白洋淀流域水資源演變特征與水安全保障對(duì)策

李傳哲，崔英杰，葉許春，劉 佳

（1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院 流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，100038，北京；2.西南大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，400719，重慶）

白洋淀流域隸屬海河流域的大清河水系，地跨河北省、山西省和北京市，流域面積約 3.1 萬(wàn) km2。 流域地勢(shì)西北高、東南低，西北部主要為山區(qū)，中部屬平原地區(qū)，東部為白洋淀淀區(qū)。 白洋淀從北、西、南三面接納瀑河、唐河、漕河、潴龍河等8 條較大的河流入淀，通過淀東北泄洪閘及溢流堰經(jīng)趙王新河，匯入大清河。 白洋淀由143 個(gè)相互聯(lián)系的大小淀泊組成，總面積 366 km2， 蓄水量 10.7 億 m3（大沽高程10.58 m）， 是華北平原最大的淡水湖泊，具有蓄滯洪水、調(diào)節(jié)氣候、降解污染、補(bǔ)充地下水等重要作用，對(duì)維持京津冀大城市群的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)平衡和保持生物多樣性具有重要的生態(tài)安全屏障作用。 2017年4 月雄安新區(qū)設(shè)立，作為新區(qū)規(guī)劃的核心區(qū)域，白洋淀本身的水資源和水安全問題受到廣泛關(guān)注。 然而，受華北地區(qū)氣候暖干化和高強(qiáng)度人類活動(dòng)影響，白洋淀流域水資源、水環(huán)境、水生態(tài)形勢(shì)不容樂觀，流域水安全與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾日益突出。隨著京津冀協(xié)同發(fā)展和雄安新區(qū)建設(shè)的全面推進(jìn)， 如何構(gòu)建和諧的河湖關(guān)系、 有效保護(hù)和合理利用流域水資源、恢復(fù)河湖濕地生態(tài)功能已是當(dāng)務(wù)之急。

一、白洋淀流域水資源演變特征

白洋淀各入淀河流的年際、年內(nèi)變化基本與降水一致。 流域多年平均降水量為495 mm，多年平均潛在蒸發(fā)量為1 210 mm。 流域水資源量變化受氣候和人類活動(dòng)影響較大，經(jīng)歷了四個(gè)階段（見圖 1）：

圖1 白洋淀入淀水量演變過程

①1965 年以前，流域內(nèi)人類活動(dòng)影響相對(duì)較小， 此時(shí)流域產(chǎn)流量整體較高，與降水量基本同步，白洋淀水位維持在8 m 左右。

②20 世紀(jì)60 年代中后期開始至20 世紀(jì)末期， 社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，需水量激增，白洋淀流域相繼興建了大量水利工程， 流域天然徑流開始受到明顯的人為干擾， 入淀水量明顯減少， 特別是 1983—1987 年白洋淀經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)5 年的干淀期， 生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。

③2000 年以來(lái)， 隨著流域內(nèi)人口增加和社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展， 用水量不斷增加，導(dǎo)致徑流急劇減少，平原區(qū)主要入淀河道幾乎常年干涸。

④2012 年至今，引黃入冀補(bǔ)淀的引黃水、南水北調(diào)中線工程的引江水、上游水庫(kù)水的多源補(bǔ)水， 使入淀水量逐漸增加，白洋淀水位逐步恢復(fù)。

構(gòu)建白洋淀湖泊-流域分布式水文模型， 模擬還原 1990—2015 年間天然條件下的流域地表徑流入淀流量多年平均值為 20.86 億 m3（見圖2）。同期“八河”尾閭水文站實(shí)測(cè)入淀流量多年平均值為2.22 億m3。 由此推算，近30 年來(lái)，白洋淀流域多年平均人類活動(dòng)耗水量為18.64 億m3， 占天然徑流量的89.4%， 表明流域內(nèi)水資源開發(fā)利用程度很高，地表水過度使用的現(xiàn)象十分嚴(yán)重。

圖2 1990—2015 年間白洋淀流域天然和人類活動(dòng)影響下的流量變化

為緩解入淀流量減少、改善白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)的缺水狀況， 近20年來(lái)，先后多次從上游王快、西大洋、安各莊等水庫(kù)調(diào)水補(bǔ)淀，以及引岳濟(jì)淀、引黃濟(jì)淀、南水北調(diào)等補(bǔ)水工程陸續(xù)實(shí)施，白洋淀水位逐步恢復(fù)。 其中，2004 年完成的引岳濟(jì)淀補(bǔ)水工程，從海河岳城水庫(kù)累計(jì)引水1.6 億 m3；2006—2011 年間，通過引黃濟(jì)淀工程先后 5 次引水入淀 5.1 億 m3；2018 年以來(lái)， 南水北調(diào)中線工程通過瀑河、北易水兩個(gè)退水閘向白洋淀年均補(bǔ)水約1 億m3。這些措施一定程度上避免了白洋淀水位降低甚至干淀風(fēng)險(xiǎn)，緩解了白洋淀的生態(tài)危機(jī)。

二、白洋淀流域水安全形勢(shì)

白洋淀流域地處溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，降水量少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，水資源總量并不豐富，加之流域人口眾多，農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)，流域水資源供需矛盾突出。 白洋淀流域人均水資源量不足300 m3，遠(yuǎn)低于國(guó)際公認(rèn)的人均500 m3的極度缺水線標(biāo)準(zhǔn)。有研究表明，氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)白洋淀流域徑流量的影響貢獻(xiàn)率分別為40%和60%， 人類活動(dòng)的過度干擾是造成白洋淀流域水資源量匱乏的主要因素。 統(tǒng)計(jì)表明， 白洋淀流域2001—2015 年間水資源開發(fā)利用率高達(dá)128%， 入淀地表徑流較1980—2000 年間減少45%， 主要入淀河流中，除白溝引河、府河和孝義河外，其他河流基本長(zhǎng)年斷流。流域嚴(yán)重缺水，直接導(dǎo)致白洋淀山前平原淺層地下水埋深從20 世紀(jì)80 年代初期的6 m 下降到目前的25 m 左右， 累計(jì)超采地下水資源量約230 億m3。

研究表明，當(dāng)人類活動(dòng)用水量超過河流總流量40%時(shí)，生態(tài)環(huán)境將受到破壞。 白洋淀流域人類活動(dòng)用水量已達(dá)地表徑流量的89%，嚴(yán)重危及河流水質(zhì)和生態(tài)安全。 20 世紀(jì)70 年代初以來(lái)， 白洋淀水質(zhì)總體呈惡化趨勢(shì)， 水質(zhì)條件受入淀水量影響大。2000 年以前，水質(zhì)總體維持在Ⅲ類水以上。 進(jìn)入21 世紀(jì)，受入淀流量急劇下降的影響， 水體惡化趨勢(shì)加劇，水質(zhì)等級(jí)多處于Ⅳ類、 Ⅴ類， 甚至在2005 年 、2006 年 、2014 年 和 2015 年達(dá)到劣Ⅴ類。 近年，白洋淀淀外污染源尚未徹底切斷，污染物總量居高不下， 對(duì)淀區(qū)污染負(fù)荷的貢獻(xiàn)率達(dá)到50%。其中，上游地區(qū)主要污染物化學(xué)需氧量和氨氮年入河量分別超出現(xiàn)狀限排總量的3.3 倍和13.1 倍，水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率僅27.7%； 淀區(qū)內(nèi)居民生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及大規(guī)模粗放式養(yǎng)殖等造成嚴(yán)重的內(nèi)源污染問題，對(duì)淀區(qū)污染的貢獻(xiàn)超過30%。

受氣候、 水文等自然因素變化，疊加工農(nóng)業(yè)及城鎮(zhèn)生活用水、非法圍埝、無(wú)序開發(fā)、上游水利工程蓄水、地下水開采等人為因素變化影響，近40 年來(lái)白洋淀濕地面積呈現(xiàn)減少和干化趨勢(shì)，濕地景觀趨于破碎，生態(tài)功能下降。 20 世紀(jì)六七十年代是白洋淀生物資源最為豐富的時(shí)期，之后受干旱、水體污染影響，生物資源（包括水生植被、 浮游植物、 浮游動(dòng)物、大型底棲動(dòng)物和魚類）呈逐漸減少趨勢(shì)；溯河魚類和順河入淀魚類基本消失或絕跡； 淀內(nèi)蘆葦產(chǎn)量也由60 年前每年 8 000 萬(wàn) t 下降到目前不足 4 500 萬(wàn) t。 近年，隨著雄安新區(qū)建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，白洋淀流域的生態(tài)環(huán)境治理工作受到各級(jí)政府的高度重視，入淀水量和水質(zhì)得到大幅度提升，淀區(qū)生態(tài)功能和物種的多樣性正在逐步恢復(fù)。

三、創(chuàng)新水安全保障策略

白洋淀是雄安新區(qū)的核心區(qū)域，為促進(jìn)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的健康持續(xù)發(fā)展，保障雄安新區(qū)水城共融的城市建設(shè)， 需要著眼可持續(xù)水資源管理，從流域尺度上創(chuàng)新水安全保障策略。

1.積極推廣節(jié)水措施，逐步推進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)

白洋淀流域?qū)偎Y源嚴(yán)重短缺地區(qū)。 流域內(nèi)幾乎所有的地表水資源都被利用，進(jìn)一步的開發(fā)利用將不可避免加劇供需矛盾。 農(nóng)業(yè)灌溉是白洋淀流域最大的水資源用戶，流域內(nèi)河北省萬(wàn)畝以上灌區(qū)20 余處， 農(nóng)業(yè)灌溉用水量巨大是導(dǎo)致地表徑流大幅度減少的重要原因。 當(dāng)前情況下，嚴(yán)格執(zhí)行用水總量、用水效率和水功能區(qū)限制納污“三條紅線”，大力推進(jìn)地下水壓采工作，以水而定、量水而行，把水資源作為最大的剛性約束，積極發(fā)展節(jié)水技術(shù)、 逐步推進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。農(nóng)業(yè)方面，大力調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，大力推廣管灌和噴灌技術(shù)，減少高耗水作物的種植面積、擴(kuò)大休耕面積，將節(jié)水技術(shù)和休耕模式相結(jié)合，休耕期可采取黑膜覆蓋等措施。 工業(yè)和城市發(fā)展方面，應(yīng)緊密結(jié)合產(chǎn)業(yè)布局和城市規(guī)劃，逐步推進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，淘汰高耗水和重污染企業(yè)，提高工業(yè)用水重復(fù)利用率。 此外，應(yīng)大力宣傳節(jié)約用水全民行動(dòng)，推廣實(shí)施城市居民生活節(jié)水措施等。

2.嚴(yán)格污染控制目標(biāo)，加強(qiáng)流域綜合治理

作為流域匯水洼地，白洋淀面臨的水環(huán)境水生態(tài)問題，是整個(gè)流域乃至華北平原長(zhǎng)期人類活動(dòng)作用累積的結(jié)果。 必須以流域?yàn)閱卧?，以系統(tǒng)思路推進(jìn)流域水環(huán)境綜合整治，切實(shí)做到內(nèi)外結(jié)合、水陸統(tǒng)籌、上下游聯(lián)動(dòng)。 在流域上游山區(qū)，加大水土保持治理力度，實(shí)施退耕還林、植樹造林等措施， 提高山區(qū)水資源涵養(yǎng)效果，實(shí)現(xiàn)清水產(chǎn)流；在流域下游平原地區(qū)，大力發(fā)展生態(tài)綠色農(nóng)業(yè)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)，加強(qiáng)城鎮(zhèn)地區(qū)生產(chǎn)生活污水的截流處理以及農(nóng)村“三廢”集中處理，嚴(yán)格實(shí)施污染源治理，提高污水處理能力，確保各類用水達(dá)標(biāo)排放，利用河岸帶、濕地等多層生態(tài)格局，提升入淀水質(zhì)。 對(duì)白洋淀淀區(qū)，應(yīng)實(shí)施嚴(yán)格的水功能區(qū)納污紅線管理，徹底取締淀區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖，整體搬遷淀區(qū)內(nèi)零散居民村落。 對(duì)部分阻水區(qū)域，通過清淤疏浚以及生態(tài)修復(fù)工程，恢復(fù)濕地自然景觀和水體生態(tài)功能。

3.著力推進(jìn)污水資源化，實(shí)現(xiàn)再生水循環(huán)利用

嚴(yán)格執(zhí)行大清河重點(diǎn)流域污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，加快完成相關(guān)城市污水處理廠提標(biāo)改造，同步加強(qiáng)再生水利用設(shè)施建設(shè)， 結(jié)合白洋淀上游各地非常規(guī)水資源配置情況， 鼓勵(lì)將再生水優(yōu)先用于河道補(bǔ)水、 生態(tài)景觀等。 提高再生水處理標(biāo)準(zhǔn)，加快推進(jìn)上游城市雨污管網(wǎng)分流、 老舊排水管網(wǎng)更新改造， 加快污水處理和再生水利用設(shè)施建設(shè)， 逐步建設(shè)村級(jí)污水處理設(shè)施。 將再生水納入水資源統(tǒng)一調(diào)配，實(shí)現(xiàn)多水源聯(lián)合調(diào)度，優(yōu)化配置，循環(huán)利用，全面提高再生水利用比例。

4.增強(qiáng)流域河庫(kù)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)水源科學(xué)調(diào)控

當(dāng)前，白洋淀入淀水量很大程度上受上游水庫(kù)控制，出淀水量由棗林莊閘和趙北口溢流堰控制。 受高強(qiáng)度人類活動(dòng)影響， 流域內(nèi)天然河道損壞、 被開發(fā)占用的現(xiàn)象仍較嚴(yán)重，水體連通性大幅度降低，不僅妨礙了河道的輸水功能，影響行洪，而且增加了河道水質(zhì)污染風(fēng)險(xiǎn)。 針對(duì)這一現(xiàn)狀， 應(yīng)充分做好病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固，清理修復(fù)被侵占損壞的河道，提高流域內(nèi)河庫(kù)濕地連通性，形成縱橫交織的大水網(wǎng)。 依托流域水網(wǎng)，積極開展河渠互濟(jì)調(diào)蓄洪水資源，最大程度地把洪水蓄留在河道中，增加水流的滯留時(shí)間。 與此同時(shí)，科學(xué)制定上游水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度方案， 加強(qiáng)水庫(kù)汛期蓄水、枯期抗旱與生態(tài)調(diào)度分析，挖掘水庫(kù)防洪調(diào)度與興利潛力，保障河道和淀區(qū)常年維持穩(wěn)定的生態(tài)基流。 通過河庫(kù)聯(lián)動(dòng)和水資源科學(xué)調(diào)控，讓整個(gè)流域的水活起來(lái)，達(dá)到空間均衡和良性循環(huán)的目的，從而改變流域“有河皆干”的現(xiàn)狀。

5.拓展流域外調(diào)水通道，保障水源多源補(bǔ)給

白洋淀流域引調(diào)水工程實(shí)施多年，在保護(hù)淀區(qū)水環(huán)境、發(fā)展區(qū)域經(jīng)濟(jì)等方面取得一定的效益。 隨著流域社會(huì)發(fā)展和人口增長(zhǎng)，水資源緊缺形勢(shì)依舊嚴(yán)峻，跨流域調(diào)水將是實(shí)現(xiàn)區(qū)域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)健康持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。 當(dāng)前流域的外調(diào)水工程主要是引黃入冀補(bǔ)淀和南水北調(diào)中線工程。尤其南水北調(diào)中線水源水量較為穩(wěn)定，水質(zhì)好，后期可統(tǒng)籌分配一定水量指標(biāo)供給白洋淀，建立長(zhǎng)效補(bǔ)水機(jī)制， 保證特殊干旱年份下的穩(wěn)定補(bǔ)給。 此外，可考慮南水北調(diào)東線向白洋淀及雄安新區(qū)補(bǔ)水，再加上流域節(jié)水深入開展和地下水壓采修復(fù)，有望從根本上緩解白洋淀流域水資源緊缺的局面。

6.加強(qiáng)氣候變化研究，科學(xué)防范水旱災(zāi)害

白洋淀地處大清河水系的蓄滯洪區(qū)低洼地帶，流域中游骨干河道尚未進(jìn)行徹底治理，目前白溝河、新蓋房分洪道防洪標(biāo)準(zhǔn)還較低。 白洋淀流域氣候年際波動(dòng)大，多雨年和少雨年的年降水量相差在450 mm 以上，并且近幾十年，白洋淀流域氣候呈現(xiàn)暖干化發(fā)展趨勢(shì)，這些都將加劇流域水安全風(fēng)險(xiǎn)。 針對(duì)這一問題，一要轉(zhuǎn)變流域重抗旱輕防洪觀念，高度重視氣候變化可能導(dǎo)致的水旱災(zāi)害；二要加強(qiáng)對(duì)土壤墑情、降水、流量、水位、地下水、 水庫(kù)蓄水等在內(nèi)的全方位氣象、水文監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握水、旱情勢(shì)，為防汛抗旱決策提供基本依據(jù)；三要科學(xué)編制新形勢(shì)下流域防洪規(guī)劃，利用氣象水文預(yù)報(bào)模型等先進(jìn)手段，科學(xué)評(píng)估不同氣候條件下流域水文水資源動(dòng)態(tài)變化特征，提高應(yīng)對(duì)流域氣候變化的能力。

7.加快制度改革創(chuàng)新，強(qiáng)化政府管理職能

白洋淀流域水安全形勢(shì)嚴(yán)峻，流域水安全保障必須加快制度創(chuàng)新，深入探索白洋淀流域生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)修復(fù)的生態(tài)文明制度體系，讓制度成為剛性約束和不可觸碰的紅線。 在治理過程中，必須加強(qiáng)黨的領(lǐng)導(dǎo)，充分發(fā)揮政府作用，合理劃分各級(jí)政府事權(quán)職責(zé)。 全面推行河湖長(zhǎng)制，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各部門力量，運(yùn)用法律、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等手段保護(hù)水環(huán)境。 同時(shí)，還要注重市場(chǎng)引導(dǎo)，理順?biāo)畠r(jià)形成機(jī)制，充分發(fā)揮價(jià)格杠桿作用和市場(chǎng)配置資源的優(yōu)勢(shì)。

四、結(jié) 語(yǔ)

白洋淀流域水資源開發(fā)利用程度高，水資源供需矛盾突出，水環(huán)境污染及水生態(tài)退化嚴(yán)重， 歷史欠賬多，地下水修復(fù)難度大，水安全整體形勢(shì)嚴(yán)峻。 為推進(jìn)雄安新區(qū)水城共融的城市建設(shè)， 需要著眼可持續(xù)水資源管理， 從流域尺度上創(chuàng)新水安全保障策略。 解決白洋淀流域水資源與生態(tài)安全突出問題， 必須綜合采用節(jié)約用水、 污染控制、 中水回用、水系連通、域外調(diào)水，以及加強(qiáng)氣候變化研究、 強(qiáng)化制度保障等措施， 促進(jìn)流域水資源健康可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境改善。