水生態保護與修復

魏開湄，侯 杰

（水利部水利水電規劃設計總院，100120，北京）

隨著我國經濟社會用水量不斷增長，水資源短缺與經濟社會快速發展對水資源保障的要求日益提高形成尖銳矛盾，許多地區尤其是北方地區水資源過度開發問題十分突出，水資源開發利用程度超出了水資源承載能力，造成河流斷流、湖泊濕地萎縮、地下水超采、水生態功能受損退化等一系列生態環境問題。加強水生態環境保護，修復受損的水生態系統，成為促進水資源可持續利用、生態環境良性循環和經濟社會可持續發展的重要任務之一。

一、水生態狀況與問題

1.水生態環境稟賦不優越

受氣候和降雨量影響，我國有39%的面積屬于干旱、半干旱地區，人類活動易引起土壤侵蝕、沙漠化和鹽漬化；在半濕潤、濕潤地區，也有一部分地區生態環境相對脆弱，約有占國土面積10%的地區屬土壤侵蝕中度敏感區，占國土面積2%以上的石灰巖地區易發生石漠化；再加上高寒缺氧的青藏高原等由于特殊地貌和氣候等因素造成的生態脆弱地區，總體上看，我國天然水生態環境較脆弱的區域至少占國土面積的七成以上。這些區域生態環境先天脆弱，抗逆性和承載能力較差，對人類活動的影響較為敏感，容易發生退化現象，一旦出現植被破壞、土地沙化、水土流失、草原退化等生態環境問題，恢復和治理非常困難。

2.生態用水被大量擠占

隨著經濟社會的發展，用水量持續增長，為了維持經濟社會的發展，不得不依靠大量擠占維持河流、湖泊和地下水生態環境功能的生態環境用水，水資源開發利用大大超過水資源的承載能力，給資源和環境造成巨大壓力。北方地區主要河流多年平均擠占的河道內生態環境用水約為132億m3，相當于多年平均河道內生態環境需水量的13%；平水年擠占量約為130億m3，中等干旱年約為221億m3。海河、黃河、遼河、西北諸河區中水資源稟賦條件較差、水資源開發利用程度較高的地區，經濟社會擠占的河道內生態環境用水量一般約占其生態環境需水量的20%～40%，其中河西走廊的石羊河流域高達46%。

由于地表水資源短缺或遭到嚴重污染，我國許多地區不得不依靠過度開采地下水維持經濟社會發展。根據對目前我國地下水實際開采量與可開采量的分析，現狀全國淺層地下水年均超采量為112億m3，不合理的深層承壓水開采量為70億m3，多年累計超采量達2042億m3。

3.水生態系統功能受損

長期累積性過度開發利用水資源，導致部分河流和相關地區水生態系統功能受損甚至嚴重退化。特別是北方部分水生態環境較為脆弱的地區，由于長期干旱缺水，生態環境不斷惡化。

20世紀80年代以來，我國特別是北方河流實測徑流量較其天然徑流量均呈顯著的減少趨勢，許多河流（段）多年平均實測徑流量僅為其天然徑流量的20%～40%，部分河流（段）僅為10%左右，入海水量大幅度衰減，河道斷流和萎縮嚴重，河流功能衰減或基本喪失。

較20世紀50年代，全國湖泊面積減少了15%；大于10 km2的湖泊中有230個湖泊發生不同程度的萎縮，其中89個干涸，干涸面積4289 km2；天然陸域濕地面積減少1350萬hm2，減少了28%；地下水超采造成部分地面沉降、塌陷、地裂縫，海水和咸水入侵，地下水水質惡化等環境地質問題。

二、水生態保護與修復思路與目標

1.生態環境用水體系及其分類

根據對流域生態系統中水循環過程的分析研究，水汽凝結以降水形式降落到地表的過程中，其中一部分被植被攔截或被植物散發；一部分滲入地下轉變為地下徑流（貯于地下的水，一部分上升至地表供蒸發，一部分向深層滲透，在一定條件下溢出成為不同形式的泉水或進入河道成為河川基流）；其余部分降水形成地表徑流。地表徑流和返回地表的地下水，最終沿江河水系或地下水系注入海洋或蒸發到大氣中去。在流域的整個水循環過程中，可以概化成形成水資源之前和形成水資源之后的生態環境用水循環過程，分為四個方面。

①降水在形成水資源的過程中，有很大一部分水量被天然生態系統所利用，主要形成流域的蒸散發量，以維持流域的天然生態系統。降水是維持區域天然生態系統結構功能、穩定性和多樣性的主要水源，這部分生態環境消耗量對流域天然生態狀況起著決定性的作用。

②降水形成的河川徑流，在人類用水以及沿途匯入支流和與地下水發生轉化的過程中，需要一定的水量以維護河流生態環境健康，河道內生態環境用水是指維持河湖給定目標下生態環境系統一定功能所需要保留在河道內的水量，河道內生態環境用水兼具航運、發電、水產等河道內生產功能。

③降水形成的地下水系統具有一定的環境地質和生態功能，為了維護這種生態功能，需要維持一定的地下水水位或維護一定的地下水循環而需要的水量。

④河道外生態建設的用水，專指保護、修復或建設生態環境需要進行人工補充的水量，包括城鎮生態環境用水、農村生態環境用水和林草植被建設用水等。

根據流域水循環過程與天然生態系統、河湖生態系統、地下水生態系統和人工生態環境建設用水的關系，本規劃提出了區域生態環境用水體系及分類，為生態環境用水保障提供統一的技術平臺。見圖1。

2.總體思路

為了全面落實科學發展觀和構建資源節約型、環境友好型社會的戰略思想，實現人與自然和諧，在對與水有關的生態環境現狀、演變及存在主要問題進行調查評價的基礎上，按照本規劃確定的生態環境用水的分類體系，分別研究和確定改善和保護水生態環境的目標與標準，合理配置水資源，保障水生態保護與修復對水資源的需求，保護和改善水生態環境。

圖1 生態環境用水體系及其分類框圖

圖2 水生態保護與修復總體思路

圖3 水生態保護與修復技術路線

水生態保護的重點是保障生態系統維持正常水循環所需的水量平衡關系。大氣降水量中只有一部分形成水資源量，其余部分為自然生態系統所利用，這部分天然生態系統直接利用的降水對維持區域植被生態系統的穩定十分重要。本次規劃在對天然生態系統直接利用降水維系生態平衡分析的基礎上，重點對與人類活動關系密切、需要人工控制和調配水量的河湖水生態保護與修復、地下水保護以及河道外生態環境保護等形成水資源之后的3部分生態環境用水進行總體安排。水生態環境保護與修復總體思路見圖2。

3.技術路線

水生態保護與修復的主要工作內容包括水生態環境調查與問題分析、目標分析與標準確定、生態環境用水配置和主要對策措施等內容，技術路線見圖3。

4.主要目標

水生態保護的根本目標，是根據區域水資源和生態環境的稟賦、承載能力和開發潛力，以及水資源開發利用現狀、存在問題和經濟社會發展對水資源的需求，合理確定和調整水資源開發利用和保護修復戰略，保障河湖生態用水，保護和修復河湖生態系統；保障地下水生態用水，恢復超采區地下水水位，實現地下水采補平衡；保障城鄉生態環境建設生態用水，改善和美化城鄉人居環境；實現人水和諧。

2020年，主要河流、湖泊濕地生態環境用水基本得到滿足；水資源過度開發以及生態環境脆弱地區水生態環境逐步得到恢復，現狀擠占的生態環境用水60%以上得到退還；淺層地下水超采區超采量減少85%以上；深層承壓水開采量減少80%；城鄉人居環境明顯改善；水生態環境狀況顯著改善，水資源開發利用與水生態環境的承受能力大體相適應。

2030年，河湖生態環境用水得到滿足，擠占的生態用水全部得到退還；地下水開采量控制在1000億m3以內，淺層地下水實現采補平衡，深層承壓水超采區禁止開采；人居環境優美，水生態環境全面改善，生態環境對水資源的需求整體得到保障。

圖4 水文綜合分析法基本思路示意圖

三、河湖水生態保護與修復

1.河湖生態環境保護標準

（1）水文綜合分析法

為了在全國范圍內全面估算河流湖泊河道內生態環境需水量，在充分分析各河流水系長系列河川徑流資料、深入分析河道內生態用水狀況及變化趨勢的基礎上，結合國內外研究成果和調查評價階段有關成果，經分析整合，規劃提出了河道內的生態環境需水量計算方法——水文綜合分析法。

水文綜合分析法的基本思路：以河流斷面長系列水文資料和相關研究成果為基礎，采用生態環境基本需水量和生態環境總需水量2項指標，分別對河流節點和水資源分區進行河道內生態環境需水量計算和表征。見圖4。

水文綜合分析法按照主要控制斷面—河流水系—水資源分區的思路，并以河流水系、主要控制斷面為重點，形成生態環境需水量的計算體系。計算體系從點到線，從線到面，點、線、面結合，既涵蓋了全國江河流域水系，又突出了主要江河生態環境需水的重點。內陸河的生態需水量包括河道內功能性需水和維持河流兩岸完全依靠河川徑流量補給的地下水生存的天然植被的需水量，即指為維護生態環境不再惡化并逐步改善所需要消耗的水資源總量。為了反映這種差別，內陸河生態環境需水量的計算以水資源分區為主。

河道內生態環境基本需水量，由生態基流、生態環境最小需水量、生態環境下泄水量3個層次組成。生態基流指為防止河道斷流、保持水體一定自凈能力和避免河流水體生物群落遭到無法恢復的破壞而需要保留在河道中的最小水（流）量。節點生態環境最小需水量指在正常來水條件下，維持河流水生生物較好的棲息地而需要保留在河道內的最小水量。生態環境下泄水量是指統籌協調河流水系的干支流、上下游節點以及河口生態環境需水量及其過程后，節點需要下泄的水量。生態環境下泄水量表征河流的生態環境功能對水資源需求的整體性，是河流水系可利用量計算和水資源配置的重要基礎。

河道內生態環境總需水量，是指河流水系或流域扣除允許人類經濟社會活動耗用的水量后應該余留在河道內的總水量，其消耗途徑有兩個，一是排出本流域、進入下游尾閭湖泊濕地或者入海，另一消耗途徑是水流在河流輸送過程中通過蒸發滲漏損失以及補給與河湖相連的湖泊濕地等。河道內生態環境總需水量是一項控制性指標，水資源優化配置后，河道內余留的水量不得小于河道內生態環境總需水量，以維持河流必要的生態與環境功能，保證河流生態環境的良性循環。

（2）河道內生態環境需水標準

①主要江河控制節點和分區生態環境需水量

用水文綜合分析法計算全國主要江河控制節點生態環境需水量見表1，水資源一級區生態環境需水量見表2。

表1 主要江河控制節點生態環境需水量

表2 全國主要江河河道內生態需水量及配置成果

表3 不同類型河流生態環境需水量占其地表水資源量比例單位：%

為維護河湖基本功能，全國河道內生態環境基本需水量為8674億m3，占地表水資源量的32%，其中松花江、遼河、黃河、淮河、海河5個北方水資源一級區生態環境基本需水量占其地表水資源量的24%，南方地區生態環境基本需水量占其地表水資源量的32%。全國河道內生態環境總需水量為19181億m3，占地表水資源量的72%，其中南方地區占其地表水資源量的75%，北方地區占其地表水資源量的56%。

②不同類型河流生態環境需水標準

規劃根據全國主要河流水系600多個代表性控制節點以及水資源三級區計算成果，按大江大河、中小河流、內陸河3大類型進行分析歸納和總結，全國不同類型河流生態環境需水量占其地表水資源量比例見表3。

2.河湖生態用水配置

根據規劃確定的主要江河生態環境需水量標準，在優先保障河道內基本生態環境用水要求的基礎上，按照保護生態、統籌協調、綜合平衡的原則對河道內生態環境用水進行了配置。規劃到2030年，在保障8674億m3河道內基本生態環境用水量的前提下，全國河道外配置的地表水消耗量控制在3986億m3以內，河道內配置總水量為22719億m3，大于19181億m3的河道內生態環境總需水量。該配置方案基本滿足全國主要江河控制節點的生態環境需水量要求，規定的入海水量目標以及維護河流沿程與湖泊濕地和地下水交換等需要的水量也基本得到滿足。配置成果見表2。

北方地區共配置河道內總水量2858億m3，相當于其地表水資源量的65%，大于2453億m3的河道內生態環境總需水量要求；目前擠占的132億m3河道內生態環境用水全部得到退還，主要河流生態環境用水量比現狀顯著增加，大部分河流入海水量明顯增加；黃河、海河2030年入海水量比現狀水資源開發利用水平條件下的入海水量分別增加22%和66%。南方地區共配置河道內總水量19861億m3，相當于其地表水資源量的89%，大于16728億m3的河道內生態環境總需水量，主要江河重點河段及河口地區枯水年和枯水期河道內生態環境用水不滿足要求的問題基本得到解決。此外，南方地區大部分河流枯水期河道內水量明顯增加，河網地區水體循環加快，有利于改善水環境，保障供水安全。如太湖流域河道內水量比現狀增加約15%，循環周期縮短30%。

3.總體對策

河道內生態環境保護的重點是保障河湖生態環境需水量及合理的用水過程，以維護河湖的正常功能。主要措施：一是控制人類經濟社會活動對水資源的過度利用，把河道外的用水消耗控制在可利用量的范圍內；二是通過流域和區域以及水工程的合理調度，保障河道內生態環境用水要求；三是通過加強節約用水和進行水資源合理配置，減少水資源過度開發利用的用水或通過水源置換增加其河道內生態環境用水。

北方地區水生態修復與保護的重點是水資源過度開發地區和生態環境脆弱地區，主要通過節約用水和水資源合理配置，退減目前水資源開發利用過程中擠占的河道內生態環境用水。規劃到2030年，北方地區增加外流域調入水量322億m3（未含長距離輸水損失），北方水資源短缺地區共退減約130億m3經濟社會擠占的河道內生態環境用水量，重點地區河道內生態用水量比現狀有顯著程度的提高，一般地區提高幅度為10%～30%，其中海河南系提高40%。

松花江區重點是在節約用水的基礎上，通過區域水資源合理調配和水工程優化調度，在滿足經濟社會發展合理用水要求的同時，保障嫩江、松花江、三江平原主要河流控制節點的生態環境用水以及航運要求，同時維護沿河主要濕地的生態用水要求。遼河區重點是通過水資源合理配置，逐步退還東西遼河等地區目前擠占的河道內生態環境用水，增加遼河及渾河、太子河等河流的河道內生態環境用水量，保障河口濕地的生態環境用水要求，改善水環境。海河區重點是通過跨流域調水合理調配水資源，利用污水處理回用等提高水資源循環利用水平，退減目前擠占的22億m3河道內生態環境用水量，增加河道內生態環境用水量和入海水量。黃河區主要通過跨流域調水工程增加黃河總水量，通過全河水量調配，基本保障年均入海水量達到210億m3，基本保證下游沖沙入海、維持中水河槽和河口生態平衡的需要。淮河區重點是通過增加淮河流域的可調配水量，優化閘壩調度，保障南四湖、洪澤湖、沿河及濱海主要湖洼濕地的生態環境用水要求，增加河道內生態環境用水量和下游沖淤保港水量，改善水環境。西北內陸河地區重點是加強上游山區生態建設和水源控制工程建設，增強對水資源的調控能力，中下游重點是合理確定水土開發規模，加強節約用水，實施必要的跨流域和區域調水，提高重點地區的水資源的承載能力，實施流域水量統一調度保障下游河道以及尾閭的生態環境用水要求，恢復下游綠洲生態；重點修復塔里木河、黑河、石羊河、天山北麓及吐哈盆地諸河、新疆艾比湖等地區的生態環境。

南方地區水生態保護與修復的重點是在合理控制開發利用規模和合理布局的基礎上，通過流域控制性工程建設、實施全流域水資源統一調度和生態調度，增加主要河流枯水期徑流量，保障河口生態環境用水要求，同時改善水環境。長江區重點是加強上游江源區及主要高原湖泊濕地的保護，通過水環境綜合治理和生態補水改善滇池等高原湖泊的生態環境；中游在控制湖泊濕地面積萎縮趨勢的同時，統一調配干支流水源工程，保障枯水流量，增強江河與湖泊濕地的連通，增加水量交換，保護和改善河湖水生態環境；下游主要通過流域水資源統一調度和區域水資源調配，增加三角洲的水網流動性，保障河口及河網地區生態環境用水要求，保障供水安全。太湖流域通過完善水資源調配體系和加強水環境綜合治理，增加引長江水量，使太湖最低旬平均水位維持在2.8 m左右，換水周期由現狀的200天左右縮減至140天左右，改善湖泊水體流態，增強水體自凈能力。珠江區在加強上游水土流失防治與石漠化治理的同時，增強對中下游地區及主要支流的調控能力，提高主要控制斷面梧州、石角、博羅等控制站的枯水流量，對洱海、異龍湖等高原湖泊及漓江實施生態補水；下游重點加強水污染治理，加快珠江河口綜合治理，確保泄洪納潮和航道安全，通過全流域水量統一調度，保證枯水期及枯水年三角洲地區河道內生態環境用水和河口壓咸流量，保障城鄉供水安全，改善河口生態環境。東南諸河區的重點是，保障錢塘江、閩江等主要河流河口的生態環境用水，通過區域水資源合理調配，改善重點地區和城市的水環境和水生態狀況。西南諸河區重點是保護高原河湖濕地的生態環境，避免和控制過度開發和無序開發。

四、地下水保護與修復

1.地下水開采總量控制

全國地下水開采量2030年控制在968億m3，深層承壓水總體上實現禁采；地下水總開采量分別較基準年開采量減少99億m3和115億m3。地下水開采控制量見表4。

2.地下水超采治理與修復

（1）淺層地下水超采治理

2030年，全國壓縮淺層地下水超采區的地下水開采量約113億m3，淺層地下水超采區的超采問題得到根本治理。水資源一級區淺層地下水超采治理及壓采方案見表5。

淺層地下水壓采的重點區域在北方地區，到2030年，北方地區的地下水壓采總量占全國地下水壓采總量的99%。

從具體的超采區來看，特大型淺層地下水超采區中，保定淺層地下水超采區現狀超采3.69億m3，規劃到2020年壓采10.3億m3，2030年壓采12.9億m3。新疆昌吉特大型淺層地下水超采區現狀超采5.3億m3，規劃到2020年壓采8.4億m3，2030年壓采8.3億m3。上述兩個特大型超采區將于2020年實現開采量小于可開采量的正均衡，地下水水位持續下降的局面將得到根本扭轉。

超采面積大于1000km2的大型淺層地下水超采區中，除內蒙古通遼和河北唐山外，絕大部分在2020年將實現采補平衡。部分水源相對短缺的地區，到2030年實現平衡甚至正均衡。

（2）深層承壓水超采治理

深層承壓水更新周期長，流動十分緩慢。因此，深層承壓水的開采極易引起超采并誘發地質災害，如地面沉降等。對于深層承壓水，采取儲備為主、保護優先的原則，逐步實現全面限采和禁采。

表4 地下水開采控制總量

表5 2030年淺層地下水壓采方案 單位：億m3

規劃到2020年，全國深層承壓水開采量控制在17億m3，比現狀開采量壓縮53億m3。開采量絕大部分位于海河區。到2030年，全國深層承壓水只作為戰略儲備和應急水源，正常年份基本實現禁采。

3.總體對策

（1）開源節流減少地下水用量

把節約用水放在首位，通過各種節水措施壓減對地下水的需求。同時，通過增建地表水工程、調水引流、污水處理回用等措施增加供水量，最大限度地減少地下水的開采量，使地下水能休養生息，生態環境逐步得到改善。

（2）地下水壓采替代水源

淺層地下水超采區壓采和深層承壓水開采控制的主要手段是建設替代水源工程；在替代水源水量有保障后，還要加強供水管網等配套工程建設，將水送到實施地下水壓采的用水戶。同時，開展開采井封填、開采計量、水價調整等工作，加強地下水管理，制定地下水壓采實施方案，落實具體措施，最終使地下水超采得到根本治理。地下水壓采替代水源見表6。

（3）地下水水源涵養與人工回灌

在地下水水源涵養區，積極開展水土保持，減少地下水開采，嚴格控制礦山排水，防止水源枯竭。同時積極實施人工回灌，增加地下水資源的可利用量。

五、河道外生態環境保護

1.河道外生態環境用水配置

在節約用水的基礎上，通過提高污水處理回用水平，挖掘包括微咸水利用、雨水利用等其他水源的供水潛力，結合水源建設和水資源合理調配，到2030年，全國城鄉生態環境建設配置水量為296億m3，比現狀增加72%。其中城鎮生態建設配置水量64億m3，為現狀的1.3倍；農村生態建設配置水量232億m3，比現狀增加62%。城鎮綠化環衛和城市河湖補水得到很大改善，城市生態環境得到美化、人居環境得到改善。通過人工補水措施，逐步恢復流域河湖、濕地、洼淀的溝通連接，增加重要湖泊和濕地的生態用水量，改善其水生態環境狀況；通過加強防護林草建設，營造綠色屏障，保障國家生態安全。河道外生態環境用水配置成果見表7。

2.總體對策

我國城鄉生態環境保護和建設的重點要從事后治理向事前保護轉變，從人工建設為主向自然恢復為主轉變，從源頭上扭轉生態惡化趨勢。以維護生態環境良性循環為目標，堅持預防保護、綜合治理、生態修復相結合，科學合理地開發利用水資源，依法嚴格規范和約束人類不合理活動，遏制湖泊濕地萎縮和退化趨勢，全面改善城鄉生態環境。重點做好以下幾方面的工作：

一是以水資源總量控制為核心，優化流域水量配置，統籌生活、生產和生態用水。既要滿足人民生活和工農業等國民經濟發展對水資源的合理需求，也要兼顧河道外生態環境保護和修復對水資源的基本需求，全面推進流域生態文明建設。

二是在全面推行節約用水的基礎上，充分挖潛，多方開辟水源，滿足日益增長的河道外生態環境保護和建設用水需求。如提高污水處理回用率，利用處理后的污水作為城市生態環境建設用水；利用雨洪資源作為湖泊濕地補水水源；通過水利工程的調節和非工程性措施的配置措施，合理分配水資源，保障在不同時空尺度條件下生態系統對水的需求等。

表6 2030年地下水壓采替代水源單位：億m3

表7 2030年河道外生態環境用水配置

三是加強對水源涵養、水土保持、防風固沙、洪水調蓄、生物多樣性維護等重點地區的生態環境保護和建設。充分發揮大自然的自我修復能力，人工治理與生態環境自我修復相結合，減少人類活動對這些地區生態環境的侵擾，讓生態系統休養生息，逐漸恢復和增強其生態服務功能。

四是著力改善重要湖泊濕地和城市河湖生態環境。調水引流，加快水體循環交換，增強水體自凈能力。充分發揮生態的自我修復和自然凈化功能，綜合運用截污治污、江湖連通、河湖清淤、生物控制等措施，修復湖泊濕地生態環境。

五是增強全民生態文明意識。將生態文明的理念滲透到生產、生活各個層面和千家萬戶，增強全民的生態憂患意識、參與意識和責任意識。

六是建立和完善生態補償機制，協調生態環境保護及其經濟利益之間的分配關系，讓生態重要地區和生態脆弱地區更多地承擔保護生態而非經濟發展的責任，同時得到必要的生態補償。

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