赵 祥

中国城市规划设计研究院，上海 200335

随着城镇化进程的不断推进，人类对水的需求量与品质要求越来越高。但同时，这也导致了水污染对经济社会带来的压力越来越大，水污染的范围与程度越来越大，水资源短缺与水环境的不断恶化已经成为制约人类经济社会发展的主要因素之一，威胁着人类社会可持续发展的命脉。水环境承载力这一关键命题的提出，正是对此类问题的直接回应。而如何评价一个区域的水环境承载能力与如何依据水环境承载能力指导区域的规划和发展已然成为当前各级政府高度重视的问题，也是当前水科学领域研究的热点问题［1］。

本文从水环境承载力的理论基础出发，以浙江省台州市椒江区为例，围绕河网地区水环境承载力定量定性分析的关键问题展开研究，遵循河网水文水力的基本特性，建立河网水量水质数学模型，研究河网地区的水体纳污能力；构建考虑河网纳污能力的水环境承载力综合指标评价体系，基于综合评价模型研究河网地区水环境承载力的影响因素与影响程度。通过上述复合模型对典型河网区水环境承载力的分析研究，来寻找平原河网地区水环境治理的应对策略。

1 研究区概况

本文研究范围为椒江区除椒江以北及海域外所有的区域，位于温黄平原北部，域内水系北以椒江为界，南以鲍浦长浦为界，西接黄岩区永宁江水系，东临大海，河网密布，纵横交错。区域人均水资源占有量1650m3，仅达到全国平均水平的四分之三，供需矛盾突出，加之水质恶化和水生态环境系统遭破坏，从而导致研究区可利用的淡水资源减少和水资源供需矛盾的加剧。

2 水环境承载力研究框架

2.1 河网区水环境承载力基本特征

水环境承载力的概念应该是融合水环境容量（狭义）、水环境的功能、水资源和社会经济支撑能力等多方面的概念，综合反映了水环境承载力的社会经济内涵、可持续发展内涵、空间内涵和时间内涵［2-4］。河网区水环境承载力不仅包含上述内涵与特征，同时还兼具了河网区所特有的特征，因而河网区水环境承载力区别于其他水环境承载力的研究，它的研究区是一个水系发达，河流纵横交错，河网密布的城市区域，虽然在这些区域水系的结构都是网状式，但由于城镇化的程度不同，必然导致研究区不同区域的河网结构产生了不同的变化，而河网结构的自然度［5］表征了不同地区的经济发达水平，也影响了不同地区的水环境承载力，这是河网密布地区所独有的一个特征。

2.2 水环境容量计算模型

在水动力模型与水质模型计算的基础上，本文采用控制断面水质达标计算法来计算研究区及各划分单元的水环境容量。控制断面水质达标法是指在保证水功能区控制断面达标的情况下，利用已建立的河网一维非稳态水量水质模型，模拟研究区河网各计算断面的水质过程，得出各概化排污口的污染物允许排污量，进而得出研究区及各划分单元的水环境容量。

2.3 水环境承载力综合评价指标体系

在水量水质模拟和水环境容量计算结果的基础上，进一步研究河网区的水环境承载力。本文基于科学性、整体性、层次性、动态性及研究区特殊性的原则，采用了层次分析法与模糊综合法建立了椒江区河网水环境承载力综合评价指标体系，从水资源、水体纳污和经济社会三个子系统着手，将椒江区河网水环境承载力评价的指标体系分为目标层（A）、准则层（B）、指标层（C）三个层次。

3 水环境容量承载率计算

由于缺乏研究区河网各项水力水质参数资料，本文选取研究区河网水系的西北部作为本次调水试验区，进行水量水质同步监测，简称调水试验核心区。该区域几乎覆盖了本文研究区内的葭芷街道、白云街道的全部河网地区，且大部分的水文水质监测断面位于此区域内，其水动力条件与水污染物的时空变化特征（迁移、转化等）都具有较强的代表性，因而研究成果可以作为研究区大河网水环境数学模型构建与水体纳污能力计算的重要参考依据。

通过核心区河网的概化、河道断面的概化、边界条件的选取、模型参数的反复调试等步骤，模拟核心区在原型调水期间的水量水质变化过程，在模型模拟结果在允许误差范围内的情况下，确定出核心区水环境模型的各项参数值，模型参数的验证情况较好，模拟值与实测值的相对误差基本在10%以内，满足了河网水量水质模型的构建要求。

通过不断地调整模型中排污口（各划分单元）的污染物入河量数值，直至研究区内水功能区各控制断面水质达标（各功能区水质目标III-IV 类），认为模型中各排污口的当前污染物入河量为各排污口可允许排污的最大值，也就等同于各划分单元的河网纳污能力的具体数值。综合各单元2010 年污染物入河量的计算成果与各单元河网的纳污能力计算成果，计算得出各划分单元的水环境容量承载率，研究区COD 纳污能力为4161.2t/y，水环境容量承载率0.5；氨氮纳污能力为257t/y，水环境容量承载率0.36。

4 水环境承载力综合评价

4.1 重要指标计算

除计算各片区水环境承载率指标外，根据各指标涵义结合实际资料，计算出各指标实际值，具体指标包括人均水资源量、河网生态环境需水保证率、河网结构自然度、城镇化率、恩格尔系数、截污率。

4.2 研究区水环境承载能力综合评价

（1）指标权重值确定。水环境承载力系统是一个具有多因子的复杂系统，系统内包含了不确定性和模糊性，而层次分析法在多目标和多准则的复杂系统中具有一定的优越性，因此，本文采用该法确定出各层次指标的权重。

（2）模糊综合评价。对于河网区水环境承载力来说，可承载与不可承载之间的界定十分模糊，且各个子系统与因素之间不确定性很多，本文采用模糊数学的隶属度概念去定量描述河网区水环境承载力。结合相关文献［6］，本文将河网水环境承载力的状况分为不可承载（0～0.2）、极弱承载（0.2～0.4）、弱承载（0.4～0.6）、基本承载（0.6～0.8）、良好承载（0.8～1.0）。

4.3 评价结果分析

研究区水环境承载力指标综合评价结果表明：

（1）2010 年各单元水环境承载力度量在0.16～0.88 之间，整体水环境承载力普遍不高，且各区域的水环境承载能力差异较大，主城区与城郊区水环境承载力相比其他地区较低，在空间上呈现出“主城区＜城郊区＜一般城镇区＜远郊区”的格局，仅有位于远郊区的椒江农场其水环境承载状态较为良好，其他区域的承载能力都未达到“及格线”（度量值为0.6）。

（2）从各划分单元的主要影响因子来看，①主城区的问题主要体现在水资源与水体纳污子系统上，区内人口密度大、人均水资源量匮乏、生态环境需水保证率不高、河网结构自然度偏低、COD 和NH3-N 环境容量承载率偏低等，造成了区域内水环境承载力严重不足，而社会经济子系统对主城区水环境的支撑能力相对较高，尤其体现在污水管网截污率上；②城郊区的主要问题体现在人均水资源量不足、河网水体纳污能力偏低、污水管网截污率不高等方面，区内聚集了大量的外地流动人口，而城市的各项基础设施尚不能满足城郊区人口的负载要求，如生活污水直排河道内、生活垃圾倾入水体、建筑侵占水面等等，使得该区域内的河网水体环境承受着极大的压力，水环境问题十分突出；③一般城镇区的主要问题体现在人均水资源量不足、水体纳污能力不足、污水管网截污率偏低等方面，该区域内的社会经济发展比主城区和城郊区相对落后，城市的各项基础设施还亟需得到改善，尤其是污水管网的覆盖率远远没达到要求，区内河网水体水质不断恶化、水体纳污能力降低，导致水环境承载力偏低，但一般城镇区的河网结构特征、城镇化进程、恩格尔系数等指标的度量值相对较高，表明其经济社会发展与水环境保持着相对较好的协调性。

4.4 水环境改善措施与建议

（1）水资源系统策略。建立用水效率控制红线，实施用水效率控制制度，构建高效控污节水型社会；合理开发利用区内外水资源，建立用水总量控制红线；构建完善的雨洪资源利用工程体系，提升雨洪资源利用率，满足城市生态需水。

（2）水体纳污系统策略。建立水功能区限制纳污红线，强化研究区水功能区管理，控制各区域污染物入河量；严格控制点源污染排放，加强产业结构调整，同时加强农业面源污染治理，促进产业行业与水环境、经济社会协调发展。

（3）经济社会系统策略。加强城市污水收集系统工程建设，有效降低生活污染源入河量；通过自然与人工手段科学有效地加强区域河网水系整治，构建层次丰富、脉络相通的河湖健康水系［8］；完善城市郊区与一般城镇区基础设施，提升经济社会承载能力；健全政策法规体系，为维持水环境系统运行提供保障；加快区域循环经济建设，保证区域资源、环境与经济可持续发展。

在水环境承载力理论的研究基础上，将水体纳污能力作为水环境承载力重要的一部分，结合水资源承载与经济社会承载子系统，共计8 项指标构建水环境承载力指标评价体系。基于层次分析法和模糊综合评价法，对研究区各划分单元河网水环境承载力进行了综合评价。在本文的实例研究中，碰到了一些资料不足（缺乏和精度不够）的问题，对研究区水环境承载力的大小评估产生了一定的误差，而遥感、地理信息系统GIS 等领域的深入研究与运用可以帮助获取数量更多、精度更高的资料，对于扩展水环境承载力研究广度和加深其研究深度具有非常重要的作用。