河流水质目标管理技术研究综述

吴 阳，王 俭，刘英华，胡 悦

(辽宁大学 环境学院，沈阳 110036)

河流水质目标管理技术研究综述

吴 阳，王 俭，刘英华，胡 悦

(辽宁大学 环境学院，沈阳 110036)

河流水质目标管理技术是一种应用较为广泛、具有良好水体污染治理效果的河流综合管理技术。本文主要介绍了水质目标管理技术的定义、控制单元的划分方法、污染负荷的核定过程、水环境容量的计算及其再分配的方法及污染负荷的削减等河流水质目标管理技术关键问题，可为环境规划部门及其他环境管理部门制定河流污染管理政策提供指导。

河流水质；目标管理技术；研究

近年来，河流水体污染问题日益突出，河流水体污染控制及河流水质管理问题在我国已引起高度重视。为了解决日益加剧的河流水体污染问题，我国对河流污染的管理进行了系统性的改进，实行了以水质指标、水质管理目标为基础的河流水质目标管理技术。

河流水质目标管理技术是一种根据河流容纳污染物的能力，将河流的污染负荷规定在低于水环境容量的水污染管理技术[1]。主要包括:确定水质指标、控制单元的划分方法、确定水质保护目标的流程、污染负荷的核定、水环境容量的计算及其再分配的方法、污染负荷技术的应用等，并应用了环境相关标准、污染物质排放的最大值等法规及政策[2-3]。

1 河流水质目标管理技术体系的建立

河流水质目标管理技术的建立主要分为三个步骤：第一步，制定河流水质目标管理方案；第二步，实施制定好的河流水质目标管理方案；第三步，运营与后期监管制定的方案。其中，制定方案包括:对水体的水质质量进行评价、污染水体控制单元的划分、污染负荷核定、水环境容量计算与再分配四个重要环节[4]。水质目标管理的后期监控与运营包括对水质目标管理效果的评价和对水质目标管理体系的后期完善。

河流水质目标管理技术体系的建立有四个关键问题：一是合理确定受污染水体的水质改善目标。二是根据水环境容量，合理设计污染物排放削减方案。三是注重与环境管理部门的合作，设定的受污染水体的水质改善目标要与政府的政策相适应。四是注重水质目标管理技术体系的具体应用，使其真正落实到水环境保护中[5-6]。

2 河流水质目标管理技术研究关键问题

2.1 控制单元划分

河流水体污染的基本单位是所选取的控制单元，控制单元的概念最早来源于美国的水环境规划与管理[7]。为了实现流域整体的水质管理目标，将复杂流域的水环境污染问题划分为较为独立的部分，即通过控制单元的选取，逐一治理各个控制单元内的污染问题[3]。

对于河流的水生态功能分区研究，如何确定分区的标准较为关键。孟伟等人按照水体生态功能的区域差异和水体类型，将水体分为四个级别的功能区，即“生态区—生态亚区—河流分类—河段功能分类”[8]。其中，一级和二级分区的划分主要依据水体生物群落、植被、土壤、地貌、地势和气候的区域差异，三级和四级分区的划分，主要依据各个区域功能的不同和自然生境的不同，即水体的空间差异。

我国学者进行的控制单元划分工作主要是基于水体生态功能分区。王俭等应用地理信息系统和遥感技术，通过空间叠加，以一级、二级、三级分区为基础，进行了辽河流域的控制单元划分[9]。高永年等人通过将污染源的分布、汇水区和水体生态功能区等数据进行叠加，进行了太湖流域的控制单元划分[10]。

2.2 污染负荷核定

从支流河、城市面源、排污口等方面开展城区段控制单元污染源结构分析[11]。

从点源、面源等方面进行污染负荷核定。

面源核定公式：

2.3 水环境容量计算与分配

水功能区水质要求为控制断面水质目标、选用一维稳态河流水质模型，确定控制断面水质对污染源的响应关系[5]。

一维水质模型：

式中：C′—选定的排污口和支流等污染物汇入后的浓度，mg/L；C0—上游中污染物的浓度，mg/L；Q0—上游河流的流量，m3/s；W—选定的排污口和支流边界等污染物质的排放量，kg/d；Cq—污染物在选定的排污口和支流边界的汇入流量，m3/s；C—选定区域边界下游x米处的控制断面污染物浓度；K—污染物的降解系数，1/d；x—选定的控制断面与排污口和支流等边界的距离，m；μ—河流的流速，m/s。

水环境容量计算模型：

目标函数：

约束方程：

式中：Xj—第j个污染源污染物质的排放量，t/a；aij—第i个控制点与第j种污染源的响应关系；Ci—选定的控制断面i的控制水质浓度，mg/L。

水环境容量分配模型：

决策变量转变为各源的排放量比例：

约束方程转变为：

或

式中：M—水环境容量，t/a。

总量分配合理性指数TCRI为：TCRI=∑aici

式中：ai—权重系数，∑ai=1；ci—单项指标值，是0～1的无限量纲值，数值越大越合理。

2.4 污染负荷分配与削减

污染负荷分配与削减技术，即：污染物排污许可的初始分配、环境容量的分配。是在计算出流域水体的水环境容量的基础之上，根据流域点源和面源的污染负荷计算结果，综合考虑排污方的数量、排污的地点，污染物排放的削减顺序和经济效益的影响等，使排污方的排污总量控制在水环境容纳能力之内[12-13]。对于污染负荷的再次分配，应综合考虑污染负荷分配方案是否经济、公平、充分考虑经济效益与环境效益之间的关系，明确排污方排污的权利与义务。

污染负荷的分配可分为两个层次，即：控制单元分配和流域分配，控制单元的污染负荷分配可将污染物的排放量精确到具体的污染源，而流域污染负荷分配是将污染物的排放总量分配到水系，管理意义和实施意义都不够明确。精确到控制单元的污染负荷分配包括点源和非点源的污染负荷分配[14]。

3 展望

流域水质目标管理技术可以较好的改善流域水环境、减缓流域水环境的污染，流域水质目标管理技术的应用可以保障流域安全，促进流域区域经济可持续发展。水质目标管理技术的应用还应注意以下问题：

A.我国水质目标管理技术选取的水质指标主要以化学指标为主，将化学指标达标作为水质管理的主要目标，应建立适当的水环境质量标准，作为水质管理的指标，并建立区域性及全国性的水质监测系统。

B.对于一些污染情况非常严重并处于治理中的水体，应该充分考虑水体环境的变化性，指标的设定应充分适应水体环境的变化。

C.对于我国很多流域水环境缺少在线监测数据的现状，水环境容量的计算应尽量选择需要数据少、相对简单的模型，对于关键指标数据的选取，应充分考虑能反应流域水环境主要污染的指标。

D.对于流域污染负荷的削减，应充分与工程措施的实行相结合，使工程措施的实行更具有实际意义。污染负荷的分配应充分考虑经济效益，在经济效益最大化的情况下，对污染负荷进行再次分配，综合考虑成本与效益的关系。

[1] 单保庆，王超，李叙勇，等. 基于水质目标管理的河流治理方案制定方法及其案例研究[J]. 环境科学学报，2015，35(08)：2314-2323.

[2] 梁博，王晓燕. 我国水环境污染物总量控制研究的现状与展望[J]. 首都师范大学学报(自然科学版)，2005，26(01)：93-98.

[3] 雷坤，孟伟，乔飞，等. 控制单元水质目标管理技术及应用案例研究[J]. 中国工程科学，2013，(03)：62-69.

[4] 洪小康，李怀恩. 水质水量相关法在非点源污染负荷估算中的应用[J]. 西安理工大学学报，2000，16(04)：384-386.

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[6] 李璇．保守污染物水环境容量计算方法及其在大辽河流域的应用[J].气象与环境学报，2006，22(04):26-29.

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[9] 王俭，韩婧男，王蕾，等. 基于水生态功能分区的辽河流域控制单元划分[J].气象与环境学报，2013，29(03)：107-111.

[10] 高永年，高俊峰，陈垌烽，等. 太湖流域水生态功能三级分区[J].地理研究，2012，31(11)：1941-1951.

[11] 李法云，范志平，张博，等.辽河流域水生态功能一级分区指标体系与技术方法[J].气象与环境学报，2008，24(05):83-89.

[12] 周刚，雷坤，富国，等. 河流水环境容量计算方法研究[J].水利学报，2014，(02)：227-234，242.

[13] 孟伟，王海燕，王业耀，等.流域水质目标管理技术研究(Ⅳ)：控制单元的水污染物排放限值与削减技术评估[J].环境科学研究，2008，21(02)：1-9.

[14] 唐大元.辽河流域清河水环境容量计算方法探究[J].水资源与水工程学报，2010，22(06):115-118.

A summary of research on river water quality target management technology

WU Yang, WANG Jian, LIU Ying-hua, HU Yue

(College of Environment, Liaoning University, Shenyang 110036, China)

The river water quality target management technology is a kind of comprehensive management technology with wide application and good water pollution control effect. This paper mainly introduces the key issues such as the definition of water quality target management technology, the division method of control unit, the approval process of pollution load, the calculation of water environmental capacity, the method of redistribution and the reduction of pollution load, which provides a reference for developing river pollution management policy of environmental planning and management departments.

River water quality; Target management technology; Research

2017-04-07

第七届“格平绿色行动—辽宁环境科研教育‘123工程’”资助(CEPF2014-123-2-7)

吴阳(1991-)，女(满族)，硕士。

X52

A

1674-8646(2017)12-0009-03