經(jīng)過(guò)多年的研究，我國(guó)的流域水環(huán)境管理逐步形成了以污染物目標(biāo)總量控制為主，容量總量控制和行業(yè)總量控制為輔的水質(zhì)管理技術(shù)體系[1]�？偭糠峙涫窃诳刂瓶偭康幕A(chǔ)上，對(duì)可利用的環(huán)境承載能力及允許排放量進(jìn)行分配[2]，按分配的受體不同，可將容量分配分為流域總量分配和污染源總量分配兩種類型[3]。流域總量分配是將污染物排放總量分配到獨(dú)立的行政區(qū)，或分配到水系、支流、子流域、排污口的過(guò)程;污染源總量分配是將污染物排放總量分配到各污染源的過(guò)程，在實(shí)際操作中常作為流域總量分配的后續(xù)步驟[3]。流域水環(huán)境容量總量分配是用水環(huán)境容量計(jì)算方法推算受納水體的納污總量，并按一定原則將其分配到各污染控制區(qū)及污染源，以實(shí)現(xiàn)對(duì)流域水污染物的容量總量控制，并能更有效地利用水環(huán)境容量資源。由于流域水質(zhì)目標(biāo)管理是“國(guó)家-流域-區(qū)域-控制單元-污染源”的多層次體系[4]，因此，需從不同層次上對(duì)流域的水污染總量控制技術(shù)進(jìn)行研究。

1　研究區(qū)概況

錦江系贛江一級(jí)支流，發(fā)源于江西、湖南兩省交界的幕阜山脈東麓的坪子嶺，自西向東流經(jīng)慈化、株潭、萬(wàn)載、徐家渡、凌江口、上高、灰埠、高安、松湖、新建等地，于南昌市新建縣瑞河口匯入贛江，主河道長(zhǎng)307.0km，干流天然落差391.0m，平均縱比降1.29%o[5]。

根據(jù)控制單元?jiǎng)澐值囊话阍瓌t，結(jié)合錦江流域的自然地理與社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征、污染狀況以及水質(zhì)現(xiàn)狀等，將錦江流域劃分為4個(gè)控制單元，從上游至下游依次為萬(wàn)載控制單元、上宜控制單元、高安控制單元和新豐控制單元(圖1)。

2　研究方法

2.1　分配模型

研究區(qū)水環(huán)境容量總量計(jì)算的目標(biāo)函數(shù)采用簡(jiǎn)單的線性目標(biāo)函數(shù)[2]

2.2　總量分配的合理性評(píng)估

總量分配的合理性可采用基尼系數(shù)法和合理性指數(shù)法評(píng)估[3,7]，本研究采用合理性指數(shù)(TCRI)對(duì)各分配方案的合理性進(jìn)行評(píng)估，指數(shù)的分項(xiàng)指標(biāo)如表1所示，控制單元內(nèi)各排污口的容量總量分配暫不考慮公平性指標(biāo)(枯水期不考慮非點(diǎn)源貢獻(xiàn))，因此權(quán)重系數(shù)

(2)下限約束條件。本研究在對(duì)各排污口進(jìn)行容量總量分配時(shí)，將排污口現(xiàn)狀排放量的10%作為該排污口的排放下限約束條件。

2.4　分配方法

為排除不確定性因素對(duì)流域水環(huán)境管理帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)，在進(jìn)行總量分配時(shí)需預(yù)留出一定的量作為安全余量不參與分配，一般取5%～10%[8-9]，本研究取10%。總量分配遵循“流域-區(qū)域、流域-子流域(支流)、流域-排污口(直排口)”的分配思路[3]，按照一定的分配原則，基于控制單元對(duì)錦江流域COD的水環(huán)境容量總量進(jìn)行分配，全部計(jì)算在Excel2003中利用“工具\(yùn)規(guī)劃求解”內(nèi)嵌的規(guī)劃求解工具完成。

2.5　分配原則

總量分配的方法很多，根據(jù)分析的角度和側(cè)重面不同，總量分配的一般原則有等比例分配原則、費(fèi)用最小分配原則、按貢獻(xiàn)率削減污染排放量分配原則、按污染范圍和程度(包括污染長(zhǎng)度、面積的大小)分配原則、按污染物毒性大小承擔(dān)污染責(zé)任分擔(dān)率原則、按企業(yè)污染治理的先進(jìn)性考慮污染責(zé)任分擔(dān)率和削減率的分配原則[10]。本研究主要考慮了以下幾方面原則。

(1)按貢獻(xiàn)率削減排放量分配原則。即按控制單元內(nèi)各污染源對(duì)污染物排放總量的貢獻(xiàn)率，對(duì)水環(huán)境容量總量進(jìn)行分配。

(2)合理性指標(biāo)最大分配原則。該分配原則考慮環(huán)境容量利用率和現(xiàn)狀負(fù)荷率，使容量總量分配的合理性指標(biāo)最大，直接規(guī)劃求解，得出分配方案。

(3)在合理性指數(shù)最大條件下，對(duì)排放量進(jìn)行約束。該分配原則充分考慮排污口的排放情況，對(duì)排污口的污染帶長(zhǎng)度進(jìn)行約束，同時(shí)保障排污口的排污權(quán)利，本研究中賦予排污口不低于10%的現(xiàn)狀排放量。

(4)企業(yè)治污的難易程度。在合理性指數(shù)最大，對(duì)排放量約束的同時(shí)，考慮企業(yè)治理污染的難易程度，對(duì)有削減難度的排污口不進(jìn)行削減，規(guī)劃求解，得出分配方案。

3　結(jié)果與分析

3.1　萬(wàn)載控制單元

萬(wàn)載控制單元COD容量總量分配方案如表2所示，合理性評(píng)估結(jié)果如表3所示。由表3可見(jiàn)，雖然方案1合理性指數(shù)較高，但其環(huán)境容量利用率較低，且沒(méi)有可增負(fù)荷，方案較差;方案2和方案3具有容量利用率高、合理性指數(shù)大的優(yōu)點(diǎn)，但是方案2不能保證萬(wàn)載控制單元全流域水體COD達(dá)標(biāo)。目前，萬(wàn)載控制單元COD最大納污量小于現(xiàn)狀排放量，剩余環(huán)境容量小，方案4與方案3比較并沒(méi)有顯著降低消減負(fù)荷，反而影響全流域的達(dá)標(biāo)。綜上分析，從現(xiàn)階段各因素考慮，方案3較優(yōu)。

3.2　上宜控制單元

上宜控制單元COD容量總量分配方案如表4所示，合理性評(píng)估結(jié)果如表5所示。由表5可見(jiàn)，雖然方案1負(fù)荷削減率低，但其他技術(shù)指標(biāo)均較差;方案2不能保證上宜控制單元全流域COD水質(zhì)達(dá)標(biāo);方案3和方案4，均具有容量利用率高、負(fù)荷消減率低、治理費(fèi)用低、合理性指數(shù)大的優(yōu)點(diǎn)。目前，上宜控制單元COD最大納污量大于現(xiàn)狀排放量，尚有足夠的環(huán)境容量可利用(可增負(fù)荷率較高)，從現(xiàn)階段各因素考慮，在滿足發(fā)展的同時(shí)，應(yīng)盡可能降低消減負(fù)荷，因此，方案4更具優(yōu)勢(shì)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，污染負(fù)荷的增加，方案3作為備選方案，其優(yōu)勢(shì)也將逐步得到體現(xiàn)。

3.3　高安控制單元

高安控制單元COD容量總量分配方案如表6所示，合理性評(píng)估結(jié)果如表7所示。由表7可見(jiàn)，方案1的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均較差;方案2不能保證高安控制單元全流域COD水質(zhì)達(dá)標(biāo);方案3和方案4均具有容量利用率高、負(fù)荷消減率小、治理費(fèi)用低、合理性指數(shù)大的優(yōu)點(diǎn)。目前高安控制單元COD最大納污量大于現(xiàn)狀排放量，從現(xiàn)階段各因素考慮，在滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求的同時(shí)，應(yīng)盡可能地消減負(fù)荷，因此，方案4更具優(yōu)勢(shì)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，污染負(fù)荷的增加，方案3作為備選方案，其優(yōu)勢(shì)也將逐步得到體現(xiàn)。

3.4　新豐控制單元

新豐控制單元COD容量總量分配方案如表8所示，合理性評(píng)估結(jié)果如表9所示。由表9可見(jiàn)，雖然方案1各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均較好，但水環(huán)境質(zhì)量的潛在風(fēng)險(xiǎn)較大;方案2不能保證新豐控制單元全流域COD水質(zhì)達(dá)標(biāo);方案3和方案4，均具有容量利用率高、負(fù)荷消減率小、治理費(fèi)用低、合理性指數(shù)大的優(yōu)點(diǎn)。目前，新豐控制單元COD最大納污量遠(yuǎn)大于現(xiàn)狀排放量，從現(xiàn)階段各因素考慮，在滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求的同時(shí)，盡可能地消減負(fù)荷，因此，方案4更具優(yōu)勢(shì)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，污染負(fù)荷的增加，方案3作為備選方案，其優(yōu)勢(shì)將逐步得到體現(xiàn)。

4　結(jié)論

水環(huán)境容量總量分配是流域水環(huán)境管理的一項(xiàng)重要工作。以錦江流域?yàn)槔�，遵�?ldquo;流域-區(qū)域、流域-子流域(支流)、流域-排污口(直排口)”的分配思路，按照一定的分配原則，基于控制單元對(duì)錦江流域COD的水環(huán)境容量總量進(jìn)行分配。根據(jù)分配條件的不同得到多個(gè)分配方案，采用合理性指數(shù)對(duì)各個(gè)分配方案的合理性進(jìn)行評(píng)估和比選，得出各個(gè)控制單元內(nèi)COD容量總量分配的推薦方案和備選方案，從而為該流域COD總量控制規(guī)劃的制定提供了科學(xué)依據(jù)。

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