水环境容量流域评估及其可持续发展

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　　摘要：本文通过对水环境容量负荷率的分析，计算出几种水环境安全等级划分方法，并对我国流域/区域水环境安全状况进行了分级评估，保障水资源水环境的可持续利用和发展。
　　关键词：水环境容量；流域评估；可持续发展
　　1.引言
　　 自20世纪70年代以来，我国就开始了关于水环境容量的相关研究，在理论研究方面取得了很大进展，并一定程度上应用于环境管理。基于水环境容量的相关技术和手段，如总量控制、排污许可证制度在部分区域的小范围内开展了试点应用并取得了一定的成绩。2003年，中国环境规划院组织完成了全国地表水环境功能区划工作，这是水环境容量的基础工作，有了水环境功能区划，才能确定水体的水质目标，进而计算水环境容量；随后中国环境规划院又组织完成了全国地表水环境容量核定工作，通过此工作，第一次摸清了我国的容量资源分布状况。这两项工作的完成，丰富和完善了水环境功能区划理论及方法、水环境容量计算模型及方法方面的经验，并获得了大量的第一手资料，为以环境容量分布状况为依据约束和指导社会经济发展和产业布局奠定了基础。
　　 过去水环境容量研究和实践主要从自身角度出发，还没有做到将水环境容量真正与地区[8]的经济、社会发展挂钩，还没有成为环境管理基础。问题的解决主要集中于以下两个方面，一是解决水环境容量应用的准确性问题，真正建立水体“污染物－水质”准确的输入响应关系；二是明确水环境容量应用的安全程度，即如何控制才能既保证水环境处于安全水平、同时不影响地区的经济发展和人民正常生活这两方面的问题。目前，随着水环境容量测算模型和技术的深入发展第一个问题已基本解决，本研究重点对水环境容量应用的安全性进行分析，基于区域宏观管理在新形势下的需要进行有针对性地研究。
　　2.不同保证率地表水资源量条件下的水环境容量转化
　　 容量测算过程中常用的90％保障率与环境管理需要存在一定的差异，需要分析风险概率，基于水环境安全和环境管理的要求确定水环境容量。按照自产水资源量计算水环境容量，可以使用统一的水质标准既方便比较，又坚持了公平和公正性，也避免了有水资源而无水环境容量（水质标准为Ⅰ类和Ⅱ类的水体）的矛盾现象。
　　 选择50%、75%和90%三个不同保证率条件下的地表水资源量，分别代表平水年、枯水年和特枯水年的地表水资源量。可证，对于某流域/区域内全部水体，忽略非汛期流速和降解能力的变化，不同保证率地表水资源量之比即为对应的水环境容量之比。
　　 对于流域/区域尺度的水环境容量计算，以上结论意义重大。受制于人力物力，流域/区域尺度的水环境容量计算往往只能计算某一保证率地表水资源量条件下的水环境容量。流域/区域尺度的水环境容量计算精度要求不高，因此，已知某保证率地表水资源量条件下某流域/区域内全部水体的水环境容量，又知该保证率和另一保证率地表水资源量，即可得另一保证率地表水资源量条件下某区域/流域内对应水体的水环境容量。
　　3.水环境容量负荷率概念及水环境安全分级评估方法
　　 水环境容量负荷率即为某污染物入河量与水环境容量的比值。如果比值大于1，说明人类活动超出水环境容量负荷。考虑我国目前环境现状和环境管理的需要，将水环境安全状态划分为四个级别，分别为：
　　 Ⅰ级：表示水体环境处于良好状态，此时进入水体的污染物总量低于90％保证率年径
　　 流量下的水环境容量；
　　 Ⅱ级：表示水环境处于一般状态，此时进入水体的污染物量介于75％保证率年径流量和90％保证率年径流量下的容量之间；
　　 Ⅲ级：表示水环境已处于警戒状态，此时进入水体的污染物量介于50％保证率年径流量和75％保证率年径流量下的容量之间，存在一定的风险；
　　 Ⅳ级：表示水体环境已处于危机状态，此时进入水体的污染物量已高于50％保证率年径流量下的水环境容量，水质将发生明显的恶化趋势。
　　4.我国水环境安全分级评估
　　4.1计算方法
　　 选取化学需氧量为控制因子，以流域/区域为单元，计算境内水体在90%保证率地表水资源量条件下的水环境容量，折算得到50%和75%保证率地表水资源量条件下的水环境容量。以调查得到的流域/区域化学需氧量排放总量为基础，考虑南北方和流域间的差异，分别选取适当的入河系数和非点源分担比例，折算得到各流域/区域化学需氧量当年入河总量。入河总量与水环境容量的比值即为现状水环境容量负荷率，计算公式如下：
　　
　　 式中：A是水环境容量负荷率；W现状是点源污染物排放量；r1是点源污染物的入河系数；r2是点源污染物在污染物总入河量的贡献率/分担比例；W90%是90%保证率地表水资源量条件下计算得到的水环境容量，Qα%是50%或者75%保证率的地表水资源量。
　　4.2流域评估结果
　　 评估结果如表1。总体上看，我国水环境安全状况呈西部好于东部、南部好于中北部的特点。由于我国的开发活动相对集中于东部的七大流域，因此东部水环境安全状况堪忧。七大流域中，位于我国南部的长江流域和珠江流域处于良好状态；位于中北部的除松花江流域处于一般状态，辽河流域、海河流域、淮河流域和黄河流域均处于危机状态。
　　 表1我国七大流域水环境安全评估分级
　　
　　
　　4.3区域评估结果
　　 我国各省级行政区域的水环境容量承载状况呈明显的片状分布特点。东北片水环境容量承载负荷比较严重，水环境处于危机状态，所占比例约35％；西南片水环境容量承载负荷较小，水环境处于良好状态，所占比例约25％；西北片和东南片部分区域的水环境容量承载负荷相对较轻，水环境处于一般状态，所占比例约25％；其余区域介于一般状态和危机状态之间，划分为警戒状态，所占比例约15%。具体分布为：
　　 （1）福建、江西、广西、海南、四川、贵州、云南和青海处于良好状态，这些地区的水资源相对比较丰富，大多数地区目前经济欠发达，因此水环境状况总体较好；
　　 （2）内蒙古、黑龙江、安徽、湖北、湖南、甘肃和新疆处于一般状况，这些地区多为水量相对丰富、经济一般地区；
　　 （3）广东、重庆和宁夏处于境界状态，这些地区自产水资源并不丰富，有的地区经济发展较快，水环境承受较大的压力；
　　 （4）北京、天津、河北、山西、上海、江苏、辽宁、吉林、山东、河南和陕西处于危及状态，这些地区多为水资源贫乏，经济发展速度较快，水环境承受较高的负荷。
　　5.结论与展望
　　 本文提出了基于水环境容量基础研究的水域环境安全分级预警体系。由基准的多个保证率水量条件，确定了警戒的保证率水量条件和对应的分级原则、分级方法，不仅可对当前我国各个区域的水环境容量负载率进行评估，更可通过多年的连续评估，寻找其中的规律，为水环境管理提供政策建议。
　　 进一步深化容量区划理论技术，推进基于水环境容量的四类主体功能区划分。“十一五”规划中明确指出，国土空间将划分为优化开发、重点开发、限制开发和禁止开发四类主体功能区，并按照主体功能定位调整完善区域政策和绩效评价。在对水域进行容量分级划分的基础上，可以进一步借助GIS空间分析和遥感技术，延伸至陆域控制范围，统筹考虑区域社会经济布局发展、产业结构和布局方式与环境保护的关系，通过兼顾环境容量负荷和经济增长模式转变的硬性要求，打破行政区域的界限，促进生产要素在区域间自由流动，合理布局生产力，是我国未来城市化健康发展的有效保证。
　　 开展基于水环境容量的分区环境管理政策研究。完善基于水环境容量的河流水环境管理方法，构建容量总量控制制度和排污许可证制度的综合法律法规体系，促进采用市场和非市场手段有效防治水污染。构建水环境容量资源与区域产业布局关系评价指标体系，积极推进以容量引导社会经济布局，保障水资源水环境的可持续利用和发展。
　　
　　注：文章内的图表、公式请到PDF格式下查看

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