基于水质目标的四川升钟水库游客容量测算*

李成明， 任光前， 李铁松， 左云霞

(西华师范大学国土资源学院， 四川 南充 637009)

基于水质目标的四川升钟水库游客容量测算*

李成明， 任光前， 李铁松， 左云霞

(西华师范大学国土资源学院， 四川 南充 637009)

利用狄龙水质模型计算了四川省升钟水库的水环境容量，分析了升钟水库的污染状况，利用污染物削减后水环境剩余容量测算2020年的合理游客容量。根据TN计算得出升钟水库景区能容纳游客量为158万人次/年，根据TP计算升钟水库景区可容纳游客量为145万人次/年。由最小限制原则，2020年升钟水库的合理容量为145万人次。同时给出了2014～2020年污染物入库量和游客容量规划。当2020年最佳游客量取145万人次时，对入库TN贡献率为3.92%、对入库TP的贡献率为1.92%，旅游产生的污染物量较低，在削减污染物的同时控制游客的数量，以满足2020年升钟水库水质达到国家水质标准I类水质的要求。

升钟水库；水环境容量；游客量

水环境容量指的是在河流(湖库)满足一定水环境质量标准时能够自然消纳某类污染物的能力。随着社会经济的飞速发展，各类污染物大量进入河流、湖泊，使许多河流(湖库)的水质受到严重污染，富营养化问题频繁出现。如何合理利用河流(湖库)自身的环境容量，设定污染物总量及浓度的标准，保护河流(湖库)的水环境，成为当今学界的研究热点。王华[1]使用非均匀分布系数对镇江内江的水环境容量进行了研究。范兴建等[2]使用一维水质模型计算沱江流域资阳段水环境容量，得出Ⅲ类水质标准的COD和NH3-N的水环境容量分别为28 270.17 t/a和1 225.67 t/a。程声通等[3]对太湖进行研究，估算出各种水质约束条件下的TN和TP的宏观水环境容量。

旅游是人们为了观光、娱乐、休闲或者商务目的而进行的活动。游客容量指旅游区在某一时间段内，其自然、人工和社会环境所能承受的旅游及相关活动在规模和强度极限上的最小值，游客容量的测算作为旅游业可持续发展的重要支撑，在国内外研究几近成熟，多采用空间、设施、生态、社会心理和文化体验感知容量来测算[4-5]。在以水为主导因子的旅游区内，水体作为生态环境容量测算不可或缺的因子起着至关重要的作用，国内外对水体环境容量的研究甚多，但基于水质目标来测算景区游客人数的研究却是寥寥无几。目前，入选全国4A景区的水利类风景区有京娘湖(河北)、金湖(福建)、东平湖(山东)、太平湖(安徽)、蚌埠闸水利风景区(安徽)、金沙湖(江苏)、京杭大运河(浙江)、松花湖(吉林)、黄河小浪底(河南)、升钟湖(四川)、长寿湖(重庆)，共11个。本文选取其中的四川省的升钟湖风景区作为研究对象，将水质目标与游客容量结合，利用水体环境质量测算景区游客人数，为升钟湖4A景区的可持续发展及进一步升格为5A景区提供新的思路和导向。

1 研究区概况

升钟水库(也称为升钟湖)位于四川省南部县、剑阁县、阆中市境内(见图1)，为拦截嘉陵江一级支流西河而建成的库容为13.39亿m3的水库，升钟水库库区面积517 km2。升钟水库于1977年12月8日动工修建，1984年6月下闸蓄水。升钟水库控灌四川省广元、南充、广安市的9个县(区)14万hm2耕地，每年为150万人、300万头牲畜提供生活饮用水6 000万m3。升钟水库以灌溉为主，兼有防洪、发电、饮用、航运、水产养殖、降低局部地域的气温(冷湖效应)、净化环境、土壤保持等综合效益，升钟水库每年带来的经济效益为11.779 2亿元[6]。近年，由于水面养殖、旅游等因素使得水体在环境、生态安全方面出现恶化趋势[7-12]。

图1 升钟水库示意图

1997年升钟湖被四川省人民政府批准为省级风景名胜区。2008年升钟湖景区接待游客12万人次，2009年接待游客19万人次，2010年接待游客43万人次，当年旅游收入3.9亿元[13]。2010年升钟湖升格为国家4A景区，景区常住人口176 557人。按照GB 50298—1999《风景名胜区规划规范》，升钟湖的水质应达到国家I类水质标准。实际情况是，升钟水库水体自20世纪80年代出现富营养化[14]，2004—2007年为III类水质，2008年甚至达到了IV类水质，2009年为III类水质，2010年水质有所好转达到了II类水质[11]。通过水质标识指数法对水质进行评价，2011、2012年升钟水库水质为II级(表1)。

表1 2004-2012年升钟水库水质状况

2 升钟水库的水环境容量

2.1 水环境容量模型的选取

从升钟水库近几年来的监测结果来看，库区的水质分布较为均匀，可以将水库看作是一个均匀混合的水体来研究。参考水域纳污能力计算规程，并且考虑到升钟水库的主要污染物为氮、磷，本文采用狄龙(Dillon)模型[15]对水库的环境容量进行计算。

2.1.1 狄龙(Dillon)模型

升钟水库氮、磷的水环境容量计算公式如下：

W=LS×A

(1)

(2)

式中：W为氮、磷的水环境容量，t/a；LS是单位水面积氮或磷的水环境容量，g/(m2·a)；A为水库(湖泊)的水面面积，m2；Qa为年出库水量，m3；CS为总氮或总磷的水环境质量标准，mg/L；H为水库平均深度，m；R为氮、磷的滞留系数，无量纲；V为水库库容，m3, 本文选取最近10年来最枯库容量。

2.1.2 模型参数的选取及水环境容量的计算

根据1992年的《四川省人民政府关于四川省地面水域功能划类管理规定》，升钟水库水域被列为II类地表水功能区。TN、TP的水质标准参考GB 3838—2002《地表水环境质量标准》，其他数据来源于南充市环境质量报告书及杨蓉[2]的研究成果，模型参数列入表2。将模型参数代入式(1)、式(2)，可得出升钟水库水环境容量(表3)。

表2 升钟水库水环境模型参数

表3 升钟水库水体环境TN、TP容量

3 升钟水库水体污染源分析

根据南充市统计年鉴和现场调查，对升钟水库水体水质产生影响的主要因素为水产养殖、农村生活、畜禽养殖、化肥施用、水土流失、水面降雨和旅游活动。其中前5项污染源因素入库总量已有前人统计[7],2006、2015、2020年总氮、总磷入库总量见表4(其中2006年数据为当年实际调研和结合《全国水环境容量核算指南》得到，2015年数据为杨蓉[7]根据弹性系数法预测污染物产量和提出的措施后的污染物治理效果而预测得到，2020年数据为本文进一步提出削减措施后而预测的污染物产量)，升钟水库在2010年就已达到II类水质标准，水质逐年好转，这就在一定程度上说明了杨蓉预测结果的可信度。升钟水库要达到I类水质标准，还要对污染物进行削减。其中畜禽养殖通过合理养殖、适当管理到2020年TN削减84.64%(相比于2010年)，TP削减66.92%；库区通过主要施用有机肥，可将化肥施用的TN削减93.75%，TP削减74.48%；水土流失和水面降雨基本不变；农村生活源方面，通过建设沼气池等设施，可使TN削减25.11%，TP削减11.4%。

关于旅游活动带来的污染，李轶伦[16]在长治国家城市湿地公园环境与游人容量测算的研究中给出游客人均产生的TN、TP分别为5.07 g/d、0.44 g/d，冯丽萍[17]在对人体排泄物的研究中得出人均排泄物中所含TN、TP 分别为8.59～18.54 g/d 、0.73～0.92 g/d。通过对升钟水库的实地调研，游客游玩时间平均为3天,则3天人均产生的TN和TP总量分别为55.62 g和2.76 g(基于环保理念的保守取值，人均排泄物TN、TP取最大值)。根据学者杨蓉[7]的研究，生活污染的TN、TP入库系数分别为10%、5%，则平均每位游客3天产生的TN、TP入库量BTN、BTP分别为5.562 g、0.138 g。

表4 升钟水库库区总氮、总磷入库量(不包括旅游) t/a

4 最佳游客容量的计算

分析借鉴历史资料得出旅游活动的污染和旅游的人数呈正相关关系，因此游客越多，旅游带来的污染也越大。根据升钟水库2020年水质为Ⅰ类时的水环境容量和升钟库区污染物入库量(不包括旅游活动)可得水库剩余水环境容量,TN的剩余水环境容量为8.79 t/a,TP的剩余水环境容量为0.2 t/a，则景区能容纳的游客量N为：

N=W余/B×106

(3)

式中：N为库区能容纳的游客数量，人次/年；W余为TN或TP的剩余水环境容量，t/a；B为每位游客在升钟水库景区产生的TN或TP，g/人。

根据TN计算得出升钟水库景区能容纳的游客量为158万人次/年，根据TP计算的升钟水库景区可容纳游客量为145万人次/年。根据最小限制原则，升钟水库2020年的最佳游客量为145万人次/年。当2020年最佳游客量取145万人次时，此时游客产生的总氮为8.06 t/a，总磷为0.2 t/a，对入库TN贡献率为3.92%、对入库TP的贡献率为1.92%，保证升钟水库水质满足国家I类水质要求。在2020年之前，入库污染物量(TN和TP)大于水环境容量，需要在大力发展旅游业的同时削减其它产业所产生的污染物，根据经济与环境的协调发展规律[6]，将入库污染物量和游客数量进行规划，详见表5。随着库区的产业转型，越来越多的人将转入生态旅游活动当中，种植农田和畜禽养殖的人员将会减少，水库剩余水环境容量将会有所增加，使得库区能容纳更多的游客。

表5 升钟水库污染物和游客数量规划

5 结语

采用狄龙模型对升钟水库的水环境容量进行了测算，按II类水质标准计算，TN、TP的水环境容量分别为514.47 t/a、26.10 t/a；按I类水质标准计算TN、TP水环境容量为205.79 t/a、10.44 t/a。在2020年以前TN、TP均未达到I类水环境承载力。本文从水质目标出发，为确保TN、TP在2020年能达到I类水质标准，削减各项污染物，积极发展旅游业，合理控制旅游发展规模，从而实现环境与经济的协调发展。本文不仅能给升钟水库的管理提供一定的理论依据，同样可以给其他的水利类风景区的游客规模控制提供一定的参考。

1987年，升钟水库水体为中营养水平，随后出现不同程度的水体富营养化，水体污染类型为氮、磷污染型。根据升钟水库水体的TN、TP环境承载力，再结合升钟水库4A景区的旅游活动，在保证升钟水库水质2020年达到国家I类水质要求的前提下测算得出升钟水库的最佳游客容量为145万人次/年，大于旅游规划部门给出的2020年升钟水库接待120万人次的数据，这也表明水库水环境容量是景区旅游产业良性发展的基础及约束条件这一科学道理。根据南部县的规划，2015-2020年将会全面开发升钟湖水域资源，创建国家5A级景区。因此改善库区水环境质量刻不容缓。升钟水库发展生态旅游后，库区产业结构也会随之逐渐改善，库区污染状况逐年减轻，到2020年水库水质达到国家I类水质要求。旅游业要进一步扩大还需要进一步调整升钟水库的产业结构，用可持续发展、生态环保理念统领升钟水库产业经济的发展，提高升钟水库的旅游业作为先导阳光产业在库区GDP总量中的比例，优化库区产业结构，逐步削减其它产业的污染物入库量。

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Tourist capacity of Shengzhong reservoir of Sichuan based on water quality objectives

Li Chengming, Ren Guangqian, Li Tiesong, Zuo Yunxia

(College of Land Resources, China West Normal University, Nanchong 637009, China)

in this article, the remaining capacity of water environment for Shengzhong Reservoir of Sichuan Province was calculated by the Dillon model, based on which, the reasonable tourist capacity in 2020 was deduced as 1,580,000 visitors a year according to the tolerance of TN , and 1,450,000 according to that of TP. By the principle of minimum limit, the reasonable tourist capacity of Shengzhong Reservoir in 2020 should be 1,450,000 people. Under this assumption, in 2020 the TN and TP contributions from tourism to the reservoir was 3.92% and 1.92% respectively, that meant tourism generated a small portion of pollution load. If we reduced the emission of pollutants while controlling the number of tourists, it is hopeful that in 2020 Shengzhong Reservoir be able to meet the class I water quality requirement of national standard.

Shengzhong Reservoir; water environmental capacity; tourist capacity

*西华师范大学基本科研业务费立项项目(13C006)。

2013-12-6；2014-1-28修回

李成明，男，1990年生，硕士研究生，主要从事水环境研究。

李铁松，男，教授，硕导，研究方向：自然灾害与水土保持。E-mail: lts64425@163.com

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