灤河流域水生態(tài)修復(fù)配置模式分析

吳 競(jìng)

（河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，天津 300250）

1 流域概況

灤河流域位于華北平原的東北部，地勢(shì)北高南低，以高原、山地、平原為主。流域長(zhǎng)435 km，總面積44 750 km2，分屬內(nèi)蒙古自治區(qū)、河北省和遼寧省。其中河北省境內(nèi)流域面積36 220 km2（占流域總面積的80%），涉及承德、唐山、秦皇島和張家口4市。灤河流域水資源豐沛，是我國(guó)北方流量較大，常年有水的河流之一。為沿線的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活用水提供了可靠水源。

灤河流域受季風(fēng)氣候影響，降水時(shí)空分布不均，年際變化大，年內(nèi)降水主要集中在汛期6～9月。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，灤河流域內(nèi)森林砍伐過(guò)快，植被覆蓋率下降，使得徑流年內(nèi)集中程度更高。隨著區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，水資源開(kāi)發(fā)利用程度不斷提高，向天津市、唐山市、秦皇島市供水量不斷增加，流域內(nèi)水資源供需矛盾初步顯現(xiàn)，生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)惡化趨勢(shì)。

2 灤河流域的水環(huán)境問(wèn)題

近年來(lái)，灤河流域水資源總量呈衰減趨勢(shì)，區(qū)域性水資源供需矛盾突出。隨著生活、生產(chǎn)用水量的提升，生態(tài)用水被不斷擠占，廢污水排放量也相應(yīng)增加，原本有限的水資源受到污染，使本來(lái)就較為脆弱的水生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)惡化趨勢(shì)。灤河干流沿岸的造紙廠、工礦企業(yè)排污比重較大，加之流域內(nèi)化肥、農(nóng)藥大量使用，導(dǎo)致灤河下游水質(zhì)降低，河口發(fā)生海水污染事件，灤河水資源污染日益加重。灤河下游和近海海域的環(huán)境污染對(duì)養(yǎng)殖業(yè)、種植和海洋捕撈等都造成很大損失。

（1）大量排放污水是水環(huán)境惡化的主要原因。隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展及用水量增大，排入灤河的廢污水量不斷增加，面源污染和點(diǎn)源污染并存，其中COD和氨氮的面源污染產(chǎn)生量均為點(diǎn)源污染的3～4倍。近30年來(lái)，灤河流域連續(xù)干旱年份比重增加，水體納污能力降低，2018年河道Ⅳ、Ⅴ類及劣Ⅴ類水質(zhì)河段占22.3%，雖優(yōu)于海河水系其他流域，但仍應(yīng)引起高度關(guān)注。點(diǎn)源污染以小造紙廠、礦山排水為主，近年來(lái)已逐漸被納入污染治理的重點(diǎn)關(guān)注領(lǐng)域。

（2）河道徑流減少是加劇河道污染的原因。灤河干流自20 世紀(jì)80 年代建成潘家口、大黑汀兩大水庫(kù)以來(lái)，通過(guò)引灤入津、引灤入唐工程向天津市、唐山市城市供水，設(shè)計(jì)供水量分別為10億m3和3億m3，實(shí)際平均引水量在7億m3左右。灤河支流青龍河桃林口水庫(kù)建成后，通過(guò)引青濟(jì)秦工程向秦皇島市設(shè)計(jì)供水量為0.75 億m3，實(shí)際年供水量約0.5 億m3。灤河下游河道非汛期徑流主要是灤下灌區(qū)引水輸水量，年用水量4 億～5 億m3。相對(duì)于20 世紀(jì)80 年代以前的灤河徑流量，徑流衰減75%～80%，河道自凈能力大幅降低。

（3）缺乏水資源統(tǒng)籌調(diào)控是水環(huán)境惡化的原因之一。目前，灤河流域還缺乏宏觀的、統(tǒng)一的水資源保護(hù)管控體制，水利部門與其他部門對(duì)水環(huán)境管理不協(xié)調(diào)，無(wú)法在流域范圍內(nèi)統(tǒng)一實(shí)施水資源調(diào)配和管制，水污染不能有效遏制。所以，為實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用，需要進(jìn)行系統(tǒng)分析，滿足基本的生態(tài)環(huán)境需求，采用新的水資源管控手段，使生態(tài)環(huán)境損害降至最低。

3 水生態(tài)系統(tǒng)的演變和現(xiàn)狀

隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，灤河流域大規(guī)模的水資源開(kāi)發(fā)利用使水生態(tài)環(huán)境惡化?？傮w上看，20世紀(jì)80 年代是水生態(tài)從良好狀態(tài)趨于惡化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。對(duì)不同地區(qū)、不同生態(tài)要素，蛻變時(shí)間和程度有所不同，但水資源開(kāi)發(fā)利用程度高、水污染和水土流失是最主要的因素。

3.1 水資源開(kāi)發(fā)利用

20 世紀(jì)80 年代以前，流域中上游地區(qū)大型開(kāi)發(fā)利用工程較少，水資源消耗主要是流域內(nèi)居民生活、少量工業(yè)和農(nóng)田灌溉。由于中上游消耗水量少，灤河下游灌區(qū)實(shí)灌面積在8萬(wàn)hm2以上，灌溉水量約10 億m3。而如今，由于流域整體性水資源緊缺，灤下灌區(qū)地表水實(shí)灌面積不斷萎縮，2018年僅4萬(wàn)hm2，減少50%，相應(yīng)引用灤河地表水灌溉水量也減少一半。

灤下灌區(qū)其他范圍全部改為地下水井灌區(qū)，年開(kāi)采深層地下水3 億～4 億m3，使得本來(lái)水資源條件較好的灤河下游及冀東沿海地區(qū)成為地下水超采區(qū)。

3.2 水環(huán)境惡化

水環(huán)境惡化與流域性水資源衰減和排污量增加密切相關(guān)。20 世紀(jì)80 年代以前，灤河不存在水質(zhì)不達(dá)標(biāo)問(wèn)題，河道徑流豐沛，水環(huán)境優(yōu)良。目前，在全部灤河流域57 個(gè)水功能區(qū)中，處于地表水Ⅴ類、劣Ⅴ類及河干的河段占22%，水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率為54.5%（不含河干）。主要超標(biāo)因子包括氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、COD、總磷等。

3.3 水土流失

灤河流域山區(qū)水土流失面積2.65 萬(wàn)km2，占山區(qū)總面積的55%。其中河北省、內(nèi)蒙古自治區(qū)、遼寧省的占比分別為76%、20%和4%。灤河流域水土流失以水力侵蝕為主，占水土流失面積84.2%。主要發(fā)生在冀北山地地區(qū)，侵蝕部位為坡耕地和植被覆蓋較差的荒山。按侵蝕強(qiáng)度分，輕度、中度、強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈侵蝕面積比例分別為53%、49%、2.8%和0.2%。在潘家口水庫(kù)周邊的承德、興隆和寬城等地有泥石流發(fā)生。

在“三北”防護(hù)林工程、壩上生態(tài)農(nóng)業(yè)工程和21世紀(jì)初期首都水資源可持續(xù)利用工程的基礎(chǔ)上，貫徹“預(yù)防為主、保護(hù)優(yōu)先、全面規(guī)劃、綜合治理、因地制宜、突出重點(diǎn)、科學(xué)管理、注重效益”的方針。以小流域?yàn)閱卧M(jìn)行綜合治理，采取工程措施與生物措施相結(jié)合、人工治理與自然修復(fù)相結(jié)合的原則，預(yù)計(jì)到2030 年可治理面積1.97 萬(wàn)km2，占應(yīng)治理面積的74.3%。

4 水資源保護(hù)及生態(tài)水資源配置

4.1 水資源保護(hù)目標(biāo)

現(xiàn)狀污水年排放量3.5億t，COD 入河年排放量2.45 萬(wàn)t，氨氮年排放量0.39 萬(wàn)t。到2030 年，COD入河排放量控制為1.4 萬(wàn)t，氨氮排放量0.13 萬(wàn)t，與現(xiàn)狀相比削減比例分別為43%和67%。

通過(guò)水資源綜合保護(hù)措施，預(yù)計(jì)到2030 年，灤河流域水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率達(dá)到95%，較現(xiàn)狀提高約40 個(gè)百分點(diǎn)；地表水飲用水水源地總磷、總氮標(biāo)準(zhǔn)提升至Ⅱ類，較現(xiàn)狀水質(zhì)整體提高一個(gè)量級(jí)。

4.2 生態(tài)水資源配置

灤河干流生態(tài)斷面分別以白城子、三道河子和灤縣水文站為代表。根據(jù)生態(tài)修復(fù)規(guī)劃目標(biāo)要求，白城子站生態(tài)水量為0.14億m3，三道河子站生態(tài)水量為1.31億m3，灤縣站生態(tài)水量為4.21億m3。根據(jù)近年來(lái)的來(lái)水資料統(tǒng)計(jì)，三道河子站豐、平、枯水年均能滿足生態(tài)需水要求；白城子站和灤縣站平水年能滿足生態(tài)需水要求，但特枯水年不滿足生態(tài)需水要求。

灤河干流水生態(tài)保障重點(diǎn)為大黑汀水庫(kù)以下河段，河段158 km。通過(guò)優(yōu)化潘家口、大黑汀、桃林口等水庫(kù)的聯(lián)合調(diào)度，結(jié)合灤下灌區(qū)用水，提高生態(tài)供水保證率，保障灤河下游段的生態(tài)用水需求。結(jié)合沿線的生態(tài)綠化建設(shè)，將使灤河下游的水生態(tài)條件得到極大改善。

5 結(jié)合灤河下游灌區(qū)的生態(tài)水文過(guò)程

5.1 灌區(qū)概況

灤河下游灌區(qū)位于唐山市南部，范圍涉及灤南縣、樂(lè)亭縣、曹妃甸區(qū)、海港經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)，以水稻灌溉為主，年引水期半年左右。灌區(qū)最大控制面積達(dá)到11.3萬(wàn)hm2。灌區(qū)大部分處于咸水區(qū)，淺層淡水資源很少。灌區(qū)用水通過(guò)輸水總干渠供水，干渠全長(zhǎng)110 km，設(shè)計(jì)流量117.4 m3/s，加大流量140 m3/s。灌區(qū)自1958 年投入運(yùn)行以來(lái)，到20 世紀(jì)80 年代達(dá)到灌溉面積峰值。經(jīng)過(guò)1998 年以來(lái)的灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改造，目前的灌區(qū)渠道配套率達(dá)95%，渠道完好率達(dá)90%，建筑物配套率達(dá)95%，建筑物的完好率達(dá)到90%以上。

5.2 灌區(qū)發(fā)展規(guī)劃

按照灤河下游地區(qū)地下水壓采和灌區(qū)范圍內(nèi)土地利用發(fā)展要求，規(guī)劃地表水灌溉面積在現(xiàn)狀4萬(wàn)hm2的基礎(chǔ)上增加到5 萬(wàn)hm2。灌區(qū)種植作物主要為水稻，根據(jù)各個(gè)生長(zhǎng)期的用水需求，灌溉期可覆蓋4～9月份。

灌區(qū)平均凈灌溉定額為7950 m3/hm2。灌溉水利用系數(shù)達(dá)到0.75，灌溉需水量5.54 億m3。另外，曹妃湖等濕地公園每年需生態(tài)補(bǔ)水2000 萬(wàn)m3，沙河、陡河等水系每年生態(tài)補(bǔ)水約1000萬(wàn)m3。三項(xiàng)合計(jì)總需水量5.84億m3。

5.3 生態(tài)水文過(guò)程

結(jié)合灤河干流上的潘家口、大黑汀水庫(kù)和青龍河上的桃林口水庫(kù)蓄水條件，在實(shí)際供水過(guò)程中發(fā)揮3座水庫(kù)的聯(lián)合調(diào)度作用。在豐水年份春季灌區(qū)提前用水，汛后盡量少棄水，拉長(zhǎng)總供水期。鼓勵(lì)灌區(qū)用戶提前泡田，發(fā)揮灌區(qū)渠系的調(diào)蓄能力，從而起到很好的農(nóng)業(yè)供水消峰作用。

根據(jù)灌區(qū)用水需求并結(jié)合近年來(lái)灤縣站實(shí)際徑流過(guò)程，分析灤河多年平均生態(tài)流量過(guò)程（見(jiàn)圖1）。

從圖1 看出，5～9 月份流量相對(duì)較大，10～12月份次之，1～4 月份最小。非灌溉期基本保持了8～10 m3/s的基流，總體上滿足了灤河下游的生態(tài)流量需求。

圖1 灤河平均生態(tài)流量過(guò)程

6 結(jié)語(yǔ)

（1）灤河流域在華北地區(qū)水資源相對(duì)較為豐沛，但隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)用水需求越來(lái)越大，水資源開(kāi)發(fā)利用程度越來(lái)越高，流域?qū)用娴乃Y源供需矛盾已經(jīng)顯現(xiàn)。由于向天津市、唐山市、秦皇島市調(diào)水，流域下游河道流量不斷衰減，枯水年份水生態(tài)遭受一定破壞，加強(qiáng)流域統(tǒng)一水資源保護(hù)和水生態(tài)調(diào)配十分重要。

（2）灤河山區(qū)水生態(tài)通過(guò)自然徑流過(guò)程可基本滿足生態(tài)用水需求，通過(guò)加強(qiáng)流域的水資源管控，可保持水生態(tài)用水需求，水環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生惡化趨勢(shì)。流域下游用水大戶為灤河下游灌區(qū)，規(guī)劃用水5.84億m3。結(jié)合潘家口、大黑汀和桃林口水庫(kù)的聯(lián)合調(diào)度，可滿足灤河下游生態(tài)用水需求，保持良好的水環(huán)境。