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(2008ZX07526-007)“太湖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:1376

建立并应用新型水质目标管理技术体系,促进太湖流域

水生态与水环境根本改善

 

 

编者按

太湖流域在取得经济快速发展的同时也付出了惨重的环境代价,尽管近几年在环境治理上投入了大量的人力、物力和财力,但收效甚微,依然面临着十分严峻的形势。一个非常重要的原因是目前的水环境管理思路无法满足需要,而需要引进国外的先进理念,并结合当地的实际情况,构建新型水质目标管理技术体系,并通过典型示范,逐步向全流域推广。该课题在水生态功能分区的基础上,构建了面向水生态系统健康、以月和控制单元为时空尺度、以水环境容量为基础的水质目标管理技术体系——太湖流域月最大污染负荷技术(TMML),并通过管理系统开发和管理手册编写等手段,在常州、宜兴和湖州进行了应用示范。项目成果对太湖流域水环境管理体系建立和水环境质量改善具有重要作用,对其他同类型地区也有参考价值。

一、研究背景

太湖流域地理位置优越,气候宜人,自然资源丰富,历史上是著名的富庶之地,目前更是我国经济最发达、人口最密集、城市化程度最高的地区之一。但同时也必须看到,太湖流域在取得经济快速发展的同时,也付出了沉重的生态环境代价,流域生态环境问题积重难返。太湖蓝藻暴发事件的频繁发生,折射出太湖水生态系统服务功能与健康状况的衰退。

国家对太湖流域的水环境问题一直十分重视,将太湖治理列为国家“三江三湖”重点治理计划,先后实施了太湖水污染防治“十五”计划和“十一五”计划。太湖流域各级政府也十分关注流域的水环境问题,出台了一系列水环境管理政策,相继开展了生态省市和生态示范区创建活动,并实施了流域污染控制、节能减排、湖泊生态治理工程等措施,实施了较为严格的污染排放限制。然而,太湖流域的水环境问题并没有得到有效解决,太湖水体环境质量也未得到根本性改变。原因是多方面的,其中现行的总量控制制度在具体应用中存在的污染控制与水生态保护相脱节、排放达标控制与环境质量达标相脱节、以行政区为单元的环境功能区划分与流域水污染调控相脱节等无疑是很重要的方面。因此,在借鉴国外水环境管理先进理念和方法的基础上,探索建立一套适合于我国国情、科学合理的水质目标管理技术体系并进行示范应用,对于太湖流域水生态系统服务功能恢复、水生态系统健康和水环境质量改善具有重要意义。

“太湖流域水生态功能分区与质量目标管理技术示范课题”为国家水专项“监控预警主题”“流域分区项目”下的一个示范性课题,旨在根据“分区、分级、分类、分期”的思想,突破太湖流域水生态功能分区与水质目标管理关键技术,完成三级水生态功能分区与控制单元划分,构建面向水生态系统健康、以控制单元为基础的太湖流域水质目标管理技术体系,开发太湖流域水质目标管理系统,并在江苏省常州市和宜兴市、浙江省湖州市进行应用示范,促进太湖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。

二、研究成果

(一)太湖流域水生态功能一、二、三级分区

针对湖泊流域水环境质量目标管理的需求,在对太湖流域水生态系统健康、水生态系统服务功能、水环境质量的社会经济驱动力与水生态承载力的评价基础上,首次提出了湖泊型流域水生态功能区划的理论与方法,并结合太湖流域的实际情况,提出了太湖流域一、二、三级水生态功能分区的指标体系。其中一级指标为:河网密度,地面高程;二级指标为:建设用地面积比,耕地面积比,土壤类型,坡度;三级指标为:底栖动物Shannon-Wiener多样性指数,叶绿素含量,非太湖湖体区的水生境类别(水系级别、水体流速和水域面积)和特征指示物种类别(蜉蝣/双壳类/螺类/摇蚊/寡毛类),太湖湖体区的水体流速和特征指示物种(寡毛类/摇蚊类/双壳类/螺类/其它类)比例。

根据湖泊型流域水生态功能区划的理论与方法,完成了我国第一个湖泊流域水生态功能一级、二级和三级分区方案,将太湖流域分为2个一级水生态功能区、5个二级水生态功能区、21个三级水生态功能区。在此基础上,分析了不同水生态功能区的行政区域范围、地形地貌特征、水系与水质状况、水生生物等,并根据自然条件和社会经济条件,确定了主导水生态功能、主导水功能、水生态保护目标和近期水质目标。

 

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太湖流域水生态功能分区结果

 

太湖流域水生态功能分区及其所确定的不同水生态功能区生态保护目标、水质目标,为太湖流域水质目标管理技术体系构建和应用打下了坚实的基础,为太湖流域的水环境、水生态管理提供了依据。太湖流域水生态功能分区的思路和方法,对于其他类似流域的水生态功能分区提供了参考和借鉴。

(二)基于控制单元的太湖流域水质目标管理技术体系

根据构建面向水生态系统健康、以水环境容量为基础的水质目标管理技术体系的需要,综合考虑水生态功能区、行政界线和控制断面,首次提出了湖泊型流域水质目标管理控制单元划分的原则、指标体系与方法。控制单元的划分指标包括:水生态功能区,主导水系分布,主导水系流向,集水区/子流域(丘陵山区)或县乡行政边界(平原区),污染源类型及分布,控制断面分布等。

根据湖泊型流域水质目标管理控制单元划分的理论与方法,完成了我国第一个湖泊流域水质目标管理控制单元划分方案,将太湖流域划分为119个控制单元,其中江苏省62个、浙江省35个、上海市21个、安徽省1个。将示范区划分为31个控制单元,其中江苏省常州市13个、宜兴市6个,浙江省湖州市12个。根据野外实地调查和水生态功能分区结果,分析了不同控制单元的行政区域范围、地形地貌特征、水系与水质状况、水生生物以及主导水生态功能、主导水功能、水生态保护目标和近期水质目标。

 

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太湖流域控制单元划分结果

 

在系统分析国内水环境管理现状和国外水环境管理经验的基础上,结合太湖流域的实际情况以及当地总量控制制度的实施经验,提出了太湖流域基于控制单元的水质目标管理技术体系框架。该技术体系框架以水生态功能分区和控制单元划分为基础,包括6个核心内容,即保护功能定位、水质目标确定、环境容量计算、污染负荷核算、污染负荷分配和削减方案制定。

 

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太湖流域水质目标管理技术体系框架

 

尽管太湖流域水质目标管理技术体系目前尚难以实现美国以“日”为单位的水环境管理水平,但是该技术体系尝试以“月”为时间单位、以“控制单元”为空间单位,来充分考虑污染物入河量以及水环境容量的年内变化与空间差异,在我国水环境管理的实证研究中尚属首例。这种新型的水质目标管理技术体系也被称为“太湖流域TMML(月最大污染负荷)技术”。

太湖流域水质目标管理技术体系以流域水生态系统健康为目标,以水环境容量为基础,以月和控制单元为时空管理尺度,具有较强的科学性,为实现流域水环境管理从水质达标管理向水生态健康管理转变、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奠定了基础,对示范区水生态保护工作的开展与水环境质量的持续改善具有重要作用。

(三)太湖流域水环境管理综合数据库与水质目标管理系统

在水生态系统调查、陆地生态调查、水文水资源调查、社会经济调查、水环境质量调查、土地利用调查和污染源与减排潜力调查的基础上,建立了以基础地理数据、遥感数据、监测数据、环境背景数据、统计数据为一体的太湖流域水环境管理综合数据库,实现了基于自然单元、行政单元、水生态功能区、控制单元的数据管理、查询检索、分析计算、统计制图等功能。

根据太湖流域水质目标管理技术体系,在水生态系统服务功能与水生态系统健康评价、水环境变化及其驱动因素分析和水环境容量及生态承载力计算的基础上,开发了“数据-模型-软件系统”一体化的太湖流域水质目标管理系统。

太湖流域水环境管理综合数据库与水质目标管理系统提高了污染普查数据整编入库、污染负荷核算、水环境容量计算的工作效率,实现了污染负荷分配的自动化,大大减轻了污染负荷分配和削减方案制定的工作量和主观性,初步实现了太湖流域水环境管理的信息化和业务化。

三、成果应用

将太湖流域水质目标管理技术体系在示范区进行了具体应用。利用水生态功能分区和控制单元划分的结果,完成了示范区31个控制单元的保护功能定位、水质目标确定、环境容量计算、污染负荷估算、污染负荷分配和削减方案制定,编写了示范区《水质目标管理指导手册》,提出了各控制单元的水环境管理指导建议。基于水质目标管理技术体系开发的太湖流域水质目标管理系统,实现了示范区不同控制单元的水生态系统服务功能计算与水质目标确定、水环境容量计算、污染负荷核算、污染负荷分配以及消减方案制定。

在示范区开展了太湖流域水质目标管理技术体系的应用培训,为水环境管理部门的管理人员和技术人员进行了太湖流域水生态功能分区与控制单元划分、水质目标管理指导手册和水质目标管理系统进行了详细介绍,并在各级环保及相关单位部署了水质目标管理系统平台。常州市、宜兴市和湖州市环保局相继下发关于应用太湖流域水生态功能分区、水质目标管理指导手册和水质目标管理系统的通知,要求相关部门在编制产业结构调整规划、项目审批、污染总量控制与减排等行政管理工作中参照执行。

太湖流域水生态功能分区与太湖流域水质目标管理技术体系,有利于促进太湖流域的水质改善和污染物削减,为太湖流域水环境管理决策提供了支撑,对于实现水环境管理的三个转变、促进水环境质量的根本好转具有重要意义。《水质目标管理指导手册》提出的各控制单元总量控制目标、污染控制措施、环保准入条件、产业结构调整政策、减排重点工程及生态保护措施等,在示范区的“十二五”环境保护规划、主要污染物总量控制规划和生态文明建设规划编制中都得到了应用。

太湖流域水质目标管理系统运行稳定,在日常污染源现场监察、污染源减排现场核查、日常环保信息服务、环保信息化建设等方面都得到了较好的应用。运用该系统可以对污染源进行快速空间定位及查询分析,对控制单元内污染负荷进行快速核算,为环境监察工作提供了准确和及时的数据信息;配合污染源监控系统,实现了污染源的远程监控和环境影响分析,大大减轻了环境监察的现场工作量并提高了工作效率。

此外,以本课题成果为基础的“关于太湖流域生态建设与环境保护的建议”,被列为2012年全国政协会议提案,并由环保部进行督办。

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,且缺乏在具体流域的大范围推广应用,这使得课题在太湖流域开展的相关工作既具有创新性又具有挑战性。应当在下面三个方面进一步深化研究:一是进一步精细划分水生态功能区和控制单元,“十二五”阶段重点推进四、五级水生态功能分区研究与方案编制,完善控制单元划分方案;二是建立水生态系统健康、经济社会可持续发展与水环境质量之间的定量关系,以更加科学地确定不同控制单元的生态系统健康目标、生态保护目标与水质管理目标;三是深化水生态承载力的研究,逐步将水质目标管理技术体系以控制单元水环境容量为基础过渡到以控制单元水生态承载力为基础。

(二)尽快建立过渡时期新型水质目标管理技术体系应用的相应配套政策与措施

尽管课题在第一阶段的示范中取得了一些成效,还需要进一步围绕下面三个方面深化工作:一是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;二是推进控制单元容量总量控制制度的实施,逐步实现太湖流域水环境管理从目标总量控制向容量总量控制的转变;三是制定实施新型水环境管理技术体系的配套措施,包括建立太湖流域控制单元水污染防治规划体系、控制单元排污许可证管理制度、控制单元水环境质量监测与评估体系、控制单元水环境管理的考核责任体系、基于控制单元水平的建设项目审批管理体系。


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