小流域水環境綜合治理規劃方法分析

王光輝，王新偉，劉 輝

（1.山東省水利科學研究院，山東 濟南 250014；2.山東省水資源與水環境重點實驗室，山東 濟南 250014；3.中國城市建設研究院有限公司山東分院，山東 濟南 250100）

水利流域按照《小流域劃分及編碼規范（SL653-2013）》流域面積劃分，小流域的面積一般劃定為3~50 km2。流域內水環境一般包括自然水環境與人工改造水環境，水環境的好與壞是反映水資源的可利用程度、防御水害的能力以及社會進步的程度，流域水環境反應自然水環境和社會水環境。自然水環境包括降雨所產生的地面徑流、水生態和水利空間；而社會水環境因素則是包括水安全和水景觀。水環境規劃的目的是保護和利用自然和社會水環境要素，即徑流利用、水生態保護、水空間利用、水安全控制和水景觀利用。旨在通過保護、改善和利用各種水資源來滿足人類的生產活動，從而達到社會可持續發展的目的。流域水環境的規劃與治理是一個綜合的、多因素、多功能的，是自然生態與社會經濟發展相互促進的建設內容，在規劃治理過程中即要保證自然資源的合理利用，又要保持其有可持續發展的強大推動力。社會經濟、自然環境的多樣性致使流域內的水環境污染與防治措施也很難有一個統一的治理途徑。

在進行治理規劃時，應充分調查研究區域社會經濟發展方向、產業發展方向和規模等，并預測和分析區域水環境質量與社會經濟和工業發展的關系。重點是預測水污染負荷增長與污染控制之間的平衡和水污染趨勢，并詳細描述預測措施和成果。規劃制定符合當地實際情況的預測模型，設計出技術措施與工程措施。要將區域中的山、水、林、田、草、耕等自然因素一并考慮，計算各水環境功能區的水污染排放總量，并預測發展趨勢，科學合理制定治理預案。

1 社會經濟結構與水環境的關系

1.1 確立水環境承載力的核心理念

承載力概念自引入生態學以來不斷演化發展，反映了人類社會對自然認識的深化。生態承載力表達了資源環境的供給和容納能力與社會經濟活動可持續強度之間的平衡。覆蓋的技術意義是在保證現有資源合理開發利用和生態環境良性循環發展的前提下，在特定的流域內可持續的人口承載力、經濟開發強度和社會總量的容量限值，所以在水環境區域規劃治理過程中，必須確立環境承載力這個核心理念。

1.2 流域水環境容量與污染物平衡控制

流域水環境的主要載體是地表水體，它涵蓋地表各類形式存在的水面積。水體具有納污功能，水體納污能力的大小取決于水體自凈能力，當納入的污染物量小于水體自凈騰出的容量時，水體就處于環境水質標準之中，因此引出了水環境控制污染量—水環境容量。

流域內水環境容量是指在自然或者人工干預狀態下，保證水體使用功能不被破壞而能容納的污染物在規定的環境目標狀態下的總和。根據區域水環境容量的有限空間就可以嚴格測算，在可控的條件下接納一部分污染物，并使這些污染物在水體環境中得以消除。但在規劃時應設計好向水體排放污染物的時間、地點及合適的方式，技術控制方案以及行政管理手段。一是要制訂出經濟有效的污染控制方案，確定環境凈化與人工處理的比例與標準，應確保排入環境水體的污染物滿足水環境容量的要求。如果已采取的工程處理措施費用達到經濟所能忍受的極限時，就應考慮調整產業結構從而調整產污量；二是要規范企業最大排污量，實行排污許可證制度。

平衡一個流域污染物的產生與消解關系，在規劃治理過程中的控制依據一般采用如下平衡關系式表示：

式中：Wr、WZ、Wc和WZ分別為環境允許最大污染承載量、污染物環境自凈消減量、流域內總產污量和流域需要人工消減量。在規劃過程中一定要保證此式的動態平衡。

1.3 流域污染控制的宏觀管理

我國實施水污染防治措施是區域水污染總量控制，實現總量控制的關鍵環節是總量初次分配，總量是指流域內所有產污過程的總和，包括面源、點源及不確定源。目前，我國排污總量指標以排污許可證的方式向排污者進行初次分配。為了精準掌握、科學合理地確定水污染物總量的初次分配方案，需要多部門、多學科共同確定流域工業污染治理宏觀管理措施，在保證總量控制目標下，兼顧地方經濟社會效益和管理成本。

目前，在我國水流域水環境治理規劃中，大多是以控制單元為基礎，結合當前主要水污染物總量分配原則，提出一套綜合考慮點源面源產出和人為消減、環境消解的關系，通過總體環境生態評價，形成包括山、水、林、田、湖、草、耕等的生態系統。排污管理指標再結合不同的行業特點和社會經濟權重來確定。在確定流域生態安全目標前提下，進一步調整地區產業結構，合理計算出區域生態環境控制參數值，就可以建立污染負荷分配構成模型。目前大多借用以美國TMDL 模型為基本依據，其方法為：

式中：總允許污染負荷TMDL可分解為允許的現存和未來點源的污染負荷（WLA）、允許的現存和未來非點源的污染負荷（LA）和安全臨界值（MOS）；MOS 主要指關于污染物質與受納水體水質之間關系的不確定數量。

“MOS”值在一定的時段內會保持一定的恒定量，但在不同的社會經濟變動、產業結構調整、自然環境改等因素影響下會有很大的變化。在規劃過程中，如何長時期保證此項在安全范圍內需要做很大的工作。目前，可以根據流域內已發生的數據，以及產業規劃、水文氣象規律、預留一定比例的可分配負荷不參與負荷分配，作為不可預見負荷或者條件改變，如計算污染物控制水平等，作為安全臨界值。

2 流域內水體功能及水質控制

2.1 流域水系特點分析

目前人們規劃治理的水環境多指地表水系。小流域地表水體在水生態系統中的自然表現就是濕地，水體環境功能是以濕地所表現的功能而被規劃、保護、利用的。規劃過程要根據污染物的排入與水體環境自凈消減平衡及水質目標綜合分析，摸清當地水體特征、污染物特征，要確保達到水功能區的水環境質量標準條件下要求的污染負荷量。在特定的條件下，水體水環境容量的大小與水系流速、岸邊生態、植物多樣性、河道工程、自動充氧能力等有關。區域水環境規劃、利用要摸清水系特征。一般的有如下幾個方面：流域降雨特性、徑流量及對徑流量的控制能力；區域水量平衡，包括降雨、蒸發等；河道的水動能特性，包括彎曲系數、生態水位線、駁岸狀態等；水體生態環境，包括生物多樣性；水域面積系數，包括淺灘與水泡面積比例等；排、灌設置狀況等水域特征都對水環境承載能力有很大的影響。

2.2 流域水量平衡與水環境需水量管理規劃

水環境治理主要的是要保證水量平衡與污染物平衡，或者稱水量安全與水質安全。如此，流域水環境生態才能健康發展。流域的基本生態水量與生態水環境容量（W），一般采用下式計算：

式中：CS和C0分別表示水體控制水質標準和進入水體污染物濃度；V 表示環境水體量；K為水體消減系數；ΔT 為計算時段；q 為水體流量。

從公式（3）來看，前后兩項是流域進出平衡計算項，而中間則是流域污染物消減過程，式中3個參數中“K”是消減系數，是與水體綜合良性生態有關的參數；“V”也就是流域內保留的水體量，可以看出數值越大，環境水體對于污染物的消減量就越大。為此，在流域規劃與治理時，除了提高水體的生態環境消解系數外，要盡量保持流域內應有的生態水量。生態水量一般的是指直接參與生態治理的水系水體，不包括以特殊需要而設置的水體。譬如以飲用水為目的的水庫、季節性引水灌溉溝、渠等。

《山東省水資源條例》指出：“縣級以上人民政府水行政主管部門和有關部門在編制水資源規劃和開發利用水資源、維護河流合理水量和湖泊、水庫、地下水合理水位、保障基本生態用水需求等方面，應當加強水生態保護，充分考慮生態用水”。同時，還要求“充分考慮水資源和水環境承載能力，合理確定發展布局、結構和規模，保障用水安全”，制定國民經濟和社會發展規劃、城鄉規劃等相關綜合性規劃。

3 水資源開發利用

在水系整治的基礎上，通過綜合治理，對水生態規劃過程中被侵占、填埋的溝、塘進行疏浚、溝通、拓寬，充分發揮水資源、生態、景觀、文化、經濟等綜合效益，營造健康宜居的人居環境具有重要意義。必須針對各流域特點，在流域綜合治理過程中進行全面分析研究，堅持流域整體理念，在加大流域水環境治理投入的同時，加大對生態敏感區的生態建設投入和保護力度，建立排污監測系統和重點企業信息發布平臺，突出抓好農業面源污染監控。

3.1 水質控制

水質提升技術主要由兩大方面要素，一是進區域入水量的控制工程技術；二是水體的自凈控制技術。治理工程設計的內容一定要因地適宜、因項目定基調。盡量不要破壞原有的成熟的生態系統或者大拆大建制造非常態的所謂“理念”工程。關于水體大小與水體深淺的設計標準也應從水體設計目的與水體現狀、水體景觀等情況綜合考慮。在設計工程中要考慮如下幾點：水體自凈稀釋能力的強弱，由水量和流動特性決定；水環境質量目標由水功能區劃確定，與水體污染物現狀濃度及污染源的類型與位置有關；合理的自凈定向影響工程。

3.2 節約用水

在一個特定流域中，科學控制用水量，節約用水，提倡利用中水及非常規水源也是保證水環境健康循環的重要一環。中水的回收利用是節約用水的重要手段之一，也是保護當地水資源的主要手段；同時節約用水可以提高污水處理工程的運行效率，又是保護水資源、涵養水生態環境的基礎條件，在水環境生態規劃治理中一定要注意多水源聯合調度，生態水盡量不占用淡水資源。

4 結 語

1）小流域水環境的好壞主要取決于人類對于環境的保護與利用之間的關系。為此，治理協調社會活動與自然規律之間的關系尤為重要，因為保護生態的主要目的在于充分利用生態。人們在社會活動中需要合理協調生態保護與利用的科學關系。

2）充分考慮工業排污與治理、生活排污與治理的具體標準，考慮區域政策調整，劃分出農業面源污染的綜合治理區域等級。在有關政策允許的情況下，適當調整種植方式，對農村養殖進行合理的規劃和限制。

3）在流域治理規劃中應提高生態建設在流域水環境治理中的投資比例，加大生態敏感區域的治理保護投資，使地區產業結構更加合理化，構建流域生態安全格局。