全国重要水功能区达标评价与承载力协同分析

全国重要水功能区达标评价与承载力协同分析

李扬1,2,朱党生2,廖文根2,史晓新2,张建永2

(1.中国水利水电科学研究院,北京100038;2.水利部水利水电规划设计总院,北京100120)

摘要：采取全指标评价法和双指标评价法对全国4493个重要江河湖泊水功能区的水质达标率进行评价。结果表明,两方法的评价结果存在着明显的差异——全国重要水功能区水质达标率分别为61.2%和49.6%,双指标评价结果好于全指标评价结果。根据水功能区纳污能力和现状污染物入河量的关系,对水功能区承载力进行分析。结果表明,全国未超载的水功能区有2907个(占64.7%),而另外35.3%的超载水功能区以25%左右的纳污能力接纳了60%以上的污染物入河量，表明功能区超载而水质达标的问题普遍存在,原因是纳污能力计算标准偏严格而导致。同时还大量存在功能区不超载但水质不达标的情况,这主要有污染物的质量浓度背景值高、受到上游功能区污染物超标入河量的影响，以及对农业面源污染入河量暂无法全面测量等原因。

关键词：水功能区; 水质达标率;全指标评价法;双指标评价法;承载力;协同分析

DOI：10.3880/j.issn.1004-6933.2015.03.001

基金项目:水利部水资源费项目

作者简介:李扬(1983—),男,工程师,博士研究生,研究方向为水资源保护规划设计与研究。E-mail:liyang@giwp.org.cn

中图分类号：TV212.4文献标志码：A

收稿日期：(2015-03-25编辑：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

水功能区是指为满足水资源开发利用和节约保护的需求,根据水资源自然条件和开发利用现状,按照流域综合规划、水资源保护规划和经济社会发展要求,在相应水域按其主导功能划定范围并执行相应水环境质量标准的水域。制定水功能区划,加强水功能区监督管理,对促进水资源合理开发和有效保护,落实最严格水资源管理制度,实现水资源可持续利用具有重要意义。

2012年底,国务院批复颁布了《全国重要江河湖泊水功能区划(2011—2030年)》(以下简称《区划》)。国务院在批复中明确提出《区划》是全国水资源开发利用与保护、水污染防治和水环境综合治理的重要依据,要根据不同水域的功能定位,实行分类保护和管理,促进经济社会发展与水资源承载能力相适应,力争到2020年水功能区水质达标率达到80%,到2030年水质基本达标。

笔者对《区划》中全国4493个重要水功能区的水质达标现状进行分析和评价,结合水功能区纳污能力及入河污染现状,剖析水质达标评价成果与环境承载现状间的关系,旨在为加强水功能区管理,推进实现国务院提出的水质管理目标提供思路和建议。

1水功能区现状达标评价

1.1评价指标

本研究对重要江河湖泊水功能区分别开展全指标(GB3838—2002《地表水环境质量标准》中的常规监测项目)和双指标(CODMn或(COD)和NH3-N)评价。

全指标评价分两种情况:在非饮用水水源保护区采取24项指标进行评价,包括水温、pH值、DO等;在饮用水源保护区采用增加了硫酸盐、氯化物、硝酸盐、铁、锰等5项指标的共29项指标进行评价。双指标评价是对全指标评价的简化,选取最具代表性的COD和NH3-N两项关键指标开展评价,是对不具备全指标监测条件的地区评价工作的简化处理。双指标评价法在具备评价条件的湖库增加了TP、TN两项指标。

1.2评价方法

水功能区水质达标评价按照GB3838—2002《地表水环境质量标准》、SL395—2007《地表水资源质量评价技术规程》的要求,原则上采用频次法进行,年度监测次数不低于6次，水质达标率大于等于80%的水功能区为达标水功能区。对年度监测次数低于6次的河流源头保护区、自然保护区及保留区,按年均值法进行水质达标评价,水质评价类别等于或优于水功能区水质目标的水功能区为达标水功能区。水功能区水质达标率按水功能区个数进行统计。太湖流域水功能区水质达标评价与《太湖流域水环境综合治理总体方案》有关要求相衔接。

评价数据原则上采用2010年监测资料,对无当年实测数据的,采用近3年水功能区监测资料并充分收集和利用已有监测成果。对除河流源头保护区、自然保护区以及保留区之外的其他类型水功能区,因监测频次不足或缺少评价数据,无法按频次法开展评价的,本研究请相关的省区或流域机构开展了补充监测;对确实无法补充监测的,采用年均值法或结合近几年监测成果、上下游水质资料以及现场调研工作情况,进行综合分析确定。

水功能区水质评价指标代表值的确定,按照以下几种情况来进行:①具有一个代表断面的水功能区,以该断面的水质监测数据作为该水功能区的水质评价指标代表值;②具有两个或两个以上代表断面的水功能区,采用各代表断面水质评价指标值的算术平均值,作为该水功能区水质评价指标代表值;③缓冲区有多个水质监测代表断面时,采用该区省界控制断面监测数据作为水质评价指标代表值;④对饮用水源区采用水质最差的断面监测数据作为该功能区的水质评价指标代表值;⑤左、右岸水功能区不同,而有全断面监测资料时,分别用左、右岸测点的监测结果来代表不同水功能区,分别进行统计。

1.3评价结果

评价结果表明,双指标评价结果优于全指标评价结果:双指标评价结果为Ⅲ类及优于Ⅲ类的水功能区有2864个,占67.2%;全指标评价结果为Ⅲ类及优于Ⅲ类的水功能区有2561个,占60.1%。双指标评价为劣Ⅴ类的水功能区共633个,占14.9%。

全指标和双指标的评价结果表明,水质达标的水功能区分别为2112个和2609个,水质达标率分别为49.6%和61.2%,双指标达标率较全指标高11.6%。南方地区的水功能区水质达标率总体上高于北方地区,其中西南诸河区、珠江区、东南诸河区、长江区、西北诸河区的水质达标率较高,均接近或者高于60%;而松花江区、辽河区、海河区及太湖流域的水质达标率偏低,均低于40%(表1,图1)。

不同类型水功能区分析表明,保护区、保留区和饮用水水源区的水质达标率相对较高,其中全指标评价的保护区、保留区和饮用水水源区水质达标率分别为54.2%、71.7%和58.5%,双指标评价的保护区、保留区和饮用水水源区水质达标率分别为67.6%、82.2%和70.8%。而农业用水区、景观娱乐用水区和过渡区的水质达标率偏低,均低于50%,见表2和图2。全国跨省水功能区有348个,其中参与评价的水功能区346个,全指标评价和双指标评价的水功能区达标率分别达到49.7%和60.1%。

表1　全国重要江河湖泊水功能区现状水质达标状况

图1　各水资源一级区重要江河湖泊 水功能区水质现状达标率

水功能区类型参评水功能区个数/个全指标评价双指标评价达标个数/个达标率/%达标个数/个达标率/%保护区61833554.243269.9保留区67948871.956483.1缓冲区45817838.923250.7开发利用区饮用68740258.549271.6工业55327249.233059.7农业62518629.825741.1渔业904246.75561.1过渡30911938.514446.6景观2439237.910342.4全国合计4262211449.6260961.2

图2　不同类型水功能区现状水质达标率

2水功能区承载状况分析

根据水功能区纳污能力和现状污染物入河量的关系,将水功能区分为未超载区(无现状污染物入河量,以及现状污染物入河量小于或等于河道纳污能力)和超载区(现状污染物入河量大于河道纳污能力)两类。各水资源一级区不同承载类型水功能区个数比例见图3。

图3　各水资源一级区不同承载类型水功能区个数比例

分析表明,全国未超载的水功能区有2907个(占64.7%),所对应的COD与NH3-N纳污能力分别占全国总量的73.8%、76.0%,COD与NH3-N的入河量分别占全国总量的37.4%、34.7%。超载的水功能区有1586个,占全国总数的35.3%,其中COD与NH3-N纳污能力分别占全国总量的26.2%、24.0%,COD与NH3-N入河量分别占全国总量的62.6%、65.3%,即全国35%的超载水功能区以25%左右的纳污能力接纳了60%以上的污染物入河量,见表3。

对各水资源一级区中超载的水功能区进行超载程度分析,发现NH3-N的超载程度总体上比COD超载程度大,其中COD入河量超载1倍以上的有淮河区、松花江区、海河区和西南诸河区,其中淮河区超出2倍以上;而各水资源一级区的NH3-N入河量均超载1倍以上,其中淮河区、辽河区、松花江区、海河区、珠江区、黄河区和西南诸河区则超出3倍以上。

表3　重要江河湖泊水功能区承载状况分析

3达标评价与承载能力关系分析

对照水功能区达标率与超载功能区占比2项指标,可以发现二者间并无良好的对应关系。在长江流域、太湖流域、东南诸河流域、珠江流域、西北诸河流域,水功能区不达标率与超载功能区占比率基本持平,而在松花江流域、辽河流域、海河流域、黄河流域、淮河流域以及西南诸河区,二者之间差别较大,且不达标功能区个数要远多于超载功能区。

从超载功能区入河污染物超载率来看,松花江流域、辽河流域、海河流域、黄河流域、淮河流域以及西南诸河区的超载功能区特征污染物平均超载率较其他几个流域明显要高很多,以NH3-N为例,上述6个一级区的平均超载率为5.1,而另外5个一级区的平均超载率仅为2.6,见表4和图4。

图4　水功能区不达标率与超载功能区占比对照

水功能区达标率与超载功能区占比率的不完全相关性,说明并非入河污染物超标的功能区均为现状不达标,或者并非现状入河污染物不超标的功能区其现状一定达标。对于污染物入河量超载而水质现状评价达标的功能区,主要是因为纳污能力计算标准严格,采用的水文条件大多选用90%或75%保障率最枯月均流量,而大多数时段的河流流量是大于这个流量值的,因而即使污染物入河量超过水域纳污能力,测量得到的污染物质量浓度值仍有很大可能低于水质目标质量浓度值,因而水功能区水质仍是达标的。

另一种情况下,也大量存在着现状污染物入河量不超载但仍水质不达标的功能区,究其原因,有以下3种情况:①河流天然本底状况较差,污染物的质量浓度背景值高;②受到上游功能区污染物超标入河量的影响,与本功能区污染物叠加导致水质不达标;③受监测条件所限,入河污染物仅考虑集中式点源污染,而对农业面源污染入河量则暂无法全面测量,在一些农药化肥施用量相对较高、农田灌溉面积较广阔的地区,尽管点源污染入河量不高,但仍存在着实测功能区水质不达标的问题。

4讨论与建议

a. 功能区水质评价采取全指标评价和双指标评价两种方法,评价结果存在着明显的差异,双指标评价结果好于全指标评价结果。为落实最严格的水资源管理制度,应完善水质监测网络建设,以保障水质评价工作可采用全指标评价法进行。

b. 重要江河湖泊水功能区的纳污能力受水资源条件等因素影响,在空间上分布不均匀,与经济社

表4　水资源一级区达标率与超载状况对照

会发展布局及污染物排放的空间布局不相匹配。受经济社会发展布局、沿河地形条件等的影响,我国主要江河约有一半左右的排污口集中在城市及江河的下游河段,而这些河段的纳污能力有限。保护区和保留区虽有一定纳污能力,但其水质目标按现状水质进行控制,保护要求高,在空间上也不是污染物排放的主要水域。

c. 从部分功能区存在超载但水质达标的问题来看,今后可对纳污能力的计算方法进一步研究探讨,特别是对汛期与非汛期采用不同的计算条件。

d. 从部分功能区存在不超载但水质不达标的问题来看,从保障完成规划水平年水质达标目标的角度,建议进一步对天然本底值超高的功能区进行梳理统计,将这部分功能区作为规划水平年不达标功能区,或者在达标目标中建议暂不考虑这部分功能区。对于功能区不达标且影响下游功能区达标的,建议作为排污口治理的重点区域;对于农业面源污染影响功能区达标的情况,建议进一步加强农业面源污染治理,并对面源污染强化监测与评估。

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