流域水环境综合治理规划思路浅析

JournalofWaterResourcesResearch水资源研究,2019,8(1),67-73PublishedOnlineFebruary2019inHans.://doi.org/10.12677/jwrr.2019.81007文章引用:余启辉,吴从林,李彬彬,张志国.流域水环境综合治理规划思路浅析[J].水资源研究,2019,8(1):67-73.DOI:10.12677/jwrr.2019.81007AnalysisonComprehensiveTreatmentPlanningStrategyofRiverBasinWaterEnvironmentQihuiYu,ConglinWu,BinbinLi,ZhiguoZhangChangjiangSurvey,Planning,DesignandResearchCo.,Ltd.,WuhanHubeiReceived:Jan.12th,2019;accepted:Jan.27th,2019;published:Feb.3rd,2019AbstractWiththesustainedandrapideconomicandsocialdevelopment,thewaterecologicalenvironmentoftheriverbasininChinaisundergreatpressure,andthewaterenvironmentalproblemsshowthecharacte-risticsofregion-wideandsystematisms.Itisdifficulttofundamentallychangetheoverallsituationofwaterenvironmentaldeteriorationthroughlocalizedandfragmentedtreatment.TakingTuojiangriverbasinofChengducityasanexample,theplanningstrategyonwaterenvironmentcomprehensivetreat-mentfortheriverbasinwaspresented.Meantime,one-dimensionalMIKE11waterenvironmentmodelwasestablished,employingthefeedbackmechanismofthemodelwithwaterqualitystandardsinthemonitoringsectionsasconstraints,thecomprehensiveplanningschemesandgovernancestandardswereputforward,whichwillbeusedtodirecttheoveralltreatmentofwaterenvironmentofTuojiangriverbasinofChengducity.Theideaof“overallplanningoflargebasins,subdivisionofsmallbasinsanddifferentiatedpolicies”proposedinthisstudycanprovidereferenceforthecomprehensivetreatmentofwaterenvironmentinothersimilarbasins.KeywordsWaterEnvironment,RiverBasin,ComprehensiveTreatmentPlanning,MIKE11,One-DimensionalModel流域水环境综合治理规划思路浅析余启辉，吴从林，李彬彬，张志国长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北武汉收稿日期：2019年1月12日；录用日期：2019年1月27日；发布日期：2019年2月3日作者简介：余启辉，男，教授级高级工程师，从事水资源、水环境规划设计研究相关工作。流域水环境综合治理规划思路浅析DOI:10.12677/jwrr.2019.8100768水资源研究摘要随着经济社会持续高速发展，我国流域水生态环境面临巨大压力，水环境问题呈现出流域性、系统性特点，局部性、碎片化的治理已难以根本扭转水环境恶化的整体形势。本文以成都市沱江流域为例，针对该流域水环境问题提出了流域水环境综合治理规划思路，并通过MIKE11构建一维河网水环境模型，以考核断面水质达标为约束，利用模型的反馈机制，提出了流域水环境综合治理分区方案和分区治理标准，用来指导成都市沱江流域的水环境综合治理规划工作。本研究提出的“大流域统筹、小流域分区、差异化施策”的流域系统治理思路可为其他流域水环境综合治理方案的制定提供借鉴。关键词水环境，流域，综合治理规划，MIKE11，一维水环境模型Copyright©2019byauthorsandWuhanUniversity.ThisworkislicensedundertheCreativeCommonsAttributionInternationalLicense(CCBY).引言近年来，随着我国经济社会持续高速发展和人口大幅增加，生产、生活及生态用水矛盾突出，生产、生活用水挤占河道生态环境用水现象较为普遍。许多河道断面的生态需水得不到满足，水环境承载力下降，加之经济社会发展带来的污染物大幅增加，河流污染日趋严重。水资源与水环境承载力不足问题凸显，这已成为制约流域经济社会可持续发展和水生态文明建设的瓶颈[1]。河流水生态环境问题诊因复杂，不仅涉及岸上、水下、上下游，还涉及水利、环保、住建等部门，水环境的治理具有流域性、系统性及跨部门性等特点。传统的水环境治理存在局部化、零散化、线性化的问题，缺乏系统治理思路和跨部门的统筹，缺乏流域尺度关联性的思考，缺乏水质水量一体化的考虑，措施单一，难以做到精准治理。治理结果往往存在局部性、短效性的问题，导致屡治屡败，不能达到真正改善流域水环境的目的[2]。因此，唯有从流域的视角看待入河污染物的产生、输移及其对水环境的影响，按照“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”新时期治水思路，坚持“共抓大保护、不搞大开发”，严守以水量、水质、水生态要素为核心的流域生态保护红线，提出跨部门、跨专业的流域水环境治理模式，才是解决流域水生态环境问题的根本策略[3]。本文以成都市沱江流域水环境综合治理为例，提出“大流域统筹、小流域分区、差异化施策”的流域水环境综合治理思路和分区治理方案，并采用MIKE11一维河网水环境模型，以考核断面水质达标为约束，利用模型的反馈机制，对规划方案进行优化，提出成都市沱江流域水环境综合治理分区方案和分区治理标准，用以指导成都市沱江流域的水环境综合治理项目的实施。2.研究区基本情况成都市沱江流域跨越成都市东北部和东南部，范围涉及都江堰、彭州、郫都等11个区(市)县，沱江水系分支众多(见图1)，沱江流域成都段主要支流有青白江、湔江、毗河、北河、资水河(阳化河)、绛溪河等河流。沱江属长江一级支流，北河、青白江、毗河在金堂县境内赵镇汇流后始称沱江。成都市沱江流域自金堂县官仓镇满天星起，至简阳市新市镇界牌村，河段长146km，流域面积6458km2，涉及沱江干流、34条沱江一级支流、OpenAccess流域水环境综合治理规划思路浅析DOI:10.12677/jwrr.2019.8100769水资源研究176条二级支流、219条三级支流和181条四级支流。Figure1.WatersystemmapofTuojiangriverbasinofChengducity图1.成都市沱江流域水系流域水环境综合治理规划思路浅析DOI:10.12677/jwrr.2019.8100770水资源研究3.流域综合治理规划思路规划思路：以现状调查为基础，以问题为导向，以研究范围内河流国考、省考及市考断面水质达标为刚性要求。坚持“大流域统筹、小流域分区、差异化施策”的流域治理思路和“水环境、水生态、水资源、水安全”全要素覆盖的系统治理体系，实现对入河污染物“源头减排、过程控制、末端治理”的全过程控制，并通过建立入河污染物—水质目标响应关系模型，以水环境容量为约束，科学提出分区、分期治理措施及治理标准，真正做到“精准施治，一河一策”。技术路线(见图2)：1)开展基础数据收集，并在此基础上系统分析现状水问题；2)进行控制小流域单元划分，把复杂的流域水环境问题分解到各小流域单元，结合各小流域单元水污染成因、污染源组成及国家、地方相关政策规划，按照“本地产污，本地削减”原则，制定污染物分区减排方案及治理标准(初始方案)；3)按照该方案及治理标准构建水量水质数学模型，对河流水质进行动态模拟；4)进行目标可达性分析，坚持“以量(排放量)定标(治理标准)”，不可达则反馈回方案层，重新制定方案、优化措施；达标则形成流域水环境分区治理方案及治理标准(优化方案)，依靠河湖长制实施执行减排方案，实现精准治理。Figure2.Technologyroadmapoftheplanningstrategyonwaterenvironmentcomprehensivetreatmentfortheriverbasin图2.流域水环境综合治理规划方案制定技术路线图流域水环境综合治理规划思路浅析DOI:10.12677/jwrr.2019.8100771水资源研究4.流域一维水环境模型4.1.治理目标根据成都市人民政府与四川省环境保护厅签订的《成都市水污染防治目标责任书(2016年4月)》的断面水质考核目标，并结合《成都市水务“十三五”规划》、《沱江流域水污染防治规划2017~2020》、《成都市环境保护“十三五”规划》、《四川省沱江“一河一策”管理保护方案》等相关规划及文件要求，确定驾虹、致和电站、三邑大桥、拦河堰、西河天平、毗河二桥、三皇庙、宏缘、爱民桥、新市、临江寺、红日大桥断面2020、2035年的水质目标均为地表水III类(宏缘断面总磷除外，为0.22mg/L)，具体分布见图1。4.2.模型选取为建立流域污染物排放与水质考核断面之间的输入-响应关系，需选用合适的水动力和水质模型进行模拟预测。沱江流域面积大、河网水系复杂，本研究采用目前世界上领先且经过实际工程验证最多的、被水环境研究人员广泛认同的DHI公司MIKE11模型[4][5][6]。4.3.模型搭建及率定4.3.1.河网概化在建立模型时，需要按照控制断面及河网拓扑关系进行概化。河网概化的原则是能基本反映天然河网的水力特性，建立模型时将流量较小的河道进行合并、概化，河道纵比降通过控制断面的高程进行控制，并根据模型需要进行适当平顺处理。概化时将主要的输水河道纳入计算范围，将次要的河道和水体根据等效原理，归并为单一河道和节点，使概化前后河道的输水能力相等、调蓄能力不变。经概化，成都市沱江流域计算区域的主要河流为沱江干流、支流水系，包括沱江干流、毗河、青白江、西江河、清溪河及绛溪河等42条河流。基于对流域内现状工业、污水处理厂、城镇生活、农村生活、畜禽养殖以及农田面积分布等信息的调查，对研究区域排污口进行概化，共概化排污口42个，位置分布及河网概化见图1。4.3.2.模型输入条件为全面分析枯水条件下流域主要河道水质状况及变化规律，本次计算选取枯水年(90%)进行分析，典型年选择是通过成都市60多年降雨资料进行频率分析确定。根据边界水质现状条件，都江堰、石堤堰分水质边界取II类，跨界河流水质边界均按照地表功能区要求按III类选取，跨界断面水质超标不予考虑。4.3.3.模型参数率定采用2016年逐月水文实测资料及通过降雨、蒸发资料采用产汇流模型计算得到的边界条件对水动力模型进行率定，采用试错法调试各河道的糙率。采用2016年逐月水文实测资料进行模