随着农村经济和乡村休闲旅游业的发展, 农村生活污水排放量日益增多, 且农村污水排放存在量少分散的特点, 集中收集难度大, 污水处理存在设施运行维护经费缺乏、日常监督管理不到位等问题, 致使农村生活污水无法得到有效处理, 并已成为制约农村环境改善的重要因素.目前国家还未出台针对农村污水的排放标准, 大部分地区仍执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918&mdashnbsp;但该标准主要适用于城镇污水处理厂的管理和排放, 并未考虑农村生活污水排放分散、去向复杂及经济水平较低等因素, 且农村生活污水与城镇污水相比, 无论排放量、排放特征, 还是污水的进出水质、处理技术都存在较大差距, 如果执行城镇排放标准, 对农村生活污水设计标准、处理效果和运行管理水平都有很高的要求, 也是一项沉重的经济负担.在此情况下, 部分省市针对农村生活污水处理出台了相应的地方排放标准, 标准多以水体为管理对象, 以污染物排放为核心, 未考虑污水产生的地理位置, 而农村生活污水产源分散, 不同地区的农村生活污水具有不同的排放特征.若使用同一标准对不同地区的农村生活污水进行管理缺乏针对性, 因此, 有必要开展农村生活污水排放标准研究.
农村污水产源分散, 且农村水环境容量较大, 根据农村水环境特征, 对于农村生活污水排放标准, 一是可根据污水处理技术水平制定, 二是可根据水环境要求制定.农村生活污水主要有6种排放去向：用于农业灌溉, 用于杂用水, 用于畜禽养殖, 用于水产养殖, 回灌地下水, 排入河流.对于排入河流的农村生活污水, 可考虑河流水环境容量, 在保持水功能用途的前提下, 计算农村生活污水允许污染负荷量.
目前, 国内外对农村生活污水的研究主要集中在农村生活污水排放特征和污水处理技术两方面, 对农村生活污水入河水质的研究很少.基于此, 本文在研究流域水生态功能分区的基础上, 划分不同的水环境控制单元, 重点探讨不同水环境控制单元内排入河流的农村生活污水污染物排放限值.通过建立由水生态功能区-水环境控制单元-入河水质目标构成的农村生活污水水质目标控制体系, 并以山西省沁河流域为例对农村生活污水入河水质进行计算.以期为农村生活污水管理提供决策依据和技术支持, 并为水生态功能分区在农村生活污水管理研究中的应用提供参考.
2 农村生活污水入河水质估算方法(A calculating method for water quality discharge to river)
本文建立了由水生态功能区-水环境控制单元-入河水质标准组成的农村生活污水入河水质核算体系.其中, 水生态功能分区是指在水生态系统组成、结构和功能上具有相对一致性的水体及其影响陆域所组成的区域单元, 是面向水质目标管理污染控制单元划分的基础.水环境控制单元是进行水污染控制和管理的基本单元, 划分控制单元的主要目的是使复杂的流域水环境问题分解到各控制单元内, 使具体的流域水环境管理措施和政策能够有效实施和落实, 从而实现流域水环境质量的改善.因此, 基于水生态功能分区对水环境控制单元进行划分, 以实现水质水生态双重管控, 构建分区、分类、分级的管理体系.
靠近河流附近的农村, 其产生并将未经处理的生活污水直接排入河流, 导致农村河流水体环境容量和生态承载能力下降, 从而使农村水环境生态系统受到严重破坏.农村生活污水入河水质目标的计算需考虑排放河流自身的水环境容量, 在保护水环境功能不降低的前提下, 现有的各类污染物排放总量不得超过水环境容量, 因此, 通过计算河流水环境容量及各类污染物入河量, 确定农村生活污水中各类污染物排放限值.
农村生活污水入河水质目标估算具体步骤为：根据影响水资源和水环境的自然环境因子, 对水生态功能进行分区, 再结合水文单元和行政区对水环境控制单元进行边界识别, 通过水生态功能分区和人类活动胁迫效应研究, 对水环境控制单元的生态现状进行分析在提取河流所在的水环境控制单元的基础上确定需要进行农村生活污水入河水质研究的水环境控制单元, 首先对控制单元内的水环境容量进行计算, 再选取河流所在的水文单元作为河流纳污范围, 调查纳污范围内的各类污染源, 计算其污染物排放量和入河量, 最后在水环境容量及各类污染物入河量的基础上估算农村生活污水污染物排放限值.
2.1 水生态功能分区
目前, 水生态功能分区研究已较为成熟, 国际上相关研究主要集中在水生态分区方案构建、理论研究等方面, 国内研究主要包括水生态功能分区和基于生态分区体系的环境管理、评价等, 对本文水生态功能分区指标体系的建立具有借鉴作用.
根据流域水资源空间特征差异进行水生态功能一级分区, 可反映水资源供给功能的空间格局特征.地貌特征会直接影响降雨、径流等水资源的形成和分配, 进而影响流域的供水功能和生态水文效应的发挥, 同时，降水量和蒸发量制约着流域水资源的空间分布, 因此, 选取地貌类型、降水量、蒸发量作为一级分区指标.
根据生态水文和水质净化功能的空间异质性对水生态功能进行二级分区, 以反映流域生态水文过程及水质净化功能的空间格局特征.植被通过截留水分影响径流, 具有水源涵养功能, 同时通过生物化学作用吸收水体污染物, 发挥水质净化功能.不同类型土壤下渗率不同, 产汇流过程不同.因此, 选取植被类型和土壤类型作为水生态功能的二级分区指标, 其中, 植被类型分为水源涵养和洪水调蓄功能较好的林地、功能一般的草地和功能较差的其他用地.
2.2 水环境控制单元划定
2.2.1 水环境控制单元边界识别
根据不同的管理模式和划分依据, 控制单元的划分主要有基于水文单元、水生态区和行政区的3种划分方法.多数水环境控制单元的研究只考虑水文单元、水生态区和行政区的一个或两个因素, 而基于水文单元划分的控制单元可解决水污染问题, 基于水生态分区划分的控制单元可实现流域水生态保护的目标, 基于行政区划分的控制单元可达到流域水环境管理的目的, 因此, 在现有方法基础上对水环境控制单元的识别做进一步深化.本文综合水文单元、水生态功能区和行政区3个因素对水环境控制单元边界进行识别, 将“汇水”和“水质”、“流域”和“行政”相结合, 综合考虑水污染和汇水特征, 有利于水生态保护, 便于水环境管理.
首先, 基于数字高程模型(DEM)数据, 利用SWAT模型提取沁河流域内的集水区, 且集水区形状要符合实际水系特征, 生成沁河流域内不同面积的水文单位; 其次, 依据水生态功能二级分区结果, 结合河流水系特征, 确定水文单位大小, 使不同水文单元内的水生态功能尽可能一致; 最后, 将水文单元与流域内各市行政区进行叠加, 根据行政区边界调整水文单位边界, 调整后的水文单元即为水环境控制单元; 并确保水环境控制单元与相应的水环境功能区划中的水功能分区相吻合.
nbsp;水环境控制单元生态现状分析
不同的水环境控制单元具有不同的自然环境特征, 以及不同的人类活动影响范围和程度, 从自然环境和人为活动两方面对控制单元的生态现状进行分析, 为分区管理提供依据.其中, 自然环境依据水生态二级分区结果, 人为因素依据人类活动对水生态系统的胁迫效应.
人类活动会影响水生态系统服务功能, 主要体现为对水资源供应和水环境净化功能具有一定的占用作用, 表现为人类活动对水量和水质的胁迫.人类活动区域主要集中于农田、工业用地、居住地等, 其中, 工业用水和工业污水排放多集中于工业用地, 农业用水和农业污水排放集中在农田, 城镇生活用水和生活污水排放集中于城镇用地, 将工业、农业和城乡生活所消耗的水资源量换算成对水生态系统服务功能的占用水量来表示人类活动对水量的胁迫
依据生态现状, 对水环境控制单元进行命名.对生态环境较好、人类活动影响较小的区域, 维持现有的生态环境, 并保证水量充足, 水质达标, 控制单元按照“单元位置+生境维持区”进行命名; 对生态环境一般、人类活动影响较大的区域, 依据人类活动干扰类型, 从水量和水质胁迫两方面对控制单元进行区分, 按照“单元位置+干扰类型”进行命名.
2.3 农村生活污水入河水质目标估算
依据河流水系数据, 提取区域内存在河流的水环境控制单元, 并依据控制单元内是否有城市分布, 即控制单元内的河流水质是否受城市污水排放的影响, 将水环境控制单元分为农村水环境控制单元和城市水环境控制单元; 结合河流水系特征, 分析计算水环境控制单元内的河流水环境容量; 对控制单元的农村生活污水水质按照流纳污范围划定-污染物入河量估算-农村生活污水污染物排放限值估算进行确定.因城市水环境控制单元的河流污染物有部分来源于城市污水, 因此, 计算农村污水的水质目标时需排除城市污水对河流水环境的影响.
nbsp;水环境容量计算
天然理想的水环境容量只与地表水体的自然水文条件及其水质保护目标要求相关, 反映区域水环境资源多寡和分布特性.为便于利用简单的稳态数学模型来描述研究水体的水质变化规律, 本文对天然水域进行概化, 将天然河道概化成顺直河道, 非稳态水流简化为稳态水流, 计算天然条件下的水环境容量.
