南水北調(diào)中線水源地丹江口水庫水質(zhì)安全保障對策研究

張樂群，吳 敏，萬育生

（1.南水北調(diào)中線水源有限責(zé)任公司，442700，丹江口；2.長江水利委員會(huì)長江科學(xué)院，430010，武漢）

南水北調(diào)工程是具有重大國際影響的跨流域調(diào)水工程，是實(shí)現(xiàn)我國水資源優(yōu)化配置、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展、保障和改善民生的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施。其中，中線工程是從丹江口水庫陶岔渠首閘引水，向河南、河北、北京及天津4省（直轄市）供水。2014年12月12日中線工程正式通水，截至2017年10月底，已累計(jì)供水超過108億m3，出庫水質(zhì)穩(wěn)定保持在Ⅰ~Ⅱ類水平，惠及京津冀豫沿線5 300多萬居民，現(xiàn)已成為京津兩市主要的飲用水水源。作為飲用水水源地，丹江口水庫水質(zhì)目標(biāo)是穩(wěn)定達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅱ類水（總氮保持穩(wěn)定）。

丹江口水庫水質(zhì)不僅直接影響南水北調(diào)中線工程綜合效益的發(fā)揮，而且密切關(guān)系水源區(qū)與受水區(qū)人民群眾的飲水安全。經(jīng)過“十二五”丹江口水源區(qū)水污染防治工作的努力，污染源得到進(jìn)一步控制，水源涵養(yǎng)能力有所增強(qiáng)，庫區(qū)水功能區(qū)劃完成，納入考核斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)率達(dá)90%以上。然而，水庫水質(zhì)的保障工作仍存在薄弱環(huán)節(jié)，如神定河、泗河、老鸛河等入庫支流部分河段水質(zhì)尚未達(dá)標(biāo)或未穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，水體中總氮濃度偏高，庫灣存在富營養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)等。水源區(qū)涉及范圍廣（包括湖北、河南和陜西3省46個(gè)縣（市、區(qū)）），消落帶經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水質(zhì)保護(hù)工作矛盾突出，庫區(qū)周邊農(nóng)村生活污水排放量、化肥和農(nóng)藥使用量逐年增加，不可避免地增加了水庫水質(zhì)安全保障風(fēng)險(xiǎn)，亟須從政策制度、管理機(jī)制以及工程技術(shù)措施等方面建立水庫水質(zhì)安全保障體系。

一、研究區(qū)域概況

1.地理位置

丹江口水庫位于湖北省丹江口市漢江干流與其支流丹江的交匯處，由1973年建成的丹江口大壩截漢江、丹江形成漢庫和丹庫兩部分。水庫橫跨湖北和河南2省，河南省境內(nèi)涉及南陽市淅川縣（16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)）和西峽縣（17個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)）；湖北境內(nèi)涉及十堰市區(qū)域內(nèi)十堰市區(qū)（14個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、辦事處）、丹江口市（17個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、辦事處）、鄖縣（18個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)）和鄖西縣（16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)）。

2.水庫特性

南水北調(diào)中線工程實(shí)施后，丹江口大壩由原162 m加高至176.6 m，設(shè)計(jì)蓄水位增加至170 m。蓄水位為170 m時(shí)，相應(yīng)庫容為290.5億m3，水庫面積為1 050 km2，庫岸線長4 604 km，回水長度漢江194 km，丹江93 km。水庫由年調(diào)節(jié)水庫變?yōu)椴煌耆嗄暾{(diào)節(jié)水庫，具有防洪、供水、發(fā)電、灌溉、航運(yùn)等綜合功能。

3.水庫水量與水質(zhì)

丹江口水源區(qū)水資源量豐富，但時(shí)空分布不均，5—10月徑流量占全年70%~80%。流域內(nèi)河網(wǎng)密布，水系發(fā)達(dá)，主要入庫河流約16條，水庫多年平均入庫水量為388億m3，主要來自漢江干流與其支流丹江。目前，丹江口水庫水質(zhì)以Ⅰ~Ⅱ類為主，中營養(yǎng)狀態(tài)。《丹江口庫區(qū)及上游水污染防治和水土保持“十三五”規(guī)劃》明確要求丹江口水庫和中線取水口水質(zhì)穩(wěn)定并保持Ⅱ類水平，庫區(qū)總氮濃度不劣于現(xiàn)狀水平。

二、水質(zhì)安全保障面臨的突出問題

1.部分支流入庫斷面水質(zhì)仍難達(dá)標(biāo)

入庫河流水質(zhì)直接關(guān)系庫區(qū)水質(zhì)安全，丹江口水庫庫周直接入庫的河流有16條，控制流域面積9萬km2，占整個(gè)丹江口庫區(qū)及上游水源區(qū)流域面積（9.52萬 km2）的 94.5%。2015年入庫河流水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)年均值評(píng)價(jià)結(jié)果如圖1所示。從圖中可以看出，丹江口水庫入庫支流水質(zhì)狀況總體較好，全年優(yōu)于或者超過Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)測斷面達(dá)70%。不同入庫支流監(jiān)測斷面間水質(zhì)狀況差異明顯，Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅴ類、劣Ⅴ類水質(zhì)均占有一定的比例，其中全年水質(zhì)狀況為Ⅱ類的監(jiān)測斷面比例最高，達(dá)66%，全年水質(zhì)狀況Ⅰ類的監(jiān)測斷面為4%，全年水質(zhì)狀況為Ⅲ類的監(jiān)測斷面也占22%，說明丹江口入庫支流水質(zhì)狀況整體良好。然而，部分入庫支流局部存在較為嚴(yán)重的污染，入庫支流中全年水質(zhì)狀況為Ⅴ類和劣Ⅴ類的監(jiān)測斷面也各占4%，超標(biāo)頻次較高的支流包括神定河、泗河、犟河以及老鸛河等，超標(biāo)水質(zhì)參數(shù)主要包括總磷、氨氮、CODMn和CODCr等。

圖1 入庫支流水質(zhì)類別評(píng)價(jià)結(jié)果（2015年數(shù)據(jù)）

2.局部庫灣水體富營養(yǎng)化形勢嚴(yán)峻

大壩加高后，丹江口水庫岸線長達(dá)4 604 km，岸線曲折，形成大量庫灣，庫灣水體流動(dòng)性較差，營養(yǎng)鹽容易累積，水體具有較高富營養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)。2015年庫灣富營養(yǎng)化監(jiān)測結(jié)果顯示丹庫庫體和漢庫庫體的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（EI）值分別為 39和 45，水庫庫灣為48，為中營養(yǎng)狀態(tài)；漢江和丹江局部庫灣為57和50，為輕度富營養(yǎng)狀態(tài)，且?guī)鞛乘蚋粻I養(yǎng)化趨勢越來越明顯。2015年浮游植物監(jiān)測結(jié)果顯示，丹江口水庫藻密度最高的區(qū)域位于回水末端及庫灣區(qū)域，該類水域?yàn)榈そ趲靺^(qū)富營養(yǎng)化及水華發(fā)生的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，影響供水水質(zhì)安全。

丹江口水庫庫周點(diǎn)源已基本得到控制，但面源污染和隨支流而來的污染物對水庫水體營養(yǎng)狀態(tài)構(gòu)成極大威脅，入庫河流總氮濃度在2~10 mg/L。此外，受水庫蓄水后回水頂托影響，部分庫灣污染物擴(kuò)散能力減弱，水體自凈能力進(jìn)一步削弱。每年4月中旬—5月下旬春夏交替之際，水溫上升到藻類生長繁殖適宜范圍時(shí)，支流庫灣水域發(fā)生水華的風(fēng)險(xiǎn)較大。

3.消落帶污染問題突出

消落帶是水庫生態(tài)安全體系的重要組成部分，是水源工程最后一道安全屏障。受周期性水位消漲影響，水庫消落帶成為庫區(qū)最為敏感的生態(tài)脆弱帶。南水北調(diào)中線工程正式投入運(yùn)營后，丹江口水庫正常蓄水達(dá)到170 m時(shí)，增加淹沒面積為307.7 km2。隨著季節(jié)變換和調(diào)度運(yùn)行安排，庫周將形成大量的消落帶土地，面積約435 km2。丹江口水庫消落帶內(nèi)有大量土地處于淹沒和非淹沒交替狀態(tài)，特別是面積近26萬畝（1畝=1/15hm2）的農(nóng)田， 化肥使用量 188～356kg/hm2，最高達(dá)646 kg/hm2，化肥利用率僅為15%～35%。當(dāng)消落帶進(jìn)入淹沒狀態(tài)時(shí)，其中吸附的營養(yǎng)物質(zhì)（氮、磷和有機(jī)質(zhì)等）、重金屬、農(nóng)藥等有毒有害物質(zhì)逐漸釋放出來，威脅庫區(qū)水質(zhì)安全；當(dāng)其出露時(shí)，周邊居民受利益驅(qū)動(dòng)利用消落帶耕地資源進(jìn)行農(nóng)業(yè)種植活動(dòng)（枯水期種植玉米、芝麻、青菜等作物），對消落帶土壤無序開墾，利用方式和管理模式不當(dāng)導(dǎo)致庫區(qū)新增淹沒區(qū)土壤侵蝕和氮、磷隨地表徑流流失，以及化肥農(nóng)藥殘留物、作物秸稈等在漲水期進(jìn)入水庫，庫區(qū)水質(zhì)污染風(fēng)險(xiǎn)增大。

三、水質(zhì)安全問題的主要成因分析

1.入庫污染負(fù)荷削減困難

丹江口漢庫庫周的十堰市工業(yè)發(fā)達(dá)、城鎮(zhèn)人口規(guī)模大，丹庫庫周淅川縣以農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)為主。污染物主要來源于工業(yè)廢水、生活污水和農(nóng)田徑流等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年水源區(qū)主要污染物COD排放量17萬 t，氨氮 2.23萬t，總氮5.96萬t，其中農(nóng)業(yè)（含農(nóng)村生活污水和農(nóng)田廢水）對COD、氨氮和總氮的貢獻(xiàn)比例分別為49%、43%、74%，已成為水源區(qū)主要污染源。

水體污染的根本來源不僅是湖庫水體本身，更重要的是流域內(nèi)與土地利用息息相關(guān)的人類生活與生產(chǎn)活動(dòng)。庫周縣市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，但水污染防治水平不能滿足飲用水水源地保護(hù)需要，各類配套設(shè)施仍處于發(fā)展階段，如污水收集管網(wǎng)建設(shè)滯后，環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模不足，處理標(biāo)準(zhǔn)較低，運(yùn)營管理水平不足等；此外，隨著水源區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，城鎮(zhèn)生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的污染物處理量趕不上排放量。

2.消落帶管理職權(quán)不明晰

水庫消落帶是水生和陸生生態(tài)系統(tǒng)交替的過渡地帶，對面源污染、營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)和水土流失有強(qiáng)烈的緩沖和過濾作用，也是受自然、人為作用干擾的區(qū)域。丹江口水庫作為飲用水水源地，消落帶的管理成效直接關(guān)系供水水質(zhì)安全。

依據(jù)《大中型水利水電工程建設(shè)征地補(bǔ)償和移民安置條例》，丹江口庫區(qū)消落帶土地屬國家所有，由工程管理單位南水北調(diào)中線水源有限責(zé)任公司負(fù)責(zé)管理，并在服從水庫統(tǒng)一調(diào)度和保證工程安全、符合水土保持和水質(zhì)保護(hù)要求的前提下，通過當(dāng)?shù)乜h級(jí)人民政府優(yōu)先安排給當(dāng)?shù)剞r(nóng)村移民使用。但在實(shí)際管理過程中，由于庫區(qū)消落帶范圍廣，管理任務(wù)重，管理難度大，加上缺乏相關(guān)配套的實(shí)施細(xì)則、指導(dǎo)意見，以及政策法規(guī)不健全，如管理單位和地方政府的職權(quán)范圍、人員配置、管理手段和資金來源均無相關(guān)辦法，導(dǎo)致庫區(qū)消落帶管理工作陷入困境。目前，河南省淅川縣成立了庫區(qū)資產(chǎn)資源管理開發(fā)局，統(tǒng)一對庫區(qū)淅川縣消落帶進(jìn)行管理，但其管理職責(zé)沒有得到明確授權(quán)。部分消落帶為庫區(qū)周邊居民自發(fā)利用，原耕地部分絕大多數(shù)仍在進(jìn)行耕種，由于周邊居民對消落帶特殊性和重要性認(rèn)識(shí)不足，使消落帶社會(huì)效益、生態(tài)效益未得到有效發(fā)揮，反而破壞了庫區(qū)生態(tài)環(huán)境，造成水土流失和水質(zhì)污染現(xiàn)象的發(fā)生。

四、水質(zhì)安全保障對策

水質(zhì)安全保障是丹江口水庫水資源管理的首要任務(wù)，也是一項(xiàng)復(fù)雜和高難度的系統(tǒng)工程，亟須從政策制度、管理機(jī)制以及工程措施等多方面建立保障體系。

1.出臺(tái)相關(guān)的政策法規(guī)和實(shí)施細(xì)則

針對丹江口水庫飲用水水源地的重要地位，結(jié)合水庫特點(diǎn)，加快水源區(qū)保護(hù)立法進(jìn)程，盡快出臺(tái)“丹江口庫區(qū)水質(zhì)保護(hù)管理辦法”“丹江口庫區(qū)消落帶管理辦法”“丹江口庫區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)條例”等，以及相關(guān)的規(guī)章制度、指導(dǎo)意見和實(shí)施細(xì)則等。通過出臺(tái)法規(guī)、條例及管理辦法，明確丹江口水庫管理單位與地方政府在水質(zhì)安全保障方面的相關(guān)職責(zé)。建立消落帶土地保護(hù)與利用的激勵(lì)與約束機(jī)制，基于誰投入、誰使用、誰收益、誰保護(hù)的原則，考慮以類似租賃的形式將消落帶交由承包戶經(jīng)營，并將環(huán)境保護(hù)責(zé)任納入合同條款中，約定造成環(huán)境污染事件后各方應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。建立合理的政策扶持機(jī)制，對有益于消落帶保護(hù)的利用模式，如林業(yè)模式、牧草模式，國家和地方應(yīng)在政策、項(xiàng)目、資金上給予扶持，促進(jìn)好的模式得到有效推廣。

2.制定水質(zhì)安全保障管理措施

（1）加強(qiáng)對支流污染的整治力度

已經(jīng)達(dá)到水質(zhì)目標(biāo)的要保持并持續(xù)向好，未達(dá)到水質(zhì)目標(biāo)的要加大治理力度。大量未經(jīng)處理或處理后不達(dá)標(biāo)的廢水成為支流水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的原因之一，若要保障庫區(qū)水質(zhì)安全，需加強(qiáng)支流污染整治。結(jié)合上游水源區(qū)地方政府生態(tài)文明建設(shè)工作，針對本地區(qū)實(shí)際情況制定實(shí)施方案以及優(yōu)先控制單元治理方案，并納入地方國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展年度計(jì)劃，逐級(jí)分解落實(shí)水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)和任務(wù)，提高水污染防治和水土保持工作水平。從政策上加以引導(dǎo)，限制水源區(qū)審批新的重污染企業(yè)，革新生產(chǎn)工藝，減少污染物的排放，對于效率低下的重污染企業(yè)果斷搬遷或關(guān)閉；通過引進(jìn)、升級(jí)污水處理技術(shù)，提高已有污水處理廠的處理效率及處理能力。以推行河長制為契機(jī)，推進(jìn)尚未達(dá)標(biāo)或未能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)支流的水質(zhì)改善工作，由地方政府各級(jí)黨政負(fù)責(zé)人擔(dān)任河長，負(fù)責(zé)轄區(qū)內(nèi)河流治理，承擔(dān)包括加強(qiáng)水資源保護(hù)、加強(qiáng)水污染防治、加強(qiáng)水環(huán)境治理、加強(qiáng)水生態(tài)修復(fù)、加強(qiáng)執(zhí)法監(jiān)督在內(nèi)的主要任務(wù)，將河流及沿岸環(huán)境治理分片劃入所屬地方，明確責(zé)任人，治理成果納入政績考核，提高入庫支流水環(huán)境治理的行政效率。

（2）實(shí)施水源區(qū)分區(qū)分類管理

根據(jù)《丹江口庫區(qū)及上游水污染防治和水土保持“十三五”規(guī)劃》，基于不同區(qū)域?qū)Φそ谒畮焖|(zhì)的影響和作用，對水源區(qū)進(jìn)行總體分區(qū)，實(shí)施差異化管理。水源區(qū)總體劃分為水源地安全保障區(qū)、水質(zhì)影響控制區(qū)、水源涵養(yǎng)生態(tài)建設(shè)三類區(qū)域。

①水源地安全保障區(qū)涉及丹江口水庫水域、水庫周邊以及老鸛河、淇河、丹江、滔河、天河、犟河、泗河、神定河、劍河、官山河、浪河等流域。該區(qū)以丹江口水庫飲用水水源保護(hù)區(qū)為核心，重點(diǎn)開展飲用水水源保護(hù)區(qū)規(guī)范化建設(shè)，全面削減各類污染負(fù)荷、治理不達(dá)標(biāo)入庫支流，強(qiáng)化水污染風(fēng)險(xiǎn)管控。

②水質(zhì)影響控制區(qū)涉及湖北黃龍灘水庫以上堵河流域、漢江陜西白河縣以上和安康水庫以下的漢江流域。該區(qū)重點(diǎn)圍繞總氮負(fù)荷的削減，加強(qiáng)畜禽養(yǎng)殖污染治理，減少農(nóng)藥化肥施用量，完善改善城鎮(zhèn)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施。

③水源涵養(yǎng)生態(tài)建設(shè)區(qū)涉及安康以上的漢江流域，主要任務(wù)是治理水土流失，開展退耕還林還草，穩(wěn)定推進(jìn)重點(diǎn)鎮(zhèn)、漢江干流沿岸建制鎮(zhèn)及以上行政區(qū)的城鎮(zhèn)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，增強(qiáng)水源涵養(yǎng)能力。

（3）建立水源區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合監(jiān)測體系

為保障丹江口水資源監(jiān)測工作高效、有序開展，應(yīng)充分利用水源區(qū)各部門已有監(jiān)測站網(wǎng)及工作基礎(chǔ)，完善區(qū)域布局，適當(dāng)增加站網(wǎng)密度；調(diào)整和優(yōu)化生態(tài)環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)體系，將水源區(qū)水環(huán)境、水生態(tài)、水文、陸域生態(tài)、潛在風(fēng)險(xiǎn)源等多種監(jiān)測對象進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，形成一套較為完整的監(jiān)測指標(biāo)體系，使監(jiān)測體系能靈敏清晰地反映水源區(qū)生態(tài)系統(tǒng)基本特征及生態(tài)環(huán)境變化趨勢，提升生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的能力和層次。通過建立水源區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合監(jiān)測體系，確保準(zhǔn)確、及時(shí)獲取水源區(qū)水質(zhì)、排污、生態(tài)、水土流失、風(fēng)險(xiǎn)源以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、污染治理工程及措施等多方面數(shù)據(jù)與信息。綜合監(jiān)測體系將進(jìn)一步對現(xiàn)有的監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行整合、補(bǔ)充和完善，使監(jiān)測系統(tǒng)所提供的指標(biāo)更加全面，數(shù)據(jù)時(shí)效性更強(qiáng)，覆蓋面更廣，數(shù)據(jù)的質(zhì)量水平得到顯著提高，綜合分析能力得到顯著加強(qiáng)。

3.水質(zhì)安全保障工程技術(shù)措施

目前，丹江口庫區(qū)水質(zhì)總體較好，在加強(qiáng)管理的同時(shí)，需要對部分支流、局部庫灣開展工程技術(shù)整治。從庫區(qū)污染物產(chǎn)生的源頭、傳輸途徑與末端3個(gè)環(huán)節(jié)，采用技術(shù)手段削減污染物產(chǎn)生量。在污染產(chǎn)生源頭上，通過生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)削減農(nóng)業(yè)污染物負(fù)荷，通過農(nóng)村分散污水處理技術(shù)控制農(nóng)村生活污水排放源，通過提升城鎮(zhèn)生活污水處理技術(shù)削減城鎮(zhèn)生活污水污染源，通過工業(yè)廢水減排技術(shù)削減工業(yè)污染源。在污染傳輸過程中，利用人工濕地、人工快滲技術(shù)對入庫河流河岸帶污染實(shí)施阻控，結(jié)合生態(tài)護(hù)岸技術(shù)與河流生境恢復(fù)技術(shù)，加強(qiáng)流域水土流失治理，維護(hù)河岸帶的生態(tài)效應(yīng)，減少入庫河流對污染物的運(yùn)輸。在傳輸末端，即丹江口水庫庫區(qū)對污染物實(shí)施控制，主要采用的技術(shù)包括以庫岸水循環(huán)系統(tǒng)和庫岸阻滯系統(tǒng)為核心的水資源保護(hù)技術(shù)，維持上游水處理的效果并防止二次污染。此外，結(jié)合庫岸帶植被構(gòu)建與庫灣綜合治理，將庫岸帶生態(tài)資源最大化利用，保護(hù)庫岸帶生態(tài)環(huán)境，維持水資源凈化效果。

綜合運(yùn)用各項(xiàng)水資源保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)，并針對具體情況匹配相應(yīng)的輔助技術(shù)，形成完善的水資源保護(hù)技術(shù)體系，從污染物產(chǎn)生的源頭、傳輸過程以及最終的末端加以控制，實(shí)現(xiàn)入庫污染物的削減目標(biāo)。

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