孟庆敏

(朝阳市龙城区水利局，辽宁 朝阳 122000)

0 引 言

水利部提出的水资源纳污能力是指水资源系统在符合区域发展目标和水文条件下，最大限度的水污染的能力。水资源纳污能力涉及资源与社会的减量化联系、水环境与城市化协调程度等复杂信息，对其评价指标体系应综合考虑以上各要素及其相互作用关系[1]。

大凌河有南、西、北3源，自西向东径流朝阳、北漂、义县、凌海等市县，主脉贯穿辽西、东南汇入渤海，河流全长398km，总面积2.35万km2，年均径流量16.67亿m3，河床比降0.25%，含沙量57kg/m3。流域内景观变化剧烈且经济发展迅速，分布有大定河、老虎山河、清河、细河、李二河、红台子河、凉水河、牤牛河、瓦子峪河等主干支流，对于保障沿途居民生产生活用水、生态环境保护和工农业发展等发挥着巨大作用。该流域地貌形态以山丘为主，极少数地区为平原区，水源涵养能力差，地下水以大气降水补给为主，属于温带季风气候，年降水量450-600mm，由于特殊的气候条件和地势特征使得降水量年度分配极不均衡。近年来，在多重经济发展模式和不同生活方式下河流水污染问题日趋突出，其中60%以上的地区为严重或极度缺水且地下水利用率较高，许多河段的BOD5、COD和挥发酚等污染物浓度超过Ⅲ类标准，水环境污染严重并对水生态系统平衡构成严重威胁[2]。

1 水资源纳污能力评价体系

1.1 纳污能力基本概念

水资源的水体功能区划为水系统纳污能力的依托，可将其内涵概括为最大承纳的污染物量和水环境容量。水系统纳污能力涉及到的范围广泛、因素众多，不同类型水体的本地状况、化学形态和物理性能存在较大差异，且不同水资源的污染量、浓度和水环境功能区划不同。

1.2 评价指标体系

纳污能力评价指标的选取遵循定量与定性结合、全局性、可比性、可获取性和科学性等原则，从而保证纳污能力评价结果的正确性、客观性和公平性。鉴于此，文章根据相关文献资料和大凌河流域水环境状况，将水资源纳污能力评价体系按照其基本内涵划分为河口感湾型、湖泊水库环流型、河道径流型3大子系统，选择生态用水率、植被覆盖率、人均GDP和万元GDP用水量等12项代表性指标构建评价体系，如表1所示。

2 水资源纳污能力评价模型

将水系统纳污能力按照其内涵特征分解为河口感湾型、湖泊水库环流型、河道径流型3个子系统，根据评价体系中的各项指标计算3个纳污能力承载模型及子项，从而求解出各项评价因子的纳污承载度，经加权求和运算获取大凌河流域的纳污能力[3-5]。

表1 大凌河流域水系统纳污能力评价体系

2.1 计算模型的构建

1)模型运算规则。将水系统纳污能力计算模型按照水资源的兼容性、区域性差异做以下规定：不同的计量单位使得各项评价指标之间不存在可比性，模型运算前需无量纲化处理纳污能力各项指标初始值，从而保证评价结果的可比性和准确性；各项评价指标在计算模型中的取值区间为0-1，每个指标均有一个最差值和最优值，当指标值优于1或低于0时取或0。

2)确定指标分数。采用下述计算公式确定评价体系中越小越优和越大越优型指标分数sij，即：

(1)

(2)

3) 水系统纳污能力计算模型。水系统纳污能力综合考虑了河流水系统、河口感湾型、湖库环流型、河道径流型的纳污协调程度，河流水系统纳及子系统纳污能力计算模型如下：

(3)

(4)

式中：E、Ei为河流水系统和子系统i的纳污能力值；Eij为评价指标j关于子系统i的容纳水平；m、n为参评指标数和分纳污能力数；ωij为评价指标j关于子系统i的权重值。

2.2 指标权重的计算

采用AHP层次分析法求解水系统纳污能力评价体系中的各因子权重，该方法是由萨蒂提出的一种综合考虑定量计算和定性分析的数学方法。AHP法是按照一定的原则将复杂的系统分解为多个层次，通过对各要素之间重要程度的分析实现多层次、多因子复杂问题的定量数据决策，对于复杂的模糊性问题具有良好的适用性和可行性。首先，按照一定的原则和隶属关系将水系统纳污能力分解，然后邀请领域内的专家两两比较各要素间的重要度构造判断矩阵(如表2-表5所示)，为保证评价结果的准确性需要对矩阵一致性进行检验，最终确定纳污能力评价指标单排序和总排序。其中，矩阵符合一致性检验的准则为CR<0.10，满足该标准则认为权重计算科学合理，能够用于水系统纳污能力评价；如果不符合以上要求则重新进行调整，直至满足检验要求停止运算，最终确定梯阶层次结构中的各项指标权重[6-9]。

表2 子系统河道径流型A1判断矩阵

表3 子系统湖库环流型A2判断矩阵

表4 子系统河口感湾型A3判断矩阵

表5 大凌河流域纳污能力判断矩阵

2.3 评价等级划分

根据以上矩阵计算结果和构造的模型，将大凌河流域水系统纳污能力影响度划分为优良、良好、一般、恶劣、较恶劣5个等级，综合指数值取值区间为1.0-0.8、0.8-0.6、0.6-0.4、0.4-0.2、0.2-0。

3 实例分析

3.1 综合评价指数

大凌河属于辽宁省西部的重要饮用水源地，流域内景观变化剧烈且经济发展迅速，河流水系统纳污能力各指标权重计算结果和评价值如表6所示。

表6 大凌河流域水系统纳污能力各指标权重及评价值

根据文中所述计算公式(3)、(4)和水系统纳污能力计算模型确定综合评价指数为0.2447，按照优良、良好、一般、恶劣、较恶劣评价等级取值区间可确定该流域水资源达到恶劣状态，为改善水系统环境必须采取相应的防治措施。

3.2 建议措施

1)切实提升用水效率，推动节水型社会建设。通过水资源合理调度和节水型社会建设，发挥试点地区地缘优势最大程度的提升水资源承载力，完善水利工程管理设施和水资源配置技术体系，推动产业布局和经济结构优化调整，切实提升区域用水效益和效率；采取一系列制度建设形成现代化节水型社会生产力，建立可持续健康发展的节水型社会机制，以人水和谐相处为核心形成良好的生产关系，为提升用水效率和增强公众节水意识还要不断完善地方性用水法规[9]。

2)针对限采区、禁采区的地下水开采应严格控制。为保证地下水的可持续利用和水环境生态平衡，采取适用于不同功能区的开采利用措施。例如，针对生态环境脆弱区、水源涵养区和地质灾害易发区，推行水生态保护措施防止水系统恶化和地下水超采问题；对于地下水超采区域采取联合调度、节约用水和优化配置等措施，实现区域水资源的均衡利用及地下水适量开采；为严格控制划定的地下水禁采区，采取企业搬迁、水源替代等措施[10]。

3)合理调整产业结构和经济发展规模，降低用水负荷。加强对农业种植结构的调整和农业节水建设，提倡高效、节水农作物种植和先进节水灌溉技术的应用，为提高用水效益采取灌区节水改造工程。根据区域污染实际状况鼓励企业引进先进的低排污、低耗水量的新设备、新工艺，推广使用高效污水处理系统降低污水排放，由此提高水利用率，通过压缩水污染严重、用水效益低且耗水量大的企业数量，逐步形成高效节水、重复用水率高的新型产业体系。

4)严格控制入河污染物，确保水体质量良好。采取工业结构水平优化、工业搬迁改造等措施促进清洁生产，提高节水技术水平并淘汰落后工艺，发展效益高、耗水少的尖端工业企业，最大程度的减少污染物排放；结合区域发展需求加强水环境监控，通过对水环境功能区划的合理调整尽可能提高点源排放标准，明确地方减排要求并核定河流纳污能力；综合考虑水资源时空变化、污染源测算结果、行政区域特征和河流纳污要求等，明确入河排放标准和水污染防治目标；加快污染源防治技术的推广和应用，降低水环境污染程度和影响范围，从根本上避免水污染事件的发生[11]。

5)采取改扩建、新建等措施扩大污水处理厂处理能力。不断完善污水管网和雨污分流系统建设，针对严重渗漏的管网要及时修补，严禁废污水处理不达标或未经处理直接倾倒、排入河流的行为，推动污水处理设施工程建设和加大水环境保护投资力度。

6)建立健全水资源承载力监测预警机制、河长制和水资源管理制度。为确保水资源的合理开发、高效利用、优化配置和水环境的保护等实行科学管理河流水系，逐渐实现现代化水利替代传统水利。通过采取先进的技术手段和设备实时地监测流域水质状况，提供可靠的治理依据和数据支撑，同时对大凌河流域水资源承载状态利用水系统监测预警系统实时动态评估，不断提升水资源开发保护、优化配置、节约利用和综合治理水平。

4 结论

文章结合水系统纳污承载力基本内涵和大凌河流域水污染现状，从河口感湾、湖库环流、河道径流3个层面构建水系统纳污能力评价体系，然后对各指标贡献率采用层次分析法求解，采用综合评价值揭示了流域水系统纳污水平。结果发现，大凌河流域水系统纳污力综合评价指数为0.2447，按照划分的5级评价标准可认为该流域达到恶劣纳污状态，为改善水系统环境从多个不同方面提出了相应的防治措施，这对于提升水系统纳污承载力和水资源安全等级具有重要意义。