山東省淮河流域水環(huán)境安全形勢及對策

杜貞棟，劉祥軍，王訓(xùn)詩，朱士成，何 君，張 游

(1.山東省海河淮河小清河流域水利管理服務(wù)中心，山東 濟(jì)南 250100；2.水發(fā)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司 山東省湖泊流域管理信息化工程技術(shù)研究中心，山東 濟(jì)南 250100)

生態(tài)文明建設(shè)框架下，水環(huán)境安全在支撐保障流域高質(zhì)量發(fā)展中的重要作用將更加凸顯。作為山東省經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展最為活躍的流域之一，山東省淮河流域河網(wǎng)水系發(fā)達(dá)，自然稟賦優(yōu)良，是魯南、魯西南地區(qū)重要的生態(tài)走廊，是南水北調(diào)東線工程重要的水源涵養(yǎng)區(qū)。近年來，受人類活動和氣候變化影響，水環(huán)境污染、水生態(tài)退化等流域水問題日益突出，嚴(yán)重威脅了流域生態(tài)系統(tǒng)健康和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。在沂沭泗河生態(tài)走廊建設(shè)背景下，亟需對流域水環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行系統(tǒng)研判與評估。而目前學(xué)術(shù)報道多集中在南四湖流域[1-2]和沂沭河流域[3]，尚無法形成對山東省淮河流域水環(huán)境形勢的整體認(rèn)知?；诖?，本文通過梳理山東省第三次水資源調(diào)查評價成果、山東省水資源公報、流域各市環(huán)境監(jiān)測公報等資料，從水環(huán)境質(zhì)量、水污染排放、水生態(tài)流量等角度出發(fā)，分析流域現(xiàn)狀和水環(huán)境安全形勢，并給出可行的對策建議。

1 流域概況

山東省淮河流域系指沂、沭、泗河水系上中游，主要位于魯南及魯西南地區(qū)。如圖1所示，行政區(qū)包括菏澤、濟(jì)寧、棗莊、臨沂4市的全部和日照、淄博、泰安市的部分[4]，流域面積5.10萬km2，占全省總面積的32.6%，流域人口3560.38萬，約占全省總?cè)丝诘?6.0%，是山東省經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展最為活躍的流域之一。流域地處南北氣候過渡帶，地貌類型多樣，河網(wǎng)水系發(fā)達(dá)，自然稟賦優(yōu)良，發(fā)展?jié)摿薮?，是山東省重要的商品糧棉生產(chǎn)基地和煤炭能源供應(yīng)基地，是南水北調(diào)東線工程的重要生態(tài)安全屏障和水源涵養(yǎng)區(qū)，生態(tài)區(qū)位顯著。

圖1 山東省淮河流域行政區(qū)劃圖

山東省淮河流域地處多項(xiàng)國家戰(zhàn)略規(guī)劃及重大工程布局的交匯區(qū)，《淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展規(guī)劃》《大運(yùn)河文化保護(hù)傳承利用規(guī)劃》《南水北調(diào)東線二期工程規(guī)劃》等都對流域發(fā)展定位提出了明確要求，生態(tài)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展無疑是流域高質(zhì)量發(fā)展的唯一出路。未來時期山東省淮河流域?qū)⒁越ㄔO(shè)流域水生態(tài)文明建設(shè)示范帶和沂沭泗河生態(tài)走廊為契機(jī)，逐步探索生態(tài)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的新模式。這意味著生態(tài)資源對經(jīng)濟(jì)社會綠色發(fā)展的支撐保障能力將進(jìn)一步提升，同時也對流域水生態(tài)環(huán)境提出了更高、更新要求，生態(tài)保護(hù)和環(huán)境治理將成為流域綜合治理的首要任務(wù)。

2 流域水環(huán)境安全形勢

2.1 流域整體水質(zhì)達(dá)標(biāo)率偏低

根據(jù)山東省第三次水資源調(diào)查評價成果，山東省淮河流域全年期評價河流總河長2927km，約半數(shù)河段水質(zhì)評價結(jié)果為Ⅰ～Ⅲ類(50.6%)。需要警惕目前仍有11.5%的河段處于劣Ⅴ類水質(zhì)，主要超標(biāo)污染物是化學(xué)需氧量、五日生化需氧量。各水資源分區(qū)的水質(zhì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果也表現(xiàn)出了明顯的區(qū)域差異，其中，湖東區(qū)、中運(yùn)河區(qū)、沂沭河區(qū)、日贛區(qū)Ⅰ～Ⅲ類河段占比超出全流域平均水平，而湖西區(qū)河流整體水質(zhì)狀況較差，逾86.5%的河段處于Ⅳ、Ⅴ類、劣Ⅴ類水平，這可能是由于湖西平原農(nóng)業(yè)活動活躍，用地類型以耕地為主，受面源污染影響較為嚴(yán)重[5]。

為進(jìn)一步探究河道水質(zhì)的年內(nèi)變化情況，從全年期、汛期(6—9月)、非汛期(10月—次年5月)3個水期分別統(tǒng)計(jì)不同水質(zhì)類別占比情況。如圖2所示，以“Ⅰ～Ⅲ類水體占評價河段比例”這一指標(biāo)作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，整個流域河段在非汛期(53.0%)的水質(zhì)要明顯優(yōu)于汛期(45.7%)，這可能是由于汛期暴雨沖刷形成的地表徑流攜帶大量污染物進(jìn)入河湖，短時間、高強(qiáng)度的污染負(fù)荷遠(yuǎn)超河湖自凈能力，造成河湖水體質(zhì)量表現(xiàn)惡化的趨勢[5]。

圖2 山東省淮河流域水資源分區(qū)水質(zhì)評價結(jié)果

分別采用全因子法和雙因子法(COD和氨氮)對流域水功能區(qū)進(jìn)行水質(zhì)達(dá)標(biāo)評價。從全因子法評價結(jié)果來看，流域內(nèi)水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率為51.6%，各水資源分區(qū)達(dá)標(biāo)率在36.4%(中運(yùn)河區(qū))～64.0%(湖東區(qū))，達(dá)標(biāo)河長占評價河長的比例在37.9%(中運(yùn)河區(qū))～67.2%(日贛區(qū))，兩個評價指標(biāo)表現(xiàn)出了相對一致性；同期，還采用雙因子法進(jìn)行水功能區(qū)限制納污紅線主要控制指標(biāo)達(dá)標(biāo)評價，流域內(nèi)水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率為76.8%，各水資源分區(qū)達(dá)標(biāo)率為52.9%(湖西區(qū))～91.4%(沂沭河區(qū))，達(dá)標(biāo)河長占比在52.5%(湖西區(qū))～89.5%(沂沭河區(qū))?？傮w來看，山東省淮河流域水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率整體偏低，汛期水質(zhì)較差。

2.2 河流污徑比高，面源污染貢獻(xiàn)不容忽視

隨著山東省淮河流域經(jīng)濟(jì)規(guī)模的急劇擴(kuò)張，城鎮(zhèn)生活用水和工農(nóng)業(yè)用水需求急劇增加，一方面大量修建水庫和灌渠網(wǎng)，對地表水資源形成層層截留，水資源開發(fā)利用率逐漸增加，導(dǎo)致下游河流(尤其是平原河流)徑流量顯著減少；另一方面大規(guī)模再生水(經(jīng)過再生處理的污水和廢水)排入河流，構(gòu)成河川徑流的重要組成部分；二者共同作用使得河流的自然水循環(huán)過程受到?jīng)_擊，再生水源已逐步取代天然徑流，成為河流水量補(bǔ)給的主要來源[6]。

污徑比指污廢水排入河流量與河流凈流量之比，一般認(rèn)為污徑比小于10%，方可保證河流的自凈能力[7]。分析了山東省淮河流域2010—2018年間規(guī)模以上點(diǎn)源入河量占當(dāng)年河川徑流量的比例，如圖3所示，結(jié)果表明，流域河流污徑比介于13.53%～33.94%之間，平均污徑比達(dá)19.78%。且污徑比年際波動特征明顯，2014年污徑比最高，為33.94%。其中，規(guī)模以上點(diǎn)源入河量變化不大，平均值為10.2億m3(9.0億～11.58億m3)，而天然凈流量(以地表水資源量計(jì))卻表現(xiàn)出明顯的豐枯特征，豐枯年河流來水量數(shù)值波動達(dá)3倍之多，平均值為57.3 億m3(26.7億～82.1億m3)，這使得污徑比主要受河流天然來水豐枯程度影響。

圖3 山東省淮河流域污徑比年際變化(僅考慮規(guī)模以上點(diǎn)源)

為考慮規(guī)模以下點(diǎn)源和面源污廢水影響，以2016年作典型分析，規(guī)模以上點(diǎn)源、規(guī)模以下點(diǎn)源、面源污廢水入河量分別為10.63億、3.97億、15.60億m3，污廢水入河量合計(jì)為30.21億m3，由此計(jì)算的污徑比高達(dá)55.48%，這意味著超一半的河流徑流由再生水源保障。同時對各污染物入河量進(jìn)行估算，結(jié)果表明化學(xué)需氧量、氨氮、總氮、總磷污染負(fù)荷量分別為877.9、8090.5、43087.1、2275.2t，其中規(guī)模以上點(diǎn)源、規(guī)模以下點(diǎn)源和面源對污染物入河量的貢獻(xiàn)分別達(dá)到37.37%、12.63%、50.00%。無論從污廢水入河量還是從污染物負(fù)荷量等指標(biāo)分析，農(nóng)村生活污水散排、農(nóng)業(yè)退水、暴雨徑流沖刷等面源污染對入河污染物的貢獻(xiàn)均已過半，后期應(yīng)當(dāng)更加重視流域面源污染防控。

2.3 生態(tài)流量保障水平偏低

生態(tài)流量是維系河湖生態(tài)健康的基本要素，但山東省淮河流域河湖生態(tài)流量保障程度整體不高[8]。南水北調(diào)東線工程運(yùn)行以來，長江水的有效補(bǔ)充使得南四湖最低生態(tài)水位得到有效保障，但流域內(nèi)重點(diǎn)河流的生態(tài)基流保障程度僅為73%～98%，另外還有眾多中小河流未納入生態(tài)流量考核要求，這將會對流域河湖生態(tài)環(huán)境惡化帶來潛在風(fēng)險。

3 對策建議

3.1 實(shí)施最嚴(yán)格的水功能區(qū)限制納污紅線管理

山東省淮河流域納入考核的95個水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率僅為51.6%，整體達(dá)標(biāo)率不高，汛期水質(zhì)稍差。針對當(dāng)前的流域污染現(xiàn)狀，要實(shí)施最嚴(yán)格的水功能區(qū)限制納污紅線管理。根據(jù)《第三次山東省水資源調(diào)查評價成果》排查整理山東省淮河流域范圍內(nèi)的劣Ⅴ類、Ⅴ類水體名單，及未達(dá)到其使用功能對水質(zhì)要求的水功能區(qū)名單(主要集中在湖西區(qū)、湖東區(qū)、中運(yùn)河區(qū))，在系統(tǒng)掌握水質(zhì)演變特征及趨勢基礎(chǔ)上，推進(jìn)關(guān)鍵區(qū)域、關(guān)鍵時段污染綜合管控工作，通過截污控污、生態(tài)修復(fù)等工程和非工程措施，使其限期達(dá)到確定的控制目標(biāo)。在《山東省水功能區(qū)劃》《山東省水功能區(qū)限制納污控制指標(biāo)》等前期成果基礎(chǔ)上，建議開展近10年來現(xiàn)狀水功能區(qū)與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的適應(yīng)性評估工作，以重點(diǎn)管控區(qū)域?yàn)槭痉?，?yōu)化現(xiàn)狀水功能區(qū)布局，考慮現(xiàn)狀條件下水體自凈能力，科學(xué)核定水功能區(qū)納污能力、水質(zhì)目標(biāo)等，進(jìn)一步規(guī)范水資源開發(fā)利用行為，保障水體功能的有效發(fā)揮[9]。此外，還要加強(qiáng)流域水功能區(qū)動態(tài)監(jiān)測和管理能力，從整個流域?qū)用鎸?shí)時掌握各水功能區(qū)的水質(zhì)現(xiàn)狀、限制納污能力及已納污水平，以環(huán)境容量為基本指導(dǎo)，實(shí)行流域統(tǒng)籌與動態(tài)調(diào)控的管控策略，優(yōu)化各水功能區(qū)的納污能力設(shè)計(jì)[10]，逐漸導(dǎo)向邁入水環(huán)境質(zhì)量提升與水生態(tài)改善的正向循環(huán)。

3.2 繼續(xù)推進(jìn)流域水污染防治

山東省淮河流域人口眾多，產(chǎn)業(yè)集聚，城鎮(zhèn)生活與工業(yè)生產(chǎn)用水需求量大，集中處理后達(dá)標(biāo)排放的污廢水入河量(規(guī)模以上點(diǎn)源+規(guī)模以下點(diǎn)源)占河川徑流量比重大，超出河段自凈能力的污染負(fù)荷輸入是造成水質(zhì)惡化的重要因素。一方面應(yīng)加強(qiáng)源頭減排，加強(qiáng)重污染型行業(yè)清潔生產(chǎn)與中水資源化利用，減少源頭排放量；另一方面要強(qiáng)化尾水深度處理，宜采用人工濕地、生態(tài)塘等生態(tài)修復(fù)措施攔截、削減尾水污染負(fù)荷，將達(dá)標(biāo)尾水對河流局部水質(zhì)的擾動影響降至最小[11]。

此外，還要注意到山東省淮河流域面源污染對河湖水環(huán)境影響貢獻(xiàn)已過半，在摸清流域面源污染特征規(guī)律的基礎(chǔ)上，要加強(qiáng)流域面源污染防治力度。通過發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)，優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)、提高化肥農(nóng)藥利用效率；加強(qiáng)農(nóng)村生活污水治理，因地制宜采用污染治理與資源利用相結(jié)合、工程措施與生態(tài)措施相結(jié)合、集中與分散相結(jié)合的建設(shè)模式和處理工藝，提高就地消納能力；同時在新一輪城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程中，采取城市低影響開發(fā)設(shè)計(jì)理念，推進(jìn)具有海綿功能的綠色新城建設(shè)[11-12]，減輕城鎮(zhèn)建設(shè)對流域水環(huán)境水生態(tài)的不利影響。

3.3 加強(qiáng)重點(diǎn)片區(qū)南四湖流域水環(huán)境治理

南四湖是南水北調(diào)東線工程重要的調(diào)蓄湖泊與過水通道，是重要的生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)。南四湖水體水質(zhì)應(yīng)當(dāng)穩(wěn)定達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅲ類以上標(biāo)準(zhǔn)。隨著東線二期規(guī)劃在即，輸水規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，輸水時段可能延長，南四湖流域?qū)⒚媾R更加嚴(yán)峻的水質(zhì)保障壓力，而現(xiàn)有治污措施和工程保障能力尚不足以支撐和應(yīng)對新的治污形勢。目前，南四湖流域面臨的主要污染包括化學(xué)需氧量、總磷和氟化物等，在“治、用、?！绷饔蚓C合治理策略下[13]，第一，要繼續(xù)加強(qiáng)流域控污減排力度，根據(jù)水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)及水環(huán)境容量總量控制倒逼重點(diǎn)排污企業(yè)實(shí)施源頭減排和提標(biāo)改造，“以用促治”導(dǎo)向下，陸續(xù)推進(jìn)城鎮(zhèn)污水、農(nóng)村污水、工業(yè)廢水資源回收利用，要將陸源污染防治牢牢控制在河道外進(jìn)行；第二，要充分發(fā)揮流域16處截蓄導(dǎo)用工程效能，調(diào)水期間嚴(yán)禁污水下泄入湖，經(jīng)就地攔截、生態(tài)消納后合理導(dǎo)向工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉、景觀用水、生態(tài)補(bǔ)水等[14]，逐步將中水資源納入流域水資源整體配置體系；第三，考慮到攔蓄水體流動性差、水動力不足等特點(diǎn)，應(yīng)加強(qiáng)水體自凈及水力調(diào)控措施，實(shí)施截蓄導(dǎo)用工程群的生態(tài)調(diào)度，同時利用攔蓄水體開展生態(tài)環(huán)境修復(fù)與濱水景觀營造，逐步形成環(huán)南四湖大生態(tài)廊道，真正將南四湖流域打造成為清水走廊。

3.4 提升流域水生態(tài)健康水平

山東省淮河流域水資源開發(fā)利用水平較高，河道閘壩林立、渠庫化嚴(yán)重。水利設(shè)施的建設(shè)對流域水系結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生明顯干擾，導(dǎo)致河流天然凈流量大幅減少，河流的生態(tài)基流得不到充分保障。第一，要以河湖健康管理為導(dǎo)向，將流域范圍內(nèi)具有重要生態(tài)涵養(yǎng)功能的河湖納入流域生態(tài)健康監(jiān)管體系，推進(jìn)水生生物及其棲息生境的常態(tài)化監(jiān)測調(diào)查[15]，定期開展重點(diǎn)河湖生態(tài)健康評價，加強(qiáng)科學(xué)管理水平；第二，要注重發(fā)揮水利工程生態(tài)效應(yīng)，以SL/T 800—2020《河湖生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)工程技術(shù)導(dǎo)則》為指導(dǎo)加強(qiáng)流域內(nèi)涉水工程的生態(tài)設(shè)計(jì)理念，在工程任務(wù)中明確其生態(tài)流量保障、水質(zhì)保護(hù)與改善、水體自凈能力提高、河湖生態(tài)保護(hù)與修復(fù)、水文化景觀構(gòu)建等生態(tài)任務(wù)，同步加強(qiáng)現(xiàn)有水利工程的生態(tài)化改造和生態(tài)調(diào)度能力，加強(qiáng)水生態(tài)修復(fù)工程建設(shè)與運(yùn)行維護(hù)水平，有序恢復(fù)河湖生態(tài)功能。

4 結(jié)語

當(dāng)前，山東省淮河流域面臨著較為嚴(yán)峻的水環(huán)境安全形勢，主要問題包括水質(zhì)達(dá)標(biāo)率偏低、河流徑污比高、面源污染貢獻(xiàn)大、生態(tài)流量保障低等；基于此，本文提出了切實(shí)可行的水環(huán)境治理對策建議，未來時期山東省淮河流域要繼續(xù)深化“治、用、?！钡牧饔蚓C合治理策略，逐漸從污染防治向生態(tài)保護(hù)轉(zhuǎn)變，嚴(yán)格實(shí)施納污紅線管理，以重點(diǎn)片區(qū)南四湖流域?yàn)橥黄瓶谥饾u輻射到整個流域水環(huán)境系統(tǒng)整治，不斷提升流域水生態(tài)系統(tǒng)健康水平。本研究成果可為建設(shè)山東省淮河流域水生態(tài)文明示范帶、沂沭泗河生態(tài)走廊提供重要的技術(shù)支撐，也可為同類北方流域水環(huán)境綜合治理提供技術(shù)思路。