三峽庫區(qū)水生態(tài)環(huán)境風險與對策

賈寶杰，張建永，黃 茁，張 萍

（1.長江水利委員會長江科學院，430010，武漢；2.水利部水利水電規(guī)劃設計總院，100120，北京）

三峽工程建成后，防洪、發(fā)電、航運等綜合效益全面發(fā)揮，社會效益、生態(tài)效益巨大。三峽工程是治理長江和開發(fā)利用長江水資源的關鍵性骨干工程，在共抓長江大保護中發(fā)揮骨干主力作用，三峽庫區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和長期可持續(xù)發(fā)展對統(tǒng)籌山水林田湖草沙、推動地區(qū)發(fā)展具有重要作用。三峽后續(xù)工作規(guī)劃自2011年實施以來，各項工作有序推進，成效不斷顯現(xiàn)，三峽庫區(qū)污染防治能力大幅度提升，水環(huán)境質量穩(wěn)中向好，消落帶植被恢復、濕地多樣性保護規(guī)劃任務基本完成。但三峽庫區(qū)屬于山地丘陵峽谷地帶，資源環(huán)境生態(tài)承載力有限，三峽后續(xù)工作規(guī)劃實施中山水林田湖草沙系統(tǒng)治理統(tǒng)籌不足，面源污染防治、生態(tài)屏障區(qū)及重要支流水土保持、森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、陸生生物多樣性保護等完成情況與規(guī)劃任務差距較大，入庫污染負荷壓力仍然較大，庫周生態(tài)系統(tǒng)結構不完善，消落帶生態(tài)調節(jié)功能弱，生態(tài)環(huán)境承載力與經濟發(fā)展的矛盾突出，水生態(tài)空間管控體系還未全面建立，三峽庫區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)質量穩(wěn)定性和可持續(xù)性仍面臨較大風險和隱患。因此，研究三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境風險與對策，對維持三峽庫區(qū)水生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

一、庫區(qū)水生態(tài)環(huán)境概況

1.水資源

三峽水庫總庫容393億m3，正常蓄水位175 m，根據(jù)《三峽工程公報2020》，庫區(qū)地表水資源量為549.40億m3，地下水資源量為104.73 億m3，水資源總量為549.40億m3。

2.水環(huán)境

三峽庫區(qū)干流長663 km，干流整體水質較好；入庫支流眾多，水質存在明顯差異。根據(jù)1998—2019年重慶寸灘、涪陵清溪場、萬州沱口、奉節(jié)十里鋪、碚石（官渡口）、宜昌太平溪等6 個斷面的逐月水質監(jiān)測數(shù)據(jù)，三峽庫區(qū)干流主要控制斷面水質均為Ⅱ～Ⅲ類。入庫支流全年水質達標率為100%的有20 條，水質以Ⅱ～Ⅲ類為主；碧溪河、龍溪河、桃花溪、御臨河、璧南河和臨江河等6 條入庫支流部分月份水質較差，主要超標物為總磷。

3.水生態(tài)

1988—1989年三峽水庫運行前，干支流共有魚類148 種，2005—2008 年試運行期間，干支流共調查到魚類117種，2019年（正式運行期間）干支流共采集到魚類149 種，魚類群落結構從喜流水性種類為主向喜靜、緩流生境種類為主轉變。

4.監(jiān)測體系

1996年，原國務院三峽工程建設委員會組建了跨地區(qū)、跨部門、跨學科的長江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)在三峽庫區(qū)干支流及長江中下游至河口干流等重要水域設置監(jiān)測斷面，開展水文、水質、水生態(tài)等方面的監(jiān)測，1999—2017年連續(xù)19年編制《長江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測公報》向國內外公開發(fā)布。2019年，水利部為進一步加強指導，監(jiān)督三峽工程運行安全和三峽水庫蓄退水安全工作等，構建了三峽工程運行安全綜合監(jiān)測系統(tǒng)，主要包含三峽庫區(qū)水環(huán)境監(jiān)測、三峽工程運行安全監(jiān)測、三峽庫區(qū)安全監(jiān)測、三峽庫區(qū)經濟社會監(jiān)測、三峽工程安全綜合管理等9個子系統(tǒng)和31個監(jiān)測站。2019年和2020年分別發(fā)布《三峽工程公報》，主要包括三峽工程運行調度、防洪、發(fā)電、航運、水資源、輸沙、水土保持等方面的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

5.生態(tài)與環(huán)境保護成效

2011 年6 月，國務院批準實施《三峽后續(xù)工作規(guī)劃》；2014 年12 月，國務院批復同意《三峽后續(xù)工作規(guī)劃優(yōu)化完善意見》，作為規(guī)劃的調整和補充，與規(guī)劃一并實施；2020 年，水利部長江水利委員會對《三峽后續(xù)工作規(guī)劃》進行了修編，該規(guī)劃是三峽庫區(qū)現(xiàn)行的總體規(guī)劃，規(guī)劃實施圍繞保護三峽水庫水質、維護庫區(qū)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)的目標，通過污染防治與水質保護、消落帶生態(tài)環(huán)境保護、生態(tài)屏障區(qū)建設、庫區(qū)水生態(tài)修復與生物多樣性保護推進三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境保護工作。

截至2020年年底，三峽庫區(qū)水生態(tài)環(huán)境保護項目已完工909個，開工率達到98%，竣工驗收率74%。目前，庫區(qū)干流水質為優(yōu)，支流水質總體良好，主要斷面入庫水質總體保持Ⅱ～Ⅲ類標準；消落帶植被恢復、濕地多樣性保護規(guī)劃任務基本完成，但145～170 m范圍內受消落帶治理技術不成熟的制約，生態(tài)修復技術仍無法大規(guī)模推廣；庫區(qū)生態(tài)屏障區(qū)森林覆蓋率達到70%以上，但重要支流水土流失治理進度滯后。

二、庫區(qū)風險源識別與分析

1.庫區(qū)部分支流水質不穩(wěn)定，支流回水區(qū)水華風險較大

據(jù)統(tǒng)計，水庫蓄水至2021 年，三峽庫區(qū)共發(fā)生水華201 起，涉及26 條支流，主要發(fā)生在回水區(qū)、河口、庫灣等水流條件較差的水域，藍藻、綠藻、硅藻、甲藻、隱藻水華都有出現(xiàn)。庫區(qū)近幾年水華發(fā)生次數(shù)減少，但香溪河、大寧河、小江等支流歷年水華發(fā)生頻率高，部分支流水華發(fā)生風險仍較大。目前，長江干流庫區(qū)段水質總體維持在Ⅱ～Ⅲ類水平，支流回水區(qū)水體總體為中營養(yǎng)狀態(tài)，富營養(yǎng)化趨勢得到初步遏制。庫區(qū)支流富營養(yǎng)化問題仍未明顯改善，部分河段還存在水質超標問題，且重點支流水華類型存在由河流型水華（硅藻、甲藻等）向湖泊型水華（藍藻、綠藻等）演變的趨勢，支流水華仍威脅水庫生態(tài)安全和水質安全。

2.入庫污染負荷大，引發(fā)水質不穩(wěn)定風險

依據(jù)《重慶統(tǒng)計年鑒》《恩施州統(tǒng)計年鑒》《宜昌市統(tǒng)計年鑒》，2010—2020 年，三峽庫區(qū)第一產業(yè)增幅約169%，農業(yè)產值增量約占農林牧漁總產值增量的60%。2020 年三峽庫區(qū)38 個區(qū)縣（除重慶市開州區(qū)、梁平區(qū)、武隆區(qū)、渝中區(qū)外）農用化肥施用量（折純）達到65.70 萬t，農藥使用量1.2 萬t，平均化肥使用強度達319.14 kg/hm2，我國目前沒有統(tǒng)一的化肥使用強度限值，但已超過發(fā)達國家設置的225 kg/hm2安全上限。目前，三峽庫區(qū)流域仍以農業(yè)為主，傳統(tǒng)農業(yè)占比較大且人多地少。在耕地面積嚴重不足、土質本底狀況欠佳等客觀條件下，第一產業(yè)尤其是農業(yè)的發(fā)展更多借助于肥料、農藥等大量生產資料的投入，這些化肥隨降雨徑流直接入庫，久而久之會對庫區(qū)內生態(tài)環(huán)境、土壤底質、農作物、入庫水體水質等造成污染和損害，影響三峽庫區(qū)水質的穩(wěn)定性和持續(xù)性。此外，農村污水收集率不高，且未全覆蓋，入庫排污口整治推進緩慢，點源入庫污染負荷未得到明顯改善；庫區(qū)內部分流域周邊多為山地、農田和荒坡，土壤抗侵蝕能力差，暴雨時泥沙攜帶污染物大量入庫，對庫區(qū)水質造成一定威脅。

3.消落帶生態(tài)系統(tǒng)不穩(wěn)定風險

三峽水庫消落帶屬于“自然—經濟—社會”復合系統(tǒng)，受水庫周期性調度影響最大，是三峽流域生態(tài)系統(tǒng)中物質物理、化學遷移轉化非常活躍的區(qū)域，也是生物基因信息傳遞的紐帶，在水位頻繁波動的影響下，其生物群落的結構和多樣性表現(xiàn)出顯著不穩(wěn)定性。三峽水庫消落帶是一個高度脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，主要原因是其自然環(huán)境的特殊性、水庫水位的反季節(jié)頻繁漲落影響以及周邊人為活動的干擾作用。2011—2019年，三峽后續(xù)工作批復消落帶保護補助資金共82.25億元，開展了眾多消落帶保護修復工程。175 m以上消落帶修復與城市景觀、居民休閑廣場相結合，美化了消落帶景觀，發(fā)揮了重要的人文景觀生態(tài)服務功能；170～175 m消落帶人工修復的喬灌木植被經過每年短暫的水淹，植物存活狀況依然良好，發(fā)揮了較好的護岸、緩沖、水質凈化、提供生物棲息地、立體生態(tài)景觀美化等多種生態(tài)服務功能，技術取得較好的效果。但三峽庫區(qū)干流長663 km，消落帶區(qū)域特征非常明顯，自然恢復生物種類少，群落結構簡單，以草本植物為主，生態(tài)調節(jié)功能弱，尚無多時空尺度消落帶生態(tài)結構與功能協(xié)同治理的技術指導，對三峽庫區(qū)消落帶生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性造成一定威脅。

4.生態(tài)系統(tǒng)結構不穩(wěn)定風險

三峽水庫蓄水后，部分物種生存空間被占據(jù)或生境發(fā)生改變，直接淹沒高等珍稀陸生植物數(shù)百種。由于三峽大壩攔蓄，壩上壩下的水文特性、河流流態(tài)、河道河勢、水文泥沙等條件的改變，魚類等重要水生生物的棲息地、產卵場和索餌環(huán)境發(fā)生巨大變化，特別是洄游產卵的魚類，庫區(qū)生物多樣性受到威脅。

三峽庫區(qū)山地較多，旱地農業(yè)用地主要為丘陵和坡地。在三峽庫區(qū)的山地、坡地發(fā)展種植業(yè)，除了要給當?shù)貛砹己玫慕洕б?，還要承擔水土保持、水源涵養(yǎng)等生態(tài)功能。但三峽庫區(qū)坡地開發(fā)強度較大，部分地區(qū)種植品種單一，對單一物種難以預料又具有重大危害的蟲害暴發(fā)、物種入侵或是全球氣候變化風險，未來產業(yè)結構失衡或生態(tài)系統(tǒng)結構功能崩塌可能出現(xiàn)，進而對庫區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)產生威脅，此類風險因后果嚴重應當給予足夠重視。

三峽庫區(qū)的支流流域中，依然存在著生物多樣性下降的風險。三峽庫區(qū)各支流小水電站數(shù)量多，退出難度大、進展慢，生態(tài)流量泄放不到位時有發(fā)生，魚類及依賴水系活動和生活的動植物在空間上被分隔，對支流生態(tài)廊道的暢通性造成較大影響，依賴水源流動進行物種傳播擴散的繁殖行為受到威脅，對物種遺傳多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性造成極大挑戰(zhàn)。

5.農村供水保障率和飲水安全風險

庫區(qū)流域內部分農村飲水安全工程數(shù)量多、分布廣，但是供水覆蓋率和供水效率難以保證。部分供水泵站海拔高、成本高，住戶因飲水單價過高放棄使用自來水；農村居民居住分散，集中供水難以全面覆蓋；山地種植作物灌溉困難，極端干旱氣候下種植業(yè)有大面積減產風險；高山旅游避暑勝地、康養(yǎng)山莊等綠色旅游產業(yè)蓬勃發(fā)展，旅游產業(yè)用水需求不斷增加，亟須一批骨干性水源工程支撐；部分工程運行已久，輸配水管網老舊，難以滿足鄉(xiāng)村振興各項產業(yè)的發(fā)展要求，庫區(qū)農村供水安全保障存在一定風險。除此之外，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)集中供水工程和農村分散式供水工程的水處理工藝落后，凈化和消毒設施不達標，大量農村居民飲用水受到生活污水和農業(yè)面源污染威脅，部分水源地水質不達標，難以滿足飲用需求。

6.水域岸線不穩(wěn)定風險

當前，三峽干流和部分支流消落帶生態(tài)修復成效顯著，庫周岸線整體相對穩(wěn)定。但庫區(qū)逐漸顯現(xiàn)出一些亟須解決的新情況、新問題：一是出現(xiàn)新的岸線不穩(wěn)定區(qū)域，需要開展治理。由于三峽水庫多年周期性漲落，一些新的庫岸險段逐漸顯露，對險段周圍公路、橋梁的安全與穩(wěn)定等造成威脅。二是岸線利用不科學，未能與庫容保護、生態(tài)環(huán)境保護和安全防護等問題有機結合，硬質護岸未能體現(xiàn)生態(tài)和景觀特征。三是部分主河道及支流的生態(tài)空間均未劃定，流域河道生態(tài)管理粗放，存在侵占河道河床、在河灘地種植果樹（蔬菜）等現(xiàn)象，岸線安全穩(wěn)定存在一定風險。

7.資源承載力不均衡風險

近年，三峽庫區(qū)內城鎮(zhèn)建設用地面積逐年增加，城市擴張速度和強度發(fā)生變化。庫區(qū)整體生態(tài)承載力處于中等水平且呈穩(wěn)步上升狀態(tài)，但受到地區(qū)氣候、地形、水源等方面限制，庫區(qū)流域資源環(huán)境承載能力展現(xiàn)出明顯的區(qū)域差異性，在空間上表現(xiàn)為西少東多、庫尾少庫首多的特點。除此之外，其他各項自然資源的承載力也不盡相同，產業(yè)發(fā)展和經濟發(fā)展受各種資源承載力的制約，發(fā)展進程中要充分考慮地區(qū)的各項資源承載力，一旦突破生態(tài)系統(tǒng)承載力的上限，將會對地區(qū)生態(tài)環(huán)境產生巨大影響。

8.極端氣候條件下水生態(tài)系統(tǒng)不穩(wěn)定風險

三峽庫區(qū)屬于典型的高山峽谷生態(tài)系統(tǒng)，受人為活動影響，其生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱，生態(tài)系統(tǒng)多樣性與穩(wěn)定性不高，抗干擾能力差，極易發(fā)生生態(tài)系統(tǒng)退化。得益于三峽工程的蓄水調節(jié)能力，庫區(qū)及長江下游的防洪防汛得到保障，同時在極端干旱的情景下，三峽工程發(fā)揮著戰(zhàn)略性水源地的作用。河岸的陸地生態(tài)系統(tǒng)是水生態(tài)系統(tǒng)的重要載體，承擔著涵養(yǎng)水源和穩(wěn)定岸坡的巨大作用。在未來的氣候變化中，極端氣候條件可能會對陸地植被系統(tǒng)造成較大影響，尤其是農業(yè)種植單一和生態(tài)較為脆弱地區(qū)，“氣候—植被—土壤—水體”將多方位、多視角地影響水生態(tài)系統(tǒng)，三峽庫區(qū)氣候演變趨勢、植被覆蓋動態(tài)變化、土壤侵蝕風險時空分布特征及森林植被生態(tài)效益都會對水生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定產生影響。

9.航運風險

2019年度三峽庫區(qū)客船生活污水產生量約為179.5萬t，其中客船產生127.7萬t，非客船產生51.8萬t。客船是庫區(qū)生活污水的主要來源，盡管近年船舶生活污水量呈下降趨勢，但是總量仍然較大，其產生的水環(huán)境風險仍需關注，且目前三峽庫區(qū)注冊船舶生活污水處理裝置安裝率為77.3%，仍有提升空間。

隨著貨運量的持續(xù)增長，危險化學品運量也呈現(xiàn)增長勢頭。三峽庫區(qū)因特殊的水源戰(zhàn)略地位，一旦發(fā)生水上危險品泄漏事故，將嚴重威脅三峽庫區(qū)的生態(tài)與環(huán)境和沿江人民的飲水安全。因此，在三峽庫區(qū)客貨運經濟效益不斷提高的同時，必須高度重視危險品運輸?shù)臐撛陲L險，提高船舶突發(fā)污染事故的應對能力。

三、水生態(tài)環(huán)境風險防范對策

1.建立三峽庫區(qū)農業(yè)污染源控制機制

要建立控制庫區(qū)面源污染擴大化的有效機制，大力推動有機肥替代化肥，切實加大有機肥料生產規(guī)模和補貼力度，加強生物科技、儀器裝置等技術和設備研發(fā)與應用推廣，鼓勵庫區(qū)內農業(yè)生產科學施用有機肥料。全面推進施用生物農藥，逐步建立生物農藥統(tǒng)一配送物流網絡，開展村鎮(zhèn)農業(yè)物資統(tǒng)一物流配送站及網點建設，構建完善的生物農藥標準化配送體系。積極推廣使用防控病害、蟲害的生物農藥、物理儀器設備。不斷加大三峽庫區(qū)農業(yè)面源污染綜合治理覆蓋度，大力推進化肥農藥減量增效，減少化肥農藥的使用量，提高生物農藥的市場份額。

2.完善水生態(tài)監(jiān)測站網體系

為了保障三峽庫區(qū)水生態(tài)的穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展，需建立完善的監(jiān)測體系，以流域生態(tài)系統(tǒng)整體性和完整性為出發(fā)點，構建統(tǒng)一的水生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測站網體系。為全面、系統(tǒng)地監(jiān)測三峽庫區(qū)的生態(tài)環(huán)境質量，應建立干支流完善的監(jiān)測體系。在三峽庫區(qū)的上、中、下游段選擇具有代表性的監(jiān)測站點，并在32 條支流的主要控制斷面建立監(jiān)測站點，構建監(jiān)測站網體系，開展水環(huán)境、水生態(tài)、水資源、植被等方面的監(jiān)測。在庫區(qū)重要的種質資源保護區(qū)內對稀有、特有、重要水生動植物設置專項監(jiān)測，在三峽庫區(qū)消落帶建立消落帶監(jiān)測體系。

3.確保重點河流生境貫通性

三峽庫區(qū)小水電站數(shù)量多、分布廣，將河流分成了數(shù)量眾多的生境斑塊，對物種遷移繁衍和生物多樣性維持帶來巨大挑戰(zhàn)。庫區(qū)流域保護與發(fā)展過程中，應在滿足發(fā)展需求的前提下最大限度地保持生態(tài)系統(tǒng)的原真性，減少對自然的干擾，降低小水電開發(fā)對環(huán)境的影響，尤其是對河流原真生境的干擾，保障確有必要水利工程的生態(tài)流量，完善小水電站生態(tài)流量在線監(jiān)控平臺，強化水利工程生態(tài)流量泄放監(jiān)管。鼓勵小水電退出激勵機制，保證每個小流域存在一條流量充沛、生物物種多樣、流動順暢的河流。暢通河流生態(tài)廊道，逐步恢復水生生境的連通性，形成暢通的物質與能量交換通道，以保護生物多樣性，提高流域多種生態(tài)系統(tǒng)結構和功能的穩(wěn)固性。

4.強化消落帶利用與管理

三峽庫區(qū)蓄水20 年間，消落帶水位反復漲落，庫岸再造活動逐漸減弱，天然狀態(tài)下，消落帶逐步構建起結構簡單、抗干擾能力弱的季節(jié)性濕地生態(tài)系統(tǒng)。按照消落帶生態(tài)系統(tǒng)結構特征，針對當前存在的生態(tài)環(huán)境問題與管理需求，開展消落帶保護與利用分區(qū)。在城鎮(zhèn)段，采取消落帶景觀文化與生態(tài)系統(tǒng)功能修復工作，在非城鎮(zhèn)段，采取以自然恢復為主、人工修復為輔的模式，使生態(tài)系統(tǒng)正常發(fā)育，達到穩(wěn)定狀態(tài)。

5.生態(tài)屏障區(qū)種植業(yè)生態(tài)網格建設

當前，庫區(qū)種植業(yè)因其生產模式特點地上植被單一，長期種植對土壤功能結構、生物多樣性等產生重大影響。如柑橘種植區(qū)行間土壤裸露，地表無水土保持功能措施，水土流失風險較大。面臨水土流失、生物多樣性喪失以及種植單一等帶來的風險，需要探索經濟效益高、生態(tài)風險小的種植模式，間作套作等種植模式是較好的解決辦法。建議對單位面積的柑橘、茶園等進行生態(tài)條帶建設，生態(tài)條帶連接進而組成生態(tài)網格。生態(tài)條帶主要由當?shù)貎?yōu)勢群落組成，移栽喬木、林下灌木草本群落采用自然恢復模式，以此解決地表裸露面積大、物種單一、土壤退化的問題，同時對農業(yè)面源污染起到一定控制作用。

6.農業(yè)區(qū)陸域緩沖區(qū)建設

目前對于庫區(qū)農業(yè)化肥、農藥等面源污染源，多采取減量增效、控制使用的方式，但農業(yè)污染經源頭減量后仍有部分污染物隨地表徑流進入三峽庫區(qū)。陸域緩沖區(qū)結合污染物的地表遷移路徑，因地制宜選用過程攔截技術，可對污染物進行攔截、吸附、轉化和降解，進一步降低入庫污染量。源頭、過程等多方面的污染源控制管理是減少面源污染的有效手段，能夠有效緩解庫區(qū)水質惡化、水環(huán)境污染等問題。對于庫區(qū)生態(tài)屏障區(qū)內農業(yè)種植較多的地區(qū)，在農業(yè)生產地帶和庫區(qū)岸線之間設置生態(tài)溝渠，以減少農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)向庫區(qū)水體遷移輸送大量營養(yǎng)物質；也可在沿岸種植綜合植物緩沖帶，對匯流進行攔截，大量降低入水體污染物。