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(2009ZX07526-006)“辽河流域水生态功能分区与质量目标管理技术示范”课题

发布时间:2016-05-19 浏览量:1157

构建基于分区的流域水质目标管理技术体系,

推动我国流域水环境管理的转变

 

 编者按

国家水专项“十一五”监控预警与综合示范主题辽河流域水生态功能分区与质量目标管理技术研究与示范课题(2009ZX07526—006),遵循“分区、分级、分类、分期”原则,耦合了水生态功能分区、水质目标确定、环境容量计算、污染负荷核定与分配等技术,初步构建了水质目标管理技术体系,建立了以保障水生态系统健康为目标,以流域统筹规划、行政区落实的流域水质管理新思路、新方法。研究成果支撑了《辽宁省辽河流域摘掉重度污染帽子规划》以及辽河、浑河及太子河生态建设规划。促进了辽河流域水环境管理的信息化与业务化水平,为实现水环境管理从水环境质量达标向水生态系统健康转变、从目标总量控制向容量总量控制转变、从行政区域管理向流域综合管理转变提供技术支撑。

一、研究背景

辽河是1996年全国人大确定的国家重点治理的“三河”之一,自1996年起,先后制定了“九五”、“十五”、“十一五”水污染防治规划,核心任务是以目标总量为约束,以区域工程项目实施为主要措施,实现河流断面水质改善,降低污染程度,而没有与流域经济结构、水资源利用、流域生态景观格局变化、水生态系统保护等问题统筹进行考虑,到2005年,投入近百亿元,遏制了水质恶化趋势,但是水质进一步改善收到了制约,更无法满足流域生态管理的需求,流域水环境管理应亟需注重由水质管理向水生态管理、由污染物目标总量控制向容量总量控制、由区域行政区管理向流域统一管理的过渡转变。

《国家中长期科技发展规划纲要(2006-2020)》提出“要选择不同类型的典型流域,开展流域水生态功能分区、流域水质监控预警和综合管理示范”,目的就是要构建中国现代的流域水环境管理技术体系,为落实党中央和国务院部署,环境保护部立足提高我国流域水环境管理能力,设置了“流域水生态功能分区与质量目标管理技术”项目,并将辽河作为河流型流域主要示范区,开展流域水生态功能分区技术、水环境基准标准制定技术、控制单元划分技术、流域水生态承载力与容量总量控制技术,开展太湖、辽河等流域30%控制单元水质目标管理技术示范,为流域水质持续改善、保证水质安全和水生态健康提供支撑。

二、研究成果

1、 建立了辽河流域水生态信息数据库

首次开展了辽河流域水生态系统调查,三年间共进行6次水生态调查,采集点位388个,调查内容包括水质理化指标、生物指标、河岸带及栖息地状况、生态系统健康状况等,获取数据50余万;收集水文、水环境质量、污染物排放、经济数据等20余万,建立了辽河流域水生态信息系统数据库。在完善数据库基础上,开展了辽河流域水环境质量状况与特征分析、污染物排放核定、评价了流域水生态系统健康状况及脆弱性,阐明了辽河流域水环境质量演变特征。

2009年以来,辽河流域水质总体呈好转趋势,氨氮已成为流域的首要污染因子;着生藻类与大型底栖动物优势种大多为乙型中污带和寡污带种类;水生态系统健康评估结果表明,健康程度总体较差,70%断面处于亚健康状态以下;采用统计分析方法、输出系数法与水文分割法模型,开展了辽河流域污染负荷核定与特征分析,核定控制单元点源与面源污染负荷,形成了图谱。

2、 集成了水生态承载力等三项关键技术

(1)辽河流域水生态功能分区及控制单元划分技术 

系统分析了辽河流域水生态系统结构与功能典型特征及流域空间异质性特征,识别了影响辽河流域水生态格局的主要控制因子;应用流域水生态功能分区共性技术,分级完善了辽河流域水生态功能分区指标体系,建立了针对辽河流域的水生态功能分区理论、分区指标识别技术与分区方法,筛选出数字高程、径流深、水文地质、多年归一化植被指数作为水生态功能一级分区的主要指标,将辽河全流域划分为4个一级水生态功能区;筛选出多年年均降水量、土壤类型、土地利用、植被类型作为水生态功能二级分区的主要特征指标,将辽河流域划分为16个区二级水生态功能区;筛选出与河道生境紧密相关的河流等级、河网密度和河流梯度因子作为水生态功能三级分区主要特征指标,将辽宁省辽河流域水生态功能分区共划分90个三级区;东辽河流域共划分为13个三级区。结合水生态功能三级分区结果、河流域水体污染特征、水文单元和行政单元完整性以及流域污染控制可操作性等因子,提出了辽河流域水质目标管理控制单元划分的原则、指标体系与方法,完成辽河流域污染控制单元划分。将辽河流域划分为56个控制单元。

课题成果在辽宁省辽河保护区管理局工作中得到了应用,研究提出的水生态功能分区结果、保护目标,支撑了“一条生命线,一张湿地网,两处景观带,二十个示范区”的辽河保护区治理保护战略的制订,明确了保护区土地利用、生态系统修复、河道综合治理、生态示范区建设、治理与保护能力建设等重点建设任务,对辽河保护区治理保护工作具有重要的指导作用。水生态调查及生态功能分区结果,支持了康平县环境保护局卧龙湖申报“生态良好湖库保护专项”,卧龙湖已经纳入到国家重点支持湖泊之列。划定水生态功能区、保护与恢复水生态功能写入到《辽宁省辽河流域水污染防治条例》第四条、第十二条中。

 

(2)辽河流域水生态承载力估算技术

研究辨析了辽河流域水环境演变、水文过程、流域经济发展、产业布局、土地利用状况,研究了各组成要素的关联度,采用系统动力学方法,利用Vensim DSS仿真软件,构建了辽河流域社会-经济-水文-水环境的辽河流域水环境模拟集成模型;以系统论的完整性思想为指导,探明了辽河流域社会经济、水资源利用、污染物排放与水环境质量的定量耦合响应关系,预测了流域未来经济社会发展趋势以及水生态系统压力-响应状态,并进行多情景分析;综合考虑流域人口压力、资源消耗、工业发展、社会进步等影响因素,结合流域主要污染因子,建立了流域水生态承载力指标体系,对辽河流域水生态承载力现状及不同情景模式进行综合评价,辽河水系主要影响因子为水资源利用率、水生生物多样性和人均水资源量;浑河水系主要影响因子为人均水资源量、水资源总量、COD和氨氮环境容量;以主要污染物排放量和经济发展规模作为约束条件,构建了多目标优化模型,对辽河流域及重点示范区的行业结构和布局进行了调整与优化,经模拟与优化,到2025年流域工业增加值将达到18053亿元,工业行业以机械、石化、食品、新型建材为主,COD、氨氮排放量将分别达到4.52万t和2748.6 t,支撑了示范区“十二五”社会经济发展规划及“十二五”环境保护规划编制。

(3)辽河流域控制单元水质目标管理技术

 成了容量计算与分配、水生态承载力估算等共性技术,构建了面向水生态系统健康、以水环境容量为基础的控制单元水质目标管理技术体系,针对辽河不同控制单元,按照保护功能定位、水质目标确定、环境容量计算、污染负荷估算、污染负荷分配、优化工程项目,制定了控制单元TMDL方案,。

应用一维水质-水动力学模型,在一定水文条件约束下,开展了辽河流域主要污染物水环境容量计算,并分配到一级支流。依据辽河流域水环境容量计算与分配结果,采用水专项共性技术水质与线性规划模型,利用1999-2008年水文年鉴数据,按照30Q10、75%保证率、50%保证率等水文条件,综合考虑径流量、人口、GDP、现状负荷等因子,模拟计算控制单元水环境容量;依据控制单元污染负荷贡献率,结合污水处理能力与技术原则,实现控制单元TMDL污染负荷总量分配,制定控制单元点源与面源污染负荷削减方案。

针对辽河流域水资源短缺,季节性、受控性突出特点,按照可达性及可操作性原则,依据近期污染负荷总量分配结果,建立了污染排放与水质相应关系,优化工程项目,实现控制单元污染负荷在污水厂、城镇生活、工业企业等点源间的分配,在此基础上制定重点企业污染负荷削减方案,完成了抚顺等3市15个控制单元(38条河流)TMDL方案,方案确定了104个工程项目(污染治理工程85个,生态建设工程19项),形成了相关图册,实现了基于控制单元水质目标技术管理,提升了辽河流域水环境治理工作水平。

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辽河摘帽中清河流域工程项目图

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辽河摘帽中清河区工程项目图

三、成果应用

(1)支撑了《辽宁省辽河流域水污染防治条例》修订

2010年8月份开始,课题组与辽宁省环境保护厅法规处共同承担了《辽宁省辽河流域水污染防治条例》修订。水生态功能区、保护与恢复水生态、容量总量控制等课题研究成果,写入到条例第四条、第十二条、第十六条中,《条例》已于2011年 1月 11日辽宁省十一届人大常委会第21次会议审议通过。这是我国第一部要求划定水生态功能区、开展容量总量控制的地方法规,对辽河流域“十二五”期间生态建设提供了法律保障。

(2)支持了有关规划及专项生态保护制定

课题组利用控制单元水质目标管理技术体系,完成了辽河流域退出重污染河流、摘掉重污染流域帽子规划,同时承担了与行政管理部门同样职责的包市督察职责。

研究提出的水生态功能分区结果、保护目标,支撑了“一条生命线,一张湿地网,两处景观带,二十个示范区”的辽河保护区治理保护战略的制订,明确了保护区土地利用、生态系统修复、河道综合治理、生态示范区建设、治理与保护能力建设等重点建设任务。

课题开展了辽河流域污染源识别与污染负荷核定技术研究,该研究成果在辽宁省环境保护厅制定辽宁省“十二五”主要污染物总量减排规划》中得以应用。

在《辽宁省辽河流域摘掉重污染帽子规划》采纳课题提出的控制单元TMDL方案,明确了辽河流域不同控制单元治理重点,有效提高了流域水生态管理水平。

水生态调查及生态功能分区结果,支持了康平县环境保护局卧龙湖申报“生态良好湖库保护专项”,卧龙湖已经纳入到国家重点支持湖泊之列。

(3)提升了流域水污染防治科学决策水平

按照流域规划、行政区落实的原则,基于控制单元水质目标管理技术体系,课题组完成了抚顺、铁岭、盘锦三个市38条支流河污染核定、容量计算与分配、污染防治工程优选等研究,形成了指导手册,确定了铁岭市、抚顺市、盘锦市的污染物削减及生态建设项目,对辽河流域“十二五”期间提出的各控制单元COD削减量及全流域水污染综合治理目标实现的可达性提供了重要支撑,同时也对我国流域水环境管理从目标总量控制向容量总量控制发展具有重要指导意义。

四、建议

(一)进一步深化水生态功能分区、控制单元划分及其基础上的水质目标管理技术体系研究

水质目标管理技术体系研究与应用在我国流域水环境管理研究与实践中是一个全新的探索,这使得课题在相关工作既具有创新性又具有挑战性,且水专项定位与科技工程,目标是支撑水水环境管理,因此一是急需精细划分水生态功能区和控制单元,明确保护目标与管理目标。二是流域管理首先是基于流域完整性来设计,但是在实施中要由行政区来实现,不可避免的出现自扫门前雪的现象,因此在分区、控制单元划分中要最好相关衔接的研究。

(二)加强水生态功能分区及水质目标管理法律地位

一是确立水生态功能分区与控制单元的法律地位。新型水质目标管理技术体,从问题水体的识别、水质目标的确定到污染负荷核定与分配、污染控制措施的制定、实施与评估,对每一个技术环节都有详细而具体的措施。只有确立水生态功能分区与控制单元的法律地位,将其纳入法律框架之内,使其在执行过程中有法可依,才能代替原先的行政管理单元。考虑以示范区为基础,建立水环境管理试验区,对试验区内用新的管理与绩效考核机制。

二是提升以排污许可证为主体的水质目标管理法律地位。虽然在多部环境保护法中,都明确要求实施排污许可证制度,但是其法律地位依然不高,处罚手段有限。


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