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摘 要：从长株潭城市群环境现状出发，分别以水环境容量和大气环境容量两方面着手分析长株潭地区环境功能区的划分，最后对长株潭资源承载力和环境容量进行测算与评价。
关键词：长株潭；环境容量；调查测算；评价；城市群
中图分类号：F127 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2015）21-0142-02
一、长株潭城市群水环境容量调查测算
长株潭城市群的人均水资源拥有量2 500立方米，且具备较强的环境承载能力。其中，长沙市的河流大都属湘江水系，支流河长5公里以上的有302条，株洲市域的河流在长度5公里以上的有341条，30公里以上的有19条，100公里以上的有7条，均属湘江水系。湘潭市水资源总量多年平均为37.75亿立方米，其中，地表水31.45亿立方米，地下水6.3亿立方米。长株潭城市群的供水主要依赖于地表水，且95%以上取自于湘江，近十年各年的总供水量变化不大。长株潭城市群的供水水源主要为地表水，湘江水量的多少、水质的好坏对长株潭城市群的生活、工业发展的影响很大。2009年，全省水资源量较往年平均偏少17.1%，因干旱农业灌溉面积减少且灌水量得不到保证。因此，2009年度实际总用水量比上年略有减少，其水资源（以多年平均值计）利用程度略有降低，为19.1%，其中湘江、资水、沅江、澧水四大河流分别为24.7%、17.5%、9.7%、11.5%。若按2009年水量估算，全省水资源开发利用率为23.1%。其中湘江、资水、沅江、澧水四大河流分别为30.8%、19.2%、11.2%、15.1%。四大河流中湘江开发程度较高，沅江开发程度较低。行政分区中，开发程度较高的有湘潭、长沙、衡阳等市，较低的有张家界、湘西自治州、怀化等市（州）。目前，长沙市域水资源开发利用程度达到34%，已接近水资源开发利用上限值，水资源可持续利用受到威胁。
1.长株潭区域干流及主要支流。在长株潭境内，有渌水、涓水、涟水、靳江河、浏阳河、捞刀河、沩水等7条支流与湘江相汇。长株潭境内较长的支流还有多条，长沙市有八曲河、沙河、潭水、楚水、乌江、圭塘河，株洲市有攸水、铁水、浊江、永乐江、茶水、洮水、马伏江，湘潭市有石狮江、岐潭河、菜石港、虞塘河、肖家河。
2.长株潭流域水域水源保护现状。湘江干流湖南省境内河段长670km，涉及长沙、株洲、湘潭、岳阳、永州、衡阳、郴州、娄底等8个地市，各地市均为湖南省内的重要人口聚居地。
为保证生产、生活用水要求，特别是保证生活用水安全，湖南省人民政府对湘江水域实行分类管理，划定饮用水源地取水口附近一定范围水域为一级保护区，水质执行（GB3838-2002）中Ⅱ类标准；在一级保护区外划定一定范围水域为二级保护区，水质执行Ⅲ类标准。湘江干流及其一级、二级支流众多，涉及到的饮用水源保护区数量也较多，其中一级保护区116个、二级保护区56个，一、二级水源保护区河段共计约590km。
3.长株潭水环境容量测算。水环境容量采用一维稳态模型进行容量计算。一维稳态情况下有机物的降解过程可用托马斯（Thomas）模型表述（忽略弥散）：
U=-（k1+k3）C （1）
在C（0）=C0的初值条件下得到托马斯模型的积分：
C（x）=f（x）=C0exp[-x] （2）
式中：C（x）、C0为x=x和x=0处河水COD浓度（mg/l）；x为到排污口（x=0）的河水流动距离（m）；u为河水平均流速（m/s）；k1、k3分别为COD衰减系数和COD沉浮系数（d-1）。
二、长株潭城市群大气环境容量调查测算
大气环境容量是指在满足人类社会正常运行和维持大，特定区域大气环境的最大纳污量。显然气环境正常功能下大气环境容量不仅与社会生活紧密相关，还与特定区域的温度、风力等自然条件有关，且与特定大气环境质量标准相对应。
特定地区的大气环境容量与以下因素有关：涉及的区域范围与下垫面复杂程度，空气环境功能区划及空气环境质量保护目标，区域内污染源及其污染物排放强度的时空分布，区域大气扩散、稀释能力，特定污染物在大气中的转化、沉积、清除机理。
1.大气环境容量估算的程序。第一，选择因子：选择总量控制指标（烟尘、粉尘、SO2）作为容量计算的因子。第二，确定目标：对所涉及的区域进行环境功能区划，确定各功能区环境空气质量目标。第三，分析现状：根据环境质量现状，分析不同功能区环境质量达标情况。第四，估算容量：结合当地地形和气象条件，选择适当方法，定量计算涉及区域的大气环境容量即满足环境质量目标的前提下污染物的允许排放总量）。第五，建议总量：根据区域大气环境容量，结合开发区规划分析和污染控制措施，提出区域环境容量利用方案和近期（按五年计划）污染物排放总量控制指标。
2.大气环境容量估算方法。大气环境容量估算方法有：修正的AP值法，空气质量模型模拟法，线性规划法。其中A-P值法是最简单的大气环境容量估算方法，其特点是不需要知道污染源的布局、排放量和排放方式，就可以粗略地估算关心区域的大气环境容量，对决策和提出区域总量控制指标有一定的参考价值，适用于开发区规划阶段的环境条件的分析。
根据AP值法和多源模式的计算分析，分别得出城市控制区和城区控制区的环境容量核定结果。城市控制区的环境容量主要依据A值法确定，城区控制区的环境容量要在A值法容量测算的基础上，应用P值法或各类多源模式进行调整，得出实际环境容量结果。
AP值法的参数A取值要依据国家标准《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》（GB/T 3840-91）中的区域划分选择A值范围，根据达标率目标确定A值。多源模式气象条件确定，多源模式气象条件确定分两种类型：联合频率气象条件和典型日气象条件。联合频率气象条件可分为两类：一是选取典型时段（例如采暖期）气象资料，整理成大气稳定度、风向、风速联合频率作为基准控制条件；二是利用全年气象资料，按四个季节整理成大气稳定度、风向、风速联合频率作为基准控制条件。以全年累计频率气象条件作为基准控制条件，做气象条件类型性分析，给出达到一定浓度累计频率的气象典型日，以该典型日为中值的连续7天（或7天以上）的气象条件作为基准控制条件。 3.长株潭地区大气环境功能区划分。长株潭地区大气环境分为三类功能区，各功能区划分及环境保护目标是：一类功能区：指经县级以上人民政府批准的自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区，包括株洲的大京风景区、仙庾岭风景区，湘潭的韶山风景名胜区、湘乡东台山国家森林公园，长沙的岳麓山风景区、浏阳大围山自然保护区等。一类功能区大气环境保持一级标准（《环境空气质量标准》（GB3095-1996），下同）。二类功能区：指城市规划中确定的城市居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。二类功能区大气环境按二级标准控制。三类功能区：指工业集中、大气污染相对严重的特定工业区，包括株洲的清水塘工业区、醴陵陶瓷工业区，湘潭的岳塘工业区。三类功能区近期按三级标准控制，远期达到二级标准。
长株潭城市群环境空气功能区划覆盖了全市14 892.4 km2。其中，一类区面积976 km2，主要是市辖区域内的森林公园、风景名胜区等；三类区面积9.2km2，主要是市辖区域内的重要工业区，距市区较远。其余是二类区，面积13 909.5km2，占长株潭城市群总面积的934%。
根据长株潭城市群行政区划现状，结合城市总体规划和长远发展规划，本次大气环境容量核定确定的城区控制区以长株潭城市群中心区域为基准向外扩展，涵盖中心城区外的高新技术开发区、经济技术开发区、工业园区、工贸园区和长株潭城市群正在建设的新区。按照A值法测算城市控制区的大气环境容量，该区域东西25 km，南北16 km总面积375km。
三、环境容量的价值分析与综合评价
1.资源承载力和环境容量的理解。环境容量是指某一环境在自然生态结构与正常功能不受损害、人类生存环境质量不下降的前提下，能容纳污染物的最大负荷量。当污染物的排放量超出环境容量时，环境污染就会发生，环境的生态平衡和正常功能也会相应遭到破坏。
2.长株潭资源承载力和环境容量的现状分析与评价。近年来，湖南省经济得到了长足的发展，2007年全省生产总值突破9 000亿元达到9 145亿元，是2000年的2.57倍，比上年增长14.4%，湖南经济增长速度略快于全国平均水平。2007年，长株潭城市群生产总值3 461.78亿元，比上年增长15.7%、比全省快1.3个百分点，长株潭三市以占全省13.3%的面积19.2%的人口，创造占全省37.6的地区生产总值，人均达到了21 750元，可以说长株潭城市群是湖南省的经济核心地区。然而，长株潭经济发展速度增快的同时，是否实现了资源持续利用，环境持续改善。下面是对长株潭城市群环境容量现状的分析与评价。
第一，空气质量改善比较明显，特别是2004—2005年，空气质量良好率由60.11%上升到81.64%，发生质的变化，但空气污染仍然相对严重，三市共处一个大气流场，受纵贯湘江走廊的大气流场控制，属于气流交汇地区，大气污染物不易扩散，大气中的二氧化硫等酸性物质形成酸雨沉降，酸雨频率较。第二，人均绿地面积基本维持，但离绿色经济发展还有一定差距，在“两型社会”建设中要整体规划，合理布局。第三，工业废水排放达标率持续改善，但污染仍然相对严重，长株潭现有污水处理厂分别为8、3、2，日处理污染水能力分别为46万吨、17.2万吨和10.5万吨，集中处理率分别为49.4%、31.8%、15.3%，上游城市污染处理水平大大落后于下游城市。
第四，饮用水水质较差，从连续五年饮用水水质达标率来看，没能得到明显改善，特别是株洲 湘潭的COD还分别增加了44%和47%氨氮分别增加了44%和47%湘江水质有机污染严重，应改善环保设施，加大整治力度。
关键词：长株潭；环境容量；调查测算；评价；城市群
中图分类号：F127 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2015）21-0142-02
一、长株潭城市群水环境容量调查测算
长株潭城市群的人均水资源拥有量2 500立方米，且具备较强的环境承载能力。其中，长沙市的河流大都属湘江水系，支流河长5公里以上的有302条，株洲市域的河流在长度5公里以上的有341条，30公里以上的有19条，100公里以上的有7条，均属湘江水系。湘潭市水资源总量多年平均为37.75亿立方米，其中，地表水31.45亿立方米，地下水6.3亿立方米。长株潭城市群的供水主要依赖于地表水，且95%以上取自于湘江，近十年各年的总供水量变化不大。长株潭城市群的供水水源主要为地表水，湘江水量的多少、水质的好坏对长株潭城市群的生活、工业发展的影响很大。2009年，全省水资源量较往年平均偏少17.1%，因干旱农业灌溉面积减少且灌水量得不到保证。因此，2009年度实际总用水量比上年略有减少，其水资源（以多年平均值计）利用程度略有降低，为19.1%，其中湘江、资水、沅江、澧水四大河流分别为24.7%、17.5%、9.7%、11.5%。若按2009年水量估算，全省水资源开发利用率为23.1%。其中湘江、资水、沅江、澧水四大河流分别为30.8%、19.2%、11.2%、15.1%。四大河流中湘江开发程度较高，沅江开发程度较低。行政分区中，开发程度较高的有湘潭、长沙、衡阳等市，较低的有张家界、湘西自治州、怀化等市（州）。目前，长沙市域水资源开发利用程度达到34%，已接近水资源开发利用上限值，水资源可持续利用受到威胁。
1.长株潭区域干流及主要支流。在长株潭境内，有渌水、涓水、涟水、靳江河、浏阳河、捞刀河、沩水等7条支流与湘江相汇。长株潭境内较长的支流还有多条，长沙市有八曲河、沙河、潭水、楚水、乌江、圭塘河，株洲市有攸水、铁水、浊江、永乐江、茶水、洮水、马伏江，湘潭市有石狮江、岐潭河、菜石港、虞塘河、肖家河。
2.长株潭流域水域水源保护现状。湘江干流湖南省境内河段长670km，涉及长沙、株洲、湘潭、岳阳、永州、衡阳、郴州、娄底等8个地市，各地市均为湖南省内的重要人口聚居地。
为保证生产、生活用水要求，特别是保证生活用水安全，湖南省人民政府对湘江水域实行分类管理，划定饮用水源地取水口附近一定范围水域为一级保护区，水质执行（GB3838-2002）中Ⅱ类标准；在一级保护区外划定一定范围水域为二级保护区，水质执行Ⅲ类标准。湘江干流及其一级、二级支流众多，涉及到的饮用水源保护区数量也较多，其中一级保护区116个、二级保护区56个，一、二级水源保护区河段共计约590km。
3.长株潭水环境容量测算。水环境容量采用一维稳态模型进行容量计算。一维稳态情况下有机物的降解过程可用托马斯（Thomas）模型表述（忽略弥散）：
U=-（k1+k3）C （1）
在C（0）=C0的初值条件下得到托马斯模型的积分：
C（x）=f（x）=C0exp[-x] （2）
式中：C（x）、C0为x=x和x=0处河水COD浓度（mg/l）；x为到排污口（x=0）的河水流动距离（m）；u为河水平均流速（m/s）；k1、k3分别为COD衰减系数和COD沉浮系数（d-1）。
二、长株潭城市群大气环境容量调查测算
大气环境容量是指在满足人类社会正常运行和维持大，特定区域大气环境的最大纳污量。显然气环境正常功能下大气环境容量不仅与社会生活紧密相关，还与特定区域的温度、风力等自然条件有关，且与特定大气环境质量标准相对应。
特定地区的大气环境容量与以下因素有关：涉及的区域范围与下垫面复杂程度，空气环境功能区划及空气环境质量保护目标，区域内污染源及其污染物排放强度的时空分布，区域大气扩散、稀释能力，特定污染物在大气中的转化、沉积、清除机理。
1.大气环境容量估算的程序。第一，选择因子：选择总量控制指标（烟尘、粉尘、SO2）作为容量计算的因子。第二，确定目标：对所涉及的区域进行环境功能区划，确定各功能区环境空气质量目标。第三，分析现状：根据环境质量现状，分析不同功能区环境质量达标情况。第四，估算容量：结合当地地形和气象条件，选择适当方法，定量计算涉及区域的大气环境容量即满足环境质量目标的前提下污染物的允许排放总量）。第五，建议总量：根据区域大气环境容量，结合开发区规划分析和污染控制措施，提出区域环境容量利用方案和近期（按五年计划）污染物排放总量控制指标。
2.大气环境容量估算方法。大气环境容量估算方法有：修正的AP值法，空气质量模型模拟法，线性规划法。其中A-P值法是最简单的大气环境容量估算方法，其特点是不需要知道污染源的布局、排放量和排放方式，就可以粗略地估算关心区域的大气环境容量，对决策和提出区域总量控制指标有一定的参考价值，适用于开发区规划阶段的环境条件的分析。
根据AP值法和多源模式的计算分析，分别得出城市控制区和城区控制区的环境容量核定结果。城市控制区的环境容量主要依据A值法确定，城区控制区的环境容量要在A值法容量测算的基础上，应用P值法或各类多源模式进行调整，得出实际环境容量结果。
AP值法的参数A取值要依据国家标准《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》（GB/T 3840-91）中的区域划分选择A值范围，根据达标率目标确定A值。多源模式气象条件确定，多源模式气象条件确定分两种类型：联合频率气象条件和典型日气象条件。联合频率气象条件可分为两类：一是选取典型时段（例如采暖期）气象资料，整理成大气稳定度、风向、风速联合频率作为基准控制条件；二是利用全年气象资料，按四个季节整理成大气稳定度、风向、风速联合频率作为基准控制条件。以全年累计频率气象条件作为基准控制条件，做气象条件类型性分析，给出达到一定浓度累计频率的气象典型日，以该典型日为中值的连续7天（或7天以上）的气象条件作为基准控制条件。 3.长株潭地区大气环境功能区划分。长株潭地区大气环境分为三类功能区，各功能区划分及环境保护目标是：一类功能区：指经县级以上人民政府批准的自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区，包括株洲的大京风景区、仙庾岭风景区，湘潭的韶山风景名胜区、湘乡东台山国家森林公园，长沙的岳麓山风景区、浏阳大围山自然保护区等。一类功能区大气环境保持一级标准（《环境空气质量标准》（GB3095-1996），下同）。二类功能区：指城市规划中确定的城市居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。二类功能区大气环境按二级标准控制。三类功能区：指工业集中、大气污染相对严重的特定工业区，包括株洲的清水塘工业区、醴陵陶瓷工业区，湘潭的岳塘工业区。三类功能区近期按三级标准控制，远期达到二级标准。
长株潭城市群环境空气功能区划覆盖了全市14 892.4 km2。其中，一类区面积976 km2，主要是市辖区域内的森林公园、风景名胜区等；三类区面积9.2km2，主要是市辖区域内的重要工业区，距市区较远。其余是二类区，面积13 909.5km2，占长株潭城市群总面积的934%。
根据长株潭城市群行政区划现状，结合城市总体规划和长远发展规划，本次大气环境容量核定确定的城区控制区以长株潭城市群中心区域为基准向外扩展，涵盖中心城区外的高新技术开发区、经济技术开发区、工业园区、工贸园区和长株潭城市群正在建设的新区。按照A值法测算城市控制区的大气环境容量，该区域东西25 km，南北16 km总面积375km。
三、环境容量的价值分析与综合评价
1.资源承载力和环境容量的理解。环境容量是指某一环境在自然生态结构与正常功能不受损害、人类生存环境质量不下降的前提下，能容纳污染物的最大负荷量。当污染物的排放量超出环境容量时，环境污染就会发生，环境的生态平衡和正常功能也会相应遭到破坏。
2.长株潭资源承载力和环境容量的现状分析与评价。近年来，湖南省经济得到了长足的发展，2007年全省生产总值突破9 000亿元达到9 145亿元，是2000年的2.57倍，比上年增长14.4%，湖南经济增长速度略快于全国平均水平。2007年，长株潭城市群生产总值3 461.78亿元，比上年增长15.7%、比全省快1.3个百分点，长株潭三市以占全省13.3%的面积19.2%的人口，创造占全省37.6的地区生产总值，人均达到了21 750元，可以说长株潭城市群是湖南省的经济核心地区。然而，长株潭经济发展速度增快的同时，是否实现了资源持续利用，环境持续改善。下面是对长株潭城市群环境容量现状的分析与评价。
第一，空气质量改善比较明显，特别是2004—2005年，空气质量良好率由60.11%上升到81.64%，发生质的变化，但空气污染仍然相对严重，三市共处一个大气流场，受纵贯湘江走廊的大气流场控制，属于气流交汇地区，大气污染物不易扩散，大气中的二氧化硫等酸性物质形成酸雨沉降，酸雨频率较。第二，人均绿地面积基本维持，但离绿色经济发展还有一定差距，在“两型社会”建设中要整体规划，合理布局。第三，工业废水排放达标率持续改善，但污染仍然相对严重，长株潭现有污水处理厂分别为8、3、2，日处理污染水能力分别为46万吨、17.2万吨和10.5万吨，集中处理率分别为49.4%、31.8%、15.3%，上游城市污染处理水平大大落后于下游城市。
第四，饮用水水质较差，从连续五年饮用水水质达标率来看，没能得到明显改善，特别是株洲 湘潭的COD还分别增加了44%和47%氨氮分别增加了44%和47%湘江水质有机污染严重，应改善环保设施，加大整治力度。