羅永梅 畢云天 葛 樂 張小全

(大自然保護(hù)協(xié)會(huì), 北京 100600)

1 水資源管理面臨水資源短缺和水質(zhì)下降的雙重挑戰(zhàn)

水資源是可供人類直接利用，能不斷更新的天然淡水（主要是指陸地上的地表水和地下水）。盡管地球上水的總儲(chǔ)量多達(dá)13.86億km3，然而，淡水儲(chǔ)量只占總儲(chǔ)量的2.5%。對(duì)水資源的開發(fā)和利用，受以下條件制約：1）可供水量，特定地區(qū)通過(guò)降水、徑流和含水層實(shí)際可獲得的水量。2）質(zhì)量，用于不同用途時(shí)可被接受水質(zhì)。3）獲取，水資源的獲取很大程度上取決于分配機(jī)制、使用許可和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)置的完備程度。4）穩(wěn)定性，隨著時(shí)間的變化，可供水量、獲取和水質(zhì)的穩(wěn)定程度，水資源回流模式的改變及生態(tài)系統(tǒng)退化會(huì)影響水資源的穩(wěn)定性[1]。

水作為一種有限而脆弱的資源，若管理不當(dāng)，則可能會(huì)加劇不同地區(qū)、行業(yè)、群體之間對(duì)水資源的競(jìng)爭(zhēng)，引發(fā)水資源危機(jī)。目前，世界水資源管理正面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。隨著人口增長(zhǎng)、城市化和工業(yè)化進(jìn)程的加快，全球?qū)λY源的需求正在以每年1%的速度增長(zhǎng)[2]。同時(shí)，水質(zhì)對(duì)人類健康也至關(guān)重要，受污染的水源會(huì)傳播各種疾病，如腹瀉、霍亂、痢疾、傷寒和腸胃炎等疾病，因此，提供安全飲用水是促進(jìn)健康、減少疾病和貧困的最有效手段之一。然而，全球仍有近30%的人口缺乏清潔的飲用水，近80%的廢水未經(jīng)過(guò)處理，直接被排入江河湖海[3]。此外，隨著氣候變化對(duì)全球水循環(huán)的改變，如洪水和干旱等極端事件的發(fā)生頻率和強(qiáng)度的增加，未來(lái)水資源管理將面臨巨大的不確定性。

1.1 水資源短缺

人口增長(zhǎng)、生活方式的變化、肉類消費(fèi)增加，以及農(nóng)業(yè)、采礦業(yè)、能源生產(chǎn)和制造業(yè)等對(duì)水資源的需求不斷增加，給有限的可利用水資源帶來(lái)了越來(lái)越大的壓力。目前，全球的取水量已接近最大的可持續(xù)利用極限數(shù)值[4]。全球有近1/3的人口?約26億人，生活在“高度缺水”的國(guó)家，其中17億人生活在“極度缺水”的地區(qū)。與此同時(shí)，不可持續(xù)的發(fā)展方式造成地下水過(guò)度的開采和水污染，導(dǎo)致可用水量急劇減少，預(yù)計(jì)到2050年，48億~57億人每年將有一個(gè)月面臨缺水[5]。

水資源短缺威脅著人類的生活、生計(jì)和社會(huì)穩(wěn)定。全球“有數(shù)十億人口無(wú)法獲取安全水源，正在掙扎求生”。由于缺乏基本的水和衛(wèi)生設(shè)施，全球每年損失2 600億美元[6]。水資源短缺也影響著糧食安全，聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations，F(xiàn)AO）《2020年糧食及農(nóng)業(yè)狀況》報(bào)告指出，全世界約有11%的雨養(yǎng)農(nóng)田（1.28億hm2）和14%的牧場(chǎng)（6.56億hm2）面臨旱災(zāi)頻發(fā)的問(wèn)題，超過(guò)60%（1.71億hm2）的灌溉農(nóng)田高度缺水[7]。此外，由于無(wú)法對(duì)有限的水資源進(jìn)行合理的分配，許多極度和高度缺水的國(guó)家和地區(qū)之間，有可能出現(xiàn)因水資源引起的沖突和戰(zhàn)爭(zhēng)，如以色列、利比亞、也門、阿富汗、敘利亞和伊拉克等。長(zhǎng)久以來(lái)，盡管各國(guó)投入大量的人力、物力興建相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施，并努力通過(guò)水管理計(jì)劃和節(jié)水技術(shù)提高用水效率，但缺水仍然是許多國(guó)家和地區(qū)面臨的主要問(wèn)題，并被視為未來(lái)十年全球最大的風(fēng)險(xiǎn)之一[8]。

1.2 人類活動(dòng)和氣候變化嚴(yán)重威脅著水質(zhì)

人口增長(zhǎng)，城市化、工業(yè)化、農(nóng)業(yè)擴(kuò)張和集約化，以及氣候變化驅(qū)動(dòng)下的水污染和水質(zhì)惡化，正嚴(yán)重威脅著人類和生態(tài)系統(tǒng)的健康，并造成“水質(zhì)性缺水”。森林和地表植被破壞以及濕地的退化加劇了水土流失，導(dǎo)致河流水質(zhì)下降；不合理的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式造成氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以面源污染的形式進(jìn)入河流，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化；不透水的城市地面無(wú)法滲透和儲(chǔ)存雨水，導(dǎo)致污染物隨雨水?dāng)U散；生活污水和工業(yè)廢水未經(jīng)合理處理，通過(guò)管道直接排入水體，造成點(diǎn)源污染；氣候變化進(jìn)一步推波助瀾，可利用的水量減少、水溫升高將進(jìn)一步加劇水質(zhì)惡化，更頻繁和更猛烈的洪水將加劇污染物擴(kuò)散[9]。

自20世紀(jì)90年代以來(lái)，非洲、亞洲和拉丁美洲幾乎所有河流均出現(xiàn)水污染惡化情況[10]。未來(lái)幾十年內(nèi)，水質(zhì)惡化還將進(jìn)一步加劇，從而增加對(duì)人類健康、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的威脅[11]，使得水資源的供需矛盾進(jìn)一步加劇。

1.3 中國(guó)水資源現(xiàn)狀

水資源已經(jīng)成為我國(guó)嚴(yán)重短缺的自然資源，水資源短缺成為制約環(huán)境質(zhì)量的主要因素以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展面臨的嚴(yán)重安全問(wèn)題[12]。我國(guó)水資源問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.3.1 人多水少

我國(guó)水資源總量約為2.8萬(wàn)億m3，人均占有量?jī)H為2 100 m3，約為世界平均水平的1/4，我國(guó)是世界13個(gè)人均水資源占有量最匱乏的國(guó)家之一（圖1）。

圖 1 人均可再生內(nèi)陸淡水資源[13]Fig. 1 Per capita renewable inland freshwater resources [13]

1.3.2 時(shí)空分布不均

我國(guó)水資源時(shí)空分布極不均勻，與耕地資源和其他經(jīng)濟(jì)要素匹配性較差，加上工程設(shè)施體系的不完善，華北、西北、西南以及沿海城市等地區(qū)水資源供需矛盾突出。正常年份我國(guó)缺水達(dá)500億m3，枯水年份缺口更大，全國(guó)每年因干旱缺水造成經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)2 000億元[14]。

1.3.3 水資源過(guò)度開發(fā)，地下水超采嚴(yán)重

黃河流域開發(fā)利用程度已經(jīng)達(dá)到了全流域的76%，淮河流域也達(dá)到了53%，海河流域更是超過(guò)了100%，超過(guò)其承載能力。北方地區(qū)地下水普遍嚴(yán)重超采，全國(guó)年均超采量約200多億m3，現(xiàn)已形成160多個(gè)地下水超采區(qū)，超采區(qū)面積約19萬(wàn)km2，引發(fā)了地面沉降和海水入侵等環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題[14]。

1.3.4 用水效率低

與水資源管理先進(jìn)國(guó)家相比，我國(guó)的用水效率還有較大的提升空間。例如，我國(guó)灌溉水利用率僅有46%，而美國(guó)已達(dá)54%，以色列更是達(dá)到87%（圖2）[15]。由于我國(guó)農(nóng)業(yè)用水占比超過(guò)六成，未來(lái)農(nóng)業(yè)用水節(jié)水潛力較大。

圖 2 國(guó)際用水效率對(duì)比[15]Fig. 2 International water use efficiency comparison diagram

1.3.5 氣候變化增加水資源風(fēng)險(xiǎn)

在氣候持續(xù)變暖的背景下，我國(guó)水資源風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)增加。20世紀(jì)中葉以來(lái)，受氣候變化的影響，我國(guó)位于半濕潤(rùn)半干旱地區(qū)的淮河、淮河以北的3大河流（黃河、淮河、遼河）以及西南諸河的水資源不同程度減少，其中海河減幅高達(dá)50%以上[16]。未來(lái)隨著冰川積雪的減少，融雪徑流將會(huì)減少，部分河流徑流量會(huì)出現(xiàn)由增轉(zhuǎn)減的“拐點(diǎn)”[17]，加劇青藏高原江河源區(qū)徑流量變化的不穩(wěn)定性。洪水、干旱等災(zāi)害的頻發(fā)，降低了水資源的可利用性，導(dǎo)致我國(guó)北方水資源供需矛盾加劇，南方出現(xiàn)區(qū)域性甚至流域性缺水現(xiàn)象。

與此同時(shí)，在經(jīng)歷了經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期高速增長(zhǎng)后，我國(guó)水污染導(dǎo)致的水質(zhì)下降問(wèn)題突出。2015年，在國(guó)家將水環(huán)境保護(hù)作為生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容的大背景下，針對(duì)水污染防治工作面臨的嚴(yán)峻形勢(shì)，我國(guó)提出了《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（即“水十條”）。經(jīng)過(guò)4年的治理，雖然我國(guó)水環(huán)境質(zhì)量大幅改善，但水污染防治仍不容松懈。目前，我國(guó)水污染治理仍然存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

第一，農(nóng)業(yè)面源污染防治壓力較大。2017年《第二次全國(guó)污染源普查公報(bào)》顯示，農(nóng)業(yè)源水污染物排放化學(xué)需氧量1 067.13萬(wàn)t、氨氮21.62萬(wàn)t、總氮141.49萬(wàn)t、總磷21.20萬(wàn)t。巨大的排放量導(dǎo)致以太湖、巢湖、滇池為代表的部分湖泊（水庫(kù)）仍然呈輕度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)（占所有監(jiān)測(cè)湖泊的22.4%）至中度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)（占所有監(jiān)測(cè)湖泊的5.6%），農(nóng)業(yè)面源污染防治的壓力較大[18]。

第二，城市黑臭水體治理任務(wù)艱巨。我國(guó)城市化、工業(yè)化進(jìn)程的加快，導(dǎo)致城市污水排放量不斷增加，同時(shí)，由于城市環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施的日漸不足以及老城區(qū)改造困難，大量污染物未經(jīng)處理直接排放到河道中，致使垃圾入河、底泥污染嚴(yán)重，造成城市黑臭水體問(wèn)題嚴(yán)重[19]。

第三，新興污染物成為水污染治理新挑戰(zhàn)。近年來(lái)，隨著環(huán)境分析水平的提高，新興污染物在我國(guó)部分流域已被頻繁檢出，這些污染物在環(huán)境中難以降解，具有累積性，缺乏有效的管控措施，是水環(huán)境、生態(tài)安全和人體健康的潛在威脅。迫切需要建立基于毒性評(píng)價(jià)的排放標(biāo)準(zhǔn)和控制目標(biāo)，并加速研發(fā)適宜的處理措施和技術(shù)。

2 基于自然的解決方案與水資源管理

長(zhǎng)期以來(lái)，人們首先希望借助“灰色”基礎(chǔ)設(shè)施（如輸水渡槽、水庫(kù)和污水處理廠等）改善水資源管理，而輕視自然的作用?；谧匀坏慕鉀Q方案（Nature-based Solutions，NbS）則是通過(guò)保護(hù)、可持續(xù)管理和修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)，可以有效和適應(yīng)性地應(yīng)對(duì)以上挑戰(zhàn)，同時(shí)為人類福祉和生物多樣性帶來(lái)益處[20]。

可應(yīng)用于水資源管理的NbS措施包括森林保護(hù)、造林、濕地保護(hù)修復(fù)、農(nóng)業(yè)最佳管理實(shí)踐、城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施等。在供水管理方面，NbS有助于增加滲透量、儲(chǔ)水量和輸配水量，調(diào)節(jié)水的時(shí)空分布，從而提升水資源的數(shù)量和可用性；在水質(zhì)管理方面，NbS有助于減少土壤侵蝕、凈化水質(zhì)并調(diào)節(jié)水溫，從而改善水質(zhì)。

2.1 基于自然的供水管理

隨著研究和實(shí)踐的增加，人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到生態(tài)系統(tǒng)在水資源開發(fā)利用和管理中的重要作用。雖然水庫(kù)、污水處理廠和供水系統(tǒng)等灰色基礎(chǔ)設(shè)施不可或缺，但是健康的生態(tài)系統(tǒng)才是穩(wěn)定、可持續(xù)供水的基礎(chǔ)。健康的生態(tài)系統(tǒng)可提供供水和調(diào)節(jié)水文的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，調(diào)節(jié)降水，減緩徑流，自然地過(guò)濾和儲(chǔ)存水，而后穩(wěn)定釋放[21]。這些生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)不需要或者只需要較低成本，且易于維護(hù)。然而，人口增長(zhǎng)、土地利用變化、工農(nóng)業(yè)過(guò)度取水、污染、過(guò)度捕撈等人類活動(dòng)帶來(lái)的壓力，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)及其服務(wù)功能嚴(yán)重退化（圖3）。生態(tài)系統(tǒng)退化導(dǎo)致資源蒸發(fā)的速度加快、土壤蓄水能力降低、地表徑流增多、土壤侵蝕加劇，這些因素都給水循環(huán)帶來(lái)嚴(yán)重的負(fù)面影響，致使可供水量減少、穩(wěn)定性變差、獲取難度增加。通過(guò)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)、修復(fù)和可持續(xù)管理等NbS措施，可以改善生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，從調(diào)節(jié)、增加可供水量和提高用水效率兩方面助力水資源管理。

圖 3 人類活動(dòng)帶來(lái)的壓力與生態(tài)系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的關(guān)系[21]Fig. 3 Relations between pressure from human activities and ecosystem and ecosystem services

NbS可以通過(guò)影響徑流、滲透等水文過(guò)程，發(fā)揮調(diào)節(jié)或增強(qiáng)供水的作用?提升濕地/土壤的滲透和蓄水能力、增加含水層水量，從而增加/維持（清潔）供水。在干旱期間，通過(guò)自然儲(chǔ)水“設(shè)施”（包括土壤和地下水、地表水和含水層）穩(wěn)定釋放水分緩解干旱；減少沉積物，增加水庫(kù)的容積；改善水質(zhì)，增加可供水量。與此同時(shí)，通過(guò)NbS調(diào)整農(nóng)業(yè)取水、灌溉和排水的管理方式，可為減緩水資源短缺和提升農(nóng)業(yè)用水效率提供契機(jī)。

2.1.1 森林保護(hù)、造林

森林有助于攔截降水、涵養(yǎng)水源，林地中的土壤儲(chǔ)存和釋放水分的能力有助于調(diào)節(jié)流域的供水。森林保護(hù)避免土地利用方式轉(zhuǎn)變。造林有助于減少土壤侵蝕和泥沙輸送，增加土壤入滲，減少地表快速?gòu)搅骱拖掠魏樗L(fēng)險(xiǎn)。在流域上游造林可顯著減少進(jìn)入水庫(kù)的沉積物，從而增加水庫(kù)容量。需要注意的是，造林需要選擇適合當(dāng)?shù)貧夂蚝退臈l件的樹種，否則可能會(huì)因過(guò)度消耗地下水反而加劇水資源的短缺[22]。

2.1.2 濕地保護(hù)、修復(fù)、修建功能性人工濕地

濕地在水資源管理方面能提供巨大的調(diào)節(jié)和供給服務(wù)。濕地能夠儲(chǔ)存大量的雨水徑流，在干旱時(shí)期，通過(guò)緩慢釋放儲(chǔ)存的水來(lái)提供水分，有助于調(diào)節(jié)水量。濕地也有助于地下水的補(bǔ)給，據(jù)估計(jì)，人工濕地可以通過(guò)滲透和蒸發(fā)減少5%~10%的徑流量[23]。濕地保護(hù)有助于消除導(dǎo)致其退化的因素，從而避免其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能下降或喪失?？茖W(xué)的濕地修復(fù)可有效修復(fù)退化濕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。研究結(jié)果顯示，修復(fù)退化的濕地可使?jié)竦氐墓┙o、調(diào)節(jié)和支持功能提高36%[24]。

2.1.3 連通河流和河漫灘濕地

河漫灘濕地對(duì)區(qū)域水量平衡有重要影響，其可以接納并儲(chǔ)存過(guò)量洪水，既削減洪峰，又有助于減緩下游河流流速，并補(bǔ)充地下水[25]。連通河流和河漫灘濕地，能夠在一定程度上修復(fù)自然的、周期性的旱澇過(guò)程，發(fā)揮其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。

2.1.4 保護(hù)性耕作、節(jié)水灌溉

農(nóng)業(yè)既是水資源短缺的驅(qū)動(dòng)因素，也是其受害者。保護(hù)性耕作有助于增加土地表面粗糙度，減少土壤水分蒸發(fā)，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤貯水量，從而提高水資源利用率。例如，在水土流失較為嚴(yán)重的黃土高原地區(qū)，與傳統(tǒng)耕地相比，免耕秸稈覆蓋和深松的耕地的土壤含水量分別提高了13.6%和31.7%，水分利用效率也分別提高了2.26 kg/(hm2·mm)和3.82 kg/(hm2·mm)[26]。同時(shí)，以NbS為主要導(dǎo)向的農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用，例如，調(diào)整種植結(jié)構(gòu)（根據(jù)未來(lái)氣候情景和當(dāng)?shù)匚幕?，選擇適宜的作物、適宜的種植模式，如抗旱作物、輪作、間混套作等）、節(jié)水灌溉（根據(jù)作物不同時(shí)間的水分需求，進(jìn)行精準(zhǔn)灌溉，避免大水漫灌）等，在節(jié)約灌溉用水方面具有較大的潛力。

2.1.5 雨水收集

由于缺乏適當(dāng)?shù)墓こ毯涂沙掷m(xù)生態(tài)系統(tǒng)管理，在一些干旱地區(qū)，每年通過(guò)徑流損失以及由裸露地表蒸發(fā)的雨水就達(dá)數(shù)百億立方米，雨水收集可將這部分徑流收集和儲(chǔ)存在地表儲(chǔ)水區(qū)、土壤剖面或補(bǔ)給含水層。雨水收集有助于減少、減緩降雨帶來(lái)的徑流，增加入滲，更好地補(bǔ)給地下水。此外，雨水收集有利于減輕對(duì)土壤的侵蝕，提高土壤肥力。

2.1.6 城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施

城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施包括綠色屋頂、綠色空間（雨水花園、生物滯留池）等。城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施可以和其他灰色基礎(chǔ)設(shè)施一起，為城市水量、水質(zhì)調(diào)節(jié)提供服務(wù)。城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施有助于減少暴雨徑流，減輕雨洪對(duì)城市下水道系統(tǒng)的影響；同時(shí)，增強(qiáng)雨水下滲，改善地下水補(bǔ)給。例如，以草本植物為主的滯留池，可減少多達(dá)86%的徑流量[27]。

2.2 基于自然的水質(zhì)管理

雖然人們長(zhǎng)期依賴灰色基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)管理水資源，但是，灰色基礎(chǔ)設(shè)施在處理某些水環(huán)境問(wèn)題，如農(nóng)業(yè)面源污染上已經(jīng)顯現(xiàn)出短板。同時(shí)，灰色基礎(chǔ)設(shè)施的剛性特征，使其無(wú)法適應(yīng)氣候變化所帶來(lái)的未來(lái)外部條件變化。在全球水污染惡化、需水量迅速增加以及氣候變化的背景下，要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的水安全，僅靠墨守成規(guī)已經(jīng)力有不逮，需要與自然協(xié)作，以新的解決方案來(lái)管理水質(zhì)，從源頭到城市，為水質(zhì)安全提供解決方案。

通過(guò)恰當(dāng)?shù)墓芾恚?、濕地和河岸以及土壤和作物均可成為保護(hù)水源的“綠色基礎(chǔ)設(shè)施”，有助于防治點(diǎn)源或面源的污染，利用生態(tài)系統(tǒng)中的土壤、植被等截留、吸收或降解地表水中的懸浮沉積物和污染物；過(guò)濾懸浮沉積物、重金屬和其他污染物，保護(hù)地下水不受污染；通過(guò)生物滯留和滲透緩解現(xiàn)污水處理設(shè)施的壓力；將人工濕地與傳統(tǒng)污水處理設(shè)施聯(lián)合使用，在處理前改善廢水質(zhì)量，從而減少污水處理成本。而在城市，將綠色基礎(chǔ)設(shè)施納入城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)，可以有效管理和減少城市內(nèi)澇及徑流污染。

2.2.1 森林保護(hù)、造林、森林經(jīng)營(yíng)

森林可以截留水體中的沉積物、降解或吸收其他污染物。森林保護(hù)有助于維持森林現(xiàn)有的生態(tài)系統(tǒng)功能，并且避免土地轉(zhuǎn)化，規(guī)避未來(lái)沉積物或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)增加的風(fēng)險(xiǎn)。造林可以固定土壤，減少泥沙和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸送。樹木在生長(zhǎng)過(guò)程中，對(duì)氮的吸收也可以減少區(qū)域范圍內(nèi)地下水和地表水的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[28]。盡管樹木吸收養(yǎng)分的能力可能隨著樹齡的增加而下降，科學(xué)的森林經(jīng)營(yíng)有助于維持森林整體對(duì)養(yǎng)分的吸收能力。

2.2.2 濕地保護(hù)與修復(fù)、修建功能性人工濕地

濕地被稱為“地球之腎”，在水質(zhì)管理方面具有巨大的潛力，其能夠有效減少?gòu)搅髦袘腋〕练e物；濕地中的植被和微生物有助于降解多種污染物，消除病原體，減少水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。濕地修復(fù)有助于修復(fù)其凈化功能。例如，通過(guò)濕地修復(fù)，瑞典Tullstorpsan集水區(qū)內(nèi)磷的平均濃度下降了30%。位于阿曼的占地360 hm2的世界上最大的商業(yè)人工濕地，被用于處理油田生產(chǎn)作業(yè)中的廢水，濕地日處理能力超過(guò)95 000 m3，同時(shí)，還為魚類和數(shù)百種候鳥提供棲息地[29]。

2.2.3 河岸帶緩沖區(qū)構(gòu)建

河岸帶緩沖區(qū)構(gòu)建是研究最充分、使用最頻繁的水環(huán)境治理措施之一。構(gòu)建由喬木或其他植被組成的河岸帶緩沖區(qū)，有助于截留泥沙和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使其成為防止污染物流入河流的最后一道防線。研究結(jié)果表明，30 m 寬的河岸帶緩沖區(qū)對(duì)沉積物和總磷的截留率高達(dá)98%~99%，維護(hù)良好的草類河岸帶緩沖區(qū)清除泥沙的有效性可高達(dá)90%~95%[30]。河岸帶緩沖區(qū)也有助于降低水溫，對(duì)于水域保持足夠的溶解氧具有重要意義，并能夠減少藻華的發(fā)生率[31]。

2.2.4 農(nóng)田養(yǎng)分管理、覆蓋作物及保護(hù)性耕作

農(nóng)業(yè)面源污染來(lái)源廣泛、排放隨機(jī)、污染水體規(guī)模大，使用傳統(tǒng)灰色工程較難清除。而對(duì)于農(nóng)田的養(yǎng)分管理，通過(guò)對(duì)土壤肥力進(jìn)行分析并做出相應(yīng)施肥決策，可將養(yǎng)分供應(yīng)與作物需求相匹配以實(shí)現(xiàn)最佳產(chǎn)量，同時(shí)將損失到環(huán)境中的養(yǎng)分減到最少。覆蓋作物也可提高農(nóng)田土壤的穩(wěn)定性，從而減少土壤侵蝕和養(yǎng)分流失。保護(hù)性耕作則可降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)土壤的擾動(dòng)和對(duì)化肥的需求，從而減少土壤侵蝕和養(yǎng)分流失，從源頭減少污染。據(jù)研究，與傳統(tǒng)耕作農(nóng)業(yè)相比，保護(hù)性耕作能改善土壤結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，增加排水和持水能力，降低降雨徑流的風(fēng)險(xiǎn)，減少高達(dá)100%農(nóng)藥和高達(dá)70%化肥造成的地表水污染[32]。

2.2.5 城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施

增加綠色屋頂、雨水花園、生物滯留池等覆蓋植被的下滲區(qū)或排水區(qū)，不僅能夠減少地表徑流對(duì)水體的污染，還可以增強(qiáng)城市應(yīng)對(duì)旱澇災(zāi)害的能力。建設(shè)人工濕地更有助于處理生活污水和新興污染物。研究顯示，濕地在降解或固定新興污染物方面比常規(guī)廢水處理方式更為有效[33]。

基于自然的水安全解決方案不僅有效，而且和凈水廠等灰色基礎(chǔ)設(shè)施相比也更具成本有效性。盡管建設(shè)綠色基礎(chǔ)設(shè)施的總開支很難量化，但據(jù)估算其每年消耗的資金不到1億美元[34]。當(dāng)然，NbS也并非萬(wàn)能的靈丹妙藥。在處理污染物濃度較高的工業(yè)和采礦業(yè)廢水時(shí)，灰色基礎(chǔ)設(shè)施仍是不可或缺的。因此，在制定水環(huán)境管理方案時(shí)，應(yīng)基于成本效益和可持續(xù)的原則，綜合考慮“灰+綠”的最佳解決方案。

3 展望

NbS應(yīng)用于水資源管理將帶來(lái)廣泛的協(xié)同效益，包括改善人類健康、生物多樣性、生計(jì)以及減緩和適應(yīng)氣候變化等，前景廣闊?；谧匀坏乃Y源管理方案提供了廣泛的價(jià)值和獨(dú)特的多重效益，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了安全供水的范圍。

未來(lái)，需要以更加符合自然規(guī)律的方式來(lái)應(yīng)對(duì)世界水危機(jī)，實(shí)現(xiàn)從對(duì)抗自然到順應(yīng)自然的轉(zhuǎn)變。擴(kuò)大NbS在水資源管理中所占的比重，引導(dǎo)水資源管理從基于水利工程技術(shù)的流域水資源分配調(diào)度的管理，轉(zhuǎn)向基于水利工程技術(shù)的方案與NbS相結(jié)合的管理。

3.1 在供水管理中增加對(duì)NbS的投資和應(yīng)用

在供水管理方面，通過(guò)保護(hù)、修復(fù)和可持續(xù)利用各種生態(tài)系統(tǒng)，NbS能帶來(lái)增加和調(diào)節(jié)供水、提升用水效率的效益。通過(guò)與NbS結(jié)合，現(xiàn)有的供水系統(tǒng)也能增加氣候變化彈性，提供更加穩(wěn)定的供水。

3.2 在水污染治理中增加對(duì)NbS的投資和應(yīng)用

現(xiàn)有的污水處理設(shè)施和技術(shù)在處理農(nóng)業(yè)面源污染和新興污染物方面已經(jīng)顯現(xiàn)出了短板，NbS可以作為一個(gè)新的有效補(bǔ)充。建議在城市黑臭水體治理中也增加對(duì)NbS的應(yīng)用，按照“控源截污、內(nèi)源治理、生態(tài)修復(fù)、活水保質(zhì)”的系統(tǒng)思路和綜合方案解決問(wèn)題，從根本上消除黑臭水體。

3.3 利用水基金等金融工具拓展NbS的融資渠道，探索社會(huì)共治模式

水基金模式是一個(gè)基于生態(tài)服務(wù)補(bǔ)償（payments for ecosystem services, PES）理念的管理和資金機(jī)制，其實(shí)質(zhì)是下游水用戶購(gòu)買上游的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。大自然保護(hù)協(xié)會(huì)（The Nature Conservancy, TNC）是國(guó)際上具有最豐富水基金建立經(jīng)驗(yàn)的國(guó)際組織，迄今為止，已經(jīng)在全世界成功建立43支水基金，總計(jì)保護(hù)和修復(fù)了700萬(wàn)hm2的重要水源地，為保障5 000萬(wàn)人的安全飲水做出了突出貢獻(xiàn)[35?36]。作為國(guó)際上針對(duì)面源污染治理最有效的管理模式與資金機(jī)制之一，水基金的經(jīng)驗(yàn)表明，水基金有能力使下游用戶投資上游生態(tài)保護(hù)和土地管理，從而改善水質(zhì)和水量。

3.4 以NbS為抓手，統(tǒng)籌生態(tài)修復(fù)規(guī)劃和流域綜合治理，系統(tǒng)治水

以水為核心，診斷流域內(nèi)的生態(tài)問(wèn)題，統(tǒng)籌山水林田湖草等生態(tài)要素，保護(hù)、修復(fù)和可持續(xù)利用生態(tài)系統(tǒng)及其服務(wù)，促進(jìn)水與生態(tài)系統(tǒng)其他各要素的和諧共生。