湖北省漢江流域水利高質量發展路徑與對策研究

余之光,宋雅靜,王 偉,常景坤

(1.湖北省水利水電規劃勘測設計院有限公司,湖北 武漢 430070; 2.長江科學院 水資源綜合利用研究所,湖北 武漢 430010)

0 引 言

漢江流域是推進長江經濟帶發展和共建“一帶一路”的重要區域,是構建國內國際雙循環新發展格局的重要支撐。流域水資源、水生態、水環境、水災害問題復雜、涉及面廣、邊界條件多,流域內外、上下游、左右岸、干支流等關系錯綜復雜,尤其是南水北調中線一期工程通水以來,漢江中下游水文情勢、水資源供需關系、水生態水環境狀況發生了重大變化,是國內外學者研究的熱點之一。在水資源問題研究方面,曾凌等[1]指出南水北調中線工程運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31.8%;張怡雅等[2]指出調水后漢江中下游區典型站年徑流量和年水位均較調水前呈下降趨勢;常福宣等[3]認為調水對特枯年份漢江中下游供水風險的影響較大。在水生態問題研究方面,尹煒等[4]認為漢江中下游生態復蘇面臨硅藻水華頻發、魚類資源萎縮和外來物種入侵三大主要水生態問題;婁保鋒[5]指出漢江中下游興隆水庫至漢江江段水生態環境已嚴重受損;粟一帆等[6]研究表明漢江中下游河流生態健康狀況逐年惡化。在水環境問題研究方面,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;張強等[8]研究表明漢江中下游干流河道氨氮的水環境容量已接近負荷閾值;吳瑕[9]指出南水北調中線工程實施后,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、水環境研究等方面,還缺乏對湖北省漢江流域的通盤考慮和系統思考。2023年全國兩會上,圍繞構建漢江經濟帶高質量發展大走廊,周先旺等提出“統籌流域治理、統籌資源整合、統籌產業布局、統籌文化融合”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個階段,并剖析了各階段主要矛盾和特征,從現實維度梳理總結了當前湖北省漢江流域水安全存在的問題與挑戰,從系統維度提出了湖北省漢江流域水利高質量發展路徑與對策。研究成果對統籌解決湖北省漢江流域水資源、水生態、水環境、水災害問題具有一定指導和啟發作用。

1 流域概況

漢江是長江中游最大支流,干流流經陜西、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6.29萬km2。漢江干流全長1 577 km,湖北省境內864 km。漢江流域涵蓋湖北省10個市(林區)的38個縣(市、區),國土面積、總人口、耕地和GDP分別占全省的33.5%,29.1%,22.4%,30.8%,是支撐和引領湖北省高質量發展的重點區域。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世紀的水利基礎設施建設蓬勃發展階段,水治理體系與治理能力現代化建設持續推進,流域水安全保障能力得到顯著提升,漢江高等級航道優勢逐步顯現[10],為流域經濟社會發展提供了堅實支撐和保障。根據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情況等,將漢江流域治水歷史劃分為3個階段,詳見表1。由于南水北調中線一期通水不到10 a,漢江梯級開發還未完建,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

經過多年持續系統治理,湖北省漢江流域基本形成綜合防洪減災、水資源綜合配置、大中型農田灌排、梯級航運綜合開發等四大體系(表2),水安全形勢明顯改善,水資源高效利用,糧食安全基礎牢固,航運效益顯著。由于大規模開發建設、氣候條件和水文形勢變化、跨流域調水工程實施,以及經濟社會高速發展帶來的人口產業、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 水生態與水環境問題

水生態與水環境問題成為制約流域高質量發展的關鍵。近20多年來,受上游天然徑流減少明顯、水資源開發利用程度較高、生態治理措施不足、流域排污總量遞增等多重因素疊加影響,漢江流域水生態、水環境問題多發頻發,影響已超預期。

(1) 水環境容量減少。南水北調中線一期工程實施調水后,漢江中下游來水量減少、流速變緩,漢江中下游干流COD水環境容量減少約1/4,水體自凈能力顯著下降。預計引江補漢工程實施后,36億m3總磷偏高的長江水(總磷濃度0.1 mg/L)替代優質的丹江口庫區水(總磷濃度0.025 mg/L),將給漢江中下游增加近200 t總磷負荷量,疊加枯水年份增加、上游來水持續減少、陜西引漢濟渭工程調水規模增至15億m3等綜合影響,漢江中下游水環境容量將進一步減少。

(2) 水華問題趨于常態化。據統計,2015～2021年幾乎每年春節前后漢江中下游都會出現不同程度的硅藻水華現象,2018年8月崔家營庫區甚至出現藍藻水華,漢江水華問題存在頻次增加、范圍擴大、時間延長的趨勢。

(3) 生物多樣性降低。漢江中下游原有8處產漂流性魚類產卵場,目前僅存3處,魚類資源種群數量減少25%,魚類產漂流性魚卵數量減少了約83%,魚類資源呈現加速衰退趨勢,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量造成較大影響。

(4) 生態系統退化。漢江中下游河段常年水位降低,河灘裸露面積增加,通過漢江進行補水的濕地面積、數量大幅減少,種質資源質量退化,灘涂濕生植被被陸生植被所代替,生態功能減弱,生態系統退化,河流健康狀況存在惡化趨勢。

3.2 防洪保安基礎不牢固

支撐流域高質量發展的防洪保安基礎還不牢固。湖北省漢江流域綜合防洪減災體系已基本形成,但對標高質量發展對“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生變化,引起新的城市內澇問題。極端暴雨多發頻發,部分沿江城市暴雨內澇風險加劇,比如2022年7月潛江火車站廣場附近出現大面積內澇現象。

(2) 堤防建設還有短板。全長1 563 km的漢江干堤約有1/3的堤防建設不達標,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堤防運行工況由臨時擋水變為常年擋水,近年來險情多發頻發。漢江干流河勢不穩,局部崩岸塌灘時有發生,危及堤防安全。

(3) 分蓄洪民垸建設滯后。漢江中游14個分蓄洪民垸(有效蓄洪容積35億m3)均未開展系統建設,運用難度大。據不完全統計,民垸內還有約74萬hm2(110萬畝)耕地和83萬人口,一旦遭遇流域突發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重,卡口較多,內垸扒口分洪困難,行洪能力不足[11]。

3.3 水資源供需矛盾突出

流域內、外水資源供需矛盾愈發突出。漢江流域是國家水資源配置戰略水源地,承擔向北方調水任務,同時也是漢江中下游和鄂北崗地主要水源地,流域水資源開發利用與保護、流域外調水與流域內用水、河道外用水與河道內需水、生產生活用水與農業生態用水之間關系錯綜復雜,水資源配置統籌難度大,供需矛盾突出。

(1) 流域水資源開發利用率高?，F狀漢江流域水資源開發利用率已達47%,預計2035年將達到54%,遠超出40%的水資源開發利用率上限。

(2) 流域內用水和跨流域調水的矛盾突出。隨著優質漢江水持續北送,北調水轉變成多個重要城市生活用水的主力水源,在流域水資源配置、丹江口水庫調度、漢江水量分配上,北調水在一定程度上壓縮了漢江中下游用水權和水資源空間,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,突發水污染帶來的局部水質風險問題依然存在。

(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經濟處于爬坡過坎階段,水資源剛性需求逐年增長,預計2035年漢江中下游河道內外用水需求將達到188.4億m3。湖北省漢江流域是“蝦稻共作、稻漁種養”適宜區,據有關研究[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進一步大面積推廣,流域枯水期用水緊張局面將進一步加劇。

3.4 綜合管理水平和效能有待提升

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

(1) 統一調度體制機制尚未形成。湖北省漢江干流共有7座梯級水利樞紐,均分屬不同行業和部門管理,全流域防洪、發電、航運、生態等統一調度體制機制尚未形成。兩岸引排水閘泵眾多,缺乏有效統一監管和優化調度。

(2) 服務于流域綜合管理的水文監測與信息化管理體系還不完善,特別是服務于水資源管理保護的水文站網密度不夠,生態流量監測能力不足。

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

當前漢江流域治理還處于第三階段中期,很多水生態水環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,比如引江補漢工程建成運行后可能給漢江流域水生態水環境帶來新的影響,全球氣候變化引起的水文形勢變化對漢江流域城市圈發展造成沖擊,流域梯級水電開發帶來的庫區農田冷浸、壩下清水下切、庫區城鎮新的內澇風險等系列問題,干流河道中水歷時減少,造成航運條件的惡化,內河通航能力降低,漢江流域多單元、多用戶、多目標交織構成的復雜水資源調度問題。以上問題,需要結合漢江流域新階段新形勢新問題進行深入分析研判,提出系統解決方案。

4 推進漢江流域高質量發展路徑與對策

湖北省漢江流域是南水北調中線工程核心水源區和重要影響區,也是支撐湖北經濟社會高質量發展的重要載體。漢江流域是一個相對獨立的、龐大的、復雜的巨系統,涉及經濟社會、人口耕地、產業布局、防洪排澇、水資源調度、生態環境、水運交通等,流域治理不能只解決突出的部分問題,也不能對問題籠統處理,要立足于流域的系統性和生態系統整體性,圍繞推進漢江流域高質量發展的目標,加強前瞻性思考、全局性謀劃、戰略性布局、整體性推進,做好統籌協調,實現系統優化。具體來說應該抓好“規劃一張圖、監測一張網、全域一盤棋、決策一平臺”4個方面工作。

4.1 建立規劃一張圖

在時間尺度上,立足于漢江流域目前所處的階段及其主要矛盾,統籌謀劃、綜合施策,抓緊編制漢江流域綜合治理和統籌發展規劃,從流域安全層面謀劃一批戰略性、基礎性、網絡型水利基礎設施,打造流域綜合治理先行示范區。

(1) 堅持節水優先,按照“流域外調水服從流域內用水、生態農業用水服從生產生活用水”的總原則,協調調水與用水關系、河道外和河道內關系、上下游用水戶關系,加大流域內節水控水力度,建立跨流域跨區域水資源優化配置與調度體系,實現水資源節約集約高效利用。

(2) 加強漢江流域水生態系統保護與修復。將漢江流域水生態水環境問題納入南水北調規劃修編中進行綜合考慮,提高對增加外調水和梯級水電開發對流域水生態水環境影響的預見性,采取有效措施積極應對調水后可能帶來的不利影響,加快漢江生態廊道建設,加大流域截污、控污、治污力度,持續實施漢江中下游梯級聯合生態調度,提高流域生態環境質量。

(3) 加快漢江堤防建設和沿江城市防洪保護圈建設,形成完整閉合防洪保護圈。根據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標建設,優化調整分蓄洪民垸功能定位和布局,加快東荊河系統治理,補齊流域防洪突出短板。

4.2 建立監測一張網

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,持續開展全流域水利工程運行安全、水文水資源及泥沙、水生態、水環境、水生物等多指標長系列、全時段監測觀測與調查評估,分析演變規律和研判發展趨勢,建立完善漢江流域水資源監控系統,加強對漢江流域水量、水質、水生態監測站網建設,防止出現大規模的水安全水環境水生態風險。

4.3 建立全域一盤棋

在生態尺度上,提高流域水系統韌性,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) 建立漢江流域生態補償長效機制。將漢江中下游納入國家生態補償范圍,從南水北調中線水資源費中提取一定比例費用設立生態補償專項基金,用于漢江流域長期性生態功能恢復、生態保護建設,探索制定長效化、市場化影響區生態補償機制[13](圖2)。

圖2 漢江流域生態補償關系Fig.2 Ecological compensation relationship in the Hanjiang River Basin

(2) 充分發揮市場配置作用,以漢江流域為試點,建立健全水權制度和水權交易市場,著力提升流域水資源集約節約利用能力和水資源優化配置能力。

4.4 建立決策一平臺

在管理尺度上,依托智慧漢江平臺和數字孿生漢江流域,建立大數據驅動的流域綜合模擬與調控決策系統,開展漢江流域復雜系統分析研判,統籌考慮各方面因素進行綜合權衡,實現多重目標間動態平衡、整體推進,以數字賦能推動漢江流域水利高質量發展。

5 結 語

水生態、水環境是今后漢江治理的主要問題。流域各方面要齊抓共管:① 流域內各地市要把“截污治污控污”擺在首位,加強沿江工業污染和農業面源污染治理,尤其是加強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梯級水利樞紐庫岸堤防建設,妥善預測和應對梯級樞紐開發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外水資源供需平衡,嚴格按國家審批意見控制實施,同時妥善處理好流外調水對漢江流域的影響分析,加大漢江中下游生態補償力度,建立漢江“水華”防治長效機制,將漢江打造成造福荊楚百姓的幸福河。