4.3 现状评价
4.3.1 水质现状评价
地表水水质是指地表水体的物理、化学和生物学的特征和性质。地表水水质评价内容包括地表水的现状水质(含污染状况)、水质变化趋势及水功能区水质分析情况等。
(1)河流、湖库水质现状评价。
对规划范围内划定了水功能区的所有江、河、湖、库进行水质现状评价,评价代表值采用汛期均值、非汛期均值、全年均值,按单站及河长或断面水质类别统计地表水水质现状评价成果。
1)河流水质现状评价。评价项目为pH值、硫酸根、氯离子、溶解性铁、溶解氧、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氟化物、挥发酚、氰化物、砷、汞、铜、铅、锌、镉、六价铬、总磷、石油类、水温、总硬度等24项。统一必评项目为高锰酸盐指数或COD、氨氮。评价执行国家标准《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)。
采用单指标评价法(最差的项目赋全权,又称一票否决法),确定地表水水质类别。
2)湖泊(水库)水质现状评价。湖泊(水库)水质现状污染评价项目要求同河流水质现状评价。湖泊(水库)富营养化评价项目增加总磷、总氮、叶绿素、透明度和高锰酸钾指数5项,控制标准参照表4.3.1给出的浓度值,查评价标准表将参数浓度值转换为评分值,监测值处于表列值两者中间者采用相邻点内插取值,几个评价项目评分值取平均值;用求得的平均值再查表得到营养状态等级。营养状态等级判别方法:0≤指数≤20为贫营养;20<指数≤50为中营养;50<指数≤100为富营养。有多测点分层取样的湖泊(水库),评价年度代表值采用由垂线平均后的多点平均值。
表4.3.1 湖泊(水库)营养状态评价标准 单位:mg/L
(2)水质变化趋势分析。
水质变化趋势分析的范围包括具有代表性的水质监测控制站,包括大江大河大湖及重要水库的控制站、独流入海河流的出口控制站以及人口50万以上重要城市的下游控制站等。
水质变化趋势分析的指标选用总硬度、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮、溶解氧、挥发酚和总镉7项;湖泊(水库)增加总磷、总氮2项。评价方法采用Mann-Kendall(MK)统计检验法。
基于秩的非参数Mann-Kendall统计检验法常用来检测降水、气温、径流、水质等时间序列的长期变化趋势,其优点是不必事先假定样本的统计分布,因此在趋势分析中具有广泛的应用。MK法设样本序列{X1,…,XN}为N个平稳的时间序列,服从正态分布,各样本之间是相对独立的,原假设H0为序列无显著趋势变化。对于任意的Xi和Xj(k,j≤n;k≠j),统计量S的计算公式为
其方差Var(S)的计算公式为
在原假设前提下,给定一显著性水平α,MK检验统计量Z可由下式定义:
因此,对于MK双边检验,查正态分布表得到临界值Za/2,若≤Za/2,接受原假设,即序列无显著趋势变化;若≥Za/2,拒绝原假设,即表明序列存在一个明显的增长或减少趋势;Z值为正表示存在增长趋势,为负表示存在减少趋势。
(3)水功能区水质达标评价。
对规划范围内进行了水功能区划的水域,分全年、汛期和非汛期进行水功能区达标分析。
评价范围:所有进行了水功能区划的全部江河湖库水域。
评价项目:与河流、湖库现状水质评价项目相同,饮用水源地增加硫酸盐、氯化物、硝酸盐、铁和锰5个项目。
评价标准:依据《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)进行评价。单一功能水域,相应功能的水质标准作为评价标准;多功能水域,以水功能区主导功能的水质标准作为评价标准,或按就高不就低的原则重新组合标准(例:某水功能区要求达到饮用水源标准,铜含量的标准值≤1.0mg/L;如需同时满足鱼类的生存,要求铜含量的标准值≤0.01mg/L,综合考虑该水功能区铜含量评价标准值应选用0.01mg/L)。
评价方法:按照《地表水资源质量评价技术规程》(SL 395—2007),在水质(或营养状态)评价的基础上,对水功能区进行达标评价。水功能区达标评价参照水功能区管理目标(水质目标或营养状态目标)进行,水质类别(或营养状态)符合或优于该目标的为达标,劣于该目标的为不达标。水功能区水质达标率分别按照水功能区的长度和个数进行评价。对于缺少监测数据的水功能区,应进行补充监测;确实无法按规程规定的频次要求开展评价工作的,应结合上下游水质资料收集以及现场调研工作,经综合分析后确定水功能区的达标率。
水功能区水质代表值确定方法,按照以下几种情况确定:
1)具有一个代表断面的水功能区,以该断面的水质监测数据作为该水功能区的水质评价代表值。
2)具有两个或两个以上代表断面的水功能区,采用各代表断面水质评价值的算术平均值,作为该水功能区水质评价代表值。
3)缓冲区有多个水质监测代表断面时,采用该区省界控制断面监测数据作为水质评价代表值。
4)饮用水源区采用水质最差的断面监测数据作为该功能区的水质评价代表值。
5)对于左右岸水功能区不同、而有全断面监测资料时,分别以左、右测点监测结果代表不同水功能区水质,分别进行统计。
6)排污控制区达标情况根据下游相邻水功能区达标情况确定。
4.3.2 入河排污口现状评价
在对入河排污口废污水入河量、污染物入河量进行调查分析的基础上,通过对排入水体污染源的污染负荷评价,确定需重点控制的主要污染源和污染物。一般采用等标污染负荷、等标污染负荷比法进行污染源评价,评价标准可采用GB 3838—2002中Ⅲ类水标准或地方标准。计算公式如下:
(1)等标污染负荷。
假设某地区共有m个污染源(入河排污口)、n种主要污染物。第j个污染源第i种污染物的等标污染负荷用下式计算:
其中,第j个污染源、第i种污染物的等标污染负荷分别用下式计算:
总等标污染负荷计算公式如下:
(2)等标污染负荷比。
为判定某个污染源的主要污染物,第j个污染源第i种污染物的等标污染负荷比用下式计算:
其中,第j个污染源、第i种污染物的等标污染负荷比分别可以判定区域主要污染源及主要污染物,计算公式如下:
4.3.3 生态需水满足程度评价
(1)生态基流满足程度。
(2)敏感生态需水满足程度。
(3)评价标准。
评价标准见表4.3.2。
表4.3.2 生态需水程度指标评价标准 %
4.3.4 水生态状况评价
水生态状况评价采用指标分析的方法,对各生态指标进行分析评价,进而辨析流域及规划河段的关键生态问题,分析其发展趋势。《全国主要河湖水生态保护与修复规划》中将水生态状况评价指标分为水文水资源、水环境状况、物理形态、生物状况及社会服务功能5个方面,共12项指标。
参考《全国主要河湖水生态保护与修复规划》提出的水生态状况评价,结合长江流域生态空间分布格局的特点,考虑流域主要水生态问题流域水生态问题以及不同区域的水生态系统特征的差异性,确定长江流域水生态状况评价指标体系。长江流域水生态状况评价指标主要包括:水资源开发利用程度、水功能区水质达标率、湖库富营养化指数、水库泄水水温、纵向连通性、重要湿地保留率、重要水生生境状况、鱼类生物损失指数、水域景观保护状况等,见表4.3.3。
表4.3.3 水生态状况评价指标表
(1)生态需水满足程度。
详见第4.3.3小节。
(2)水资源开发利用程度。
水资源开发利用率是反映水资源开发利用程度的主要指标,指流域或区域用水量占水资源可利用量的比率,体现的是流域内各类生产与生活用水及河道外生态用水的总量占流域内水资源量的合理限度。
水资源开发利用率计算公式如下:
水资源开发利用程度可用以下表达式评价,评价标准见表4.3.4。
N=C/C0
表4.3.4 水资源开发利用程度指标评价标准 %
(3)水功能区水质达标率。
水功能区水质达标率指在某水系(河流、湖泊),水功能区水质达到其水质目标的个数(河长、面积)占水功能区总数(总河长、总面积)的比例。水功能区水质达标率反映河流水质满足水资源开发利用和生态与环境保护需要的状况。水资源保护规划中,水功能区达标率不再区分水功能一级区和二级区,即开发利用区各类水功能区个数、长度或面积与其他水功能一级区个数、长度或面积一并计算。
表4.3.5 流域(区域)水功能区达标率评价标准
(4)湖库富营养化指数。
目前国内对湖库(水库)富营养化评价,水利系统主要采用指数法,环保系统则主要选用综合营养指数法。
指数法。湖库营养状态评价项目共5项,包括总磷(TP)、总氮(TN)、叶绿素a(chla)、高锰酸盐指数(CODMn)和透明度(SD)。如果评价项目不足5项,则评价项目中必须至少包括TP及叶绿素α,透明度可根据当地实际情况灵活掌握。营养状态一般分为贫营养、中营养和富营养三级。相关标准限值及赋分值见表4.3.1。
首先根据评价标准表将参数浓度值转换为评分值,监测值处于表列值两者中间者可采用相邻点内插,得到评价项目的分值。然后根据各评价项目评分值采用下式计算营养状态指数。最后,由平均评分值确定营养状态等级。
式中 En——各评价项目赋分值;
EI——营养状态指数;
N——评价项目个数。
(5)水库下泄水温。
水库泄水水温是指水工程建成后水库下泄水体的温度及其温度年内月变化过程。推荐采用实测数据。如无法测得实际下泄水温,则可以采用经验法或模型法。
1)经验法。关于下泄水温计算,国内常用的经验法有东勘院法、朱伯芳法。经验法是在综合国内外水库实测资料的基础上提出的,应用非常简便,但需要知道库表和库底水温,而通过水温与纬度、气温等相关曲线查出的库表和库底水温精确度不高,且没有考虑当地的气候条件、水温、海拔及工程特性等,因此预测精度低,一般只适用于中小水库的初步估算。
2)模型法。20世纪60年代初,美国为了解决湖泊富营养问题和水工程带来的环境问题,广泛地开展了水库水温的研究工作。经过大量的观测研究,发现尽管水库的形状、长度、宽度、气候条件和水文条件有很大差异,但水库水温沿等高面的分布基本上是平直的,以此为基础,60年代末期,美国水资源工程公司和麻省理工学院分别提出WRG和MIT模型。两模型均为一维扩散模型。80年代我国引进了MIT模型,并对模型进行扩充和修改,提出了“湖温一号”湖泊、水库和深冷却池水温预报通用数学模型。
水资源保护规划中,下泄水温评价采用工程修建前后下泄水温对比,取坝下断面的平均下泄温度,评判修建后与修建前的温度差,评价标准见表4.3.6。
表4.3.6 水库泄水水温指标评价标准 单位:℃
(6)纵向连通性。
纵向连通性是指河流生态元素在纵向空间的连通程度,反映水工程建设对河流纵向连通的干扰状况。河流纵向连通是其能量及营养物质的传递、鱼类等生物物种迁徙的基本条件。一般从流域层面把握,可从下述几个方面得以反映:水坝等障碍物的数量及类型;鱼类等生物物种迁徙顺利程度;能量及营养物质的传递。其数学表达式可以表述成以下形式。
评价标准见表4.3.7。
表4.3.7 纵向连通性指标评价标准 单位:个/100km
(7)重要湿地保留率。
重要湿地保留率是指规划区域内重要湿地在不同水平年的总面积与20世纪80年代前代表年份水体总面积的比值。对河段而言,指具体某湿地面积的变化情况。评价指标见表4.3.8。
表4.3.8 重要湿地保留率指标评价标准 %
(8)重要水生生境状况。
重点关注国家重点保护的、珍稀濒危的、土著的、特有的、重要经济价值的鱼类种,鱼类生境重点关注产卵场、索饵场、越冬场。
该指标为定性描述指标,通过国家或地方相关名录及水产部门调查成果,调查了解规划或工程影响范围内主要鱼类产卵场、索饵场、越冬场状况,调查内容包括鱼类“三场”的分布、面积、保护情况。评价方法宜定性,采用专家判断法,评定结果分为“优、良、中、差、劣”5个等级。
表4.3.9 鱼类生境状况指标评价标准
(9)鱼类生物损失指数。
鱼类生物损失指数指评估河段内鱼类种数现状与历史参考系鱼类种数的差异状况,调查鱼类种类不包括外来物种。该指标反映流域开发后,河流生态系统中顶级物种受损失状况。鱼类生物损失指标采用历史背景调查方法确定。选用20世纪80年代作为历史基点,比较典型的历史调查成果如《中国内陆水域渔业资源调查与区划》(1980—1988年)。对于基准年的鱼类种群数量,可采用专家咨询或者收集近年调查资料及相关研究成果。
鱼类生物损失指标计算公式如下:
式中 FOE——鱼类生物损失指数;
FO——评估河段调查获得的鱼类种类数量;
FE——20世纪80年代以前评估河段的鱼类种类数量。
鱼类生物损失指标赋分见表4.3.10。
表4.3.10 鱼类生物损失指数评价标准表
(10)水域景观保护状况。
景观保护程度是指国家级和省级涉水风景名胜区、森林公园、地质公园、世界文化遗产名录和规划范围内的城市河湖段等各类涉水景观,依照其保护目标和保护要求,人为主观评定其景观状态及保护程度。一般用专家判断法进行评价。
表4.3.11 景观保护程度指标评价标准
4.3.5 饮用水水源地安全状况评价
水源地水质、水量安全评价。
水源地水质、水量安全评价指标具体见评价表4.3.12和表4.3.13。
表4.3.12 地表水饮用水水源地安全评价指标
注 设计综合生活供水量=水源设计供水量-设计工业供水量-设计农业供水量
表4.3.13 地下水饮用水水源地安全评价指标
注 实际供水量与可开采量采用《技术大纲》调查表4-2的填报数据。地下水水源地现状综合生活供水量可从《技术大纲》调查表4-2中填报的实际供水量扣除工业、农业等用水量得到。
关于工程供水能力说明如下:
•现状综合生活供水量由于供水工程原因造成供水不足,其计算结果参与安全指标评价。
•由于现状用水量未达到原设计水量或由于节水而减少现状综合供水量,其评价指数取1,同时其富裕水量参与优化配置方案。
•若暂无现状综合生活供水量或设计综合生活供水量数据,工程供水能力可采用现状城市供水量/设计城市供水量×100%。
关于水质安全评价说明如下:
•水质安全状况指数包括一般污染物指数、有毒污染物指数、富营养化指数等,分为5个等级,分别以指数1、2、3、4、5表达。
•对人体健康危害明显和存在长期危害,而目前饮用水处理工艺难以去除的有毒类,归纳为有毒污染物;其指数评价采用单因子法,即对最差的项目赋全权。
•除有毒污染物外其余指数归纳为河流型水源地和地下水水源地的一般污染物,其指数评价采用等权重综合评价。
•对湖库型水源地需进行富营养化指数评价,其评价采用全国水资源综合规划技术细则所规定的方法。
4.3.6 地下水现状评价
地下水现状评价主要包括水质现状评价、脆弱性评价以及超采区评价等内容。
(1)水质现状评价。
地下水环境质量评价应选择《地下水质量标准》(GB/T 14848—93)中的某一类标准作为评价标准。当地下水直接用于某一目的时,也可用这一目的对应的水质标准或水质要求作为评价标准。当把地下水用作生活饮用水时,应该选择《生活饮用水卫生标准》作为评价标准。当把地下水用作锅炉用水时,应选择锅炉用水水质标准。当把地下水用作冷却水时,应选择冷却水的水质标准。当把地下水用作工业生产用水时,应把国家各工业行业的现行水质标准选为评价标准。
(2)脆弱性评价。
地下水脆弱性评价是在地下水现状调查的基础上,将评价区域划分为有限数量的自然评价单元,采用适当的方法,对含水层埋深、净补给量、含水层组介质类型、土壤介质类型、地形坡度、渗流区介质类型、含水层渗透系数等要素进行评价,分析区域地下水脆弱性。评价方法详见“13.1浅层地下水脆弱性评价”章节内容。
(3)超采区评价。
地下水超采区评价内容包括超采区数量、面积与分布、地下水水位动态、地下水超采量、地下水超采程度、因地下水开采引发的生态与环境地质问题等。
4.3.7 水资源保护监测评价
水资源保护监测现状评价应包括监测工作现状评价和监测管理现状评价。
监测工作现状评价应包括监测站网布设、监测能力、监测断面(点)、监测参数、监测频次、监测方法、监测成果等方面的评价。
监测管理现状评价应包括监测站网管理体系、管理措施等方面的评价。
4.3.8 水资源保护管理评价
水资源保护管理评价水资源保护管理能力评价和管理制度体系评价。
管理能力评价的主要内容包括水资源保护监督管理机构和人员组成的现状及评价、资金保障的现状评价、监控中心体系建设的现状评价以及科技支撑体系建设的现状评价等。
管理制度体系评价的主要内容包括法律法规体系建设、监督管理制度体系建设、考核评估体系建设、监督执法体系建设、应急预测预报体系及工作机制建设、经费保障体系建设等。