中美關系和中美發展一直是一個較為敏感和備受關注的話題。中美兩國處于不同的經濟發展階段，隨著經濟全球化的深入，兩國之間的經濟關系具有很強的互利性和互補性。同時，在互相競爭中，又存在著各種各樣的摩擦。但兩國之間的互相交流和相互注視卻從未停止。在我國水環境治理的關鍵時期，對發達國家水環境治理及管理經驗的審視和思考總結，也是十分必要和利于未來水環境治理發展的。
本文旨在針對美國水環境治理TMDL技術體系進行研究，分析其基本思想和概念，與中國實際相結合，重點關注TMDL相關模型體系的適用范圍及選取原則，同時，重點以巢湖流域治理的部分實踐為主，深入展示基于既有美國TMDL技術框架，在吸取國內外治理思路和實踐經驗的基礎上，為巢湖流域數條河流制定的TMDL計劃實施后，治理的效果和經驗問題等。以此，分析TMDL及相關模型系統的發展趨勢，為中國流域水環境管理提供現實參考。
國內水環境治理發展歷程和現狀 1.1 國內水環境治理發展歷程
1972年北京官亭水庫污染治理是我國流域水污染防治的標志性事件，自那以后我國開始探索有特色的水環境治理道路。
在法律法規及政策層面，20世紀八九年代我國相繼出臺了一系列法律法規，如《中華人民共和國水污染防治法》、《中華人民共和國水污染防治法實施細則》、《地面水環境質量標準》、《污水綜合排放標準》等。1989年第三次全國環境保護會議強調向環境污染宣戰，系統確定了環境保護三大政策和八項管理制度，即預防為主、防治結合，誰污染誰治理和強化環境管理的三大政策，以及“三同時”制度、環境影響評價制度、排污收費制度、城市環境綜合整治定量考核制度、環境目標責任制度、排污申報登記和排污許可證制度、限期治理制度和污染集中控制制度，初步構建了我國環境管理體系。1989年12月20日，國家環境保護局關于加強水污染防治工作的決定，明確要求各地在1991年底前制定出《水環境綜合整治規劃》，作為治理設施建設和實施環境目標管理的依據，以防治飲用水水源及其他水源的污染。同時配套發布了《水環境綜合整治規劃技術綱要》、《地表水環境功能區劃分技術綱要》、《排放水污染物申報登記工作大綱》等一些技術及管理文件。
在水污染防治實踐層面，我國水污染防治發展大體分為三個階段，（1）點源治理階段：1995年之前，我國主要以點源治理為主的水污染防治階段，以單純要求工礦企業達標排放，國家層面沒有充分重視城鎮生活污染和流域、區域的水環境問題，以致90年初期我國水環境基本是“有河皆污、有水皆臟”的狀況。（2）重點流域治污階段：1996年修正的《中華人民共和國水污染防治法》，首次明確重點流域水污染防治規劃制度（33211工程），國務院批復了如淮河流域、太湖流域、巢湖流域等最早的流域水污染防治計劃，自“九五”到“十二五”期間，我國進行大規模治水，進入對重點流域治污階段。（3）系統治污階段：2015年《水污染防治行動計劃》的實施，實現了歷史性的變化，我國進入系統治污階段，其對于總目標、主要考核的指標等具體要求有了非常明確的規定，使得全國地表水水質有所改善，呈現穩中向好趨勢。“十三五”時期，政府對水污染防治作出新的重大決策部署，多措并舉下好水污染防治“一盤棋”；“十四五”時期，政府對水污染防治提出了更高的要求，水污染防治工作進入水資源、水環境、水生態“三水統籌”新階段。
1.2 國內水環境治理現狀
目前，國內水環境治理商業模式主要分為三種：政府投入型、PPP模式和市場化經營型。政府投入型是指由政府出資建設和運營水環境治理項目，PPP模式是指政府和企業合作，共同投資建設和運營水環境治理項目，市場化經營型是指企業自主建設和運營水環境治理項目，并通過市場手段獲取收益。其中，PPP模式最受關注和推廣，但也存在一些問題和挑戰，如政府和企業利益分配、投融資難度等。未來，隨著水環境治理領域市場化程度的提高，市場化經營型有望成為主流。
隨著我國環境管理基本制度不斷完善，和我國政府對水環境治理力度的加大，點源污染源得到了有效控制，非點源污染的控制始終未得到足夠的關注，以致于水體水環境有所改善，但未達到長治久清的效果。目前國內水環境治理，主要以控源截污納管、河道清淤、水體增氧、河道生態修復、污水廠新建擴建提標等措施為主，短期內，水體水環境會有一定的提升，但水體水質情況會反復惡化，環保資金并沒有發揮最大的環境效益。
美國水環境治理發展歷程及管理辦法 2.1 美國水環境治理發展歷程
美國水環境管理起始于19世紀80年代，當時管理的重點主要涉及利用水資源，生產能源、航行、控制洪水、灌溉和飲用。20世紀40年代，隨著工業的發展，未受到法規管制的污染源造成了很多污染事件，1948年，美國國會制定了《聯邦水污染控制法》，開始通過立法對全國水污染進行控制。1972年，美國通過了聯邦水污染控制法修正案，后來在1976年更名為《清潔水法》（CWA），這部法律也成了美國保護地表水質的奠基石。《清潔水法》（CWA）建立了恢復和保護水體的物理、化學和生物的完好性全國目標，其最顯著特點是適用了聯邦的排放許可證，也稱作國家污染物排放消除系統，并投入大量的資金資助州的污水處理和水質標準制定。
在20世紀70年代之前，美國是通過建立一個河流功能分區系統，對水污染物排放控制。不同的區域根據不同的使用目的制定不同的水質標準，最終通過水污染控制達到這些標準，然而那時的效果并不明顯。究其原因是在當時的技術條件下，對污染原因和來源沒有足夠的數據進行判斷，對污染控制難以采取有效的措施。
在1972年《清潔水法》（CWA）通過后的多年里，一開始主要致力于點源污染源的控制，不太關注降雨驅動造成的建筑工地、農田等非點源污染。隨著點污染源得到全面控制，由非點源和其他活動帶來的水質問題突出出來，這些問題僅用排放許可證的管理方式無法有效地改善水質。因此在過去十幾年《清潔水法》（CWA）從逐個點源污染源的管理方式轉變成以流域為基礎的系統性管理策略，以達到水體用途對應的水質標準。
2.2 美國水環境治理管理方法
TMDL （Total Maximum Daily Loads ）即最大日負荷總量，是在滿足水質標準的條件下，水體能夠接受某種污染物的最大日負荷量，具有季節變化性。針對受污染水體，制定和實施TMDL計劃，從而在點源和非點源之間分配污染負荷，是美國流域水污染防治中卓有成效的一項舉措。
一般而言，TMDL實施計劃沒有法律效力，TMDL計劃只是一個技術文件，TMDL執行計劃是一個導則性質的文件，它為各項執行任務的規模，類型，選點提供了技術上的論證，但是真正實施一般需要另外的政府命令。
TMDL本質上是一個計劃，通常基于監測信息和科學建模，它描述了為了達到水質標準，必須減少來自各種來源的污染物負荷，是實現《清潔水法》（CWA）水質目標的重要一步。
《清潔水法》（CWA）的實施過程如下圖所示。
目前美國已經在全域展開了對水體的營養鹽、沉積物、病原菌等諸多污染因子的TMDL計劃，通過對點源和非點源污染采取有效的工程和非工程控制措施，極大地改善了受損水體的水質，保障了水體用途，把水資源保護由單純的污染源控制轉變為依據生態功能和生態健康進行污染控制，逐步形成了一套完整的總量控制策略和技術方法體系。成功的實踐經驗表明其基本方案和思路是有效和可行的，在水污染控制和水質改善等方面發揮了極其重要的作用。
TMDL的實施因污染源類型而不同。對于受管制的點源，一旦批準了TMDL，美國環保署（EPA）必須確保通過國家污染物排放消除系統（NPDES）計劃簽發的許可證與污染物負荷分配保持一致。市政雨水許可證不包括特定的排放限值，而是要求市政當局采取某些管理措施。
TMDL在國內的發展歷程
事實上，美國提出的TMDL治水計劃，與我國水污染物總量控制的理念十分相似。
我國的水污染物總量控制研究始于20世紀70年代，以制定松花江BOD總量控制標準為先導，進行了最早的探索和實踐。早期側重于水環境容量、污染負荷總量分配的研究和水環境承載力的定量評價；后期以總量控制規劃為基礎進行了水環境功能區劃和排污許可證發放的研究；這期間還開展了水質模型、水環境容量、排污許可證管理制度以及流域水污染防治綜合規劃等多項技術研究，將總量控制技術與水污染防治規劃相結合，并在多個流域開展了水環境容量研究和應用，從而逐步形成了以目標總量控制為主、容量總量與行業總量控制為輔的管理技術體系，為我國涵蓋總量控制、排污許可證等環境管理基本制度的建立奠定了基礎。
在20世紀90年代后期，我國開始在水環境管理中應用總量控制技術。在實踐和探索過程中，我國出臺了一系列水污染物總量控制的相關規定與標準。水污染物總量控制已逐漸成為我國實施水環境管理的重要措施，并且在經過濃度控制、目標總量控制兩個階段之后，將逐漸過渡進入到容量總量控制階段。
水污染物總量控制的實施起步于20世紀末。在第三次全國環境保護會議上，提出同時實行濃度控制和總量控制的污染控制策略，確定由濃度控制向總量控制發展的方向。
1996年頒布實施的《中華人民共和國水污染防治法》，將污染物排放總量控制作為我國環境保護的一項重要舉措，但規定的比較籠統，具體工作仍需政府部門實施，特別是對污染物總量控制的重點僅僅是放在污水廠和工業企業排放的點源上，因此實際效果在消除黑臭水體等重污染水體方面比較明顯，但是在進一步達到水質提升方面效果并不明顯。
盡管國內對TMDL計劃的研究和應用一直在進行，但在實際落地過程中，還是面臨了諸多問題。相關的研究、應用以及政策等都還明顯不足，從而制約了TMDL在國內的推進。
目前，國內的流域水環境治理還沒有一套科學的方法、體系和標準，導致流域水環境治理花了大量的錢，效果并不明顯。
TMDL在巢湖流域治理的實踐
TMDL計劃體系在我國水環境污染治理和長效管理中的落地可行性，已經在部分案例中得到印證。如作為巢湖治理的咨詢公司——安徽泛湖生態科技股份有限公司在巢湖流域數條河流，制定了針對性的TMDL計劃，取得了不錯的成績。
4.1 巢湖流域治理頂層設計
巢湖是全國五大淡水湖之一，在蓄洪、供水、航運、水產、旅游和維護生物多樣性等方面發揮了巨大作用。
自2011年行政區劃調整以來，巢湖成為合肥市內湖，圍繞“大湖名城、創新高地”的戰略定位，合肥市委、市政府把巢湖治理與保護工作擺上特別重要議事日程，按照“頂層設計、分區布局、綜合治理、分步實施”的工作步驟，以更寬視野、更大決心、更嚴標準全面加快環巢湖地區生態保護與修復工程建設。
2013年，合肥市成立環巢湖生態示范區建設領導小組，市委主要負責人擔任組長、市政府主要負責人為第一副組長，相關市級領導為副組長、市直有關部門和各縣（市）區、開發區主要負責人為成員，負責巢湖綜合治理的頂層設計和統一指揮，領導小組下設合肥市環巢湖治理辦公室（簡稱：市環湖辦）。各縣（市）、區、開發區及市直相關部門成立相應建設領導小組并下設辦公室，統籌轄區（部門）建設任務，集中構建環湖治理工作統籌協調機制。并形成了巢湖治理獨具特色的方法體系：“減什么、減多少、減哪里、怎么減、如何管”。
在推進巢湖綜合治理過程中，除常規辦公機構設置外，該組織不斷完善、充實資源，在技術咨詢方面，重點依靠設計聯合體和咨詢公司提供技術支撐。
安徽泛湖生態科技股份有限公司作為巢湖治理的咨詢公司，借助美國技術專家團隊，在巢湖流域治理中引入美國TMDL計劃方法體系，利用模型工具實現定量化分析并提供相應的咨詢服務。一是幫助政府進行流域科學決策管理，實現流域水環境目標；二是幫助設計院進行污染物削減工程措施優化，實現技術可靠投資節省的目標；三是幫助政府搭建智慧流域管理平臺，實現高效管理及示范推廣的目標。實踐證明，其效果十分明顯。
4.2 TMDL在巢湖流域治理的實踐
為了充分探索TMDL計劃體系在我國水環境污染治理和長效管理中的落地可行性，基于既有美國TMDL技術框架，在吸取國內外認識和實踐經驗的基礎上，充分考慮巢湖流域自身特點，安徽泛湖生態科技股份有限公司在巢湖流域數條河流，制定了針對性的TMDL計劃，主要工作成果包括如下幾個方面：
（1）綜合氣象、水文、水動力、水質、水生態一體建模，經過適當率定和部分驗證，形成了質量過關的巢湖流域模型和水體水質模型，實現了污染源頭、傳輸路徑、受納水體的定量化聯系；
（2）非點源污染負荷，分拆為十余種土地利用，基于降雨-產流-產污-輸運監測數據，實現了非點源污染負荷計算模型與降雨驅動的適當聯系，充分把握了非點源污染負荷的時空動態變化規律；
（3）以全流域污染負荷時空分布與演化計算為基礎，利用所建流域模型和水體水質模型，計算得到了流域最大日容許污染負荷量，從而對流域內不同污染源實施負荷管控限值，制定點源排放許可要求和提出面源負荷管控要求；
（4）詳細開展了流域、區域、子流域、行政單元、具體地塊等不同尺度的負荷分配工作，并從落地實踐性上研究了不同的分配原則，并實現了結果優選；
（5）所形成的TMDL計劃給相關設計院提供了有效支撐，為不同管理部門針對不同空間尺度的監管考核指標體系制定提供了依據，也為后期建立以TMDL為框架的智慧流域水環境管理平臺提供支撐。
4.3 TMDL在巢湖流域治理實踐中存在的問題
在TMDL計劃制定過程中也遇到了一些我國流域治理和長效管理需要解決的典型問題，概括如下：
（1）利益相關方及公眾參與度低問題
在TMDL計劃制定過程中，各利益相關方依據TMDL計劃參與到項目中的意愿不強，參與度低。而這個過程中，恰恰需要將利益相關者、政策、優先事項及資源結合起來一并納入計劃中，從科學、監管責任和社會、經濟等多角度綜合考慮。
（2）水體水質考核標準問題
制定流域TMDL是從歷史、現狀的角度去分析水體水質受污染源影響的動態變化過程，其水質目標考核是根據達標率進行。如果按照國內水體水質考核標準要求，存在考核斷面的考核位置選取、采樣周期、考核指標、考核頻度等要素與國內現有標準的匹配問題。
（3）點源污染物排放標準問題
目前國內點源排放標準以濃度考核為基礎，并沒有考慮區域及流域層面對點源的總量控制限值。而單純依賴于濃度考核，無法把握點源污染與水體水質變化情況之間的響應關系，無法滿足流域水體水質達標對點源的負荷精準控制。
（4）非點源污染物排放標準問題
在巢湖流域TMDL制定過程中發現，如果僅僅控制點源，水體水質并沒有得到明顯的改善，影響水體污染的非點源污染負荷仍然較大，甚至超過總污染負荷的50%以上，因此，制定針對非點源的排放標準顯得尤為重要。通過制定流域TMDL，可以有針對性地進行流域點源和非點源污染的雙重控制。
（5）雨水管理問題
一般情況下，晴天，點源對河道水體的貢獻起主導作用，而在雨天是由點源和非點源共同作用于水體。
在巢湖流域TMDL結果中，大多以非點源對水體受損的貢獻影響占主要因素。非點源在巢湖流域中主要是工業區、鎮區、農村和農田等降雨驅動的初期雨水污染和部分降雨驅動的后期雨水傳輸的污染，其中，鎮區初期雨水污染主要是街道衛生管理薄弱，不透水地表占比較多，且雨水沖刷徑流經由人工渠道直接排入水體，降低了初期雨水過程的消納滯蓄時間；排水系統的不完善也導致了旱期積累的生活污水在降雨期間由雨水進行傳輸，對受納水體產生污染。
如何通過開展雨水管理，采取何種工程措施和或非工程措施；按源頭、過程或末端分別采用不同的處理流程等，是流域治理和管理在雨水污染控制中面臨亟待解決的問題。
（6）工程措施的有效性問題
目前大部分設計團隊對流域治理中所涉及到的污染負荷、環境容量等方面的核算，并不能夠動態反映陸域污染源與水體受損原因之間的響應關系，也就使得流域內污染源排放、控制對水體的貢獻度存在模糊性認知；同時，對于設計或實施的措施也無法準確的表達其控制效果，在治理效果上無法做到定量預測評估，在空間上無法做到精準治理、優化管理，在時間上無法體現措施實施過程對水體水質動態表征。
（7）區域精細化管控長效機制問題
基于TMDL方法體系和模型工具，在流域水體水質斷面考核的基準條件下，通過陸域污染源與水體受損進行聯系性分析，按照合理的分配原則進行污染源負荷分配，對以流域總體、子流域、行政區劃、污染分類等不同原則劃分的分區提出各自的負荷控制，并在基于對區域總量控制的基礎上，精細化的制定區域污染控制和相應的長效管理措施，并建立區域管控、措施效果與水體水質之間的定量化聯系，是實施TMDL計劃最終落地的關鍵環節。
建議
通過對巢湖流域TMDL計劃初步探索實踐，總結經驗如下：
巢湖流域針對小流域制定TMDL計劃，并依據TMDL計劃進行總體系統性設計，借助模型工具，對流域現狀污染負荷量、入河污染負荷量、水環境容量等重要指標實現了定量化分析，有效評估并找到最佳工程措施組合，提高了資金使用效率，流域水環境治理方案更加科學合理，值得推廣。
巢湖流域TMDL計劃的實施總體效果不錯，基本解決了監測有效數據獲取的問題、模型工具合理利用的問題及通過構建智慧管理平臺實現項目后評估及管理的問題。
但仍然有些問題限制了TMDL計劃作用的發揮，如前所述，TMDL計劃作為技術文件，更加需要配套的政策及法律法令支撐TMDL計劃的實施執行，這需要從我國實際情況出發，制定相應的技術體系和政策法規，充分考慮雨水管理、全流域系統性設計優化等。同時，現階段，建議通過構建基于TMDL計劃和模型工具的智慧流域管理平臺，實現流域水環境達標的精細化管理，進而落實TMDL計劃，這也是在沒有要求實施TMDL計劃的情況下，構建流域水環境長效達標機制的有效手段。
作者單位：安徽泛湖生態科技股份有限公司
來源：中國水網
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