海河流域水资源与水环境管理（吴光红,刘德文,丛黎明）

关键词:水资源;水污染;管理对策;海河流域

中图分类号:X522 　　　文献标识码:A 　　　文章编号:1004-6933 (2007) 06-0080-04

Management of water resources and water environment of Haihe River Basin

WU Guang2hong1 , LIU De2wen2 , CONGLi2ming2

(1. Laboratory of Water Resources and Environment , Tianjin Normal University , Tianjin 300384 , China ; 2. Research Institute of Water Resources Protection , Haihe Water Conservancy Committee , Tianjin 300170 , China)

Abstract :Based on water scarcity and water pollution in the plain area of lower Haihe River Basin in the north of China during the process of urbanization , some countermeasures for regional water resources management and water pollution control were discussed : (1) To strengthen the innovation of water resources management system and mechanisms so as to realize the unified water resources allocation and management plan of water quantity and water quality ; (2) To attach importance to recycling economy and industries with low energy consumption , low water consumption and few pollution discharge , and to implement regional water diversion projects ; (3) To plan regional water resources protection , water pollution control and ecological restoration as a whole to realize different water supply with different water quality demand and cascade utilization ; (4) To strengthen the recycling of water resources , rainwater utilization and seawater desalting , etc.

Key words :water resources ; water pollution ; management countermeasures ; Haihe River Basin

海河流域是中国北方经济发展最活跃的地区之一,又是北方干旱地区。随着经济社会的快速发展和城市化水平的不断提高,水资源供需矛盾日益突出和水环境不断恶化,现已成为海河流域经济社会可持续发展的重大隐忧[1-3] 。整个海河流域1 万km的河长中,已经有75 %受到污染,污染比例高居全国7 大江河首位,尤其是下游平原地区水污染状况更为严重,在非汛期已经到“有河皆干,有水皆污”的境地。经济的快速发展造成了水资源供求差距日益扩大,部门之间、上下游用水者之间竞争加剧,下游地区水资源短缺问题越来越严重。同时上游地区污染物的输入已使水体受到污染,下游地区污染源又加重水质恶化的趋势,水环境问题日益严峻。目前,对于海河流域水资源问题的研究不少,大多从整个流域出发集中在水资源短缺、水量平衡以及水资源安全问题的研究[1～3 ] ,而统筹考虑水量和水质的管理对策研究相对较少。由于海河流域相当复杂,流域的不同区域各具特点[4 ] ,上、中和下游各区在水资源量和水质方面存在较大差异,因此应制定不同的水资源管理和水污染综合整治的管理对策,使之具有区域特点和更强的针对性,并为决策者所采纳。

1 研究区域基本特征

1.1 研究区概况

海河流域由北京、天津、河北、河南、山东、山西、内蒙和辽宁境内的海河、滦河和徒骇马颊河等水系组成,东临渤海,西倚太行,南界黄河,北接蒙古高原,地势西北高东南低,由高原、山地及平原三种地貌类型组成,总面积31.18 万km2 ,区内共有31 个地市、2 个盟、256 个县。流域水资源的主要特点是总量少,降雨时空分布不均,经常出现连续枯水年,流域水资源总量372 亿m3 ,人均水资源占有量305m3 ,仅为全国平均的1/ 7。海河流域平原地区(南系平原、北系平原和冀东平原) 位于流域的东部和东南部,地处整个流域的下游,面积约为12.84 万km2 ,占41 % ,东临渤海,是海河流域3 大水系、7 大河系、10条骨干河流的汇合处和出海口,区域人口密集,有天津的市区及滨海新区、唐山、沧州、德州等大中城市,在我国经济发展中占有重要地位。

1.2 研究区域水资源

随着流域经济的迅速发展,部门之间和上下游用水者之间用水竞争程度的加剧,流域逐渐从开放向闭合转变,水资源问题日益突出。国内的专家和学者就此开展了许多研究,尤其是对海河流域水资源紧缺,已达成共识[1-3 ,5 ] 。下游平原地区的水资源来自地表水、地下水和区外来水(引黄水,远景增加引江水) ,目前基本能够满足城市的生活用水,主要保证工业生产用水,近郊及农村地区则依靠自产水和地下水。农业用水很少,基本没有生态环境用水。若不依靠超采地下水和污水直接利用,目前下游平原地区的水资源难以支撑区域经济的快速发展,在无新增境外调水情况下,流域未来30 a 经济发展GDP 增长率将徘徊在2.5 %～4.5 % ,若要维持5 %以上的速度发展,除实施节水策略外,尚缺水110 亿～128 亿m3 ,其中城市缺水60 亿～70 亿m3 [6 ] 。

1.2.1 地表水

从20 世纪50 年代初的大洼淀改造到60、70 年代的根治海河工程,海河流域实行了“上蓄、中疏、下排”的治理,极大地改善了海河流域的水利条件。但随着上游地区一大批蓄水工程的兴建,改变了河流原来的自然生态。一般年份下游河道径流量减少,下游地区河道常年断流的占河流数量的45 % ,常年有水的占16 %。海河流域5 大支流入海径流量的变化(图1) 预示着下游地区的地表水资源已经不能作为城市的稳定水源,相关的研究也表明,即使海河流域降水量增加,年平均径流量仍将可能减少,相反在汛期径流量增加,下游地区发生洪水的可能性在增大[7 ] 。

1.2.2 地下水

海河流域仅山区和冲积平原区是淡水区,下游平原地区地下水的赋存条件受地貌和水文地质条件限制,约占土地面积80 %的平原地区均为有咸水区,在厚达60～220m 的咸水层下,贮藏着几乎不可再生的深层地下淡水。海河流域地下水大规模开采始于20 世纪70 年代。到1998 年,与未大规模开发的50 年代末相比,全流域平原区地下水已累计消耗地下水储量896 亿m3 ,其中浅层地下水471 亿m3 ,深层水425 亿m3 , 平原地区是主要超采区, 超采18.07 亿m3 , 占总超采量的80.7 %[6 ] 。自1997 年以来,连续7 a 干旱,许多地区不得不靠超采地下水维持,出现了大面积的地下水开采漏斗区,目前漏斗已连成一片,中心水位埋深达到70m ,地下水可开采的空间十分有限, 天津市区地下水可开采量仅为0.2 亿m3 。地下水位的逐年下降导致大面积的地面沉降,海河干流两岸地面高程比1958 年下降了1.5m ,沿海地区地下水的超采也引起海咸水向淡水层入侵等环境问题。

1.2.3 引水

引黄济冀工程于1992 年11 月5 日开工, 于1993 年2 月利用在建工程,向河北省进行了第一次临时输水,使海河流域下游地区有境外水源来解决城市用水。多年平均引取黄河水量60 亿m3 (最低40 亿m3) ,一定程度上缓解了城市供水需求矛盾,但是引黄难以解决海河流域下游平原地区,尤其海河北系平原、南系平原地区的河流、湖泊等水环境的生态修复需水,不能从根本上解决海河流域社会经济发展与水资源之间不协调的关系。

1.3 研究区域水环境

海河流域内河流纵横交错,污染源复杂,上游地区大量未经处理的工业污水、城市生活污水以及汛期农业排水直接进入河流、湖泊和水库,最终从下游平原地区的渤海湾沿岸入海,不仅污染了河流,同时对渤海也造成了不同程度水污染[8 ] 。另一方面,由于常年干旱上游地区的淡水资源被截流,致使下游主要河流全年大部分时间无来水补充,形成河道式水库,航运功能完全丧失,河、湖水系的水环境容量和自净能力大幅度下降。同时下游地区的大量污水排放又使污染加剧,导致下游平原地区水环境日趋恶化,多数水体水质均劣于GB 3838 —2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类水。永定河水系、子牙河水系、漳卫南运河水系和徒骇马颊河水系水质污染比较严重,污染类型以COD、N 和P 的有机、营养盐污染为主(见表1) 。总体来看,海河流域平原区水体功能不断下降,湖泊、湿地的面积也不断在减少和消失,海岸带湿地系统退化严重,各类物种栖境受到严重破坏,生物多样性减少。

①海河流域水环境监测中心,海河流域重点水功能区水质状况通报(2003 - 2005) 。

2 管理对策

2.1 水资源管理体制改革和机制创新

海河流域在水资源开发和利用方面存在人均占有量不足、年内分配不均、地下水超采、湖泊干涸、湿地萎缩等问题[9 ] ,水资源短缺和水污染严重的形势还未得到有效的扼制,水资源保护与水污染控制之间缺乏统一规划和有效协调,水资源管理能力和水平不能满足当前严峻的水资源形势和经济社会发展需要。传统的水资源管理体制存在的管理不顺等弊端无法统筹管理城乡水资源、水质与水量的关系,难以有效控制水污染,必须改革现行水资源管理体制,加快水资源管理机制创新,推行区域水质和水量、城乡水资源的统一管理。对海水淡化、污水资源化和雨水综合利用等需要制定相关的条例,引入市场经济体制,建立透明的补贴机制和合理的价格机制、高效并统一的区域管理体制,从政策、制度和经济上解决海河流域下游地区的水资源和水污染严重问题,实现水资源合理配置。

2.2 发展循环经济和开源并重

建设适合海河流域下游平原地区水资源承载能力和水环境承载能力的节水防污型城市,扭转以过度消耗水资源和牺牲生态环境为代价的发展模式,调整产业结构,大力发展“能耗低、水耗小、排污少”的产业。统筹安排城乡生活、生产和生态用水。通过分行业、分系统进行水平衡测试,重点对化工、石油、冶金、轻纺工业等用水大户进行节水技术改造,建立更科学的节水指标评价体系。加强取水许可和计划用水管理,对城郊农业要因水源、地理位置不同采用不同的节水措施,在城市全面推行节水工作,降低水的输送、制配、供给和使用当中的损耗,加大引水工程完善配套工程建设、供水管理和管网改造,有效提高水资源利用效率和效益。根据海河流域下游平原地区水资源的紧缺情况,在加大节水力度、挖掘潜力的同时,必须有外调水源来保证该地区社会经济的可持续发展。南水北调能够逐步有效地改善海河流域生态需水状况,特别是中线工程,具有水源充足和水质好等优点,既可替换超采的地下水量,解决生活和工业用水,也可基本满足该地区的生态用水。但从人均水资源上看,南水北调实施后,海河流域仍属资源型缺水地区,必须坚持不懈地加强节水型社会建设[1 ,5 ] 。

2. 3 　水污染控制和水生态修复

2.3.1 水污染控制和污水资源化

海河流域下游平原地区的水资源不安全,更突出的是水质不安全,所以加强水污染防治工作是提高水资源安全程度的首要选择[3 ] ,加强城市污水集中处理工程建设,特别是下游平原地区的中、小城市和城镇要加强污水处理设施建设,提高污水处理率,有效地削减氮、磷等污染物的入河、入海量,扼制本地区水污染日益加重的趋势。根据水质和水量的综合情况,实现“分质供水,梯级利用”,利用二级污水处理厂的出水进行深度处理,关键是必须建立污水资源化的良性运行机制。通过建立中水回用的相关条例和制定合理收费制度,回用于工业、农业和生态需水,缓解农业缺水现状,并产生一定的经济效益。

2.3.2 　水生态恢复和盐碱地改良

海河流域下游平原地区土地后备资源丰富,有大量的湿地、荒地、盐碱地需要进行生态恢复,仅天津滨海地区的荒草地、芦苇地和沼泽地,总面积就达到180 km2 以上,且成片分布,但该区土壤属轻度盐化湿潮土,土壤有机质贫乏,盐分含量高,利用沿海地区大片的湿地和荒地、盐碱地,建设人工湿地处理工程,将污水处理厂的二级出水作为重要的水源,回用于该区域的生态系统恢复中,有利于土壤有机质的积累,改良土壤,逐步恢复原有自然植被,提高处理场内芦苇产量,改善下游平原地区的湿地、河流和湖泊生态环境。

2.4 非常规水资源综合利用

2.4.1 雨水综合利用

海河流域降水量是全国较少的地区之一,实测多年平均年降水量为539 mm ,多年平均年径流量220 亿m3 。丰枯明显,春季降雨量只约占年降雨量的10 % ,汛期(6～9 月份) 降雨量占全年降雨量75 %～85 % ,以7 月下旬到8 月上旬为最多,变差系数(0.2～0.6) 为全国较大的地区之一。汛期径流的集中下泄,造成渤海湾丰水期污染明显比平水期、枯水期严重[7 ] 。利用本地区河网纵横,洼、淀众多的地理优势,挖掘雨水、洪水利用潜力,充分发挥原有水库、坑、塘、洼、淀的功能。同时兴建一些大中型的暴雨蓄积池、沉淀池等蓄水工程,拦截汛期降水,鼓励农民建立微型集雨工程,增加水资源量。雨水资源化可根据不同的用途采用不同的处理工艺。通过雨水综合利用,不仅起到截留大量污染物和营养盐,减少COD、N 和P 的入海量,还为本地区生态系统的恢复和渤海湾沿岸生态环境改善发挥作用,对控制渤海富营养化也将发挥重要作用。

2.4.2 海水淡化

海河流域下游平原地区濒临渤海湾,仅天津市就有153 km 的海岸线,海水资源十分丰富。可在沿海工业区建设直接利用海水工程,采取有效措施调动工业用海水做循环冷却水的积极性,在火力发电厂附近兴建海水淡化厂,利用冷却水生产淡水,缓解水资源供需矛盾。天津市大港发电厂在20 世纪80年代,进行以海水代替淡水直接用于工业循环冷却的研究,目前,该厂日产淡水6 000 t ,年利用海水超过10 亿t ,每年节约淡水160 万t 。随着海水淡化技术的不断进步,设备造价高的特点已逐步得到了扭转,目前吨水成本已降到5 元,接近北方缺水城市的自来水价格。海水淡化具有水质易于控制等特点,并且通过延伸海水淡化产业链,对海水淡化后的浓盐水进行处理,生产工业用盐以及从海水中提取化工产品,回收海水中有用资源,可进一步提高海水淡化的经济效益,因此海水淡化是解决北方部分缺水城市沿海地区水资源短缺问题的重要途径,也是水资源可持续发展的一条有效途径。

3 小结

海河流域下游平原地区水资源短缺和水环境恶化两者形成交互影响,恶性循环,对工农业生产和生活带来了很大的影响。基于区域水资源管理相对落后、水资源保护和水污染综合整治缺乏统一规划等现实问题,探求区域水资源保护与水污染综合整治的一些新理念。加强区域水资源管理体制创新,从政策、经济和制度解决当前的水资源和水环境问题,单纯依靠开源和节水技术提高水资源利用率的传统方法受到很大限制,必须积极发展“能耗低、水耗小、排污少”的产业,开源和节流并重,建立节水型社会。统筹考虑区域水资源开发、水污染控制和生态修复工作,在水资源综合管理中实现水量和水质的统一。因地制宜开发非常规水资源,特别鼓励农民建立微型集雨工程和沿海有条件的企业利用海水,以解决海河流域下游平原地区的社会经济发展中水资源瓶颈问题,改善区域的水环境。

参考文献:

[1]张光辉,陈树娥,费宇红,等. 海河流域水资源紧缺属性与对策[J].水利学报,2003 (10) :113-118.

[2]张士锋,贾绍凤. 海河流域水量平衡与水资源安全问题研究[J].自然资源学报,2003,18(6):684-689.

[3]贾绍凤,张士锋.海河流域水资源安全评价[J].地理科学进展,2003 ,22 (4) :379-386.

[4]柳长顺,刘昌明,杨红. 海河流域水资源管理分区研究[J].地理学报,2004,59(3) :349-356.

[5]崔树彬. 关于海河流域环境用水与南水北调配水问题的意见[J].海河水利,2002(4):12-16.

[6]水利部海河水利委员会. 海河流域水资源规划[R].天津:水利部海河水利委员会,2000.

[7]袁飞,谢正辉,任立良,等.气候变化对海河流域水文特性的影响[J].水利学报,2005,25(3):274-278.

[8]天津市环境保护局.天津市环境质量报告书(2001-2005)[R].天津:天津市环境保护局,2006.

[9]朱永华,夏军,刘苏峡,等. 海河流域生态环境承载能力计算[J].水科学进展,2005,16(5):649-654.

作者简介:吴光红(1971—) ,男,福建尤溪人,副教授,博士,主要从事城市水资源与水环境研究。

来源：《水资源保护》2007.11