瑪納斯河流域水資源納污能力評價指標(biāo)體系的研究

房 睿

（新疆石河子水文勘測局，新疆 石河子 832000）

1 概述

水資源納污能力是由水利部提出，在設(shè)計好的水文條件下，滿足計算水域的目標(biāo)要求時，該水域所能容納的污染物的最大數(shù)量。水資源納污能力設(shè)計大量復(fù)雜的信息及現(xiàn)象包括經(jīng)濟社會與資源的減量化聯(lián)系。

瑪納斯河發(fā)源于北天山中段依連哈比爾尕山烏代肯尼河的43號冰川，全長420 km。源頭區(qū)發(fā)育有冰川瑪納斯河800條，冰川面積608 km2，是準(zhǔn)噶爾內(nèi)陸區(qū)冰川規(guī)模最大的一條河流[1]?，敿{斯河灌區(qū)是新疆五六十年代開發(fā)建設(shè)的現(xiàn)代化大型灌區(qū)，對自治區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展做出了重要貢獻。瑪納斯河發(fā)源于天山北麓依連哈比爾尕山，主要靠高山融雪和降水補給。多年平均徑流量12.61億m，年平均流量39.99 m/s，徑流年內(nèi)分配很不平衡。灌區(qū)泉水年出水量3.65億m，地下水可開采量4～7億m?，敿{斯河是一條山溪性多沙河流，多年平均懸移質(zhì)輸沙量275萬t，最大含沙量166 kg/m，推移質(zhì)40萬t，泥沙80%集中在每年的7～8月。

2 水資源納污能力概念內(nèi)涵

水資源納污能力的內(nèi)涵為以水資源的水體功能區(qū)劃為主體依托，在利用水環(huán)境容量的基礎(chǔ)上其承納污染物的最大能力[2]。影響水資源納污能力的因素既多種多樣又復(fù)雜。不同類型水體有著不同的物理、化學(xué)形態(tài)、不同的水體本底狀況。不同的水資源，有著不同的水環(huán)境功能區(qū)劃，不同的污染量或濃度。

3 水資源納污能力評價指標(biāo)體系的建立

根據(jù)水資源納污能力的內(nèi)涵，將瑪納斯河流域的納污能力評價指標(biāo)體系可分為河道徑流型、湖泊水庫環(huán)流型及河口感灣型3個分納污能力的相關(guān)指標(biāo)，見表1。

4 水資源納污能力評價模型

根據(jù)水資源納污能力的內(nèi)涵的理解，將水資源納污能力分解為河道徑流型、湖庫環(huán)流型及河口感灣型3個部分，3個納污能力承載模型及子項分別按照體系的指標(biāo)進行計算，得出各指標(biāo)的納污能力承載度[3]，再用加權(quán)法計算出納污能力。

4.1 水資源納污能力計算模型

4.1.1 模型運算規(guī)則

根據(jù)水資源的區(qū)域性、兼容性差異，對水資源納污能力的計算模型做以下規(guī)定：

（1）水資源納污能力計算模型中的指標(biāo)為無量綱值：復(fù)雜的計量單位會導(dǎo)致無法使模型計算，在運算之前必須將每個指標(biāo)進行無量綱化處理；

（2）水資源納污能力計算模型中的任一指標(biāo)介于0～1間[4]：每個指標(biāo)會存在一個最優(yōu)值和一個最差值，當(dāng)指標(biāo)的值為0或者低于0時取0，當(dāng)指標(biāo)的值為1或者優(yōu)于1時取1。

4.1.2 水資源納污能力指標(biāo)分?jǐn)?shù)的確定

對于體系指標(biāo)越優(yōu)越小的指標(biāo)，采用下式計算：

表1 瑪納斯河水資源納污能力評價指標(biāo)體系

對于體系指標(biāo)越優(yōu)越大的指標(biāo)，采用下式計算：

4.1.3 水資源納污能力計算模型

水資源納污能力體現(xiàn)了河道徑流型、湖庫環(huán)流型、河口感灣型及水資源納污能力的協(xié)調(diào)程度。水資源納污能力計算模型為：

分納污能力水資源納污能力計算模型為：

式中，E為水資源納污能力大?。籈i水資源第i個分納污能力大??；Eij第i個分納污能力j指標(biāo)的權(quán)重[5]；ωij第i個分納污能力j指標(biāo)的權(quán)重；n為分納污能力的數(shù)目；m為指標(biāo)數(shù)。

4.2 水資源納污能力權(quán)重確定

水資源納污能力體系中各指標(biāo)的權(quán)重采用AHP層次分析法確定，AHP是20世紀(jì)70年代著名美國運算學(xué)家薩蒂提出的，是一種將定性和定量相結(jié)合的系統(tǒng)分析法。AHP是現(xiàn)將系統(tǒng)內(nèi)的指標(biāo)先分解開來再綜合，實現(xiàn)定量數(shù)據(jù)決策。首先將水資源納污能力的指標(biāo)層次化，按照指標(biāo)間的相互隸屬聯(lián)系，構(gòu)成一個多層次模型，判斷矩陣見表2、表3、表4、及表5。

表2 河道徑流分納污能力判斷矩陣

經(jīng)過上述計算CR=CI/RI=0.004＜0.1，滿足一致性檢驗。

表3 湖庫環(huán)流型分納污能力判斷矩陣

經(jīng)過上述計算CR=CI/RI=0＜0.1，滿足一致性檢驗。

表4 河口感灣型分納污能力判斷矩陣

經(jīng)過上述計算CR=CI/RI=0.0132＜0.1，滿足一致性檢驗。

表5 瑪納斯河納污能力判斷矩陣

經(jīng)過上述計算CR=CI/RI=0＜0.1，滿足一致性檢驗。

4.3 水資源納污能力評價等級

經(jīng)過上述模型與矩陣計算，將瑪納斯河水資源納污能力的影響度劃分為5個等級，見表6。

表6 水資源納污能力綜合指數(shù)評價等級

5 實例應(yīng)用

瑪納斯河流域地處亞歐大陸腹地包括14個農(nóng)牧團場、新湖總場及小拐，屬于天山北坡的核心經(jīng)濟帶?，敿{斯河水資源納污能力評價指標(biāo)體系及計算值，見表7。

根據(jù)瑪納斯河水資源納污能力的計算模型，經(jīng)式（3）、式（4）計算得出，瑪納斯河水資源納污能力綜合評價指數(shù)為0.2442，由表6可知瑪納斯河流域水環(huán)境屬于惡劣情況，需采取措施對水環(huán)境質(zhì)量狀況進行改善。

6 瑪納斯河流域水資源納污能力實施可持續(xù)發(fā)展建議

（1）全面推進節(jié)水型社會建設(shè)，大力提高水資源利用效率。

通過節(jié)水型社會建設(shè)，科學(xué)調(diào)度水資源，從而提高水資源承載能力，發(fā)揮試點地區(qū)的地緣優(yōu)勢，優(yōu)化調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)布局，完善水資源配置和管理工程設(shè)施技術(shù)體系，不斷提高水資源利用效率和效益，形成先進的節(jié)水型社會生產(chǎn)力；通過一系列制度建設(shè)，建立保障節(jié)水型社會實現(xiàn)良性、可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在機制，形成以人水和諧為核心的節(jié)水型社會生產(chǎn)關(guān)系；通過完善地方性水法規(guī)，增強公眾節(jié)水意識，提高水資源利用效率。

（2）嚴(yán)格控制禁采區(qū)、限采區(qū)內(nèi)的地下水開采。針對不同的功能區(qū)應(yīng)采取不同的利用措施，保證地下水環(huán)境生態(tài)平衡及可持續(xù)利用。例如，對于生態(tài)脆弱區(qū)、地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)、地下水水源涵養(yǎng)區(qū)等區(qū)域，應(yīng)嚴(yán)格保護，防止地下水超采和水質(zhì)惡化；對地下水超采的區(qū)域，通過節(jié)約用水、水資源合理配置和聯(lián)合調(diào)度等措施，逐步壓縮地下水開采量，實現(xiàn)均衡利用。對于劃定地下水禁采的區(qū)域，應(yīng)通過水源替代、企業(yè)搬遷等方式，嚴(yán)格控制地下水的開采。

（3）合理控制經(jīng)濟社會發(fā)展規(guī)模和調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，減少經(jīng)濟社會用水負(fù)荷。要重點抓好農(nóng)業(yè)節(jié)水，調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展節(jié)水、高效作物，對現(xiàn)有灌區(qū)進行續(xù)建配套和節(jié)水改造，推廣先進節(jié)水灌溉技術(shù)，提高用水效益。壓縮耗水量大、用水效益低、水污染嚴(yán)重的產(chǎn)業(yè)，促進污水回用，提高工業(yè)用水重復(fù)利用率，逐步形成節(jié)水高效型產(chǎn)業(yè)體系。

表7 瑪納斯河水資源納污能力評價指標(biāo)體系及權(quán)重

（4）減少入河污染物排放，提高水環(huán)境質(zhì)量。通過工業(yè)搬遷改造，工業(yè)結(jié)構(gòu)水平優(yōu)化。淘汰落后工藝，提高技術(shù)水平，推行清潔生產(chǎn)，以知識、技術(shù)密集為特點的尖端工業(yè)為主，耗水少，效益高，降低污染物排放量；加強水質(zhì)監(jiān)測，確保飲用水水源地安全建立污染源監(jiān)控系統(tǒng)，加強水環(huán)境監(jiān)管力度結(jié)合區(qū)域發(fā)展需求，合理調(diào)整水環(huán)境功能區(qū)劃，盡可能提高點源排放標(biāo)準(zhǔn)；核定納污能力，明確地方減排要求。建議嚴(yán)格按照納污能力執(zhí)行，同時根據(jù)時空變化特點和行政區(qū)劃等情況，進行納污能力區(qū)域分配，并結(jié)合污染源測算結(jié)果，明確各個行政區(qū)域的污染物減排要求。

（5）擴大污水處理廠處理能力。通過新建、改擴建的方式。加強雨污分流建設(shè)、修補滲漏嚴(yán)重的管網(wǎng)，完善污水管網(wǎng)系統(tǒng)，嚴(yán)禁直接向河道內(nèi)排放污廢水和傾倒垃圾的行為。不斷加大環(huán)境保護投資，推進城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)。

（6）健全水資源管理制度，建立河長制和水資源承載能力監(jiān)測預(yù)警機制。對水資源實行科學(xué)管理，確保對水資源的合理開發(fā)、高效利用、優(yōu)化配置、全面節(jié)約、有效保護和綜合治理，實現(xiàn)從傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利轉(zhuǎn)變。通過建立新疆水資源承載能力監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，對水資源承載狀況進行動態(tài)評價，將顯著提高水資源開發(fā)、利用、治理、配置、節(jié)約和保護的綜合管理水平。

參考文獻：

[1]唐建武，郭懷成，葉文虎 . 環(huán)境承載力及其在環(huán)境規(guī)劃中的初步應(yīng)用[J] . 中國環(huán)境科學(xué)，1997，17（1）：6-9 .

[2]黃濤珍，宋幫勝 . 淮河流域水環(huán)境承載力評價研究[J] .中國農(nóng)村水利水電，2013（4）：45-49 .

[3]王金南，于雷，萬軍 . 長江三角洲地區(qū)城市水環(huán)境承載力評估 [J] . 中國環(huán)境科學(xué)，2013，33（6）：1147-1151 .

[4]劉臣輝 . 基于指標(biāo)體系和層次分析法的洱海流域水環(huán)境承載動態(tài)研究[J] . 環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2013，33（9）：2626-2631 .

[5]劉莊 . 社會經(jīng)濟活動對對太湖流域的生態(tài)影響分析[J] .生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報，2009，25（1）：27-31 .