TCSES 126-2023 水环境承载力预警技术导则

ICS13.020.10CCSZ00/09团体标准T/CSES126—2023水环境承载力预警技术导则Technicalguidelinesforearlywarningofwaterenvironmentcarryingcapacity（发布稿）2023-12-20发布2023-12-20实施中国环境科学学会发布T/CSES126—2023I目次前言.................................................................................II引言................................................................................III1范围................................................................................12规范性引用文件......................................................................13术语与定义..........................................................................14总体要求............................................................................25警源识别与警兆判别..................................................................36警情评判与警度界定..................................................................67警情预测与警情排除..................................................................7附录A（资料性）指标含义.............................................................8附录B（资料性）警度划分方法........................................................14附录C（资料性）备选双向调控排警措施................................................16T/CSES126—2023II前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由北京师范大学环境学院提出。本文件由中国环境科学学会归口。本文件起草单位：北京师范大学、生态环境部环境规划院、中国环境科学研究院、中国科学技术信息研究所、中国原子能科学研究院。本文件主要起草人：曾维华、解钰茜、蒋洪强、高红杰、胡官正、王立婷、马俊伟、曹若馨、张静、吴文俊、谢阳村、续衍雪、靳方园、李佳颖、张瑞珈、冷卓纯。T/CSES126—2023III引言为全面支撑水环境承载能力预警体制机制建设，规范和指导水环境承载力预警，制定本文件。T/CSES126—20231水环境承载力预警技术导则1范围本文件规定了水环境承载力预警的总体要求、工作流程、预警内容、预警方法及技术要求。本文件适用于流域（区域）水环境承载力的短期预警（年度预警）。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB3838地表水环境质量标准3术语与定义下列术语和定义适用于本文件。3.1水环境承载力waterenvironmentcarryingcapacity在一定时期内，一定技术经济条件下，在某一水系统功能结构不被破坏前提下，水环境可持续为人类活动提供支持能力的阈值。3.2预警earlywarning根据水环境承载力承载状态的发展趋势，或观测得到超载的可能性前兆，对未来水环境承载力承载状态进行预判，提前向相关部门发出警告，报告危险情况，从而最大限度地减轻危害所造成的损失的行为。3.3警源warningsource对水系统（包括水环境、水生态和水资源）带来巨大压力的风险源，如不合理的经济社会活动。3.4警兆warningsign水环境承载力超载警情爆发的先兆，是警情演变时的一种初始形态，用于预示警情的发生。3.5警情warningsituation水环境承载力超载状况。3.6警度warningdegree警情偏离预警界限的程度，也是警情的严重或危急程度。3.7警限warninglimit用于划分警度的阈值。3.8警情指标warningindicator表征水环境承载力超载状况的指标，是标准化后的压力指标和承载力指标。3.9先行指标leadingindicatorT/CSES126—20232领先于水环境承载力承载状态变动的指标，用来预测未来水环境承载力承载状态变化态势。3.10一致指标coincidenceindicator与水环境承载力承载状态变动一致的指标，用来监测并反映水环境承载力承载状态变化的当前态势。3.11景气指数prosperityindex综合反映水环境承载力承载状态及其发展趋势的一种指标，亦称景气度。3.12扩散指数diffusionindex评价和衡量景气指数的波动和变化状态，反映了社会经济对水环境的影响状态。3.13合成指数compositeindex综合反映各敏感性指标的波动幅度，包括景气循环的变化趋势和拐点、社会经济指标变化程度、社会经济对水环境的影响程度。3.14基准指标benchmarkindicator通过时差相关分析划分警情指标（先行指标和一致指标）的基准。3.15综合预警指数compositeearlywarningindex基于所选取的先行指标构造综合预警指数，能够全面反映水环境承载力所面临的风险，从而进行全面预警。4总体要求4.1预警应遵循“增容与减压”双向调控方法，根据不同的区域管理需求制定排警及分区调控措施。4.2在进行水环境承载力预警时，应遵循以下原则：a）水环境承载力内涵表达原则应选取反映水环境承载力内涵的指标，即经济社会对水环境的压力以及水环境对经济社会的支持能力。b）变动的协调性原则水环境承载力承载状态的周期性波动与各指标之间的协同变动有关。各指标的变动应与水环境承载力承载状态的总体变动协调。c）变动的灵敏可靠性原则应选取灵敏可靠的指标来提高水环境承载力监测预警的功能，水环境承载力承载状态的轻微变化就会导致该指标的巨大变化。d）变动的代表性原则为避免指标的重复和冗杂，应选取代表性强的指标表征水环境承载力分量。e）变动的稳定性原则应选取指标值在合理范围内变化的指标，减少统计的不稳定性及数据的不可靠性。f）指标数据的及时性原则为克服各类数据的监测、统计及发布流程的时滞性，应尽量选择公布及时的指标。4.3预警技术流程由识别警源、判别警兆、评判警情、界定警度、预测警情与排除警情构成。技术流程见图1。T/CSES126—20233警源识别警兆判别警情评判警度界定警情指标分类景气指数编制综合预警指数计算及趋势分析预警指标体系构建压力指标承载力指标景气指数及警情波动性分析先行指标一致指标扩散指数编制合成指数编制综合预警指数预测警情预测警度划分及信号灯构建警情排除制定排警策略基准指标选取时差相关分析预警和基准指标标准化图1水环境承载力预警技术流程5警源识别与警兆判别5.1预警指标体系构建5.1.1水环境承载力预警需对其承载状态进行预判和警告，这涉及到压力指标和承载力指标。5.1.2宜选择可获取相关数据的指标。5.1.3水环境承载力预警指标体系见表1，指标数据的获取及计算方法参见附录A。表1水环境承载力预警指标体系一级指标二级指标三级指标一级指标二级指标三级指标压力指标社会经济子系统压力指标总人口（P1）承载力指标社会经济子系统承载力指标第三产业占比（C1）GDP（P2）节能环保支出占比（C2）第一、二产业占比（P3）水资源子系统压力指标（水资源消耗）用水总量（P4）水资源子系统承载力指标年降水量（C3）工业用水量（P5）生活用水量（P6）水资源总量（C4）农业用水量（P7）生态环境用水量（P8）万元GDP水耗（P9）地表水资源量（C5）人均水耗（P10）T/CSES126—20234地下水资源量（C6）水环境子系统压力指标（水污染排放）工业废水COD排放量（P11）水环境子系统承载力指标污水处理厂污水处理率（C7）工业废水NH3-N排放量（P12）农业废水COD排放量（P13）农业废水NH3-N排放量（P14）污水处理厂处理规模（C8）农业废水TP排放量（P15）生活污水COD排放量（P16）生活污水NH3-N排放量（P17）再生水利用率（C9）生活污水TP排放量（P18）污水处理厂COD排放量（P19）污水处理厂NH3-N排放量（P20）COD水环境容量指数（C10）污水处理厂TP排放量（P21）COD排放总量（P22）NH3-N排放总量（P23）NH3-N水环境容量指数（C11）TP排放总量（P24）万元GDPCOD排放总量（P25）万元GDPNH3-N排放总量（P26）TP水环境容量指数（C12）万元GDPTP排放总量（P27）5.2警情指标分类5.2.1基准指标宜选取能反映水环境质量或水环境承载力承载状态的指标。选择表征水环境质量的指标时，应符合GB3838规定的水环境质量评价及相应限值。5.2.2流域（区域）没有单独进行河流水质达标率统计时，按照公式（1）~（3）计算水环境综合承载率指数，将其作为基准指标。𝐶𝑊𝐸𝐶𝑅𝐼=√[(RIWE+RIWR)/2]2+[𝑚𝑎𝑥(RIWE,RIWR)]22（1）RIWR=UWRQWR（2）RIWE=(𝐶̅𝐶𝑂𝐷𝐶𝑆−𝐶𝑂𝐷+𝐶̅𝑁𝐻3−𝑁𝐶𝑆−𝑁𝐻3−𝑁+𝐶̅𝑇𝑃𝐶𝑆−𝑇𝑃)3（3）式中：𝐶𝑊𝐸𝐶𝑅𝐼——水环境综合承载率指数；RIWR——水资源承载率指数；RIWE——水环境承载率指数；UWR——用水总量，m3；QWR——水资源总量，m3；𝐶̅COD，𝐶̅NH3−N，𝐶̅TP——流域（区域）内河流监测断面平均的COD、NH3-N和TP污染物实际浓度（用水质监测数据计算），mg/L；𝐶S-COD，𝐶S-NH3−N，𝐶S-TP——对应污染物在该流域（区域）内水功能区平均的水质目标浓度，mg/L。5.2.3预警指标（压力指标和承载力指标）和基准指标按照公式（4）标准化。𝑇或𝑌=𝑋−𝑋min𝑋max−𝑋min（4）T/CSES126—20235式中：𝑋max——某指标𝑋（压力、承载力或基准指标）的上限值；𝑋min——某指标𝑋（压力、承载力或基准指标）的下限值；𝑇——标准化后的压力（或承载力）指标，即警情指标；Y——标准化后的基准指标。5.2.4警情指标分类宜采用时差相关分析法，即计算警情指标相对于标准化后的基准指标的时差相关系数𝑅𝑙及先行或滞后阶数。根据相关性最大时所对应的阶数，将警情指标分为先行指标和一致指标。5.2.5时差相关系数𝑅𝑙按照公式（5）计算。𝑅𝑙=∑(𝑇𝑡+𝑙−𝑇̅)(𝑌𝑡−𝑌̅)𝑛𝑡𝑡=1√∑(𝑇𝑡+𝑙−𝑇̅)2∑(𝑌𝑡−𝑌̅)2𝑛𝑡𝑡=1𝑛𝑡𝑡=1（5）式中：l——移动的期数（年、月、日等），正值表示前移（滞后），负值表示后移（先行），零值表示未移动（一致）；t——时间（年、月、日等）；𝑛𝑡——指标总数；𝑇̄——T的平均值；�