分析生態(tài)管理視角下流域水環(huán)境功能規(guī)劃

陳 虎

(重慶市水利電力建筑勘測設(shè)計研究院，重慶 400017)

在社會經(jīng)濟飛速發(fā)展進程中，針對水體生態(tài)、環(huán)境及資源都提出了很高的要求，為切實滿足這一要求，水環(huán)境管理必須進行轉(zhuǎn)變，以適應(yīng)水生態(tài)系統(tǒng)始終保持平衡的基本需要。因此，在實際的功能區(qū)劃工作中，需要將生態(tài)管理作為導(dǎo)向，注重人類生存與生態(tài)環(huán)境達到權(quán)衡，以此保證區(qū)劃成果的科學(xué)性。

1 流域水環(huán)境功能區(qū)劃主要內(nèi)容

目前，地表水環(huán)境對應(yīng)的功能區(qū)劃主要采用一級體系，涵蓋八個功能分區(qū)。根據(jù)水體具有的生態(tài)功能，以及人類需求等級，結(jié)合區(qū)劃具有的層次性，可對功能區(qū)作如下科學(xué)劃分：(1)優(yōu)先功能區(qū)，是指必須優(yōu)先考慮的功能區(qū)；(2)用水功能區(qū)，即生產(chǎn)與生活用水主要功能區(qū)；(3)沖突協(xié)調(diào)區(qū)劃[1]。

根據(jù)現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則，充分考慮生態(tài)管理的基本理念，可將功能區(qū)劃內(nèi)容總結(jié)如下：(1)統(tǒng)計和評價的尺度取流域單元，開展綜合評價工作；(2)于水生態(tài)區(qū)基礎(chǔ)上，確定達到水生態(tài)目標(biāo)及實現(xiàn)支持功能的水量需要。在具體區(qū)劃過程中，先確定水源與重點保護區(qū)，然后確定沖突區(qū)與用水區(qū)；(3)基于以上內(nèi)容，明確各指標(biāo)對應(yīng)的管理目標(biāo)及調(diào)整邊界。

2 流域水環(huán)境功能區(qū)劃技術(shù)路線和主要步驟

圖1 技術(shù)路線

以區(qū)劃主要內(nèi)容為依據(jù)，可得出相應(yīng)的區(qū)劃技術(shù)路線，如圖1所示。現(xiàn)結(jié)合太極河流域?qū)嶋H情況，對基于技術(shù)路線的區(qū)劃步驟做如下分析:太極河是阿蓬江中游右岸一級支流，源頭位于彭水縣與黔江區(qū)交界的小廠鄉(xiāng)，分為兩支，一支為倒灣河溝，發(fā)源于猴子堡一帶；另一支為打石廠溝，發(fā)源于倒灣堡一帶。兩源交匯后進入黔江區(qū)境內(nèi)，又稱石中溪，該段河谷狹窄陡峻，河道深切，沿岸支溝較少。進入中下游后，地勢開闊，河谷階地發(fā)育，人居密集，在太極鄉(xiāng)境內(nèi)先后納左右岸柚溪河、金溪等支流后，往東于鞍子堡潛入地下，之后復(fù)出，最終在濯河壩鎮(zhèn)匯入阿蓬江。太極河全流域面積341 km2，干流全長29 km。

2.1 對水環(huán)境現(xiàn)狀的評價

以水生態(tài)分區(qū)為基礎(chǔ)，廣泛收集各項信息數(shù)據(jù)。結(jié)合所得信息數(shù)據(jù)進行綜合分析，確定人類生存及發(fā)展對環(huán)境造成的影響，明確環(huán)境具有的敏感性特點，繼而分出小尺度單元，以此為生態(tài)保護及恢復(fù)等提供可靠依據(jù)[2]。

2.2 明確水生態(tài)基本目標(biāo)與功能

我國學(xué)者研究出的區(qū)劃能真實反映出水生態(tài)分布特征，表現(xiàn)出受人類干擾后水生態(tài)表現(xiàn)出的脆弱性。以此為基礎(chǔ)，將B-IBI指數(shù)等作為依據(jù)進行評價，最終明確水生態(tài)基本目標(biāo)與功能，其主要涉及表1的對應(yīng)關(guān)系。

表1 水生態(tài)脆弱性、功能等級及目標(biāo)之間的對應(yīng)關(guān)系

2.3 明確最小水量目標(biāo)及生態(tài)需水量

生命支持是系統(tǒng)始終維持區(qū)域和自然生態(tài)的基本功能，但這項功能的關(guān)鍵在于保證基本流量，也就是生態(tài)需水量。這里提出的生態(tài)需水量指的是為了保持功能而需要滿足的水量，可表示為：

Q0=QZ+QS+QV

(1)

式中：Q0表示生態(tài)需水量；QZ表示蒸發(fā)損失量；QS表示滲漏損失量；QV表示基礎(chǔ)流量。

2.4 優(yōu)先功能區(qū)的劃分

對于優(yōu)先功能區(qū)，它主要指的是河口區(qū)、重點保護區(qū)及水源，主要根據(jù)具體保護要求而定，將現(xiàn)行劃分原則作為參考依據(jù)，劃分過程及方法為：

(1)河口區(qū)。其生態(tài)功能視具體情況而定，上、下邊界分別為潮區(qū)間的末端和平直海岸線相互交界的部分，水質(zhì)目標(biāo)與生態(tài)目標(biāo)均需根據(jù)實際情況確定，需滿足的最小水量為河口生態(tài)流量。

(2)重點保護區(qū)。其生態(tài)功能包括生物生境良好、物種多樣和系統(tǒng)完整，水質(zhì)目標(biāo)為I類，生態(tài)目標(biāo)為[2.68，+∞)，需滿足的最小水量為河流生態(tài)流量，國家級重點保護區(qū)的邊界為面積超過1000 hm2的核心區(qū)及其包含的所有緩沖區(qū)，省級重點保護區(qū)的邊界為可保證生態(tài)系統(tǒng)完整性需要的面積，市縣級重點保護區(qū)的邊界為可保證生態(tài)環(huán)境基本完整性需要的面積。

(3)水源。其生態(tài)功能是為區(qū)域內(nèi)提供安全飲用水，水質(zhì)目標(biāo)為I類或II類，生態(tài)目標(biāo)為[2.68，+∞)，需滿足的最小水量為河流生態(tài)流量[3]。

2.5 用水功能區(qū)的劃分

該功能區(qū)需通過對人類與水生態(tài)兩方面功能需要的權(quán)衡來確定，將水量要求、水生態(tài)及水功能的劃分作為參考依據(jù)。其中，通過對水生態(tài)的合理分區(qū)能明確生態(tài)目標(biāo)并完成功能定位，而水功能區(qū)劃及需水的準(zhǔn)確計算能明確水量要求與水質(zhì)目標(biāo)，在完成權(quán)衡以后即可獲得管理目標(biāo)。

2.6 沖突協(xié)調(diào)區(qū)的劃分

現(xiàn)階段主要有以下沖突問題：上下游之間的沖突、兩岸各部門用水的沖突、各功能分區(qū)之間的沖突。這些沖突問題中，上下游之間的沖突和兩岸各部門用水的沖突涉及到利益，應(yīng)通過相關(guān)人員的積極協(xié)商來處理，兩岸行政部門將其作為約束進行功能定位。

針對各功能分區(qū)之間存在的沖突，采用設(shè)置混合區(qū)的方法能對清水和污水進行混合，以此滿足水質(zhì)要求。要注意，這一混合區(qū)的實際長度應(yīng)得到有效控制，避免對下游水質(zhì)造成影響。根據(jù)物質(zhì)平衡原理創(chuàng)建模型對水質(zhì)與污染間保持的相互關(guān)系進行動態(tài)反映，進而求取污染物實際濃度大小[4]。

(2)

式中：C為污染物的實際濃度大小， mg/L；u為河段流速均值， m/s；K為反應(yīng)速率對應(yīng)的一級常數(shù)，s-1；y為目標(biāo)斷面和排污口之間的距離， m；D為彌散系數(shù)， m2/s。

2.7 可達性分析及調(diào)整

以區(qū)劃提出的水質(zhì)目標(biāo)及控制作用下的排污情況為依據(jù)，根據(jù)物質(zhì)平衡基本原理構(gòu)建水質(zhì)模型對水質(zhì)目標(biāo)與污染源之間保持的關(guān)系進行動態(tài)反映，以此計算污染排放的允許量：

(3)

式中:k為下斷面受排污口影響的相關(guān)系數(shù)；Q上為上斷面實際流量大小， 104m3·a-1；qi為每個排污口的實際流量大小， 104m3·a-1；i為排污口的編號；C上為上斷面總污染物的濃度大小， mg/L；Cs為每個排污口總污染物的濃度大小， mg/L；K上為上斷面對應(yīng)的影響系數(shù)。

3 結(jié) 論

(1)以生態(tài)管理理念為基礎(chǔ)的水環(huán)境不同功能區(qū)域劃分對水環(huán)境管理和具有的地方差異特點進行了充分考慮，能為時間與流域兩種尺度上的生態(tài)及人類需求的權(quán)衡提供幫助。

(2)在區(qū)劃體系當(dāng)中，把整個目標(biāo)流域分成三個分區(qū)，即優(yōu)先區(qū)、一般區(qū)與沖突區(qū)。不同分區(qū)包含不同的對象。這一體系的提出與不斷完善能為實際區(qū)劃工作提供可靠的技術(shù)支撐。

(3)相較于現(xiàn)有的分析研究成果，本區(qū)劃技術(shù)具有一些創(chuàng)新之處，如將流域作為一個單元，視功能權(quán)衡為區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)，逐步確定各項指標(biāo)及其管理目標(biāo)，并對沖突協(xié)調(diào)給予了高度重視。