遼河流域環(huán)境流量管理現(xiàn)狀與需求

趙長亮

(遼寧省大連水文局，遼寧 大連 116028)

0 引 言

遼河流域?qū)儆诒狈郊竟?jié)性河流，在水文年中具有明顯的枯水期和冰封期，因而已有研究對不同水期的環(huán)境流量均使用了不同的計算方法和閾值。其中具有代表性的研究成果有南科院的水力學(xué)法研究和中國環(huán)科院的棲息地法研究。

1 研究方法

1.1 水力學(xué)法

在理論和應(yīng)用上較為完整開展了分區(qū)、分期的生態(tài)流量研究。該項(xiàng)目是進(jìn)行全國分區(qū)的生態(tài)流量研究，根據(jù)全國7大流域的水文、氣象以及生態(tài)特征，首先將全國分為4個生態(tài)流量分區(qū)。其中遼河流域?qū)儆诎敫珊怠霛駶檯^(qū)，水質(zhì)現(xiàn)狀在各分區(qū)中最差，且徑流受水利工程控制程度較高，生態(tài)流量的核心是維持河道一定程度的徑流量，保證河道水質(zhì)不再惡化[1]。

其次，該研究將一個水文年進(jìn)行分期，并進(jìn)行了生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)河流劃分，對各時期的生態(tài)需水進(jìn)行了定義。根據(jù)遼河流域水文學(xué)特征與河流形態(tài)學(xué)特征的關(guān)系、水文學(xué)特征與水生生物學(xué)特征的關(guān)系，以及洪水對河道輸沙、造床等功能的影響，該研究將生態(tài)需水分為最小生態(tài)需水、適宜生態(tài)需水以及洪水期生態(tài)需水分別進(jìn)行研究，認(rèn)為最小生態(tài)需水是保持河流盡可能大的規(guī)模的最小流量；適宜生態(tài)需水是維持水生生物的繁衍條件和適度規(guī)模的最經(jīng)濟(jì)水量；而洪水期生態(tài)需水是在一定程度上維持河道與河漫灘、河流濕地等重要生境橫向連通性的最小流量[2]。與生態(tài)需水定義相對應(yīng)，在一個水文年中，4-6月汛期前的魚類產(chǎn)卵期，使用適宜生態(tài)流量；7-8月或9月汛期，使用洪水期生態(tài)流量；剩余月份使用最小生態(tài)流量。生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)河流劃分狀況見表1。

表1 生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)河流分析

對上述3種生態(tài)需水類型，其計算方法各不相同。最小生態(tài)需水根據(jù)濕周法的原理，假設(shè)河床形態(tài)相對穩(wěn)定，將流量與濕周進(jìn)行無量綱處理后，將流量-濕周關(guān)系曲線拐點(diǎn)處對應(yīng)的流量作為最小生態(tài)流量。在拐點(diǎn)以下，每減少一個單位的流量，濕周或水面寬度的損失量將顯著增加，河床特征將嚴(yán)重受損；而在拐點(diǎn)以上，流量的變化引起的河床形態(tài)變化不大。

洪水期生態(tài)需水根據(jù)控制斷面系列水文數(shù)據(jù)，確定漫灘水位；再根據(jù)建立的控制斷面水位-流量關(guān)系確定平灘流量作為一次洪水期生態(tài)流量。遼河流域水文過程的年內(nèi)變化較大，水量主要集中在洪水期；同時在洪水期內(nèi)，水量又主要集中在幾個洪水過程中，實(shí)際情況下，一個洪水期內(nèi)只有一次或者數(shù)次出現(xiàn)平灘流量，因此對洪水期的生態(tài)需水不作最小流量要求，只需要維持一次或數(shù)次持續(xù)一個短時間段的平灘流量。對于出現(xiàn)的次數(shù)、每次持續(xù)的時間長度以及出現(xiàn)的時機(jī)需要根據(jù)該流域具體的生態(tài)要求，比如河流濕地的生態(tài)水文結(jié)構(gòu)或者其主要物種的水分生理特征等生態(tài)學(xué)需求進(jìn)行確定。遼、渾、太控制斷面最小、適宜生態(tài)流量估算成果見表2。

表2 遼河流域最小、適宜生態(tài)流量計算

2.2 棲息地法

在太子河流域開展了生態(tài)流量的研究，該研究首先對太子河現(xiàn)有魚類組成進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，綜合分析得到魚類棲息地對水量的需求。其次，根據(jù)太子河流域魚類主要魚類物種不同生活史階段對棲息地環(huán)境需求的季節(jié)差異性，結(jié)合有關(guān)研究，確定4-6月為魚類洄游與產(chǎn)卵期，7-9月為育幼期，9-11月為洄游期，12-3月為避冬期。因此需采用水深、過水面積2個指標(biāo)計算[3]。

在確定了各個計算指標(biāo)后，根據(jù)相關(guān)研究，定性確定流速、水面寬率、水深、濕周率和過水面積的最小適宜性標(biāo)準(zhǔn)分別為0.2m/s、60%、0.3m和70%和30%；然后根據(jù)控制斷面的多年流量-水位關(guān)系，以外包法估算了各控制斷面不同時期的最小生態(tài)流量。太子河最小生態(tài)流量估算成果見表3。

3 遼河流域環(huán)境流量控制指標(biāo)

在我國生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃和設(shè)計中，對環(huán)境流量在環(huán)境保護(hù)中的重要性的認(rèn)識經(jīng)歷了逐漸深化的過程[4]。在法律、法規(guī)層面，對環(huán)境流量的法律、法規(guī)保障正處于逐漸完善的過程中。整體來說，目前環(huán)境流量的法律保障體系還沒有建立，環(huán)境流量閾值缺乏統(tǒng)一的，經(jīng)過法律、法規(guī)保障體系確認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)。

表3 渾河、太子河最小生態(tài)流量

國家環(huán)境保護(hù)部下發(fā)的“水電水利建設(shè)項(xiàng)目河道生態(tài)用水、低溫水和過魚設(shè)施環(huán)境影響評價技術(shù)指南(試行)”要求水電水利新建項(xiàng)目必須按照該指南規(guī)定的生態(tài)流量計算方法，確定最小下泄生態(tài)流量閾值，并要有工程保障措施。該指南的下發(fā)在法規(guī)層面上為生態(tài)流量保障提供了依據(jù)，但不足的是指南中提出的方法在我國的適應(yīng)性不足，尤其是北方季節(jié)性河流中應(yīng)用時，存在枯水期生態(tài)流量過高的問題[5]。

在國家標(biāo)準(zhǔn)水域納污能力計算規(guī)程中，間接為生態(tài)流量提供了閾值標(biāo)準(zhǔn)的確定方法，水域納污能力的設(shè)計水文條件是保障水域水質(zhì)達(dá)標(biāo)的生態(tài)流量閾值。

另外，在現(xiàn)行的水利行業(yè)導(dǎo)則，“建設(shè)項(xiàng)目水資源論證導(dǎo)則”中也對生態(tài)流量保障提出了一些限制性規(guī)定。同時規(guī)定建設(shè)項(xiàng)目取水應(yīng)保證河流生態(tài)用水量的根本需求，建設(shè)項(xiàng)目在生態(tài)脆弱地區(qū)取水量不得進(jìn)一步加劇生態(tài)系統(tǒng)的惡化。當(dāng)建設(shè)項(xiàng)目的取水量或取水量占可用于水源的水的比例很大時，必須定量分析取水量對河流生態(tài)基礎(chǔ)流量的影響。為了示范水利調(diào)蓄等水利水電項(xiàng)目，有必要對下游水文形勢進(jìn)行分析，同時提出最小流量以滿足下游生態(tài)保護(hù)的需要，建設(shè)項(xiàng)目取水對重要和敏感水功能區(qū)的水資源會產(chǎn)生影響，并可能導(dǎo)致水生態(tài)問題或影響具有重要生態(tài)節(jié)水目標(biāo)的地區(qū)，需進(jìn)行生態(tài)調(diào)查和需水量專題分析[6]。在生態(tài)調(diào)查和生態(tài)需水量計算的基礎(chǔ)上，有必要對因取水引起的水域生態(tài)問題進(jìn)行分析。

4 水資源管理制度

為了解決我國嚴(yán)重的水資源問題，國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于實(shí)施嚴(yán)格水資源管理制度的意見》，并提出了全面部署和實(shí)施該制度的具體安排，是指導(dǎo)當(dāng)前和今后一個時期我國水資源工作的綱領(lǐng)性文件。實(shí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度是水資源管理領(lǐng)域的一次重大制度創(chuàng)新與變革，是適應(yīng)我國水資源與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展形勢變化提出的新的要求。實(shí)現(xiàn)最嚴(yán)格的水資源管理制度的任務(wù)就是建立全面用水控制制度，用水效率控制制度，建立水功能區(qū)限制污染系統(tǒng)，建立水資源管理責(zé)任制和考核制度。

4.1 建立總用水控制系統(tǒng)

建立水資源開發(fā)利用紅線，狠抓重大河流調(diào)水方案，建立總耗水量控制指標(biāo)體系，加強(qiáng)規(guī)劃和項(xiàng)目建設(shè)，水資源示范，國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展規(guī)劃，編制城市總體規(guī)劃，重大建設(shè)項(xiàng)目布局。它符合當(dāng)?shù)氐乃Y源條件和防洪要求。嚴(yán)格執(zhí)行建設(shè)項(xiàng)目水資源論證制度，杜絕一切未經(jīng)許可的建設(shè)和生產(chǎn)，嚴(yán)格取水許可證審核管理，對于用水總量達(dá)到或超過控制指標(biāo)的地區(qū)，建設(shè)項(xiàng)目將暫停新增取水，對于取水總量接近控制指標(biāo)的區(qū)域，限制新增取水量。嚴(yán)格的地下水管理和保護(hù)，盡快核實(shí)并宣布禁止開采和限制開采的范圍，逐步減少地下水超采量，實(shí)現(xiàn)開采的平衡。加強(qiáng)水資源統(tǒng)一調(diào)度，協(xié)調(diào)生活，生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境用水，完善水資源調(diào)度方案，應(yīng)急調(diào)度方案[7]。建立健全國家水權(quán)制度，充分利用市場機(jī)制優(yōu)化水資源配置。

4.2 建立節(jié)水控制系統(tǒng)

建立節(jié)水紅線，堅決遏制水資源浪費(fèi)，在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，大規(guī)模生產(chǎn)和生活的全過程中開展節(jié)水工作。加快發(fā)展區(qū)域，建立工業(yè)和用水產(chǎn)品用水效率指標(biāo)體系的建設(shè)，加強(qiáng)用水定額和用水計劃管理，對已達(dá)到一定規(guī)模的用水戶實(shí)施重點(diǎn)監(jiān)控，嚴(yán)格限制水資源匱乏地區(qū)高耗水工業(yè)項(xiàng)目的建設(shè)?？鞂?shí)施節(jié)水技術(shù)改造，全面加強(qiáng)企業(yè)節(jié)水管理，建設(shè)節(jié)水示范工程，推廣農(nóng)業(yè)高效節(jié)水技術(shù)。掌握強(qiáng)制性節(jié)水標(biāo)準(zhǔn)，盡快淘汰不符合節(jié)水標(biāo)準(zhǔn)的用水工藝，設(shè)備和產(chǎn)品。

4.3 建立水功能區(qū)以限制污染系統(tǒng)

建立水功能區(qū)，限制污染紅線，嚴(yán)格核實(shí)水域是否受到污染，嚴(yán)格控制排入河道的污水總量。各級政府要把污染總量控制作為水污染防治工作的重要依據(jù)，明確責(zé)任，落實(shí)措施。對于水功能區(qū)內(nèi)污染物排放量已超過污染物排放總量的地區(qū)，限制新的進(jìn)水口和污水排入河流的許可。建立水功能區(qū)水質(zhì)評價體系，完善監(jiān)測預(yù)警的監(jiān)督管理體系，加強(qiáng)水源保護(hù)，依法劃定飲用水源保護(hù)區(qū)，加強(qiáng)飲用水源應(yīng)急管理，建立水生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制。

4.4 建立水資源管理責(zé)任與考核制度

縣級以上地方人民政府主要負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)本行政區(qū)域的水資源管理和保護(hù)工作。嚴(yán)格執(zhí)行水資源管理考核制度，水行政主管部門會同有關(guān)部門考慮實(shí)施各地區(qū)水資源開發(fā)利用與保護(hù)的主要指標(biāo)，評估結(jié)果提交給主管部門，作為對地方政府有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)干部進(jìn)行綜合評估的重要依據(jù)，加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測能力建設(shè)，為加強(qiáng)監(jiān)督評估提供技術(shù)支持。

4.5 最嚴(yán)格的水資源管理系統(tǒng)

遼河流域平均地表水資源量為97.77億m3，地表水供水量為46.31億m3，地表水開發(fā)利用率為47%。其中，柳河口以上開發(fā)利用率為32%，柳河口以下開發(fā)利用率為96%，柳河口上、下平均開發(fā)利用率為46%。太子河及大遼河干流開發(fā)利用率為56%；渾河地表水開發(fā)利用率為39%。詳見表4。

表4 流域地表水資源開發(fā)利用程度分析

但總體而言，最嚴(yán)格水資源管理制度沒有提出環(huán)境流量的具體要求，而是為提高生態(tài)環(huán)境用水量提供了調(diào)控的方向，如提高農(nóng)灌用水的有效利用系數(shù)，促進(jìn)城市污水處理率等，但環(huán)境流量的保障難度比落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度還要艱巨[9-11]。

5 結(jié) 語

針對遼河流域的以上科技需求，是實(shí)施最嚴(yán)格的水資源管理制度和流域總?cè)萘抗芾淼臉I(yè)務(wù)要求，為開展遼河流域環(huán)境流量關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用示范、遼河流域總?cè)萘筷P(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用示范，遼河流域水質(zhì)水量聯(lián)合調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用示范，遼河自然生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)工程布局優(yōu)化調(diào)整的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用示范等4個方面的研究提供技術(shù)支持，為遼河流域水污染防治和水生態(tài)保護(hù)管理提供支持，為流域生態(tài)容量控制和減污管理技術(shù)體系的環(huán)境流量和容量總量控制管理提供通用技術(shù)支持。