中图分类号: X143 文献标识码: A 文章编号: 1672- 9900(2007)03- 0048- 05
Studies on developing dir ection of ecological restor ation in Haihe River basin
NIU Gui- lin1, XIE Zi- shu2
( 1.College of Civil & Hydroelectric Engineering, Three Gorges University, Yichang, Hubei 443002, China;
2.Hebei Research Institute of Investigation & Design of Water Conservancy & Hydropower, Tianjin 300250,China)
Abstract:This article discusses that water resource recent situation and ecological water demand problems in Haihe River basin, it also put forwards water ecosystem evolvement and zoology deterioration reasons and restoration aim. The paper insists on the new water- control idea of “water- saving priority, make pollution- control center, scientific broadening resources of water, unification dispatching”, with the viewpoint of stress water saving and pollution control,it take peasantry life affluently as the primary line,main promote water conservancy modernization construction.
Key words: Haihe River basin; water resource; water ecological restoration
1 海河流域基本情况
海河, 是我国七大江河之一, 她集纳蓟运河、潮白河、北运河、永定河、大清河、子牙河、漳卫南运河, 自北向西而南, 犹如一把撑开的巨扇, 汇于天津市奔流入海。她与邻近的滦河及徒骇、马颊河等水系共同组成了海河流域。
历史的海河, 洪涝、干旱灾害频频发生, 尽管海河治理取得了重大进展, 但1963 年8 月发生的一场历史上罕见的大洪水, 仍然造成了巨大损失。为从根本上扭转海河为害局面, 1963 年11 月毛主席发出了“一定要根治海河”伟大号召。从此, 拉开了一场根治海河与开发序幕。
近50 年来, 海河水利取得了巨大成就, 共建成了大、中、小型水库1900 多余座, 修筑骨干堤防6100 多km, 开挖、疏浚、骨干行洪河道50 余条, 发展灌溉面积0.067 亿hm2。建成多个跨流域调水工程, 初步建成了较为完善的防洪、除涝、供水等体系, 为发展国民经济、保障社会安全、提高人民生活水平发挥了不可替代的作用。
尽管取得了巨大的成就, 但是海河水利事业的发展任重而道远。洪涝灾害、干旱缺水、水土流失和水污染四大问题仍未解决, 尤其是水资源紧缺和水生态环境恶化问题,已成为制约经济社会可持续发展的瓶颈。
2 生态需水量问题
海河流域以不足全国1.3%的水资源量承担着占全国10%的人口、11%的耕地、13%的GDP 用水任务, 水生态系统承受压力越来越大以至于严重透支。目前, 海河流域存在着河道断流、湿地萎缩、泉水衰竭、入海水量减少、河口淤积、地下水位大幅度下降、水污染严重、水土流失等生态问题, 如不采取强有力的措施加以遏制和修复水生态系统, 流域内经济社会就不可能实现可持续发展, 甚至会发生难以想象的后果。
3 生态需水概念
广义的生态需水是生态系统运转所需要的水, 其供水来源可以是降水及其转化的土壤水, 也可以是地表水或地下径流。从常规水资源的开发利用而言, 最重要的是径流水资源的供需平衡。生态需水是从保护天然生态的角度提出的, 因此生态需水可定义为生态系统总需水中需要径流供给的那部分水量。
生态需水包括河道内和河道外两部分。
河道内生态需水是满足河道或湖泊等天然水体通航、排沙、水生动植物繁衍、景观等要求的最低需水量。对水资源严重短缺的海河流域而言, 河道内保留通航、排沙或为改善水质所需的稀释水量已成奢求, 仅能考虑维持水量循环的河道生态基本流量、与河道连同湖泊、湿地水生动植物繁衍、景观及蒸发渗漏的消耗量。
河道外生态需水包括城市河湖、水土保持治理、地下水恢复。改善水质所需的稀释水量仅能在部分城市河湖中考虑。
4 水生态系统的演变和现状
4.1 宏观分析
海河流域历史上是一个洪、涝、旱、碱灾害频发的地区, 近50 年来, 经济社会和水生态系统发生了巨大变化:
20 世纪50 年代大修水库和60 年代根治海河, 改变了地表水流状态和入海格局; 70 年代发展机井, 地下水位开始下降, 平原区大片盐碱地变成了良田, 同时河道径流、湿地等水生态蜕变速度加快; 80 年代以来, 机井深度从数10m到超过200m, 浅层水疏干超采深层水, 地下水降落漏斗向纵深和盆状发展, 泉水衰竭??水资源开发利用率不断提高, 2000 年达到120%。掠夺性开发水资源使生态环境恶化, 同时换来了经济社会的高速发展。总体上看, 20 世纪70 年代是水生态从良好转为恶化的转折点。当时水利工程基本格局形成, 与现状具有可比性。另外, 经研究和实践证明, 海河流域没有濒临绝迹的物种, 除地面沉降等地质问题外, 被破坏的生态系统有水即能修复, 这是进行生态修复一个有利条件。不同地区、不同生态要素, 蜕变时间和程度不同, 其中水污染和地下水位急剧下降是生态系统的两个首要问题, 必须优先解决。海河南系平原生态恶化最严重, 修复任务最重。
4.2 不同生态要素方面分析
( 1) 河道径流及入海水量。选择平原区21 条主要河道, 总长3617km, 实测径流由1965～1979 年300m3/s 变为1980～2000 年的100m3/s。20 世纪平均河干长度分别为60年代的714km、70 年代的1431km、80 年代的1922km到90年代的1925km。入海水量分别为161 亿m3、116 亿m3、27亿m3、57 亿m3, 相当于同期地表水资源量的65.6%、51.3%、17.3%、29.4%。
( 2) 湿地。白洋淀等12 个主要湿地面积由20 世纪50年代的3801km2 下降至2000 年的538km2, 减少了83%。
( 3) 地下水。1980 年以前, 浅层地下水局部有超采但总开采率小于80%。1980～2000 年为严重超采阶段, 该阶段消耗了地下水静储量约870 亿m3, 其中浅层水480 亿m3, 深层水390 亿m3, 以城市为中心的降落漏斗急剧扩大, 同时盐碱地面积从1965 年前的160.7 万hm2 缩小到20 世纪80 年代的93.3 万hm2 和2000 年71.7 万hm2。
( 4) 水土流失。据20 世纪50 年代、80 年代、90 年代3 次调查, 流域水土流失面积分别为16 万km2、11.06 万km2、10.39 万km2。1999 年全流域森林覆盖率10.4%, 比1957 年上升6%, 中度及强度以上水土流失面积大幅度减少, 说明海河流域水土流失的局面已经得到遏制, 但仍有50%的山区面积需要治理。
( 5) 城市水环境。26 个大中城市演变过程是市区膨胀———天然水面萎缩———人工河湖建设, 水环境由好变坏、再由坏开始向好转化, 现状人均水面2.94m2、绿地23.7m2, 不同城市差别较大。
( 6) 水污染。20 世纪70 年代初期流域内水污染事故发生, 受污染河长由70 年代末的28%增长到2000 年的71.6%。20 多年来, 水污染已由局部发展到流域、由下游蔓延到上游、由城市扩展到农村、由地表延伸到地下, 目前已呈现有水皆污的恶劣局面。
5 水生态恶化原因
5.1 自然因素不利于维持稳定的水生态
( 1) 人口膨胀、经济快速发展。50 年来, 流域总人口从6000 万增加到1.25 亿; 粮食总产量从1395 万t 增加到4956 万t; 总用水量从91 亿m3 增加到403 亿m3。近20 年城镇人口以每年3.5%的速率增长, 本流域人均GDP 已高出全国平均水平的31%。
( 2) 降雨和径流呈减少趋势。近20 年来与20 世纪50～70 年代相比, 年均降水量减少11%, 由于下垫面变化等原因, 地表径流量减少33%。人均水资源从50 年代的700m3降到现状296m3, 远远低于国际公认的人均1000m3的水资源紧缺标准。
5.2 人为因素使经济发展与水生态保护矛盾尖锐
近年来, 连续大规模进行水利工程建设打破了生态系统的平衡状态。过度开发当地地表水、掠夺性超采地下水和侵蚀水环境, 使生态进一步恶化; 节水、治污力度不够,废污水超标排放; 污水处理厂不正常运行现象普遍存在,形成平原河道有水皆污的恶劣局面, 严重地制约了国民经济的发展。
6 水生态修复目标
总体目标: 用大约30 年的时间, 除地下水外, 使流域水生态总体恢复到20 世纪70 年代水平。恢复河流与湿地, 遏制深、浅层地下水超采, 使河流变清, 基本完成水土流失治理。
不同生态要素恢复目标如下:
( 1) 河道内用水。考虑南水北调工程实施等因素, 河道基流恢复到20 世纪70 年代偏枯年水平( 遇偏枯年份入海水量达到天然径流量的30%, 遇特枯年达到15%以上) ; 对滦河、北运河等9 条河流保持常年蓄水或不断流;结合南水北调蓄水, 恢复七里海等12 个湿地, 使湿地核心区水面面积从现状的538km2 增加到769km2, 包括湿地周边在内的有效面积达到1500km2。在水资源紧缺的海河流域, 才能保障河口冲淤和近海水生物需求, 入海水量同于河道基流。
( 2) 地下水。地下水恢复范围包括平原和主要山间盆地, 考虑到大部分平原区潜水埋深大于4m则没有盐渍化威胁, 恢复目标定为1980 年地下水状态: 埋深为中部平原5m、山前平原5～10m、中东部平原3～5m左右; 而深层承压水亏空量是难以恢复的, 因此实现这个目标将是长期的。
( 3) 城市河湖。重点保证大城市城区的河湖景观用水,同时, 建设、改善中小城镇水环境, 降低“热岛效应”, 实现城市水清、岸绿、环境优美。
( 4) 水土保持。2010 年重要水源工程上游地区的水土流失将得到很大程度的治理, 当地群众的生产基础条件得到较大改善, 使山区生态环境趋于好转, 新增水土流失治理面积4.61 万km2, 平均每年治理5000km2。2030 年水土流失治理率达到80%。
( 5) 水体污染控制。2010 年工矿企业污水基本实现达标排放; 城市污水二级处理率由现状的15%增加到50%,水功能区水质50%达标。2030 年城市污水二级处理率和水功能区达标率达到80%以上。
7 地下热水、矿泉水管理现状
地下热水、矿泉水属于水资源, 是地下水的组成部分。矿泉水是地下水中含有对人体有益的某些微量元素, 地下热水是具有一定温度而区别于普通地下水。
地下热水、矿泉水本应纳入水资源统一管理, 但在20世纪90 年代初期, 地矿系统对矿泉水进行管理时, 强调其为“矿产资源”, 排斥水资源管理部门参与管理。
( 1) 地下热水、矿泉水与普通地下水并无明显界线, 地下水本身是可以流动的。同一层位不同区域的地下水可能温度、水质不同, 达到地下热水或矿泉水标准的部位一经抽取, 其他部位的水就来补充。不实施水资源统一管理, 很难保障地下热水温度和矿泉水水质的确定。
( 2) 矿泉水一般补给条件较好, 极易遭受污染。根据矿泉水规范要求, 在矿泉水水源地必须设立卫生防护带, 在卫生防护带内严禁排灌工业、生活废水和使用农药; 严禁修建渗水厕所、渗水坑、堆放废渣或铺设污水管道, 并不得有破坏水源地水文地质条件的活动。这方面的管理, 只有对水资源实施统一管理的水行政管理部门才能有效地实施。地矿部门已无水资源管理职责, 很难对其补给、排泄和径流条件进行进行宏观控制。
解决地下热水、矿泉水管理存在问题的唯一途径是应进一步理顺地下水资源管理体制, 将地热水、矿泉水的管理职能划归水利系统, 实施水务一体化管理。只有实现水资源统一管理, 才能实现对地表水、地下水进行统一调配, 用地表水( 南水北调) 的优质水对深层地下热水进行回灌, 以遏制地下热水的枯竭, 使地下热水资源得到持续、合理利用。
8 城市生态问题
防洪———供水———水质———景观———生态, 这是城市水利从初级到高级的几个阶段。从资源水利、可持续发展水利( 生态水利、环境水利) 的观点来看, 水文化伴随着整个过程的发展而发展的。以前, 城市水利更多的考虑防洪和供水问题。防洪是建设一个不怕水的城市, 水质保护是因水质清洁才有景观和生态可言。随着城市的发展和人们对亲水的需求, 景观和生态建设也越来越多地受到人们的关注, 人们希望居住在一个良好的亲水环境中。
8.1 研究城市生态问题的对策
8.1.1注意防洪和水质, 恢复水环境生态资源
( 1) 建立完备的城市水系统。建设防洪系统、雨水资源化系统、供水系统、排污系统、污水处理系统及其污水回用系统。
( 2) 保护古代水文化。古代的水文化遗产不是包袱, 而是现代化城市建设的资本, 要很好地加以保护和利用。
( 3) 在城市规划中, 要把水放在突出重要的位置。充分发挥防洪、供水、水质、生态、景观、环境等城市水环境的综合功能。在城市水系规划中, 特别要把城市建设、交通、教育、景观、水生态、环境等综合起来。
8.1.2回归多自然河流河流应当具有更多的自然特征。由于人类活动的影响, 许多自然景观逐渐消失, 有的是自然景观被人工化。如大江大河的堤防多采用人工材料; 两岸湿地改造消失; 沿河开山修建公路, 边坡岩石裸露, 植被破坏; 城市的河道用混凝土包裹, 完全变成了人工渠道等。保护环境的自然特征已经不仅是一个单纯的景观问题, 它已经成为保护生物多样性所必须的条件。现代水域景观建设的重点任务是恢复水域景观的自然特征, 即“多自然特征的河流”、“建设家乡河”等概念。
( 1) 多自然特征的河流意味着河流应当具有更多的自然特征。这种河流具有较强的净化能力和较好的生物多样性。尽量少采用人工建筑材料, 或用天然材料覆盖必需使用的人工材料。在已经被渠化的河道中恢复弯道, 变均匀断面河道为宽窄不一、深浅变化、适合多种鱼类生存的河道。
( 2) 家乡河就是指具有丰富自然特征, 可以给人们提供舒适的休闲娱乐空间的水域环境。家乡河更多地代表了成年一代对于童年时代家乡河流的记忆和怀念。
8.1.3景观建设要有亲水性
城市河流的景观建设要充分考虑城市居民的要求, 根据河流的功能区划, 分别形成自然景观区、休闲娱乐区、人工景观区等。
建设一些与城市整体景观相和谐的河流公园, 使城市两岸周边的空间成为最引人入胜的休闲娱乐空间。
为了便于居民欣赏水域景观, 在景观建设中还需要有亲水性, 即创造人与水接近的条件, 如亲水平台、亲水广场等。人类从亲近水到远离水, 现在的任务是把人们再吸引到水边来。
景观设计要充分考虑到观赏者可能达到的角度和位置。好的景观设计应当是各种景观都精彩。
河流的景观设计应当考虑到整体景观的和谐、景观的个性化、透视效果、耐看性和居民的接受程度。
8.1.4创造现代水文化
在现代的水利建设中应当倡导水文化, 注意保存我国历史遗留的优秀水文化。由于人类长期的历史生活和生产活动所创造的特定水域周边的人文景观, 例如能够充分体验江南人水和谐的有代表性的古城镇, 也应当通过综合整治, 使其重现当年风貌。
在保存历史水文化的同时, 还应当将现代技术、文化、观念引进现代水利建设中来, 创造现代水文化, 如在河岸建设高技术手段的水文化展览馆、现代雕塑、大型喷泉、水上娱乐、水幕电影、音乐广场、水上夜景游览、焰火晚会等。
9 中水回用的资源问题
水问题不仅是资金问题, 更是资源问题。中水回用可以解决污水对环境的影响, 还可以提高水资源可用总量。解决环境污染和水资源短缺问题是中水回用的根本, 因此, 要摆正资源和资金的位置。
中水无疑是城市第2 水源, 中水回用既要依靠市场, 政府也要适当投资。中水回用涉及投融资体制, 要把市场和政府行为结合起来, 既要让开发商有利, 也要解决资源问题。
9.1 注意规划建设中水设施
污水在大城市可以集中处理解决问题, 但应是相对集中的概念, 大中小结合, 不能搞一刀切。城市以大中水为主, 小中水为辅, 农村以小中水为主。按现行的说法是, 谁污染, 谁治理, 如果建了中水设施用不上, 不利于良性发展, 中水回用要制定分阶段远景目标。中水回用涉及到水安全问题很多, 一要构建水务体制, 统筹考虑; 二要建立一个好的监管体制, 才能把这项工作做好。
9.2 运用经济杠杆加强监管体制
中水回用要解决体制问题, 应建立一套地表、地下、雨水、中水等一套决策支持系统, 把节水和用水统一管理。同时, 要调整水价, 培育市场, 增强使用中水的内动力。这样节水和投融资体制才能形成良性循环。
9.3 加大投入建设法规与技术标准
成立水务局监管, 尽快出台新法规, 给中水回用建设一定的扶持政策, 如减免大市政费等。政府应加大中水回用科技投入, 加大标准编制资金的投入, 针对不同的回用对象、不同的投资水平、不同的管理方式, 建设一些示范工程。
10 节水现状与发展方向
10.1 改善生态环境, 保护水资源
( 1) 搞好水土保持。我国是水土流失严重的国家, 每年冲毁大量农田, 造成泥沙淤积河道、水库和湖泊, 带来巨大损失, 也给江河治理和防洪造成很大困难, 当前应按全国生态环境建设规划, 采取综合措施, 长期坚持, 把这项关系全局的大事抓好。
( 2) 水资源开发利用程度要适度。在积极解决一些地方严重缺水的同时, 要注意保持一定的生态环境用水, 对地表水不能开发殆尽, 造成河湖干涸; 严禁超采地下水, 以抑制生态环境持续恶化。实施南水北调后, 在水资源的调度安排上要适当考虑保持环境用水问题。
( 3) 加快城市污水处理厂建设, 集中处理城市工业污废水, 实行污废水达标排放和污水排放总量控制, 是保护水环境、防治水污染的当务之急。
10.2 加强管理节约用水
10.2.1创新建设节水技术
( 1) 强化政府职能。水资源的管理目标就是通过节水型社会的建立, 达到水资源的供需平衡。只要有正确的用水观念、科学的用水制度和合理的用水方式, 在相对缺水的情况下也可以做到供需平衡。新《水法》及《取水许可制度实施办法》等一系列的法律、法规的颁布和实施, 为建设节水型社会奠定了基础, 将节水型社会的建设明确纳入法制轨道。因此, 政府尤其要加强对水资源的管理, 履行好法律、法规赋予的职能。根据定额及全年的用水计划, 合理分解下达到每一个取用水单位, 通过用水计划实现水资源的合理配置, 严格控制工业和生活用水, 并按照新《水法》的规定, 对超计划用水实行加价收费, 以经济手段有效控制用水量, 逐步实现以定额管理和水价调整为重点, 建立总量控制、定额管理与水价调节相结合的基本节水制度; 同时, 还要加强对广大市民的节水宣传, 使大家了解水, 珍惜水。
( 2) 推广农业节水技术。农业用水占城市总用水量的75%左右, 但农业用水中的浪费现象也最为严重。因此, 农业节水的潜力也是最大的。目前, 城市农业灌溉主要采用传统的粗放型灌溉方式, 粗放型灌溉有大量的水在输水过程中损失掉了, 采用漫灌又要浪费30%～35%的水, 而且灌溉用水的渠系利用系数大多只有0.4, 不足发达国家的1/2。所以农业生产用水要逐步靠节水来解决, 通过改进传统的作业方式, 建设防渗渠道, 运用喷灌、微灌、渗灌、滴灌等先进的灌溉技术, 全面推广节水灌溉型农业, 不断提高农业用水的利用效率。同时, 根据不同作物的蓄水特征和水资源的条件, 调整作物布局, 优化种植结构, 选育优良品种。
( 3) 推广工业节水技术。工业生产也是用水大户, 工业节水具有很大的潜力。因此, 要合理调整产业结构布局和工业布局, 优化配置水资源, 严格限制新上和引进高耗水、高污染的工业项目, 淘汰落后高耗水工艺和设备, 大力推广工业节水新技术、新工艺、新设备, 增加节水技术改造资金的投入; 沿海城市要加快研究和利用海水、微咸水等非传统水资源, 建立工业节水激励机制, 强化工业节水的基础工作, 工业要在用水重复利用率、万元产值取水量、计划用水考核率和工业废水处理率、工艺水回用率等方面实现新的突破。
( 4) 推广城市生活节水技术。城市生活用水方面, 铺张浪费的现象还十分严重。同时, 供水管网老化、质量低劣, 跑、冒、滴、漏严重, 也是造成水资源浪费的又一重要因素。城市生活节水另一方面就是要开发和推广节水器具。改用中水回用装置, 将日常洗衣、洗澡、洗脸等排放的中水( 废水) 收集起来冲厕, 减少了自来水的用量。据了解, 卫生间用水量占家庭用水总量的60%～70%, 随着群众节水意识的不断增强, 越来越多的家庭开始使用3/6L 双键马桶, 不仅节省了自来水, 还减少了生活污水的排放。
( 5) 开发、引进和吸收先进的治污技术。除了在工农业生产和城市生活中节约用水外, 开发、引进和吸收先进的治污技术, 提高污水处理率和再利用率也是节水的一个重要途径。只有将源头控制与末端治理结合起来, 才能更好地解决日益严重的水环境污染问题。
11 开展虚拟水战略研究
虚拟水是国外20 世纪90 年代提出的新概念, 是指生产商品和服务所需的水资源。虚拟水不是真正意义上的水, 而是以“虚拟”的形式包含在产品中的“看不见”的水,因此, 虚拟水也被称为“嵌入水”和“外生水”。
虚拟水战略是指缺水国家或地区通过贸易方式从富水国家或地区购买水密集型农产品———尤其是粮食。当前, 世界上许多国家对粮食进口的补贴政策, 实际上是补偿本地区水资源不足。
当世界或地区粮食价格低于缺水地区自身的生产成本时, 虚拟水战略就更显重要, 富水区和缺水地区之间实行水贸易, 由于运输距离长, 成本价格高, 通常十分困难,因此, 虚拟水战略日益引起缺水国家和水资源管理部门的重视, 并开始在水资源战略管理中应用。即通过贸易形式满足缺水国家水资源和粮食的安全。
我国北方特别是西北地区水资源短缺, 科技人员从水资源承载力角度开展了多项研究, 但从生态经济学角度开展系统研究尚不多见。采用虚拟水战略, 从系统分析角度研究缓解区域水资源的措施、区域经济发展、产业结构战略性调整、粮食安全、生态环境建设与生态环境安全等之间的关系, 并且提出相应的战略对策和政策建议, 无疑突破了以往的传统观念和因袭思维, 对国家和区域水资源管理制度和水资源短缺解决机制都是一场革命。
由于种种原因, 海河流域已成为世界上严重缺水的大城市之一, 水资源短缺已成为影响现代化建设的突出问题, 必须在“水”上做文章。本着“节水优先、治污为本、科学开源、统一调度”的治水新思路, 以节水治污为重点, 以富裕农民为主线, 全力推动水利现代化建设, 将是我们永远的责任。
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