基于辽河干流容量总量控制方法方案探析

郭向东

(辽宁省营口水文局，辽宁 营口 115003)

1 限制排污总量概念

早在20世纪70年代，我国便已开展水污染总量控制的技术探索，不同管理部门根据管理需要[1]，逐步形成了多组概念，如“水环境容量”、“目标总量”、“容量总量”和“水域纳污能力”、“限制排污总量”等。其中，“水环境容量”和“水域纳污能力”的含义类似，而“容量总量”和“限制排污总量”的含义相近。为系统梳理我国水污染总量控制研究中存在的问题，有必要对总量控制相关的概念进行分析。“水环境容量”或“环境容量”概念的起源，一般认为不在我国，而是引自日本“环境容量”概念。从含义上讲，欧美国家使用的“Assimilative Capacity”“Total maximum daily loads”“Environmental Capacity”与我国使用的“水环境容量”含义类似。我国台湾地区使用的“涵容能力”也有类似的含义。关于水环境容量的定义，一般认为，水环境容量是指水体在特定的水质目标下所能容纳的某种污染物的最大数量[1]；且容量的大小与水体特征、水质目标及污染物特性有关，同时还与污染物的排放方式及排放的时空分布特征有密切关系。水环境容量从概念上讲，并不是一个独立提出的概念，而是在研究环境容量的过程中，由于定量化计算的需要，将环境要素解析为大气、水体、土壤等组成部分，亦即将环境容量的概念分别应用于土壤、水体和大气，于是自然有了土壤环境容量、水环境容量和大气环境容量的概念[2]。

水环境容量的确定是水污染物实施总量控制的依据，是水环境管理的基础[2]。水环境容量是在对流域水文特征、排污方式、污染物迁移转化规律进行充分科学研究的基础上，结合环境管理需求确定的管理控制目标。水环境容量既反映流域的自然属性，也反映人类对环境的需求，水环境容量将随着水资源情况的不断变化和人们环境需求的不断提高而不断发生变化[2]。

2 容量总量控制原则

容量总量控制是污染物总量控制的一种类型，意指基于受纳水体的水环境容量而制定排污口污染物排放负荷总量指标的总量控制[3]，即容量总量控制的“总量”系指受纳水体中的污染物总量不超过水质标准所允许的排放限额。从概念可知，科学计算水环境容量是实施容量总量控制的基础。水环境容量的确定，要遵循以下两条基本原则。

2.1 保持环境资源的可持续利用

要在科学论证的基础上，首先确定合理的环境资源利用率，在保持水体有不断的自我更新与水质修复能力的基础上[3]，尽量利用水域环境容量，来降低污水治理成本。

2.2 维持流域各段水域环境容量的相对平衡

影响水环境容量确定的因素很多，如筑坝、引水、新建排污口和取水口等都可能改变整个流域内水环境容量分布[4]。因此水环境容量的确定应充分考虑当地的客观条件，并分析局部水环境容量的主要影响因素，以利于从流域的角度合理调配环境容量。

在我国将总量控制又分目标总量控制和容量总量控制。浓度控制是指以控制排污口排污浓度为核心的环境管理的方法体系[4]。总量控制，即污染物排放总量控制，既是一种环境管理思想，也是一种环境管理措施，其基本思想为将某一控制区域(流域、区域、水功能区、行政区等)作为一个完整的系统，基于要达到的环境目标[4]，确定该系统一定时间段内所能容纳的污染物总量，采取一系列措施，使得排入这一系统内的污染物总量不超过可容纳的污染物总量。目标总量就是在基准年污染物排放总量的基础上，根据阶段性环境管理目标(管理上的排放限额)设定一定比例而确定某个目标年的削减量。容量总量控制是依据控制区域(流域、区域、水功能区、行政区等)水体环境容量，反推允许排入该水体的污染物总量[5]。

3 总量控制理论与技术体系

按照“分区、分类、分期、分级”的流域水环境容量总量控制管理要求，提出流域总量控制概念，其内涵主要有以下几点。

3.1 以流域整体为控制范围

以流域整体水质达标为目标，基于流域尺度的容量总量控制，可以综合解决流域内因为点源及非点源等导致的功能受损水域的水污染问题。

3.2 以水质目标为起点和最终归宿点

按照水域水体功能要求设定水质标准，并以在考虑季节性影响的条件下、水体水质状况不劣于规定水质标准所能受纳污染物总量为依据，提出包括点源和非点源的流域负荷总量控制方案[6]；设计多类负荷分配情景，在流域水质达标要求满足程度为首要判据，提出负荷优化分配方案。

3.3 流域容量总量控制体现水质水量的联合

容量总量控制同时关注导致水体功能不达标的各类压力，其中主要包括污染及水文水资源方面的压力。流域水污染控制同时兼顾点源和非点源，流域水文水资源压力重点关注水域水环境容量的决定性条件——水量或流量[6]，由环境流量及主要水工程调控过程来反映。

3.4 流域容量总量控制具有静态和动态相结合

根据水域不达标及水量变化的时间差异性，选择典型水文过程及耦合主要水工程调度方案进行动态分析，形成适合本流域季节性特点的容量总量方案[7]；也可以按照最小流量计算水域最小水环境容量[8]。

3.5 流域容量总量控制体现水域和陆域互动关系耦合

流域容量总量控制以水生态控制单元为途径，在建立水域[入河(湖)排污口(或支流口)]—陆域污染源关联关系的基础上[9]，形成在容量总量计算及分配的水域与陆域耦合。

3.6 容量总量控制技术体系

流域容量总量控制有4个基本组成部分：①流域水环境特征分析及问题识别；②水质响应关系分析与容量总量计算[10]；③流域水环境负荷总量分配与削减措施；④流域总量控制保障措施。

4 应用示例

4.1 分区容量总量控制目标

以辽河流域为例，将控制单元，按照地级行政区，结合水质达标要求，核定辽河干流流域各城市容量总量控制方案，见表1—2。

表1 辽河流域地级行政区COD容量总量控制

表2 辽河流域地级行政区氨氮容量总量控制

表3 辽河干流近期水质削减控制目标

4.2 近期水质达标目标

结合近年来辽河干流上游入流、支流及主要排污口污染负荷通量监测计算结果，基于辽河干流各监测断面水质监测结果，合理设定未来水平年水质目标。

在2015年辽河干流来水水质仅评价COD与氨氮指标的情况下，全年朱尔山断面以下基本达标，福德店入流断面在4月、7月出现超标，三合屯与双安桥断面在3月、4月、5月、7月均出现超标。福德店断面以上受东、西辽河来水影响，计划至2020年全部达标，三合屯至双安桥断面在2016—2019年每年应减少1个月超标期，2019年前三合屯以下辽河干流全部达标，见表3。

4.3 辽河干流排污口及支流入河总量控制方案

基于水质达标控制要求，参考水资源保护规划技术大纲，提出基于容量总量的限制排放控制原则[11]，各支流及干流排污口入河总量控制方案，即满足实施方案“形成主要入河排污口及支流口的‘分期’限制入河总量方案[12]，并分解到影响辽河保护区的行政单元，提出各排污控制责任主体分期入河负荷控制标准”的要求。

4.3.1主要排污口入河控制方案

根据辽河干流排污口分布情况，当前辽河干流仅有4处主要排污口，其中两个排污口位于超标河段，下游两个排污口所处的水功能区现状基本达标[13]。因此，对于排污口的控制主要应集中于铁岭市境内铁岭结核医院入辽河排污口、北大沟排污口。建议铁岭市加大这两处排污口的污水处理厂的升级改造，加强管理，逐步减少入河排污量。

4.3.2主要支流入河控制方案

通过计算分析可知，招苏台河、汎河、秀水河、长沟河为辽河干流主要超标污染负荷来源[14]。2015年招苏台河COD入河负荷超标约519t，秀水河COD入河负荷超标约863t，总超标负荷占全部支流的90%以上；2015年汎河与长沟河氨氮入河负荷分别超标约14.2t、1.3t。因此，辽河支流治理应主要集中在招苏台河、汎河、秀水河、长沟河，各主要污染物按30%年削减率设计，至2019年实现目标。

5 结语

流域容量总量控制具有静态和动态结合的特点，根据水域不达标及水量变化的时间差异性，选择典型水文过程及耦合主要水工程调度方案进行动态分析，形成适合本流域季节性特点的容量总量方案；也可以按照最小流量，计算水域最小水环境容量。