發布時間：2021-09-29所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要流域水質目標管理已成為發達國家水環境管理的主要模式。京津冀地區是海河流域的核心區域，也是國家生態環境保護的重點地區。針對京津冀地區水資源、水環境、水生態(簡稱三水)統籌系統管理中面臨的水資源短缺和統籌調配能力不足、水環境污染嚴重和協同治
摘要流域水質目標管理已成為發達國家水環境管理的主要模式。京津冀地區是海河流域的核心區域，也是國家生態環境保護的重點地區。針對京津冀地區水資源、水環境、水生態(簡稱“三水”)統籌系統管理中面臨的水資源短缺和統籌調配能力不足、水環境污染嚴重和協同治理水平較弱以及水生態退化且穩定性趨向脆弱的主要問題，從“十一五”“十二五”及“十三五”國家水體污染控制與治理科技重大專項(簡稱“水專項”)涉及到京津冀管理技術相關研究內容的項目及課題中提煉關鍵技術并進行集成，根據技術特點對集成技術從生態水量保障管理技術與政策、基于水質目標的流域污染物排放管控、河流生態廊道生態健康和服務功能評估及空間格局構建優化技術3個方面凝練，進一步構建京津冀地區“三水”統籌的流域水質目標管理集成技術體系框架。應用集成技術對京津冀地區重點流域水質目標管理思路的構建展開思考并提出工作建議，以期支撐京津冀地區經濟社會與生態環境保護協同發展新形勢下水生態環境精細化管理能力提升。
關鍵詞京津冀地區;水質目標管理技術;水環境管理;河流生態廊道
京津冀地區是海河流域的核心區域，也是國家生態環境保護的重點地區。近年來，京津冀地區高度重視水環境保護工作，不斷推進生態建設和污染治理，并取得積極成效。但目前京津冀地區仍是全國水資源短缺、水環境污染較嚴重、水生態破壞較突出的地區之一。“十三五”期間，《京津冀協同發展規劃綱要》《京津冀協同發展生態環境保護規劃》等一系列文件陸續出臺，特別是雄安新區的戰略定位，對京津冀地區水環境保護提出了更高要求，也為長遠謀劃區域水環境保護明確了方向[1-2]。在“十一五”“十二五”和“十三五”國家水體污染控制與治理科技重大專項(簡稱水專項)各課題研究基礎上，結合《水污染防治行動計劃》(簡稱“水十條”)對京津冀地區水環境保護管理的技術需求[3]，以支撐京津冀地區水環境質量改善為目標，結合流域特征，圍繞水資源、水環境、水生態(簡稱“三水”)綜合管理，集成京津冀地區“三水”統籌的流域水質目標管理技術，探討其對京津冀地區北運河、永定河和大清河3個主要流域水質目標管理的支撐意義并提出相關建議。
1國內外流域水質目標管理技術
1.1發達國家流域水質目標管理技術進展
流域生態系統的組成、結構和功能是承載區域水環境壓力的基礎。流域水質目標管理已成為發達國家水環境管理的主要模式。美國水環境管理以《清潔水法》為基石，不斷融入水生態分區、水質標準、最大日負荷總量計劃(TMDL)、排污許可證等管理要素，有力地幫助受損水體逐步恢復[4]。美國流域水質目標管理技術從初級的一般性污染控制開始，發展到基于技術的污染源濃度控制，再發展到基于水質的污染控制，最后發展到TMDL[5-7]。歐盟水環境管理先后經歷了水環境質量標準與排放標準管理不同階段，至2000年《水框架指令》的提出，標志著歐盟由此進入了以水生態系統為核心的流域管理階段[8-9]。歐盟水框架指令的核心思想是建立綜合的一體化的水環境管理體系，排污許可管理是歐盟控制水體污染物排放的根本手段，歐盟水質目標管理技術是一種基于最佳技術的總量控制方法[7]。日本于20世紀70年代末開始實施以部分區域總量控制為核心的綜合防治時期，對污染嚴重地區的經濟與環境的協調發展起到良好的效果[10]。美國與歐盟在水環境管理方面的共同點都是實現了從污染控制向生態管理的戰略轉型，水質目標實現是其根本。開展以水生態功能分區為基礎的流域水環境綜合管理，已成為美國、歐盟及日本等發達國家和地區保護水環境的重要手段。美國、歐盟與日本的流域水質目標管理均是基于流域水生態管理的技術體系[11]。
1.2我國流域水質目標管理技術的發展歷程
我國流域水質管理技術研究可以追溯到20世紀70年代，在“九五”和“十五”期間，確定了污染物排放總量控制指標，標志著我國污染控制由濃度控制進入總量控制階段[12]。1996年，修訂的《中華人民共和國水污染防治法》明確提出“防治水污染應當按流域或者區域進行統一規劃，水污染防治規劃是防治水污染的基本依據”，這標志著我國以流域為對象的水污染防治方略基本建立[13-14]。流域水污染防治規劃思路基本實現了由以往的單純治理污染向污染治理和生態保護并重而轉變，規劃導向由污染物總量控制向環境質量控制而轉變[15]。“十一五”和“十二五”水專項緊緊圍繞流域水生態功能分區、水環境質量基準標準、容量總量控制三大核心技術研發，構建我國流域水質目標管理技術體系，標志著我國開始推動基于水生態功能分區的流域水環境質量目標管理技術體系[11,16-17]。《重點流域水污染防治規劃(2016—2020年)》以細化落實“水十條”目標要求和任務措施為基本定位，提出了以改善水環境質量為核心和水資源、水生態和水環境“三水統籌”的系統思路[18-19]。“十三五”水專項對流域水質目標管理技術進行了集成研究，構建了集“功能分區-基準標準-排污許可-最佳可行技術-風險管理-管理平臺”6大技術環節一體的水質目標管理技術體系[20]。
2京津冀地區面臨的主要“三水”問題
京津冀區域地處海河流域，是海河流域水資源開發程度最高的地區，水資源稀缺和水污染問題削弱了水體的生態服務功能，進而影響了社會經濟的可持續發展，成為京津冀發展的最大短板。北京市由永定河、大清河、北運河、潮白河和薊運河五大水系串聯;天津地區的海河自金鋼橋起到大沽口流入渤海灣，整個海河水系由海河上游的北運河、永定河、大清河、子牙河和南運河五大河流和300多條支流共同組成。河北地區水系較多，其中海河水系占河北地區絕大部分，包括潮白河(北運河)、永定河(主支流桑干河、洋河)、大清河(主要支流有唐河等)、子牙河(滹沱河與滏陽河匯集而成)、南運河(上游為漳河和衛河所匯集)[21]。可見，北運河、永定河、大清河是京津冀水系連通的關鍵。
2.1水資源短缺和統籌調配能力不足
京津冀地區水資源主要問題在于水資源稀缺總量不足、地下水超采嚴重、粗放用水方式持續加重水資源短缺程度、水資源統籌調配能力不足[22]。京津冀地處海河流域平原區，多處于干旱半干旱地區，隨著降水量的減少和水資源開發利用程度的加強，導致海河流域水資源總量持續減少。2019年海河流域平均降水量為449.2mm，比多年平均降水量少16.0%，2019年年末淺層地下水蓄量比年初減少39.74億m3[23]。京津冀高耗水生產方式仍未轉變，尤其農業用水效率遠低于工業和服務業[24]。京津冀地區是全國水資源供需矛盾最尖銳的地區之一，供水水源經歷了以地下水、地表水水源為主到再生水、南水北調水、地下水和地表水多水源聯合調配的過程。自南水北調中線工程通水后，京津冀水資源量得到一定的提升，但水資源空間不均衡狀態仍然持續存在，多源供水格局尚未形成[25]。
2.2水環境污染嚴重和協同治理水平較弱
目前，京津冀地區水污染仍較為嚴重。2020年《中國生態環境狀況公報》顯示，海河流域水質整體有所好轉，但仍屬于輕度污染，主要污染指標為化學需氧量(COD)、高錳酸鹽指數和五日生化需氧量;Ⅰ類~Ⅲ類水質斷面占為64.0%，比2019年上升12.1個百分點，但仍比全國數據低23.4個百分點;劣V類水質斷面占比為0.6%，比2019年下降6.9個百分點，但仍比全國數據高0.4個百分點[26]。京津冀工業源水污染排放空間集聚特征研究顯示，京津冀工業源COD和NH3-N排放最多的行業集中在造紙和紙制品業、農副食品加工業、化學原料和化學制品制造業、紡織業等十大行業，京津冀工業源COD排放主要集中在邯鄲、天津、張家口和秦皇島，合計占京津冀區域COD總排放量的56%[27]。京津冀地區水污染綜合管控力度和區域協同綜合治理水平仍有待提高。
2.3水生態退化和穩定性趨向脆弱
京津冀地區水生態退化嚴重，水生生物資源受損嚴重，濕地失去天然河流補給，面積萎縮。據全國第一次水利普查水土保持普查數據，京津冀區域內水土流失面積為50534km2。其中，北京市為3202km2，占區域水土流失總面積的6.34%;天津市為236km2，占0.47%;河北省為47096km2，占93.20%[28]。大清河流域建設用地面積逐漸增加，且增長速度不斷加快;而太行山東麓林地、草地面積由于人口的擴張卻逐漸減少[29]，白洋淀濕地生態系統穩定性趨向脆弱，濕地生物多樣性保護功能呈退化趨勢[30]。北京市河流大型底棲動物空間格局及其環境響應研究顯示，北京市山區河流中保持了較高的生物多樣性，而城市河流及其過渡區的大型底棲動物退化明顯[31]。
相關期刊推薦：《環境工程技術學報》(雙月刊)曾用刊名：環境科學文摘，1982年創刊，面向環境、生態、管理工程技術學領域的科研人員、技術研發人員、各級環保管理人員、環保企業經營者與生產者以及相關專業大專院校師生;廣泛向各級環保管理部門、著名高校、著名環�？蒲袉挝弧⒅髽I園區、著名環保企業發行，
因此，針對京津冀地區流域特征，為了有效利用水資源、改善水環境和恢復水生態，有必要系統集成“十一五”“十二五”和“十三五”水專項京津冀地區水環境管理技術相關項目和課題的研究成果，凝練京津冀區域流域水質目標管理集成技術，為京津冀區域北運河流域、永定河流域和白洋淀-大清河流域“三水”統籌流域水質目標管理思路提供建議和技術支撐。
3技術集成思路與方法
3.1技術集成數據來源
水專項經過“十一五”“十二五”和“十三五”科技成果的積累，已經具備建立京津冀“三水”統籌的流域水質目標管理技術集成的基本技術條件。因此，有必要系統集成京津冀水專項管理技術成果，提出北方缺水地區流域“三水”統籌的流域治理模式，為京津冀地區協同發展提供重要技術支撐。水專項“十一五”和“十二五”期間未設置京津冀地區專項板塊，水專項“十三五”設置京津冀地區綜合調控重點示范板塊。其中“十一五”水專項涉及海河流域水生態管理的課題包括“重點流域水生態功能一級二級分區研究”“海河流域北運河水系水環境實時管理決策支持系統研究與示范”和“白洋淀流域污染負荷削減技術與工程示范課題”等8個課題。“十二五”期間涉及到海河流域水生態管理的課題包括“重點流域水生態功能三級四級分區研究”“海河北系(北京段)河流水質改善集成技術與綜合示范”和“海河干流水環境質量改善關鍵技術與綜合示范”等10個。“十三五”期間涉及京津冀水生態管理的相關課題包括“京津冀地區水環境保護戰略及其管理政策研究”“永定河流域水質目標綜合管理示范研究”及“北運河流域水質目標綜合管理示范研究”等23個(表1)。
3.2技術集成方法及工作流程
技術集成概念的提出源于20世紀80年代，在研究起始階段以單項技術及其應用環境之間的匹配為目標，通過調查、評估和提煉等研究過程來融合所需技術，這就是被Iansiti[32]稱為技術集成的研究開發模式。可見，技術集成并非是創造一個新技術，其核心在于評估技術選項并進行技術選擇，最終實現同類技術交叉融合[33-34]。本次集成研究主要根據3個標準來評估和選擇技術：1)技術的可靠性，篩選的依據在于該技術的原理、流程、要點及創新性;2)技術的可用性，篩選的依據在于該技術的在京津冀地區的示范應用情況;3)技術的可達性，篩選的依據為技術就緒度。技術集成工作流程見圖1。
4“三水”統籌的流域水質目標管理技術體系
4.1技術集成體系框架
從“十一五”“十二五”及“十三五”水專項涉及到京津冀地區管理技術相關研究內容的13項目所屬的41個課題中提煉出關鍵技術90項。根據各項關鍵技術的特點，以支撐京津冀地區流域水質目標管理為目標，從空間格局構建與管控技術、基于水質目標的流域污染物排放管控技術和生態水量保障管理技術與政策三大方面進行凝練，形成12項集成技術，進一步構建京津冀地區“三水”統籌的流域水質目標管理技術體系框架。
4.2水資源集成技術
水資源集成技術由生態水量保障管理技術與政策相關技術組成，包括不同類型河流廊道生態水量確定技術、多水源背景下流域水資源優化配置技術、跨界水質-水量聯合生態補償標準制定技術和京津冀區域水價改革方案。
針對京津冀地區長期以來水資源開發利用率高和存在嚴苛的水文水資源條件問題，提出了面向生態水量與維持良好生境功能的分區、分類、分級、分期(簡稱“四分”)的生態流量組分和閾值確定以及生態流量整體協調優化技術，形成不同類型河流廊道生態水量確定技術。該技術可指導制定協調流域上下游、兼顧社會用水的生態流量標準方案，解決京津冀地區流域河流生態流量底線難以科學確定、生態流量管理難以與水資源管理結合的難題。
針對京津冀地區河流實現“流動的河”大部分都面臨十分嚴苛的水資源條件的問題，基于生態需水目標，建立統籌當地徑流、再生水、外調水等多種水源的流域水量統一優化配置技術體系，并結合現有水資源和防洪調度，提出以保障生態用水為目標的流域水資源配置技術，形成多水源背景下流域水資源優化配置技術。該技術可支持流域和區域水資源統一調度，確保實現生態水量下泄目標，是保障京冀津地區綠色生態廊道修復不可或缺的前提條件。
在目前國內已成功試點的跨界流域生態補償機制上進行補償標準的改進，將原有單一的水質補償機制擴展形成以水量為主、水質為調控因子的流域生態補償技術，形成跨界水質-水量聯合生態補償標準制定技術。該技術的核心在于補償標準的確立，針對京津冀區域水資源量緊缺現狀，將補償標準權重的設置偏向側重水量補償，為京津冀地區以及北方水資源匱乏河流生態補償提供了考核標準選擇，并為上下游管理決策部門溝通、協商和達成共識提供了依據。
針對京津冀區域再生水循環利用措施是河流水源補充的重要來源特點，而當前再生水水價采用政府最高指導水價，缺乏分用戶、分質再生水水價，不利于再生水利用的問題，集成形成京津冀區域水價改革方案。該方案通過水價改革有效促進區域水資源的節約、保護和循環利用，對改善和保護水生態與環境具有重要意義，特別是對于缺水地區流域環境保護具有重要現實意義。
4.3水環境集成技術水環境集成技術由基于水質目標的流域污染物排放管控相關技術組成，包括水生態功能四級分區管理及目標制定技術、高分辨率源清單構建與水環境容量總量分配技術、基于水質的流域排放標準制定與排污許可管理技術和工業聚集區水環境風險管控技術。水生態功能四級分區管理及目標制定技術：在識別水生態功能分區和水環境功能區差異化的基礎上，開展了京津冀地區水生態環境質量調查和生態分區與功能定位研究，并疊加“十二五”海河流域水生態功能四級分區方案，劃分出基于水生態功能和水生態服務功能的、可實現差異化管理的京津冀流域水生態功能四級區;同時通過耦合京津冀地區“三線一單”管控目標要求，制定了涵蓋水質管控、水生態管理、空間管控和生物物種、群落指數、生境的管理目標。高分辨率源清單構建與水環境容量總量分配技術：通過水環境調查數據和污染源數據以及源解析方法，銜接第二次污染源普查，建立以斷面為約束、控制單元為載體的高時空分辨率水環境污染源清單，為實現京津冀地區水環境精細化管理提供支撐;同時，構建了總量分配體系，為水質規劃與管理提供支撐。該技術有利于削減京津冀地區污染負荷和優化污染源空間分布，為實施有效的水環境管理方案提供科學依據�；谒|的流域排放標準制定與排污許可管理技術針對流域水質目標管理與排污標準和排污許可管理相關脫節的問題，以污染物排放與水質的響應關系為依據，解析固定污染源對水質的影響和貢獻，依據容量總量分配結果，確定控制單元“多源”排放限值，實現固定污染源減排精準支持流域水質目標改善。《京津冀協同發展生態環境保護規劃》中提出了三地協同管理政策，該技術可為京津冀水環境一體化管提供技術支撐。京津冀濱海工業帶位于河流下游，是河流入海前最后流經區域，該區域一旦發生水污染事故，將導致受納水體水質迅速惡化，破壞水生態環境，嚴重影響經濟社會的正�；顒雍腿嗣袢罕姷纳踩＜尚纬晒I聚集區水環境風險管控技術，通過技術創新、集成研究與示范，最終形成“查-控-處”一體化水環境風險管控體系，有效提升京津冀地區水污染應急處置能力，為水環境管理、水資源安全等方面提供科技支撐。——論文作者：王菲菲，伍海聞，雷坤**，安立會*
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