三峡库区城要镇水环境容量及总量控制研究——以重庆市涪陵区为例

丁世敏，熊竹，封享华，余鑫，刘向伟，敬小英

（1.长江师范学院化学化工学院，重庆涪陵408100；2.长江师范学院三峡库区环境监测与灾害防治工程研究中心，重庆涪陵408100）



三峡库区城要镇水环境容量及总量控制研究
——以重庆市涪陵区为例

丁世敏1，2，熊竹1，2，封享华1，2，余鑫1，刘向伟1，敬小英1

（1.长江师范学院化学化工学院，重庆涪陵408100；2.长江师范学院三峡库区环境监测与灾害防治工程研究中心，重庆涪陵408100）

以重庆市涪陵区为例，在了解区域水环境功能区划及区域水环境质量状况的前提下，采用允许排污量法计算区域内的水环境容量，对区域水污染负荷进行预测，并提供区域配置建议，为十三五期间三峡库区城镇的环境规划、环境目标管理及污染物总量控制提供依据，对优化地方产业结构，促进库区经济与环境的协调发展有重要意义遥

三峡库区；水环境容量；总量控制；水污染防治；区域配置

水环境容量指特定水体在给定的设计水文条件、水功能区目标水质等条件下，满足水域某一水质标准的污染物的最大排放量，它可定量说明区域水体对该污染物的承载能力［1］。本文以三峡库区腹地城镇重庆市涪陵区为例，研究其十三五期间的水环境容量（并提供区域配置建议，为十三五期间三峡库区城镇的环境规划、环境目标管理及污染物总量控制提供依据［2，3］）。

1　区域水环境功能区划与水环境质量状况

重庆涪陵区位于长江、乌江交汇处，是三峡库区腹地重要城镇，幅员面积2 941.46 km2，人口116.67万。区境内除长江、乌江外，有大小河流147条，其中流域面积大于50 km2的有18条［4］。根据重庆市涪陵区水功能区划修编报告，对区境内流域面积在50～1 000 km2的河流及具有城乡供水功能的已建和拟建的小型以上的水利工程按保护区、保留区、饮用水源区、景观娱乐用水区、工业用水区、农业用水区几大类进行了水功能区划。

通过区环境监测站对区内2007-2014年重要河流断面的监测表明，除了有大肠杆菌超标外，其余指标均符合GB3838-2002III类水质以上标准。

2　区域水环境容量计算

2.1计算方法

选取允许排污量法计算水环境容量，依据区境内水域现有排污口的位置、排污方式，限定排污口混合区的长度和宽度，根据水质背景和水质管理目标，计算每个排污口的允许排放量作为该区域水环境容量，区内所有水环境容量之和即为该区域水环境容量［5］。

2.2水域概化及控制边界的选择

在调查和评价区内水域水文、水质、排污口、污染源等资料的前提下，将天然水域长江、乌江及重要支流黎香溪概化成计算水域，根据水环境功能区划和水域区水质敏感点位置分析，确定这些水域水质控制断面位置和浓度控制标准。除了长江在涪陵区入境断面及在清溪镇的出境断面为Ⅱ类标准外，其它各断面执行Ⅲ类水质标准。

2.3水环境容量计算模型

2.3.1长江、乌江干流涪陵段水环境容量计算模型

参照《水域纳污能力计算规程》（GB/T 25173.2010）［6］和《全国地表水水环境容量核定技术指南》［7］，长江、乌江干流均为河宽大于200 m的大河，故采用二维混合模型计算涪陵区的水环境容量。当控制断面达到相应水域水质标准时，河流中某种非持久性污染物的环境容量计算公式为

式（1）中：W为水环境容量（kg·d-1）；C（x，y）为控制点（混合区下边界）的水质标准（mg·L-1）；C0为排污口上游污染物浓度（mg·L-1）；K为污染物综合降解系数（1·d-1）；h为设计流量下污染带起始断面平均水深（m）；x为沿河道方向变量（m）；y为沿河宽方向变量（m）；u为设计流量下污染带内的纵向平均流速（m·s-1）；Ey为横向混合系数（m2·s-2）。

Ey的计算公式为

式（2）中：j为河流平均比降；g为重力加速度（m·s-2）；h为河道断面平均水深（m）。

2.3.2境内其它河流环境容量计算模型

境内其他河流为小河，可采用一维稳态河流水质单指标模型，利用反向计算法计算其环境容量，当控制断面符合指定的水质标准时，河流中某种非持久性污染物的环境容量计算公式为

式（3）中：W为环境容量（kg·d-1）；Qh为河流枯水期流量（m3·s-1）；C0为河流对照断面的背景浓度（mg·L-1）；Cs为河流水质控制标准浓度（mg·L-1）；K为污染物综合降解系数（1·d-1）；L为河流间距（m）；u为河流流速（m·s-1）。

2.4主要控制因子及计算时段

根据涪陵区水体污染状况和总量控制现状，选择化学需氧量COD（chemical oxygen demand）、氨氮作为污染物容量计算的主要控制因子。

考虑到三峡工程正常运行水位为175 m和145 m，不同运行水位下，环境条件不同，水环境容量也不相同，因此，在后面的计算中，长江、乌江干流分别计算两种水位下的环境容量，而支流受长江水位影响不大，计算时不分水位。

2.5参数的确定

根据上述讨论情况，确定选择河段的环境容量主要设计参数如表1、表2所示。表中平均流速的取值参考《三峡库区流域水环境容量与总量控制技术研究》［8］中“长江干流各水质安全保障区计算流速值”，污染物综合降解系数参考“三峡库区不同水位污染物浓度的综合自净系数”；扩散系数参考《长江三峡水利枢纽环境影响报告书》［9］中有关扩散系数的研究；排污口上游污染物浓度为2007-2014年监测平均浓度；其余沿河方向变量、平均河宽等参考“数字重庆”［10］进行估算。

表1　涪陵区长江、乌江干流水环境容量计算的主要参数Table 1Main parameters for calculation of water environmental capacity of the Yangtze River and Wujiang River in Fuling

表2　涪陵区主要支流水环境容量计算的主要参数Table 2Main parameters of calculation of main branch water environmental capacity in Fuling area

2.6计算结果

根据上述参数，计算出涪陵区各水域环境容量如表所示3。

表3　涪陵区重点水域水环境容量Table 3Water environment capacity of key water areas in Fuling District

根据计算结果，目前涪陵区水体COD的环境容量为18 242～24 659吨，氨氮的环境容量为6 058～7 945 t，对比2013年涪陵区共排放COD 15 942.21吨，氨氮1 752吨，可知环境容量尚可满足城市发展需求。对不同水域的水环境容量进行比较分析可看出：

（1）从天然容量现状分布来看，以长江干流中乌江入河口—清溪为最大，其次为龙桥—乌江入河口；乌江干流中以入境断面—入长江河口最大，其次为小溪河；

（2）从剩余容量来看，渠溪河和麻溪河的水质超标严重，这意味着实际进入这些河道的污染负荷已远超过其环境容量，需要削减的污染负荷较大；

（3）从环境容量的空间分布情况来看乌江入河口—清溪的可利用环境容量最大，可考虑在清溪镇适当发展工业企业。

3　污染物总量控制指标分配

3.1区域2015-2020年水污染负荷预测

按照涪陵区城镇总体发展规划对城镇化水平的预测，并参考全国地表水水环境容量核定技术指南中城镇人均产污系数，预测涪陵区生活污染负荷；根据2010-2014年涪陵区各行业情况以及发展趋势，按照涪陵区城镇总体发展规划对涪陵区经济发展的预测，利用万元产值以及类比分析的方法，同时利用部分企业具体情况进行校核，预测出涪陵区2015年和2020年工业污染物负荷产生量（见表4）。

表4　涪陵区2015-2020年水污染负荷预测Table4 Water pollution load forecast in Fuling area from 2015 to 2020

3.2区内水污染物总量控制指标

根据计算的涪陵区水环境容量，参考《重庆市涪陵区人民政府关于印发涪陵区生态建设与环境保护第十二个五年规划的通知》，估算涪陵区2015年水污染物总量控制指标如表5所示。

表5　水污染物总量控制指标Table 5 Total amount control of water pollutants

3.3总量控制指标的分配

根据涪陵区水环境容量，并结合污染排放分布现状，确定污染物排放总量分配方案如表6所示。

表6　涪陵区重点水域污染物总量控制指标的分配Table 6 Distribution of total amount of pollutants in key areas of Fuling

根据涪陵城市发展规划，未来五年内人口将会增长，生活污水会导致涪陵区水污染负荷更重，因此生活污水的削减任务重，其次为工业污水。完成污染物削减任务，要求强化管理，实施工程措施削减污染物，积极推进清洁生产，提升城镇污水处理厂的处理能力，调整产业结构和布局等，为实现区域经济发展与环境保护双赢的目标、建设资源节约型和环境友好型社会提供助力。

［1］付意成，徐文新，付敏.我国水环境容量现状研究［J］.中国水利，2010，7（1）：1.

［2］许振成，彭晓春，贺涛，等.现代环境规划理论与实践［M］.北京：化学工业出版社，2012：148.

［3］杨志峰，李巍，徐琳瑜，等.生态城区环境规划理论与实践［M］.北京：化学工业出版社，2004：107.

［4］涪陵区人民政府.统计年鉴［EB/OL］.（2014-10-14）［2016-02-26］.http：//www.fl.gov.cn/Cn/Common/tjnj.asplmdm=012003&chdlmdm =012003017.

［5］傅慧源.长江干流水域纳污能力及限制排污总量研究［J］.人民长江，2008，39（23）：40.

［6］国家环保局.GB/T 25173.2010-水域纳污能力计算规程［S］.北京：中国标准出版社，2005.

［7］中国环境规划院.全国地表水环境容量核定技术指南［M］.北京:2003.

［8］张卫东，邓春光，王孟.三峡库区流域水环境容量与总量控制技术研究［M］.北京:中国环境出版社，2013.

［9］中国科学院环境评价部.长江三峡水利枢纽环境影响报告书［M］.北京:科学出版社，1996.

［10］重庆市地理信息公共服务平台.数字重庆［EB/OL］.［2016-02-26］.http://www.digitalcq.com/.

［责任编辑：陈安和］

Capacity of Aquatic Environment and Its Total Control in the Urban Area of Three Gorges Reservoir：A Case Study of Fuling District，Chongqing City

DING Shi-min1，2，XIONG Zhu1，2，FENG Xiang-hua1，2，YU Xin1，LIU Xiang-wei1，JING Xiao-ying1

（1.College of Chemistry and Chemical Engineering，Yangtze Normal University，Chongqing Fuling 408100，China；2.Research Center for Environmental Monitoring and Hazard Prevention of Three Gorges Reservoir，Yangtze Normal University，Chongqing Fuling 408100，China）

Under the premise of knowing the functional zonation and current quality status of regional water environment in Fuling district of the Three Gorges Reservoir Area，the aqua-environmental capacity and forecasted pollution load were studied using the permitted emission quantity method，and regional configuration was provided.The work provides a basis for the environmental planning，management，and the total amount control of pollutants in that area，and has important significance to optimize the local industrial structureand to promote the coordinated development of the regional economy and environment.

Three Gorges Reservoir Water Environment Capacity；water pollution preventionand total amount control；regional configuration

X26

A

2096-2347（2016）01-0060-05

2016-04-01

重庆市教委项目（KJ1401202）；涪陵区科技项目（FLKJ，2013ABB2098）；涪陵区十三五规划前期研究重点课题。

丁世敏（1969-），女，重庆人，博士生，教授，主要从事环境污染控制及治理研究。E-nail：ding717@126.com