湖北省漢江流域水利高質(zhì)量發(fā)展路徑與對(duì)策研究

余之光,宋雅靜,王 偉,常景坤

(1.湖北省水利水電規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司,湖北 武漢 430070; 2.長(zhǎng)江科學(xué)院 水資源綜合利用研究所,湖北 武漢 430010)

0 引 言

漢江流域是推進(jìn)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展和共建“一帶一路”的重要區(qū)域,是構(gòu)建國(guó)內(nèi)國(guó)際雙循環(huán)新發(fā)展格局的重要支撐。流域水資源、水生態(tài)、水環(huán)境、水災(zāi)害問(wèn)題復(fù)雜、涉及面廣、邊界條件多,流域內(nèi)外、上下游、左右岸、干支流等關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜,尤其是南水北調(diào)中線一期工程通水以來(lái),漢江中下游水文情勢(shì)、水資源供需關(guān)系、水生態(tài)水環(huán)境狀況發(fā)生了重大變化,是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)之一。在水資源問(wèn)題研究方面,曾凌等[1]指出南水北調(diào)中線工程運(yùn)行后漢江中下游水量較以往顯著減少,黃家港站水量減少幅度達(dá)31.8%;張怡雅等[2]指出調(diào)水后漢江中下游區(qū)典型站年徑流量和年水位均較調(diào)水前呈下降趨勢(shì);常福宣等[3]認(rèn)為調(diào)水對(duì)特枯年份漢江中下游供水風(fēng)險(xiǎn)的影響較大。在水生態(tài)問(wèn)題研究方面,尹煒等[4]認(rèn)為漢江中下游生態(tài)復(fù)蘇面臨硅藻水華頻發(fā)、魚類資源萎縮和外來(lái)物種入侵三大主要水生態(tài)問(wèn)題;婁保鋒[5]指出漢江中下游興隆水庫(kù)至漢江江段水生態(tài)環(huán)境已嚴(yán)重受損;粟一帆等[6]研究表明漢江中下游河流生態(tài)健康狀況逐年惡化。在水環(huán)境問(wèn)題研究方面,王珍等[7]指出漢江中下游水體重金屬含量總體呈上升趨勢(shì),支流竹皮河的水體重金屬污染問(wèn)題突出;張強(qiáng)等[8]研究表明漢江中下游干流河道氨氮的水環(huán)境容量已接近負(fù)荷閾值;吳瑕[9]指出南水北調(diào)中線工程實(shí)施后,漢江中下游多年平均COD容量減小了10.1萬(wàn)t/a。目前,對(duì)湖北省漢江流域水安全問(wèn)題研究主要集中在水資源、水生態(tài)、水環(huán)境研究等方面,還缺乏對(duì)湖北省漢江流域的通盤考慮和系統(tǒng)思考。2023年全國(guó)兩會(huì)上,圍繞構(gòu)建漢江經(jīng)濟(jì)帶高質(zhì)量發(fā)展大走廊,周先旺等提出“統(tǒng)籌流域治理、統(tǒng)籌資源整合、統(tǒng)籌產(chǎn)業(yè)布局、統(tǒng)籌文化融合”等意見(jiàn)建議。本文從歷史維度將1949年以來(lái)湖北省漢江流域治水興水歷史劃分為3個(gè)階段,并剖析了各階段主要矛盾和特征,從現(xiàn)實(shí)維度梳理總結(jié)了當(dāng)前湖北省漢江流域水安全存在的問(wèn)題與挑戰(zhàn),從系統(tǒng)維度提出了湖北省漢江流域水利高質(zhì)量發(fā)展路徑與對(duì)策。研究成果對(duì)統(tǒng)籌解決湖北省漢江流域水資源、水生態(tài)、水環(huán)境、水災(zāi)害問(wèn)題具有一定指導(dǎo)和啟發(fā)作用。

1 流域概況

漢江是長(zhǎng)江中游最大支流,干流流經(jīng)陜西、湖北兩省,于武漢匯入長(zhǎng)江。漢江流域面積15.9萬(wàn)km2,湖北省境內(nèi)6.29萬(wàn)km2。漢江干流全長(zhǎng)1 577 km,湖北省境內(nèi)864 km。漢江流域涵蓋湖北省10個(gè)市(林區(qū))的38個(gè)縣(市、區(qū)),國(guó)土面積、總?cè)丝?、耕地和GDP分別占全省的33.5%,29.1%,22.4%,30.8%,是支撐和引領(lǐng)湖北省高質(zhì)量發(fā)展的重點(diǎn)區(qū)域。湖北省漢江流域位置詳見(jiàn)圖1。

圖1 湖北省漢江流域范圍示意Fig.1 Schematic diagram of Hanjiang River Basin in Hubei Province

2 流域治水歷史回顧

丹江口水庫(kù)建成后,湖北省漢江流域迎來(lái)半個(gè)世紀(jì)的水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)蓬勃發(fā)展階段,水治理體系與治理能力現(xiàn)代化建設(shè)持續(xù)推進(jìn),流域水安全保障能力得到顯著提升,漢江高等級(jí)航道優(yōu)勢(shì)逐步顯現(xiàn)[10],為流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)支撐和保障。根據(jù)1949年以來(lái)流域治水主要矛盾變化、階段特征以及重大水利工程建設(shè)情況等,將漢江流域治水歷史劃分為3個(gè)階段,詳見(jiàn)表1。由于南水北調(diào)中線一期通水不到10 a,漢江梯級(jí)開(kāi)發(fā)還未完建,第三階段主要問(wèn)題還暴露不充分不徹底,第三階段末期暫定為2035年。

表1 湖北省漢江流域治水歷史階段劃分

3 流域水安全存在的問(wèn)題與挑戰(zhàn)

經(jīng)過(guò)多年持續(xù)系統(tǒng)治理,湖北省漢江流域基本形成綜合防洪減災(zāi)、水資源綜合配置、大中型農(nóng)田灌排、梯級(jí)航運(yùn)綜合開(kāi)發(fā)等四大體系(表2),水安全形勢(shì)明顯改善,水資源高效利用,糧食安全基礎(chǔ)牢固,航運(yùn)效益顯著。由于大規(guī)模開(kāi)發(fā)建設(shè)、氣候條件和水文形勢(shì)變化、跨流域調(diào)水工程實(shí)施,以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)高速發(fā)展帶來(lái)的人口產(chǎn)業(yè)、資源要素加速集聚和下墊面條件變化等綜合影響,湖北漢江流域呈現(xiàn)出老新水問(wèn)題并存、相互交織的新局面。

表2 湖北省漢江流域四大體系特征

3.1 水生態(tài)與水環(huán)境問(wèn)題

水生態(tài)與水環(huán)境問(wèn)題成為制約流域高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。近20多年來(lái),受上游天然徑流減少明顯、水資源開(kāi)發(fā)利用程度較高、生態(tài)治理措施不足、流域排污總量遞增等多重因素疊加影響,漢江流域水生態(tài)、水環(huán)境問(wèn)題多發(fā)頻發(fā),影響已超預(yù)期。

(1) 水環(huán)境容量減少。南水北調(diào)中線一期工程實(shí)施調(diào)水后,漢江中下游來(lái)水量減少、流速變緩,漢江中下游干流COD水環(huán)境容量減少約1/4,水體自凈能力顯著下降。預(yù)計(jì)引江補(bǔ)漢工程實(shí)施后,36億m3總磷偏高的長(zhǎng)江水(總磷濃度0.1 mg/L)替代優(yōu)質(zhì)的丹江口庫(kù)區(qū)水(總磷濃度0.025 mg/L),將給漢江中下游增加近200 t總磷負(fù)荷量,疊加枯水年份增加、上游來(lái)水持續(xù)減少、陜西引漢濟(jì)渭工程調(diào)水規(guī)模增至15億m3等綜合影響,漢江中下游水環(huán)境容量將進(jìn)一步減少。

(2) 水華問(wèn)題趨于常態(tài)化。據(jù)統(tǒng)計(jì),2015～2021年幾乎每年春節(jié)前后漢江中下游都會(huì)出現(xiàn)不同程度的硅藻水華現(xiàn)象,2018年8月崔家營(yíng)庫(kù)區(qū)甚至出現(xiàn)藍(lán)藻水華,漢江水華問(wèn)題存在頻次增加、范圍擴(kuò)大、時(shí)間延長(zhǎng)的趨勢(shì)。

(3) 生物多樣性降低。漢江中下游原有8處產(chǎn)漂流性魚類產(chǎn)卵場(chǎng),目前僅存3處,魚類資源種群數(shù)量減少25%,魚類產(chǎn)漂流性魚卵數(shù)量減少了約83%,魚類資源呈現(xiàn)加速衰退趨勢(shì),水生植物分布更趨于單一化和碎片化。水庫(kù)低溫水下泄和梯級(jí)電站調(diào)度帶來(lái)的水文情勢(shì)變化也對(duì)漢江流域水生生物尤其是魚類繁殖和種群數(shù)量造成較大影響。

(4) 生態(tài)系統(tǒng)退化。漢江中下游河段常年水位降低,河灘裸露面積增加,通過(guò)漢江進(jìn)行補(bǔ)水的濕地面積、數(shù)量大幅減少,種質(zhì)資源質(zhì)量退化,灘涂濕生植被被陸生植被所代替,生態(tài)功能減弱,生態(tài)系統(tǒng)退化,河流健康狀況存在惡化趨勢(shì)。

3.2 防洪保安基礎(chǔ)不牢固

支撐流域高質(zhì)量發(fā)展的防洪保安基礎(chǔ)還不牢固。湖北省漢江流域綜合防洪減災(zāi)體系已基本形成,但對(duì)標(biāo)高質(zhì)量發(fā)展對(duì)“持久水安全”的要求,還存在突出短板。

(1) 城市防洪防澇的韌性不足。襄陽(yáng)城市防洪保護(hù)圈尚未閉合;梯級(jí)樞紐建成蓄水后,沿江縣市外部排水條件發(fā)生變化,引起新的城市內(nèi)澇問(wèn)題。極端暴雨多發(fā)頻發(fā),部分沿江城市暴雨內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)加劇,比如2022年7月潛江火車站廣場(chǎng)附近出現(xiàn)大面積內(nèi)澇現(xiàn)象。

(2) 堤防建設(shè)還有短板。全長(zhǎng)1 563 km的漢江干堤約有1/3的堤防建設(shè)不達(dá)標(biāo),部分穿堤建筑物年久失修,安全隱患突出。梯級(jí)樞紐建成后庫(kù)區(qū)堤防運(yùn)行工況由臨時(shí)擋水變?yōu)槌Ｄ険跛?近年來(lái)險(xiǎn)情多發(fā)頻發(fā)。漢江干流河勢(shì)不穩(wěn),局部崩岸塌灘時(shí)有發(fā)生,危及堤防安全。

(3) 分蓄洪民垸建設(shè)滯后。漢江中游14個(gè)分蓄洪民垸(有效蓄洪容積35億m3)均未開(kāi)展系統(tǒng)建設(shè),運(yùn)用難度大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),民垸內(nèi)還有約74萬(wàn)hm2(110萬(wàn)畝)耕地和83萬(wàn)人口,一旦遭遇流域突發(fā)性大洪水和全流域大洪水(如1935年型大洪水),分洪損失巨大。

(4) 東荊河分流能力不足。東荊河中下游河段淤積嚴(yán)重,卡口較多,內(nèi)垸扒口分洪困難,行洪能力不足[11]。

3.3 水資源供需矛盾突出

流域內(nèi)、外水資源供需矛盾愈發(fā)突出。漢江流域是國(guó)家水資源配置戰(zhàn)略水源地,承擔(dān)向北方調(diào)水任務(wù),同時(shí)也是漢江中下游和鄂北崗地主要水源地,流域水資源開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)、流域外調(diào)水與流域內(nèi)用水、河道外用水與河道內(nèi)需水、生產(chǎn)生活用水與農(nóng)業(yè)生態(tài)用水之間關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜,水資源配置統(tǒng)籌難度大,供需矛盾突出。

(1) 流域水資源開(kāi)發(fā)利用率高。現(xiàn)狀漢江流域水資源開(kāi)發(fā)利用率已達(dá)47%,預(yù)計(jì)2035年將達(dá)到54%,遠(yuǎn)超出40%的水資源開(kāi)發(fā)利用率上限。

(2) 流域內(nèi)用水和跨流域調(diào)水的矛盾突出。隨著優(yōu)質(zhì)漢江水持續(xù)北送,北調(diào)水轉(zhuǎn)變成多個(gè)重要城市生活用水的主力水源,在流域水資源配置、丹江口水庫(kù)調(diào)度、漢江水量分配上,北調(diào)水在一定程度上壓縮了漢江中下游用水權(quán)和水資源空間,漢江中下游水資源承載能力大為降低。

(3) 城市供水面臨威脅。以漢江作為主要水源的襄陽(yáng)、仙桃、潛江等地級(jí)市和老河口、宜城等縣級(jí)市城市供水面臨威脅,突發(fā)水污染帶來(lái)的局部水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題依然存在。

(4) 水資源剛性需求增長(zhǎng)帶來(lái)的枯水期供水矛盾問(wèn)題突出。目前漢江中下游地區(qū)經(jīng)濟(jì)處于爬坡過(guò)坎階段,水資源剛性需求逐年增長(zhǎng),預(yù)計(jì)2035年漢江中下游河道內(nèi)外用水需求將達(dá)到188.4億m3。湖北省漢江流域是“蝦稻共作、稻漁種養(yǎng)”適宜區(qū),據(jù)有關(guān)研究[12],蝦稻共作定額(12 150 m3/hm2)是江漢平原水稻灌溉定額(4 050 m3/hm2)的3倍。隨著蝦稻、魚稻、蛙稻等共生模式在流域內(nèi)進(jìn)一步大面積推廣,流域枯水期用水緊張局面將進(jìn)一步加劇。

3.4 綜合管理水平和效能有待提升

與新階段水利高質(zhì)量發(fā)展的需求相比,漢江流域治理管理能力和管理水平仍有待提升。

(1) 統(tǒng)一調(diào)度體制機(jī)制尚未形成。湖北省漢江干流共有7座梯級(jí)水利樞紐,均分屬不同行業(yè)和部門管理,全流域防洪、發(fā)電、航運(yùn)、生態(tài)等統(tǒng)一調(diào)度體制機(jī)制尚未形成。兩岸引排水閘泵眾多,缺乏有效統(tǒng)一監(jiān)管和優(yōu)化調(diào)度。

(2) 服務(wù)于流域綜合管理的水文監(jiān)測(cè)與信息化管理體系還不完善,特別是服務(wù)于水資源管理保護(hù)的水文站網(wǎng)密度不夠,生態(tài)流量監(jiān)測(cè)能力不足。

(3) 漢江流域智慧水利尚在起步階段,與全要素全過(guò)程數(shù)字映射、智能模擬、前瞻預(yù)演要求相比存在較大差距。

當(dāng)前漢江流域治理還處于第三階段中期,很多水生態(tài)水環(huán)境問(wèn)題還暴露不充分不徹底,流域安全還存在諸多不確定性,比如引江補(bǔ)漢工程建成運(yùn)行后可能給漢江流域水生態(tài)水環(huán)境帶來(lái)新的影響,全球氣候變化引起的水文形勢(shì)變化對(duì)漢江流域城市圈發(fā)展造成沖擊,流域梯級(jí)水電開(kāi)發(fā)帶來(lái)的庫(kù)區(qū)農(nóng)田冷浸、壩下清水下切、庫(kù)區(qū)城鎮(zhèn)新的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)等系列問(wèn)題,干流河道中水歷時(shí)減少,造成航運(yùn)條件的惡化,內(nèi)河通航能力降低,漢江流域多單元、多用戶、多目標(biāo)交織構(gòu)成的復(fù)雜水資源調(diào)度問(wèn)題。以上問(wèn)題,需要結(jié)合漢江流域新階段新形勢(shì)新問(wèn)題進(jìn)行深入分析研判,提出系統(tǒng)解決方案。

4 推進(jìn)漢江流域高質(zhì)量發(fā)展路徑與對(duì)策

湖北省漢江流域是南水北調(diào)中線工程核心水源區(qū)和重要影響區(qū),也是支撐湖北經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的重要載體。漢江流域是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的、龐大的、復(fù)雜的巨系統(tǒng),涉及經(jīng)濟(jì)社會(huì)、人口耕地、產(chǎn)業(yè)布局、防洪排澇、水資源調(diào)度、生態(tài)環(huán)境、水運(yùn)交通等,流域治理不能只解決突出的部分問(wèn)題,也不能對(duì)問(wèn)題籠統(tǒng)處理,要立足于流域的系統(tǒng)性和生態(tài)系統(tǒng)整體性,圍繞推進(jìn)漢江流域高質(zhì)量發(fā)展的目標(biāo),加強(qiáng)前瞻性思考、全局性謀劃、戰(zhàn)略性布局、整體性推進(jìn),做好統(tǒng)籌協(xié)調(diào),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化。具體來(lái)說(shuō)應(yīng)該抓好“規(guī)劃一張圖、監(jiān)測(cè)一張網(wǎng)、全域一盤棋、決策一平臺(tái)”4個(gè)方面工作。

4.1 建立規(guī)劃一張圖

在時(shí)間尺度上,立足于漢江流域目前所處的階段及其主要矛盾,統(tǒng)籌謀劃、綜合施策,抓緊編制漢江流域綜合治理和統(tǒng)籌發(fā)展規(guī)劃,從流域安全層面謀劃一批戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性、網(wǎng)絡(luò)型水利基礎(chǔ)設(shè)施,打造流域綜合治理先行示范區(qū)。

(1) 堅(jiān)持節(jié)水優(yōu)先,按照“流域外調(diào)水服從流域內(nèi)用水、生態(tài)農(nóng)業(yè)用水服從生產(chǎn)生活用水”的總原則,協(xié)調(diào)調(diào)水與用水關(guān)系、河道外和河道內(nèi)關(guān)系、上下游用水戶關(guān)系,加大流域內(nèi)節(jié)水控水力度,建立跨流域跨區(qū)域水資源優(yōu)化配置與調(diào)度體系,實(shí)現(xiàn)水資源節(jié)約集約高效利用。

(2) 加強(qiáng)漢江流域水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)。將漢江流域水生態(tài)水環(huán)境問(wèn)題納入南水北調(diào)規(guī)劃修編中進(jìn)行綜合考慮,提高對(duì)增加外調(diào)水和梯級(jí)水電開(kāi)發(fā)對(duì)流域水生態(tài)水環(huán)境影響的預(yù)見(jiàn)性,采取有效措施積極應(yīng)對(duì)調(diào)水后可能帶來(lái)的不利影響,加快漢江生態(tài)廊道建設(shè),加大流域截污、控污、治污力度,持續(xù)實(shí)施漢江中下游梯級(jí)聯(lián)合生態(tài)調(diào)度,提高流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

(3) 加快漢江堤防建設(shè)和沿江城市防洪保護(hù)圈建設(shè),形成完整閉合防洪保護(hù)圈。根據(jù)漢江中下游防洪新形勢(shì)及分蓄洪民垸啟用幾率,加快漢江中下游堤防達(dá)標(biāo)建設(shè),優(yōu)化調(diào)整分蓄洪民垸功能定位和布局,加快東荊河系統(tǒng)治理,補(bǔ)齊流域防洪突出短板。

4.2 建立監(jiān)測(cè)一張網(wǎng)

在空間尺度上,以丹江口水庫(kù)大壩以下至興隆樞紐380 km河段為重點(diǎn),持續(xù)開(kāi)展全流域水利工程運(yùn)行安全、水文水資源及泥沙、水生態(tài)、水環(huán)境、水生物等多指標(biāo)長(zhǎng)系列、全時(shí)段監(jiān)測(cè)觀測(cè)與調(diào)查評(píng)估,分析演變規(guī)律和研判發(fā)展趨勢(shì),建立完善漢江流域水資源監(jiān)控系統(tǒng),加強(qiáng)對(duì)漢江流域水量、水質(zhì)、水生態(tài)監(jiān)測(cè)站網(wǎng)建設(shè),防止出現(xiàn)大規(guī)模的水安全水環(huán)境水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 建立全域一盤棋

在生態(tài)尺度上,提高流域水系統(tǒng)韌性,讓漢江流域更加安全、更加智能、更加美麗,打造大流域綜合治理的典范。

(1) 建立漢江流域生態(tài)補(bǔ)償長(zhǎng)效機(jī)制。將漢江中下游納入國(guó)家生態(tài)補(bǔ)償范圍,從南水北調(diào)中線水資源費(fèi)中提取一定比例費(fèi)用設(shè)立生態(tài)補(bǔ)償專項(xiàng)基金,用于漢江流域長(zhǎng)期性生態(tài)功能恢復(fù)、生態(tài)保護(hù)建設(shè),探索制定長(zhǎng)效化、市場(chǎng)化影響區(qū)生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制[13](圖2)。

圖2 漢江流域生態(tài)補(bǔ)償關(guān)系Fig.2 Ecological compensation relationship in the Hanjiang River Basin

(2) 充分發(fā)揮市場(chǎng)配置作用,以漢江流域?yàn)樵圏c(diǎn),建立健全水權(quán)制度和水權(quán)交易市場(chǎng),著力提升流域水資源集約節(jié)約利用能力和水資源優(yōu)化配置能力。

4.4 建立決策一平臺(tái)

在管理尺度上,依托智慧漢江平臺(tái)和數(shù)字孿生漢江流域,建立大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的流域綜合模擬與調(diào)控決策系統(tǒng),開(kāi)展?jié)h江流域復(fù)雜系統(tǒng)分析研判,統(tǒng)籌考慮各方面因素進(jìn)行綜合權(quán)衡,實(shí)現(xiàn)多重目標(biāo)間動(dòng)態(tài)平衡、整體推進(jìn),以數(shù)字賦能推動(dòng)漢江流域水利高質(zhì)量發(fā)展。

5 結(jié) 語(yǔ)

水生態(tài)、水環(huán)境是今后漢江治理的主要問(wèn)題。流域各方面要齊抓共管:① 流域內(nèi)各地市要把“截污治污控污”擺在首位,加強(qiáng)沿江工業(yè)污染和農(nóng)業(yè)面源污染治理,尤其是加強(qiáng)漢江干支流沿岸廢污水處理和廢污水排放整治,減少?gòu)U污水對(duì)漢江水體的污染。② 流域水行政部門要同步推進(jìn)梯級(jí)水利樞紐庫(kù)岸堤防建設(shè),妥善預(yù)測(cè)和應(yīng)對(duì)梯級(jí)樞紐開(kāi)發(fā)和清水下泄帶來(lái)的系列影響。③ 流域主管部門積極做好流域內(nèi)外水資源供需平衡,嚴(yán)格按國(guó)家審批意見(jiàn)控制實(shí)施,同時(shí)妥善處理好流外調(diào)水對(duì)漢江流域的影響分析,加大漢江中下游生態(tài)補(bǔ)償力度,建立漢江“水華”防治長(zhǎng)效機(jī)制,將漢江打造成造福荊楚百姓的幸福河。