四川兩省，下游有包括茅臺(tái)酒廠在內(nèi)的眾多中國知名白酒企業(yè)，也是紅軍四渡赤水戰(zhàn)役之地，被譽(yù)為“淌酒的河”和“紅色的河”。作為赤水河的源頭和上游地區(qū)，上游優(yōu)良水質(zhì)供給直接關(guān)聯(lián)下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2018年3月，云南與貴州、四川三省聯(lián)合簽訂了《赤水河流域橫向生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償協(xié)議》，為長(zhǎng)江流域第一個(gè)跨省的橫向流域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制試點(diǎn)區(qū)域。隨后2018年12月，云南省財(cái)政廳、生態(tài)環(huán)境廳等4部門聯(lián)合印發(fā)了《建立赤水河流域云南省內(nèi)生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制實(shí)施方案》(云財(cái)建〔2018〕342號(hào))。當(dāng)前，SWAT模型已經(jīng)廣泛用于流域水文過程模擬，取得較好的應(yīng)用效果[2-4]。水環(huán)境容量是水環(huán)境承載力的主要量化指標(biāo)，但目前水環(huán)境容量核算方法存在對(duì)水文過程的動(dòng)態(tài)變化(包括時(shí)間和空間)考慮不全的問題[5-7]。本文以赤水河流域(云南省)為研究區(qū)域，首先利用SWAT模型對(duì)徑流時(shí)空特征進(jìn)行了模擬。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合污染源調(diào)查與核算方法及水環(huán)境容量計(jì)算方法，進(jìn)行了研究區(qū)域的水環(huán)境承載能力測(cè)算，以期為區(qū)域的生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理提供參考依據(jù)，為流域動(dòng)態(tài)、精細(xì)化的水環(huán)境管理提供技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)概況、數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

赤水河在云南省境內(nèi)流經(jīng)昭通市鎮(zhèn)雄縣東北部地區(qū)以及威信縣東南部，流域范圍主要包括鎮(zhèn)雄縣14個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)及威信縣的3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。流域總面積為1 891.91 km2，其中在鎮(zhèn)雄縣和威信縣的面積分別為1 413.86，478.05 km2，分別占鎮(zhèn)雄縣、威信縣國土面積的38.25%和34.15%。流域內(nèi)河谷深切狹窄，山勢(shì)陡峻，河谷交錯(cuò)發(fā)育(見圖1)。流域?qū)俦眮啛釒夂?，全年日照少，濕潤多陰雨，年均降水? 067.1 mm左右。流域內(nèi)水資源豐富，河流縱橫交錯(cuò)，有岔壩河、銅車河、扎西河、倒流河等支流。流域土地類型主要以耕地和林地為主(見圖2)，林地和耕地面積分別約占流域總面積的41.30%和52.81%。流域威信境內(nèi)森林覆蓋率44%，鎮(zhèn)雄境內(nèi)森林覆蓋率僅為29%，森林覆蓋率較低。

圖1 赤水河流域(云南省境內(nèi))DEMFig.1 DEM of Chishui River Basin in Yunnan

圖2 赤水河流域(云南省境內(nèi))土地利用類型Fig.2 Land use types of Chishui River Basin in Yunnan

1.2 數(shù)據(jù)來源

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于鎮(zhèn)雄縣、威信縣統(tǒng)計(jì)部門提供的統(tǒng)計(jì)年鑒、社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)公報(bào)、環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。數(shù)字高程模型圖(DEM)通過鎮(zhèn)雄縣和威信縣等高線提取，土地利用類型圖來源于2017年鎮(zhèn)雄縣和威信縣的土地變更數(shù)據(jù)庫，土壤數(shù)據(jù)(1∶10萬)來源于世界土壤數(shù)據(jù)庫(HWSD)[8]，流域內(nèi)部2個(gè)氣象站點(diǎn)2017年的逐日氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)及CMADS數(shù)據(jù)庫中2008～2016年的氣象數(shù)據(jù)作為直接輸入數(shù)據(jù)[9]，包括日降水量、最高最低氣溫、氣壓、風(fēng)速、日照時(shí)數(shù)和相對(duì)濕度。

1.3 研究方法

1.3.1SWAT模型

河流徑流量的時(shí)空模擬采用SWAT模型，平臺(tái)為ArcSWAT。SWAT模型是美國農(nóng)業(yè)部(USDA)農(nóng)業(yè)研究局(ARS)開發(fā)的流域尺度模型，SWAT模型主要包括水文過程子模型、土壤侵蝕子模型和污染負(fù)荷子模型，它主要用于模擬地表水和地下水的水質(zhì)和水量，長(zhǎng)期預(yù)測(cè)土地管理措施對(duì)具有多種土境、土地利用和管理?xiàng)l件的大面積復(fù)雜流域的水文、泥沙和農(nóng)業(yè)化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)量的影響[10-12]。模型先將流域劃分為子流域，再根據(jù)土地利用、土壤類型和坡度來劃分水文響應(yīng)單元，根據(jù)水量平衡方程模擬流域的水文循環(huán)過程[13-14]。

(1)

式中：SWt表示土壤最終含水量，SW0表示第i天土壤初始含水量，t表示時(shí)間，Rday表示第i天的降水量，Qsurf表示第i天地表徑流，Ea表示第i天的蒸散發(fā)量，wseep表示第i天離開土壤剖面底部的滲透水流和旁通水流水量，Qgw表示第i天回歸流的水量。

1.3.2污染負(fù)荷核算

結(jié)合流域現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，按照城鎮(zhèn)生活點(diǎn)源、工業(yè)點(diǎn)源、規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖點(diǎn)源、農(nóng)村生活非點(diǎn)源、散養(yǎng)畜禽非點(diǎn)源、種植業(yè)非點(diǎn)源6個(gè)主要污染源對(duì)研究區(qū)域的污染源入河量進(jìn)行核算，研究確定流域污染源結(jié)構(gòu)及特征，識(shí)別影響流域生態(tài)環(huán)境的主要污染源。

(1) 城鎮(zhèn)生活點(diǎn)源。城鎮(zhèn)生活考慮生活污水和生活垃圾，污染物排放量采用人均排污系數(shù)法計(jì)算，排污系數(shù)參考《第一次全國污染源普查：城鎮(zhèn)生活源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》。計(jì)算公式如下：

Wc=365×POPc×αc

(2)

式中：Wc是城鎮(zhèn)生活污染物產(chǎn)排量，t/a；POPc是城鎮(zhèn)人口；αc是城鎮(zhèn)生活污染物產(chǎn)排系數(shù)。

(2) 工業(yè)點(diǎn)源及規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖點(diǎn)源。工業(yè)點(diǎn)源及規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖點(diǎn)源排放數(shù)據(jù)來源于環(huán)保部門提供的環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和污染源普查數(shù)據(jù)，以及農(nóng)業(yè)部門提供的規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)(小區(qū))的資料。

(3) 農(nóng)村生活非點(diǎn)源、散養(yǎng)畜禽非點(diǎn)源、種植業(yè)非點(diǎn)源。采用土壤流失系數(shù)和肥料流失系數(shù)，結(jié)合肥料施用量，計(jì)算種植業(yè)非點(diǎn)源污染排放量，系數(shù)參考《第一次全國污染源普查：農(nóng)業(yè)污染源肥料流失系數(shù)手冊(cè)》。采用排污系數(shù)法核算農(nóng)村生活污水、生活垃圾污染物排放量及散養(yǎng)畜禽排放量，排放系數(shù)參考《第一次全國污染源普查：畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》。

根據(jù)《全國水環(huán)境容量核定技術(shù)指南》[15]，城鎮(zhèn)生活點(diǎn)源、工業(yè)點(diǎn)源、規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖點(diǎn)源污染物入河系數(shù)取值為0.9。根據(jù)《水體達(dá)標(biāo)方案編制技術(shù)指南》[16]，結(jié)合流域?qū)嶋H情況，假設(shè)非點(diǎn)源污染物入河系數(shù)與距河道距離呈遞減關(guān)系，采用監(jiān)測(cè)斷面污染物通量核定，確定農(nóng)村生活非點(diǎn)源、散養(yǎng)畜禽非點(diǎn)源、種植業(yè)非點(diǎn)源污染物入河系數(shù)列于表1。統(tǒng)計(jì)各污染源類別排放量，然后乘以入河系數(shù)，計(jì)算污染負(fù)荷入河量。

表1 距河道不同距離入河系數(shù)[16]Tab.1 The rate loss of non-point source pollution loads at different distance of entering river

流域監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可獲得量較少，采用統(tǒng)計(jì)估算法復(fù)核水污染物最終入河量。公式如下[16]：

(3)

式中：OPA為監(jiān)測(cè)斷面污染物通量，t/a；R為徑流量，萬m3/a；PC為實(shí)測(cè)污染物濃度，mg/L；m為監(jiān)測(cè)次數(shù)。

1.3.3水環(huán)境承載能力

根據(jù)《全國水環(huán)境容量核定技術(shù)指南》[15]，水環(huán)境容量通?？煞譃槔硐胨h(huán)境容量、(實(shí)際)水環(huán)境容量和剩余環(huán)境容量。理想水環(huán)境容量是指通過模型正向計(jì)算得出的水體的環(huán)境容量，是水體的最大允許容納的各類污染源排放的污染物總量；(實(shí)際)環(huán)境容量是指在理想水環(huán)境容量扣除控制單元非點(diǎn)源(面源)污染物入河量后剩余的環(huán)境容量，是點(diǎn)污染源的最大污染物入河量；按照各控制單元點(diǎn)源入河平均系數(shù)，反向折算到陸上，得到最大允許排放量。當(dāng)(實(shí)際)環(huán)境容量大于點(diǎn)源現(xiàn)狀入河量時(shí)，(實(shí)際)環(huán)境容量減去點(diǎn)源現(xiàn)狀入河量為剩余環(huán)境容量，而當(dāng)(實(shí)際)環(huán)境容量小于點(diǎn)源現(xiàn)狀入河量時(shí)，(實(shí)際)環(huán)境容量減去點(diǎn)源現(xiàn)狀入河量為削減量。本研究利用最大允許排放量及剩余環(huán)境容量表征研究區(qū)域的水環(huán)境承載能力狀況。

(1) 計(jì)算因子。根據(jù)國家和地方規(guī)定，重點(diǎn)污染因子篩選確定為COD、NH3-N和TP。

(2) 水質(zhì)模型。水環(huán)境容量的計(jì)算是通過水質(zhì)模型對(duì)污染物在水體中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬，把排污量以及排污口位置等作為模型的輸入條件，通過正向模擬，求得水體水質(zhì)的輸出結(jié)果。目前的水質(zhì)數(shù)學(xué)模型有零維模型、一維模型、二維模型等[17]，對(duì)每個(gè)水環(huán)境功能區(qū)，可根據(jù)其空間形態(tài)、水文、水質(zhì)特征選擇合適的水環(huán)境容量計(jì)算模型。由于赤水河干流平均河寬在50～100 m之間，自然徑流量適中，污染物濃度只在河流縱向上發(fā)生變化，橫向斷面上變化不大，橫向和垂向的污染物濃度梯度可以忽略。根據(jù)適用條件，本次研究對(duì)赤水河干流及支流選用河流一維水質(zhì)模型。

一維水質(zhì)模型如下：

C=C0e-Kx/u

(4)

式中：u為河流平均流速，m/s；x為沿程距離，m；K為污染物綜合降解系數(shù)，d-1；C為沿程污染物濃度，mg/L；C0為水質(zhì)本底濃度，mg/L。

河流的水文條件年際、月際變化非常大。為使河流水環(huán)境容量測(cè)算更具有保證性及符合實(shí)際情況，采用SWAT模型模擬出多年平均每月的河流流量空間數(shù)據(jù)，然后根據(jù)曼寧公式測(cè)算河流的流速。曼寧公式為

(5)

式中：V是速度；k是轉(zhuǎn)換常數(shù)，國際單位制中值為1；n是糙率，取值0.03；Rh是水力半徑，是流體截面積與濕周長(zhǎng)的比值；S指明渠的坡度。

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)研究結(jié)果，污染物COD、NH3-N、TP的降解系數(shù)與流速之間呈冪函數(shù)關(guān)系[21]。該研究以污染物COD、NH3-N、TP的降解系數(shù)與流速之間呈冪函數(shù)關(guān)系為基礎(chǔ)，測(cè)算研究區(qū)域不同月份的降解系數(shù)。COD、NH3-N、TP污染物的降解系數(shù)統(tǒng)計(jì)如表2所列。

表2 污染物降解系數(shù)Tab.2 Degradation coefficient of different pollutant d-1

(3) 水環(huán)境容量計(jì)算方程。采用一維水質(zhì)模型得到水環(huán)境容量的計(jì)算公式為[15]

(6)

式中：Wi為第i個(gè)控制單元水環(huán)境容量，t/a；Ci為河段第i個(gè)控制單元的上游水質(zhì)濃度，mg/L；C為水質(zhì)目標(biāo)，為GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)要求限值，mg/L；Qi為第i個(gè)控制單元河道流量，m3/s；Qj為第i個(gè)控制單元廢水入河量，m3/s；u為第i個(gè)控制單元的河流流速，m/s；x為第i個(gè)控制單元的河流長(zhǎng)度，m。

2 結(jié)果與討論

2.1 水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀特征

赤水河流域(云南省)上游為洗白河，扎西河、雙河、倒流河、銅車河等為重要支流。目前，赤水河干流跨界監(jiān)測(cè)斷面為岔河渡口斷面(監(jiān)測(cè)斷面布置示意見圖3)，扎西河常設(shè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面為馬林光溝(上游)、建設(shè)局(上游)、石坎(下游)斷面，洗白河常設(shè)斷面為洗白斷面，地表水功能區(qū)劃要求全部為GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)要求。但是，《建立赤水河流域云南省內(nèi)生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制實(shí)施方案》明確規(guī)定2020年底，岔河渡口、洗白、石坎水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面需穩(wěn)定達(dá)到GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)要求。2011～2017年，水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示：赤水河干流水質(zhì)較好，年均達(dá)到GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)要求；扎西河上游水質(zhì)年均為劣Ⅴ類，而下游水質(zhì)年均為Ⅲ類(見圖4)。

圖3 主要河流水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面分布示意Fig.3 Distribution diagram of water quality monitoring section of main rivers in Chishui River Basin (Yunnan territory)

圖4 2011～2017年主要河流斷面水質(zhì)類別示意Fig.4 Water quality status of the main rivers in Chishui River Basin(Yunnan territory)during 2011～2017

建設(shè)局?jǐn)嗝嫖挥谠骱油趴h城城區(qū)段，2011～2015年(2016年后未監(jiān)測(cè))，該斷面COD、NH3-N、TP、高錳酸鹽指數(shù)及五日生化需氧量最大超標(biāo)倍數(shù)分別為5.76，9.90，4.80，0.93和10.75，水質(zhì)狀況常年為劣Ⅴ類。2011～2017年，跨界斷面岔河渡口高錳酸鹽指數(shù)及五日生化需氧量?jī)身?xiàng)指標(biāo)均滿足GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，COD、NH3-N及TP等3項(xiàng)指標(biāo)則偶有超過Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)月份集中在春夏兩季，豐水期降水將面源污染物沖刷入河是岔河渡口斷面水質(zhì)超標(biāo)的主要原因之一。洗白斷面除高錳酸鹽指數(shù)外，其余指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果均有月份不同程度超出GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)時(shí)段無明顯季節(jié)變化規(guī)律。石坎斷面除高錳酸鹽指數(shù)外的其余水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)均出現(xiàn)超出GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象，且超標(biāo)的月份無明顯季節(jié)分布規(guī)律。2011～2017年，馬林光溝斷面水質(zhì)狀況較好，COD、NH3-N、TP、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量水質(zhì)達(dá)到GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的月份數(shù)占總監(jiān)測(cè)次數(shù)比例分別為97.62%、100%、100%、100%及95.24%。

2.2 水環(huán)境控制單元?jiǎng)澏?/h3>

基于GIS和數(shù)字高程模型(DEM)，結(jié)合流域水文特征，采用ArcGIS的Hydrology模塊，選取適當(dāng)閾值劃分匯水單元。在流域水系分析的基礎(chǔ)上，考慮行政區(qū)劃、水環(huán)境功能區(qū)劃、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位、排污特征等因素，結(jié)合水源保護(hù)區(qū)等高功能水體保護(hù)區(qū)，充分考慮工業(yè)園區(qū)、縣城城區(qū)、污水處理廠排污口、各縣區(qū)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)主體功能區(qū)劃，將研究區(qū)域劃分為26個(gè)水環(huán)境控制單元，如圖5所示。

圖5 研究區(qū)域水環(huán)境控制單元細(xì)化分布示意Fig.5 Detailed spatial distribution of controlling units of water environment

2.3 河流徑流量時(shí)空模擬

利用SWAT模型模擬流域地表流量分布如圖6所示，SWAT模型重要參數(shù)校正結(jié)果列于表3。由于流域水文數(shù)據(jù)較為缺乏，采用昭通市水文局提供的流域多年河流水文數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證與校核(見圖7)。驗(yàn)證結(jié)果顯示：赤水河干流、倒流水河、扎西河、妥泥河、銅車河、母享河的相對(duì)誤差為-8.78%，6.70%，-7.75%，34.73%，-20.38%，-25.91%，SWAT模型模擬結(jié)果基本合理可靠。模擬結(jié)果顯示：研究區(qū)域水資源較為豐富，赤水河干流、重要支流扎西河、倒流河、銅車河、雙河多年地表平均徑流量依次為7.00億、1.58億、2.97億、2.00億、0.21億m3。赤水河流域不同月份河流徑流分布差異較為明顯，6～9月是豐水期，10月～11月平水期，11月至次年4月為枯水期，河流徑流量空間分布差異較為明顯。

圖6 研究區(qū)域多年流量時(shí)空分布示意(單位：m3/s)Fig.6 Temporal and spatial distribution diagram of multi-year runoff

圖7 SWAT地表徑流模擬驗(yàn)證示意Fig.7 Observed and simulated annual runoff during 2008～2017

表3 SWAT地表徑流模擬校正參數(shù)結(jié)果Tab.3 Correction results of the main calibration parameters in SWAT model

2.4 污染負(fù)荷特征分析

2017年，流域內(nèi)COD、NH3-N、TP排放量分別為20 027.14，1 355.41，526.93 t；COD、NH3-N、TP入河總量分別為5 330.89，500.46，102.52 t(見表4)，城鎮(zhèn)生活源污染物入河量占比較大。扎西鎮(zhèn)、赤水源鎮(zhèn)、坡頭鎮(zhèn)、大灣鎮(zhèn)、母享鎮(zhèn)污染物入河量占全流域污染物入河總量的比例較高(約占入河總量的比例為47.7%)，水田鎮(zhèn)、魚洞鄉(xiāng)、黑樹鎮(zhèn)、花朗鄉(xiāng)、尖山鄉(xiāng)入河量占比較小(約占入河總量的比例為16%)。除威信扎西鎮(zhèn)外，流域內(nèi)16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)“兩污”處理設(shè)施接近空白，城鎮(zhèn)生活源已成為流域第一大污染來源。

表4 研究區(qū)域污染負(fù)荷入河量構(gòu)成表Tab.4 Pollution loads from different pollution sources into river

2.5 水環(huán)境承載能力計(jì)算

赤水河流域COD、NH3-N、TP的理想水環(huán)境容量分別為26 001.69，1 771.88，403.75 t/a，流域總體理想環(huán)境容量較大，與豐富的水資源密切相關(guān)。26個(gè)控制單元中，倒流河雙河鄉(xiāng)控制單元、倒流河水田鎮(zhèn)控制單元、赤水河坡頭鎮(zhèn)控制單元、赤水河水田鎮(zhèn)控制單元4個(gè)控制單元的理想環(huán)境容量較大，占流域總理想環(huán)境容量的50%以上；雙河雙河鄉(xiāng)控制單元、母享河支流母享鎮(zhèn)控制單元的理想環(huán)境容量較小，小于流域總理想環(huán)境容量的1%；扎西河所屬控制單元理想環(huán)境容量占流域總理想環(huán)境容量的7%以上，COD、NH3-N、TP的理想水環(huán)境容量分別為1 930.89，132.45，30.20 t/a。

赤水河流域COD、NH3-N、TP的允許排放總量為26 328.99，1 834.38，402.09 t/a。26個(gè)控制單元中，倒流河雙河鄉(xiāng)控制單元、倒流河水田鎮(zhèn)控制單元、赤水河坡頭鎮(zhèn)控制單元、赤水河水田鎮(zhèn)控制單元4個(gè)控制單元的允許排放量較大，占流域總允許排放量的54%以上；赤水河果珠鄉(xiāng)控制單元、大灣鎮(zhèn)坡頭鎮(zhèn)控制單元的允許排放量較小，小于流域總允許排放量的1%；扎西河所屬控制單元允許排放量占流域總允許排放量的9%以上，COD、NH3-N、TP的允許排放量分別為2 482.89，166.59，37.01 t/a。各控制單元最大允許排放量列于表5。

赤水河流域COD、NH3-N、TP的剩余水環(huán)境容量分別為13 833.98，696.59，129.46 t/a。26個(gè)控制單元中，倒流河雙河鄉(xiāng)控制單元、倒流河水田鎮(zhèn)控制單元、赤水河坡頭鎮(zhèn)控制單元、赤水河水田鎮(zhèn)控制單元4個(gè)控制單元的剩余環(huán)境容量較大，占流域總剩余環(huán)境容量的50%以上。由于污染物入河量超過其理想環(huán)境容量，扎西河上游扎西鎮(zhèn)控制單元COD、NH3-N、TP污染物無剩余水環(huán)境容量，扎西河中游扎西鎮(zhèn)控制單元、扎西河下游扎西鎮(zhèn)控制單元TP污染物無剩余水環(huán)境容量(見表5)。目前威信縣城(扎西鎮(zhèn))每年仍有39.67萬t未經(jīng)處理的生活污水直接排入扎西河，且所產(chǎn)生的4.75萬t生活垃圾僅運(yùn)至縣城生活垃圾堆放場(chǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)易堆放處置，縣城城區(qū)長(zhǎng)時(shí)間維持合流制排水系統(tǒng)，雨季合流污水溢流嚴(yán)重，污水收集管網(wǎng)覆蓋率低，生活污水處理能力不足，這是導(dǎo)致扎西鎮(zhèn)(扎西河)已基本無水環(huán)境剩余容量，水環(huán)境承載狀態(tài)為已超載的主要原因。

表5 研究區(qū)域控制單元允許排放量和剩余環(huán)境容量分布Tab.5 Permissible emissions and residual environmental capacity of controlling units t/a

3 結(jié) 論

(1) 在流域SWAT模型徑流時(shí)空模擬的基礎(chǔ)上，測(cè)算流域內(nèi)COD、NH3-N、TP的允許排放總量為26 328.99，1 834.38，402.09 t/a，流域COD、NH3-N、TP的剩余水環(huán)境容量分別為13 833.98，696.59，129.46 t/a，流域總體水環(huán)境承載能力較強(qiáng)。

(2) 流域理想水環(huán)境容量、最大允許排放量和剩余環(huán)境容量的時(shí)空分布能為流域水環(huán)境精細(xì)管理提供重要參考。扎西鎮(zhèn)扎西河已基本無水環(huán)境剩余容量，流域城鎮(zhèn)污水垃圾收集處理率普遍較低，城鎮(zhèn)生活源已成為流域第一大污染來源，水環(huán)境承載力局部已呈超載狀態(tài)。

致 謝

昭通市生態(tài)環(huán)境局張寧和楊凌波提供了有益的建議和鼎力支持，特表感謝!