武定县大气环境和水环境空间管控研究

管堂珍,张星梓,王万宾,刘 芳

(云南省生态环境科学研究院，云南 昆明 650034)

生态环境空间管控是实现环境管理由末端治理向前端控制的重要抓手[1]。生态环境空间管控规划强调环境保护的源头管控、空间落地，具有长期性、战略性特点。力图从源头上寻求破解环境问题的路径，实现环境要素和环境管控的空间落地，搭建与相关规划的对话平台，努力从根本上解决城市化进程中的生态环境问题，系统参与 “多规合一”。

大气环境和水环境空间规划是城市生态环境空间管控规划的重要组成部分[2-4]。本研究基于武定县生态环境空间规划编制实践，根据区域大气环境系统流场特征，评价大气污染布局敏感性、大气污染集聚敏感性，识别污染物排放敏感区、污染物传输脆弱区，以此为基础构建武定县大气环境空间管控体系。同时，结合流域控制单元，进行水环境重要性、敏感性评价，划定水环境空间管控分区，制定水环境系统分区管控对策，以期为城市生态环境空间规划编制技术奠定基础。

1 理论与方法

1.1 大气环境空间管控理论与方法

大气环境空间管控主要内容包括气象模拟、污染物调查、模型验证、划定分区等。

(1)气象模拟：采用基于地面气象观测数据和探空数据的气象模型模拟手段，特征模拟武定县大气流场，了解武定县大气流场(主要为风向和风速)分布。

(2)污染源调查：对武定县的大气污染源(点源、面源、线源)进行调查分析。提交点源清单，分析点源SO2、NOX、PM10的排放情况，分析点源布局特征。提交面源清单，分析面源SO2、NOX、PM10源强变化规律。机动车排放污染程度S≥7时，要做线源分析，主要考虑机动车污染源，可作为面源考虑，也可单独概化成线源。阐明线源划分的原则与方法，有条件时，提交线源清单，分析线源SO2、NOX、PM10的源强变化规律。

(3)模型验证及大气污染物时空分布：采用武定县现有大气污染源分布及排放数据，在地形数据及气象数据的支持下，利用现有大气污染物监测点验证CALPUFF模型的正确性及有效性。在此基础上，模拟武定县县域大气污染物的时空分布及传输特征。

(4)划定分区：采用网格法将武定县划为若干个规则的网格，利用CALPUFF模型识别并划定大气布局敏感区、聚集敏感区及受体敏感区[5-7]。综合布局敏感区、聚集敏感区及受体敏感区、高排放区，通过ArcGIS绘图技术，确定武定县大气环境管控分区。

1.2 水环境空间管控理论与方法

水环境空间管控主要内容包括水环境系统解析、水环境承载能力分析、划定分区等[8-10]。

(1)水系统解析：对武定县域内水系识别概化，分析水质现状和变化趋势，构建全口径的污染源清单；采用ArcGIS的Hydrology模块，依托国控、省控、州控等各类监测断面、《云南省地表水水环境功能区划(2010—2020年)》，以常规监测断面为基点，结合国家划定的控制单元为界，拟合乡镇边界，构建具备“监测断面-控制河段-对应陆域”水陆响应关系的水环境控制单元。

(2)水环境承载能力分析：依据《全国水环境容量核定技术指南》《水体达标方案编制技术指南(试行)》等，核算武定县水环境容量，确定水环境承载状况的空间分布情况。

(3)划定分区：综合水环境重要性、敏感性评价，水环境质量目标、污染源分析和允许排放量核算成果，将武定县划为水环境优先保护区、水环境重点管控区和一般管控区三类区域，对水环境实施分区管控，并提出分区管控措施。

2 划分与管控

2.1 大气环境空间管控结果

2.1.1 污染源调查结果

武定县大气污染面源主要来自于城镇居民燃料的燃烧及农村秸秆燃烧的无组织排放，由于难以进行统计，故并未对其进行详细的源调查分析；大气污染线源主要来自于城镇机动车的尾气排放，根据《城市大气环境容量核定工作方案》中的机动车污染排放程度划分标准，其S值<7，故不再考虑来自线源污染物排放的影响；武定县大气污染源点源主要来自于工业源。2015年武定工业企业污染物SO2、NOX、PM10排放量分布为771.85、154.88、230.01 t/a，目前工业企业类型主要为冶金化工行业。

2.1.2 CALPUFF模型验证及污染物时空分布结果[11-14]

研究通过将模型模拟的监控点的年均浓度值与实际监测的年均浓度值进行比对，以此来判定模型是否适用。SO2、NO2、PM10的年监测均值及年模拟均值分别为：11.48(12.52)、36.89(35.55)、62.31(58.55)μg/m3。模拟结果表明，SO2模拟效果较好，NO2和PM10模拟值均小于监测值，可能是由于未将机动车及生活污染源排放纳入模拟，导致模拟值偏小。验证结果表明，CALPUFF模型可用于武定县的大气环境模拟工作中。

武定县大气污染物主要分布在县城，这是因为大气污染源主要分布于东南绿色产业片区；受到东北风向的影响，武定县大气污染物排放会造成邻县禄劝的一定程度的污染；统计发现SO2、NOX、PM10的模拟值均未超过其环境空间功能区划所对应的环境质量限值。目前，武定县大气环境质量仍处于优良状态，但是集中性的工业布局在东南绿色产业片区将会带来一定的环境污染风险。

2.1.3 分区划定结果

基于大气环境布局敏感性评价、聚集敏感性评价和受体敏感性评价结果，将武定县划分为大气环境优先保护区、重点管控区和一般管控区三类。

大气环境优先保护区包括狮子山州级自然保护区和狮子山省级风景名胜区等区域，面积17.77 km2，占全县总面积的0.60%，主要分布在狮山镇。

大气环境重点管控区为大气环境布局敏感区域、聚集敏感区域评估的红线区域、规划县城建成区域及工业园区，主要分布在狮山镇中部，白路镇西部，万德镇西北部，田心乡及东坡乡、发窝乡等片区，面积373.67 km2，占全县总面积的12.62%。

大气环境一般管控区为除优先保护区和重点管控区域以外的其他区域，面积2570.23 km2，占全县总面积的86.78%。

大气环境管控分区划定结果详见图1。

2.1.4 管控策略

大气环境优先保护区执行大气环境质量一级标准，实施严格的大气污染排放限制，禁止新(改、扩)建大气污染排放工业企业，现有的工业企业大气污染源逐步退出。

大气环境重点管控区应禁止新、改、扩建除热电联产以外的煤电、钢铁、焦化、有色、石化、化工等行业中的高污染项目；禁止新建35蒸t/h以下的燃煤、重油、渣油锅炉及直接燃用生物质锅炉；禁止新建涉及有毒有害气体排放的化工项目。其中，工业片区涉及到以上禁止范畴之内的工业企业应逐步搬迁。另外，县城建成区域应禁止使用国务院环境保护行政主管部门规定的高污染燃料。

大气环境一般管控区属于规划范围内适宜发展或者优先布局以大气污染物排放为主的工业项目，应在满足产业准入、总量控制、排放标准等管理制度要求的前提下合理发展。

2.2 水环境空间管控结果

2.2.1 水系统解析结果

武定县境内河流分属金沙江和红河两大水系，流域面积分别占总面积的97.3%和2.7%。在分析勐果河、武定河、黑鲁拉河、土木达河等主要河流环境功能区划的基础上，结合水质敏感点分析、入河排污口(沟)的分布情况以及水环境容量计算的需要，划定7个水环境控制单元(见图2)。污染物分布方面，武定县范围内化学需氧量、氨氮入河量分别为2266.12t/a、275.11t/a，狮山镇、高桥镇、插甸镇、猫街镇的污染物入河量较大，4乡镇污染物入河量占全县总量的50%以上。

2.2.2 水环境承载力分析结果

武定县境内化学需氧量和氨氮的理想水环境容量分别为7119.12t、417.82t，允许排放量分别控制在6704.67t/a、386.09t/a。全县化学需氧量承载状况较好，氨氮承载状况一般，7个控制单元除武定河、勐果河上游外，其余断面水质均不超标，武定河城区段的水质恶化趋势不容忽视。

武定县不同功能区段的水环境容量差异较大，空间表现为西部地区水环境容量丰裕程度较东部地区高。从控制单元看，勐果河中下游控制单元水环境承载力相对较好，勐果河上游控制单元氨氮已无剩余环境容量；武定河由于流量较小和狮山镇排污影响，水环境容量相对较小，化学需氧量尚有一定纳污容量，但氨氮纳污容量已超载；土木达河和黑鲁拉河流域尽管排污量较小，但由于水体本身理想水环境容量较小，导致这两个流域的水环境容量并不大。

2.2.3 管控分区划定结果

水环境评价单元敏感性、重要性评价结果表明，武定县不存在渔业用水区，自然保护区主要有狮子山州级自然保护区、狮子山省级风景名胜区，高度敏感和高度重要区域主要为麦良田、石将军、石门坎水库集中式饮用水水源地、水城河饮用水水源保护区及各乡镇饮用水水源保护区。在评价结果基础上按以下原则进行管控分区划定：

将高度敏感或高度重要的评价单元划定为水环境优先保护区，主要为水环境质量目标为Ⅰ、Ⅱ类的评价单元。包括水源保护区，湿地保护区，江河源头，珍稀濒危水生生物，重要水产种质资源保护区等水体所属评价单元。将中度敏感或中度重要的评价单元划定为水环境重点管控区。具体为水环境优先保护区的上游或下游、城镇或工矿企业开发集中的高功能维护区(水质目标为Ⅲ类的未达标区域)和一般环境功能区(水质目标为Ⅳ或Ⅴ类)等对污水排放限制较严的区域。将其余区域作为一般管控区。

水环境优先保护区为集中式饮用水水源保护区和自然保护区等对水质要求较高的区域，主要包括狮子山自然保护区、狮子山风景名胜区、石将军、石门坎、麦良田、云龙水库水源保护区(武定部分)及各乡镇集中式饮用水水源保护区，面积106.12km2，占全县总面积的3.60%。

水环境重点管控区主要为水源涵养重要区域、水环境承载力较弱区域，包括饮用水水源地准保护区、菜园河径流区域、勐果河猫街镇区域，共660.31km2，占全县总面积的22.41%。

水环境一般管控区为除优先保护区和重点管控区域以外的其他区域，面积2179.77km2，占全县总面积的73.99%。

武定县水环境管控分区详见图3。

2.2.4 管控策略

水环境优先保护区禁止布局高污染高风险行业，特别是水污染物排放量较高的行业，同时应严格畜禽禁养区、禁牧区划定管理，严禁新增规模化畜禽养殖。新建、改建、扩建重点行业建设项目实行主要污染物排放减量置换。

水环境重点管控区中，饮水水源保护区准保护区范围应加强水源涵养林建设，禁止破坏水源林、护岸林与水源保护相关植被等损害水源涵养能力的活动，强化生态系统修复。禁止新建、扩建对水体污染严重的建设项目；改建项目，不得增加排污量。水环境承载力较弱区域应以治污减排和质量改善为总体目标，优先削减污染物排放存量，有序引导排放增量，进行污染排放浓度、总量、速率的三方面协同控制，促进治污减排全过程控制。

水环境一般管控区可在满足产业准入、总量控制、排放标准、排污口设置等管理制度要求的前提下集约、绿色发展。

3 结语

建立城市大气、水环境空间管控是编制城市生态环境空间规划的重要技术环节[3]。武定县通过编制生态环境空间规划，确定了以水、大气为主的环境单要素管控，结合环境功能区划等综合性管控，逐步形成了分区、分类的环境空间管控模式，为武定生态环境空间精细化管控奠定了基础，为武定在谋划城市发展的同时考虑到环境自然禀赋的空间约束提供了依据。

由于大气环境和水环境系统复杂多样，武定县大气环境空间管控和水环境空间管控的模型采用、划定方法存在一定局限性，后续需要更多的试点城市探索总结，提高管控精细化程度、提高空间管控效力、强化机制保障，完善大气环境、水环境空间管控机制。通过采用第二次污染源普查成果替代传统环统数据、细化空间管控的单元尺度、深入研究管控区的勘界及重点管控单元的管控规定等重点工作，能进一步优化大气环境和水环境空间管控内容，确保管控的落地性、衔接性和多规融合性，为区域大气环境和水环境生态保护工作提供精准、落地的技术支撑。