閆峰陵，樊　皓，劉揚揚，羅小勇

（長江水資源保護科學(xué)研究所，430051，武漢）

基于納污能力的梯級開發(fā)河段水環(huán)境保護措施研究

閆峰陵，樊皓，劉揚揚，羅小勇

（長江水資源保護科學(xué)研究所，430051，武漢）

水電工程建設(shè)一般會顯著改變河流原有水文過程，進而影響水功能區(qū)納污能力。根據(jù)金沙江攀枝花河段水功能區(qū)劃及水質(zhì)目標(biāo)，采用二維水質(zhì)模型計算梯級建設(shè)前后COD、氨氮納污能力，分析納污能力受梯級開發(fā)影響程度。按照納污能力受影響程度大小，通過排污權(quán)交易、影子工程、綜合治理法比選，確定采用以控制岸邊污染帶不擴大為基本原則，對排污口及其對應(yīng)陸域污染源、入庫支流及面源采取綜合治理措施，以補償因梯級電站建設(shè)而損失的納污能力。

納污能力；金沙江；水電梯級；水環(huán)境

水功能區(qū)納污能力是指在滿足水域功能要求前提下，在給定水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)、設(shè)計水量、入河排污口位置及排污方式下，水功能區(qū)水體所能容納的最大污染物量。水功能區(qū)納污能力核算是確定限制排污總量的基礎(chǔ)，是實施水功能區(qū)管理的基本依據(jù)。一般認為，水電作為清潔能源，其開發(fā)建設(shè)不會產(chǎn)生新的污染源，但水庫的形成會改變河流水動力學(xué)條件，影響水體自凈能力。一方面水電站修建使得流速減緩，水體在庫區(qū)滯留時間增長，污染物降解總量增大；另一方面流速減緩導(dǎo)致降解系數(shù)減小，又減小了污染物降解量；此外水文情勢變化導(dǎo)致污染帶分布發(fā)生較大變化，對水質(zhì)的影響主要通過水域納污能力反映。因此，可通過核定水電工程對河段水功能區(qū)納污能力影響大小，來制定相應(yīng)的水環(huán)境保護措施。

金沙江攀枝花河段位于金沙江中下游交界處，區(qū)間水能資源豐富，規(guī)劃建設(shè)有觀音巖、金沙、銀江、烏東德等多個水電梯級電站。該區(qū)域是我國長江經(jīng)濟帶的重要組成部分，作為我國生態(tài)文明建設(shè)的先行示范帶，在發(fā)展的同時要求水質(zhì)達標(biāo)。金沙江攀枝花河段納污能力受梯級水電調(diào)度影響，與天然狀態(tài)有很大差別，因此有必要在研究梯級開發(fā)對河段納污能力影響的基礎(chǔ)上，制定更為切合實際的水環(huán)境保護措施體系。

一、研究區(qū)概況

金沙江攀枝花河段自觀音巖水電站壩址至烏東德水電站庫尾，河道全長約57 km，落差約38m。河段內(nèi)金沙江由西至東貫穿攀枝花市主城區(qū)，雅礱江匯口以下流向為由北向南。根據(jù)《長江流域綜合規(guī)劃（2012—2030）》，涉及金沙江攀枝花河段的水電梯級有觀音巖水電站、金沙水電站、銀江水電站及烏東德水電站。從調(diào)節(jié)性能來看，觀音巖水電站為周調(diào)節(jié)，金沙、銀江水電站為日調(diào)節(jié)，烏東德水電站為季調(diào)節(jié)。

根據(jù)國務(wù)院批準(zhǔn)的《全國重要江河湖泊水功能區(qū)劃（2010—2030）》，該河段共劃分了金沙江滇川2號緩沖區(qū)、金沙江攀枝花開發(fā)利用區(qū)2個水功能一級區(qū)，開發(fā)利用區(qū)劃分水功能二級區(qū)12個，包括飲用水水源區(qū)5個、工業(yè)用水區(qū)5個、過渡區(qū)1個、排污控制區(qū)1個。攀枝花是金沙江沿江唯一的現(xiàn)代化工業(yè)城市，工業(yè)廢水排放量大，城市生活污水處理率較低，是長江干流近岸水域污染較嚴(yán)重的城市之一。

二、水電梯級電站對河段納污能力影響

1.計算方法

按照《水域納污能力計算規(guī)程》（GB/T 25173—2010）要求，“開發(fā)利用區(qū)和緩沖區(qū)水域納污能力主要采用數(shù)學(xué)模型計算法”，“污染物在河段橫斷面上非均勻混合，流量大于150m3/s的大型河段，可采用河流二維模型計算水域納污能力”。攀枝花境內(nèi)金沙江多年平均流量均大于150m3/s，因此，納污能力計算采用二維水質(zhì)模型進行計算。

計算指標(biāo)按照《全國水資源保護規(guī)劃》《長江流域綜合規(guī)劃水資源保護報告》中相關(guān)規(guī)定和要求，結(jié)合攀枝花河段內(nèi)水質(zhì)現(xiàn)狀及主要排污口的廢污水特性，選取指標(biāo)COD和氨氮作為水域納污能力計算指標(biāo)。

水電梯級電站建成前按照攀枝花水文站、三堆子水文站近10年最枯月平均流量作為設(shè)計條件。水電梯級電站建成后，攀枝花市境內(nèi)水動力條件將發(fā)生顯著改變，考慮不利情況下，采用各規(guī)劃梯級最小下泄流量作為上邊界設(shè)計水文條件。

2.計算結(jié)果

根據(jù)計算，水電梯級電站建設(shè)前攀枝花河段COD岸邊納污能力為31 352.9 t/a，氨氮為1 860.0 t/a，所有梯級電站建成的情況下，受岸邊水深增加以及流速減緩的綜合影響，各水功能區(qū)岸邊納污能力均有所減小，COD、氨氮岸邊納污能力分別為26 104.2 t/a和1 584.9 t/a。各水功能區(qū)COD岸邊納污能力減小了1.4%～47.7%；氨氮岸邊納污能力減小了2.0%～46.3%。總體上，與所有梯級不建電站的情況相比，COD和氨氮岸邊納污能力分別減小了16.7%和14.8%。就不同梯級電站所在河段影響來看，烏東德水電站影響最大，銀江水電站次之。

三、保護措施比選

目前，國內(nèi)關(guān)于水利水電工程水環(huán)境保護已積累了一定經(jīng)驗，對由水利水電工程開發(fā)造成的水環(huán)境影響主要采取排污權(quán)交易、新擴建污水處理廠以及對水環(huán)境受影響區(qū)進行污染源綜合整治等措施，基本遵循“誰受益、誰補償，誰污染、誰治理”的原則，措施主體隨措施性質(zhì)不同，其實施主體可為地方政府，亦可為水利水電項目建設(shè)單位。以南水北調(diào)中線一期工程為例：丹江口大壩加高工程實施后，各入庫河流在入庫河段流速減緩，自凈能力有所下降；丹江口水庫為調(diào)水水源地保護區(qū)，入庫污染負荷必須維持在現(xiàn)狀水平，由于水庫及上游涉及湖北、河南、陜西三省的40多個縣市，為此專門制定了《丹江口庫區(qū)及上游水污染防治和水土保持規(guī)劃》；根據(jù)該規(guī)劃，丹江口庫區(qū)及上游水污染防治需開展小流域治理、污水處理廠建設(shè)、垃圾填埋場建設(shè)、工業(yè)企業(yè)點源整治、庫岸生態(tài)防護帶建設(shè)等綜合整治措施。

根據(jù)已有研究成果，結(jié)合攀枝花城市環(huán)境保護、環(huán)境治理的綜合需求以及攀枝花市水環(huán)境治理現(xiàn)狀，本次擬定排污權(quán)交易、影子工程法、綜合治理法方案進行比選。

1.排污權(quán)交易法

排污權(quán)交易是指在一定區(qū)域內(nèi)，在污染物排放總量不超過允許排放量的前提下，內(nèi)部各污染源之間通過貨幣交換的方式相互調(diào)劑排污量，從而達到減少排污量、保護環(huán)境的目的。目前，全國多地都出臺了排污權(quán)交易管理辦法及試點方案，包括《重慶市主要污染物排放權(quán)交易試點方案》《河北省主要污染物排放權(quán)交易管理辦法》《成都市排污權(quán)交易管理規(guī)定》《溫州市排污權(quán)有償使用和交易試行辦法》等?？蛇M行排污權(quán)交易的環(huán)境指標(biāo)主要為COD、NH3-N、二氧化硫、氮氧化物，交易實行政府指導(dǎo)基價和市場調(diào)節(jié)兩種方式。從交易價格來看，全國范圍內(nèi)交易價格差異較大，攀枝花可參照同屬西南地區(qū)的重慶價格進行核算。重慶主要污染物排放權(quán)有償使用和交易工作作為國家級試點，從排污權(quán)交易試點工作開始至今，全市累計完成主要污染物排放權(quán)交易394次，已率先在國內(nèi)形成了較為完備的交易機制。

梯級電站建設(shè)后攀枝花河段COD、氨氮納污能力減小，以減小納污能力為基礎(chǔ)，參照相應(yīng)價格，電站運行按照50年計確定補償投資，補償投資由電站建設(shè)單位承擔(dān)，后期措施實施由攀枝花地方政府根據(jù)城市發(fā)展需要實施。

2.影子工程法

影子工程法是恢復(fù)費用法的一種特殊形式，影子工程法是在環(huán)境破壞后，人工建造一個工程來代替原來的環(huán)境功能，用建造新工程的費用來估計環(huán)境污染或破壞所造成的經(jīng)濟損失的一種方法。

影子工程法可以較為簡便地根據(jù)納污能力損失計算補充額度，但以新擴建污水處理廠作為替代工程只是對原水環(huán)境系統(tǒng)功能的近似代替，加之水環(huán)境系統(tǒng)的很多功能在現(xiàn)實中無法代替，使得影子工程法對環(huán)境價值的評估存在一定偏差，不能全面反應(yīng)梯級電站建設(shè)帶來的水環(huán)境問題。

3.綜合治理法

綜合治理法以梯級電站建設(shè)不擴寬影響河段岸邊污染帶范圍為最低要求，提出各排污口需削減污染負荷量，通過深度處理、中水回用、陸域污染源治理、優(yōu)化管網(wǎng)布局、布設(shè)截污設(shè)施以及雨污分流等措施有針對性地對影響河段進行治理。

按上述理念，為達到削減要求，需對金沙江攀枝花河段排污口進行綜合整治，在找出排污口對應(yīng)的陸域污染源或陸域集污范圍的基礎(chǔ)上，針對陸域污染源或集污區(qū)域，提出深度處理、中水回用、加強車間污染源治理、優(yōu)化區(qū)域管網(wǎng)布局、布設(shè)截污設(shè)施引至其他排污口以及雨污分流等措施，確保達到各排污口污染物削減要求。

4.保護措施擬定

梯級電站建設(shè)受各方面因素制約，運行有先有后，采用簡單的排污權(quán)交易對于最后建設(shè)電站將是一個大的制約。此外，水電工程本身不排污，排污權(quán)交易水電建設(shè)單位不能起到治污減污的激勵作用，可見排污權(quán)交易法不適于攀枝花市的水環(huán)境治理；影子工程法目前理論、標(biāo)準(zhǔn)尚不成熟，國內(nèi)尚無較為完備的補償制度，且替代工程不唯一，與原環(huán)境系統(tǒng)功能效用存在異質(zhì)性，不能從根本上解決梯級電站建設(shè)帶來的水環(huán)境問題；綜合治理法需要做充分的基礎(chǔ)調(diào)查，找出存在問題，有針對性地采取相應(yīng)治理措施，方案確定過程復(fù)雜。

針對攀枝花水環(huán)境治理方面存在的問題，需進行詳盡調(diào)查，制定相應(yīng)治理措施。在措施制定過程中，權(quán)責(zé)雙方需要長時間的磋商才能達成一致，工作協(xié)調(diào)難度大。綜合治理法操作過程較為繁瑣，但該方法符合攀枝花實際情況，措施能夠具體落實，具有較強針對性。因此，從保證治理效果的角度出發(fā)，應(yīng)采用綜合治理法。

四、措施體系擬定

1.總體原則

綜合治理法以控制岸邊污染帶較梯級電站建設(shè)前不擴寬為基本原則，結(jié)合排污口布局與整治方案，依托攀枝花市已建、在建、規(guī)劃新建污水處理設(shè)施，針對排污口及其對應(yīng)陸域污染源、入庫支流及城市面源采取相應(yīng)治理措施進行治理，彌補因梯級電站建設(shè)而損失的納污能力。

2.措施體系

攀枝花市沿江各排污口主要包括污水處理廠排污口、工礦企業(yè)排污口、發(fā)電廠排污口以及水質(zhì)較差入庫支流，其廢污水均由各自集污區(qū)域工業(yè)、生活廢污水組成。照上述原則，根據(jù)排污口現(xiàn)狀調(diào)查成果，結(jié)合梯級電站建成后各排污口污染帶預(yù)測成果，對比分析建庫前后污染帶范圍，結(jié)合各水功能區(qū)削減要求，對需要治理的排污口采取有針對性的治理措施。

（1）保留區(qū)、緩沖區(qū)、取水口集中分布區(qū)排污口

采取搬遷、關(guān)閉等措施，在該排污口對應(yīng)集水區(qū)域污水達標(biāo)排放前提下，截污至尚有容量的水功能區(qū)或取水口下游進行排污。

（2）受梯級電站影響岸邊污染帶范圍擴大排污口

梯級電站建設(shè)改變了河道水文情勢，使河流水體流速減緩，不利于污染物的遷移擴散，排污口附近水域形成的岸邊污染帶范圍相對無梯級電站有所增加。為使得岸邊污染帶范圍不變，可通過控制該排污口污染物入河量的途徑，對該排污口對應(yīng)的陸域污染源進行綜合治理，主要措施如下：

①對工礦企業(yè)自設(shè)排污口，其對應(yīng)的陸域污染源較易確定，可在企業(yè)車間增設(shè)深度處理、中水回用措施，減少污染物排放量。

②根據(jù)排污口現(xiàn)狀調(diào)查及評價成果，污水處理廠排污口基本為達標(biāo)排放，可通過升級改造污水處理工藝或增設(shè)深度處理措施，提高污水處理標(biāo)準(zhǔn)，減少污染物排放量。此外，庫區(qū)形成后，攀枝花境內(nèi)回水河段應(yīng)執(zhí)行的地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)將提高，總磷、總氮將按湖庫標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，因此必須嚴(yán)格控制總磷、總氮和氨氮排放，增加或升級現(xiàn)有污水處理廠脫磷、脫氮措施。

規(guī)劃新建、擴建污水處理廠，應(yīng)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)進行處理，并增加脫磷除氮設(shè)施。

③自然沖溝集水區(qū)域，實現(xiàn)雨污分流，雨水集中收集利用沖溝排入金沙江，區(qū)域內(nèi)工業(yè)、生活廢污水可結(jié)合區(qū)域管網(wǎng)配套設(shè)施建設(shè)情況，集中收集至附近污水處理廠進行處理。

④金沙江攀枝花河段主要入庫支流包括塘壩河、龍洞河、摩梭河、巴關(guān)河、仁和河等，塘壩河、仁和河自產(chǎn)水量相對較為豐沛，其余支流自產(chǎn)水量較少，其入金沙江斷面水量大部分由各自流域內(nèi)入河廢污水組成，水質(zhì)相對較差。針對水質(zhì)較差的支流，在摸清主要產(chǎn)污區(qū)域、產(chǎn)污性質(zhì)、產(chǎn)污規(guī)模的基礎(chǔ)上，對其工業(yè)廢水、生活污水分別集中收集，進入污水處理設(shè)施進行集中處理?！?/p>

［1］王方清，王孟，吳國平，等．長江流域水功能區(qū)納污紅線管理體系構(gòu)建與實踐［J］．人民長江，2013，44（22）．

［2］索麗生．閘壩與生態(tài)［J］．中國水利，2005（16）．

［3］袁弘任．三峽水庫納污能力分析［J］．中國水利，2004（20）．

責(zé)任編輯韋鳳年

Measures for water environment protection in cascade development based on pollution bearing capacity

Yan Fengling，F(xiàn)an Hao，Liu Yangyang，Luo Xiaoyong

Generally speaking，hydropower stations can exert big impact on original hydrological regime of a river and further impact on bearing capacity of pollution in water functions zones.The degree of influence by cascade development is examined in accordance with water function zoning and target of water quality in Panzhihua Section of Jinsha River，by using two dimentional water quality model to estimate COD and ammonia nitrogen before and after completion of cascade hydropower stations.Basic principle of controlling expansion of pollution belt along the river is defined through comparison of methods of trading of pollution-discharge permit，shadow project and comprehensive treatment.Measures such as pollution control at the discharge outlets and source from the land，tributary entering into the reservoir and non-point pollution are proposed so as to compensate loss of bearing capacity due to the construction of cascade hydropower stations.

bearing capacity of pollutant；Jinsha River；hydropower cascade；water environment

X52

B

1000-1123（2016）13-0016-03

2016－05－10

閆峰陵，高級工程師，主要從事水資源保護及水土保持規(guī)劃研究。

長江中下游干流納污總量控制研究（201001006）。