余之光,宋雅靜,王 偉,常景坤

(1.湖北省水利水電規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)院有限公司,湖北 武漢 430070; 2.長江科學(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)建國內(nèi)國際雙循環(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,漢江中下游水文情勢、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,是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)之一。在水資源問題研究方面,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;常福宣等[3]認(rèn)為調(diào)水對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物種入侵三大主要水生態(tài)問題;婁保鋒[5]指出漢江中下游興隆水庫至漢江江段水生態(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,支流竹皮河的水體重金屬污染問題突出;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t/a。目前,對湖北省漢江流域水安全問題研究主要集中在水資源、水生態(tài)、水環(huán)境研究等方面,還缺乏對湖北省漢江流域的通盤考慮和系統(tǒng)思考。2023年全國兩會(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”等意見建議。本文從歷史維度將1949年以來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)展路徑與對策。研究成果對統(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)害問題具有一定指導(dǎo)和啟發(fā)作用。

1 流域概況

漢江是長江中游最大支流,干流流經(jīng)陜西、湖北兩省,于武漢匯入長江。漢江流域面積15.9萬km2,湖北省境內(nèi)6.29萬km2。漢江干流全長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

丹江口水庫建成后,湖北省漢江流域迎來半個(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,漢江高等級航道優(yōu)勢逐步顯現(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,詳見表1。由于南水北調(diào)中線一期通水不到10 a,漢江梯級開發(fā)還未完建,第三階段主要問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題與挑戰(zhàn)

經(jīng)過多年持續(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、梯級航運(yùn)綜合開發(fā)等四大體系(表2),水安全形勢明顯改善,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)模開發(fā)建設(shè)、氣候條件和水文形勢變化、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)境問題

水生態(tài)與水環(huán)境問題成為制約流域高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。近20多年來,受上游天然徑流減少明顯、水資源開發(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總磷偏高的長江水(總磷濃度0.1 mg/L)替代優(yōu)質(zhì)的丹江口庫區(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月崔家營庫區(qū)甚至出現(xiàn)藍(lán)藻水華,漢江水華問題存在頻次增加、范圍擴(kuò)大、時(shí)間延長的趨勢。

(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,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,水生植物分布更趨于單一化和碎片化。水庫低溫水下泄和梯級電站調(diào)度帶來的水文情勢變化也對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。

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,但對標(biāo)高質(zhì)量發(fā)展對“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。襄陽城市防洪保護(hù)圈尚未閉合;梯級樞紐建成蓄水后,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。梯級樞紐建成后庫區(qū)堤防運(yùn)行工況由臨時(shí)擋水變?yōu)槌Ｄ険跛?近年來險(xiǎn)情多發(fā)頻發(fā)。漢江干流河勢不穩(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hm2(110萬畝)耕地和83萬人口,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) 流域水資源開發(fā)利用率高?，F(xiàn)狀漢江流域水資源開發(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、仙桃、潛江等地級市和老河口、宜城等縣級市城市供水面臨威脅,突發(fā)水污染帶來的局部水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)問題依然存在。

(4) 水資源剛性需求增長帶來的枯水期供水矛盾問題突出。目前漢江中下游地區(qū)經(jīng)濟(jì)處于爬坡過坎階段,水資源剛性需求逐年增長,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)境帶來新的影響,全球氣候變化引起的水文形勢變化對漢江流域城市圈發(fā)展造成沖擊,流域梯級水電開發(fā)帶來的庫區(qū)農(nóng)田冷浸、壩下清水下切、庫區(qū)城鎮(zhèn)新的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)等系列問題,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)度問題。以上問題,需要結(jié)合漢江流域新階段新形勢新問題進(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題,也不能對問題籠統(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。具體來說應(yīng)該抓好“規(guī)劃一張圖、監(jiān)測一張網(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)境問題納入南水北調(diào)規(guī)劃修編中進(jìn)行綜合考慮,提高對增加外調(diào)水和梯級水電開發(fā)對流域水生態(tài)水環(huán)境影響的預(yù)見性,采取有效措施積極應(yīng)對調(diào)水后可能帶來的不利影響,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)測一張網(wǎng)

在空間尺度上,以丹江口水庫大壩以下至興隆樞紐380 km河段為重點(diǎn),持續(xù)開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)長系列、全時(shí)段監(jiān)測觀測與調(diào)查評估,分析演變規(guī)律和研判發(fā)展趨勢,建立完善漢江流域水資源監(jiān)控系統(tǒng),加強(qiáng)對漢江流域水量、水質(zhì)、水生態(tài)監(jiān)測站網(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)償長效機(jī)制。將漢江中下游納入國家生態(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,用于漢江流域長期性生態(tài)功能恢復(fù)、生態(tài)保護(hù)建設(shè),探索制定長效化、市場化影響區(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,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

水生態(tài)、水環(huán)境是今后漢江治理的主要問題。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,減少廢污水對漢江水體的污染。② 流域水行政部門要同步推進(jìn)梯級水利樞紐庫岸堤防建設(shè),妥善預(yù)測和應(yīng)對梯級樞紐開發(fā)和清水下泄帶來的系列影響。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)格按國家審批意見控制實(shí)施,同時(shí)妥善處理好流外調(diào)水對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”防治長效機(jī)制,將漢江打造成造福荊楚百姓的幸福河。