趙振懿

(遼寧省營口水文局，遼寧 營口 115003)

1 概述

遼河流域水資源短缺而開發(fā)利用程度高，環(huán)境流量保障不足；流域經(jīng)濟和社會發(fā)展速度快，污染類型多樣，污染負荷高，治理難度大，入河負荷控制管理任務(wù)重；與遼河保護區(qū)恢復(fù)目標差距懸殊，水生態(tài)恢復(fù)難度大。在充分吸收國際環(huán)境流量標準研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合遼河流域基本生態(tài)特征和生態(tài)退化的原因，探討環(huán)境流量方案的監(jiān)測調(diào)控體系及保障管理方案設(shè)計成為迫切需要。

河流生態(tài)系統(tǒng)受到棲息地和水化學(xué)等多種因素影響，導(dǎo)致流域水生態(tài)嚴重退化。在流域水生態(tài)環(huán)境水權(quán)缺位的情形下，生產(chǎn)和生活用水擠占生態(tài)環(huán)境水，由此產(chǎn)生的供水和供水模式，利益格局和多種養(yǎng)護模式是流域生態(tài)退化的主要原因。環(huán)境流量是能夠維持基礎(chǔ)生態(tài)系統(tǒng)的組成部分，環(huán)境流量保障是促進遼河流域生態(tài)恢復(fù)的有力措施，環(huán)境流量標準是實施環(huán)境流量管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其可行性取決于它是否能反映河流生態(tài)系統(tǒng)的基本特征和生態(tài)壓力的特征。

2 環(huán)境流量的“分區(qū)、分期、分類、分級”

2.1 分區(qū)管理

遼河流域的遼河、渾河和太子河有著悠久的發(fā)展歷史，目前的水陸地生態(tài)系統(tǒng)受到長期的人類活動影響，生態(tài)格局表現(xiàn)為隨海拔梯度的漸變，具有相對明顯的自然空間分布特征。同時，隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人類生產(chǎn)生活對流域生態(tài)系統(tǒng)的多重壓力也具有明顯的空間分異特征，從而導(dǎo)致流域空間退化。因此，可實施的環(huán)境流量標準必須反映流域內(nèi)自然和人為干擾脅迫的空間分異特征，即具有“分區(qū)”的特征。

(1)在流域上游區(qū)域，沒有控制性水利工程，水資源開發(fā)程度相對較低，陸地植被以自然次生植被為主，生態(tài)水文過程幾乎接近自然狀態(tài)，水生態(tài)系統(tǒng)的完整性依然良好，該地區(qū)對環(huán)境流量的需求是為了維持水生態(tài)系統(tǒng)的健康狀態(tài)，環(huán)境流量過程應(yīng)該接近自然水文情況[1]。

(2)隨著海拔的逐漸降低，流域的工農(nóng)業(yè)更加發(fā)達，耕地面積明顯減少，工礦企業(yè)分布密集，從上游到下游，水資源開發(fā)利用程度和河流污染負荷卻在逐漸增加，河流干流和主要支流水質(zhì)逐漸惡化，水生生物群落組成逐漸顯示出抗污染能力。工業(yè)和農(nóng)業(yè)物資的排污量迅速增加是河流水質(zhì)惡化的主要原因，生活用水增加又導(dǎo)致河流的流量減少。該地區(qū)對環(huán)境流量的需求首先要確保水質(zhì)凈化，并逐步將水生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到健康狀態(tài)。

(3)在流域下游地區(qū)，農(nóng)業(yè)發(fā)達，大面積灌溉密集覆蓋，河流水質(zhì)受農(nóng)業(yè)面源污染影響，水生生物群落組成完全由耐污染物種組成。該地區(qū)對環(huán)境流量的需求也是為了確保水質(zhì)凈化要求，并逐步恢復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)，直至逐漸恢復(fù)到健康狀態(tài)，在該地區(qū)，生產(chǎn)和生活用水與生態(tài)用水之間的競爭會進一步加劇，農(nóng)業(yè)節(jié)水水平和非點源污染控制技術(shù)對環(huán)境流量的影響有所增加。

2.2 分期管理

分階段管理環(huán)境流量有兩個含義，首先是不同發(fā)展階段的環(huán)境流量分期。在社會-經(jīng)濟-河流復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中[2]，生產(chǎn)與生活用水和環(huán)境流量之間存在著永恒的競爭關(guān)系，但隨著經(jīng)濟和社會迅猛發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的提高，生產(chǎn)和生活用水將逐步減少，用水量和污水排放量的減少，也逐步降低了環(huán)境流量壓力，生產(chǎn)與生活用水和環(huán)境流量之間的競爭將會趨于零。

對于各類環(huán)境流量的需求，基于調(diào)節(jié)功能的環(huán)境流量分期主要體現(xiàn)在水功能區(qū)域水質(zhì)目標的變化，基于生命支持功能的環(huán)境流量分期主要體現(xiàn)在以生態(tài)功能維護或恢復(fù)為主導(dǎo)的環(huán)境流量管理中，隨著分區(qū)的增加，基于社會服務(wù)功能的環(huán)境流量分期主要體現(xiàn)在改善人們娛樂休閑的對水質(zhì)要求的提高[3]。例如，在未來，人們可能需要更寬闊的水面和流動的河水(目前河流景觀主要依靠水閘，如翻板門和橡膠壩，以保持相對穩(wěn)定的水面，通常流量較小)或一條更清澈的河流。

其次，水和陸地生物不同生命階段對水分的不同需求顯示了年內(nèi)環(huán)境流量過程的分期特征[4]。一般而言，通過長期演化，生物體適應(yīng)自然水熱條件，環(huán)境流量通常需要近乎自然的水文過程。在遼河流域，凍結(jié)期生物的環(huán)境流量要求相對較低，4月融雪期需要較低洪峰流量過程，11月份河流凍結(jié)之前，7月和8月的主要汛期需要明顯的洪水過程，需要一個穩(wěn)定且明顯高于冷凍期間流量的環(huán)境流量，以確保在封凍期輸送水分。

2.3 分類管理

遼河流域的環(huán)境流量包括生存流量，基本流量，高流量脈沖流量和漫灘流量等成分，其中，生存流量是指能夠滿足魚類生存水質(zhì)要求的流量組分；基本流量是在魚類繁殖期間可以維持魚類繁殖生態(tài)需求的流量組成部分，高流量脈沖流能夠維持遼河流域河道的洗沙功能的流動成分；漫灘區(qū)流量是指能夠維持漫灘區(qū)基本形態(tài)和植被生態(tài)供水的流量組分。這些成分對應(yīng)于遼河流域一年中的不同水流時期，不同河段具有不同的自然生態(tài)和多重應(yīng)力特征，相應(yīng)地，每個水文年的不同流量成分也存在差異，因此，為此需要進行分類管理。

2.4 分級管理

環(huán)境流量保障實際上意味著生產(chǎn)和生活用水的相應(yīng)調(diào)整，由于用水模式的形成是長期社會經(jīng)濟發(fā)展的結(jié)果，用水模式的重新調(diào)整對社會經(jīng)濟和技術(shù)條件有制約，這決定了實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境目標的階段和難點。因此，考慮河流生態(tài)需求，將來很難達到理想的環(huán)境流量標準，只有在衡量用水量分配關(guān)系后才能實際執(zhí)行標準。此外，考慮到遼河流域?qū)㈤L期實現(xiàn)大伙房水庫的跨流域調(diào)水，將為實施環(huán)境流量提供理想的標準，理想環(huán)境流量標準與實際實施標準之間的差異構(gòu)成了環(huán)境流量的分層管理[4]。

3 環(huán)境流量方案的監(jiān)測調(diào)控體系

環(huán)境流量標準是河流生態(tài)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)的理想流量過程，反映了分區(qū)、分類、分級和分期的概念。環(huán)境流量計劃是指流域環(huán)境管理，水環(huán)境，水生態(tài)保護的日常管理以及相應(yīng)的有效環(huán)境流量的實施標準[5]。其實質(zhì)是在平衡河流生態(tài)系統(tǒng)理想流量過程需求與實際競爭性需水量，生產(chǎn)與生活用水和生態(tài)用水之間關(guān)系，具有更好的成本效益比和社會經(jīng)濟可接受性。雖然世界范圍內(nèi)對環(huán)境流量的理論進行了長期研究，并提出了大量各種確定環(huán)境流量的方法，但可以實施的流域(區(qū)域)環(huán)境流量標準仍處于起步階段。目前，只有少數(shù)地區(qū)明確制定了具有法律效力和日?？晒芾淼沫h(huán)境流量方案，如澳大利亞的莫累達令河流域和美國德克薩斯州及美國佛羅里達州[5]。

環(huán)境流量方案研究進展緩慢主要在于相對固化用水和供水模式的重新調(diào)整。在任何流域，生產(chǎn)和生活用水與生態(tài)環(huán)境用水之間存在競爭性的水關(guān)系，這種關(guān)系背后是流域內(nèi)工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活用水者利益的反映。在流域水資源有限的前提下，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展水平的提高，其競爭特征更加突出，在沒有生態(tài)用水權(quán)的情況下，工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活用水將不可避免地占用生態(tài)環(huán)境用水。這種擠占不僅反映在河道生態(tài)環(huán)境的減少中，而且反映在河道內(nèi)流動過程的變化中，導(dǎo)致河道內(nèi)流量過程出現(xiàn)變異，造成生態(tài)效益的關(guān)鍵流量組分的損害。此外，隨著流域社會經(jīng)濟發(fā)展水平的提高和分布格局的相對固化，流域用水、供水及供排水模式的固化，污染負荷分布的相對固化及生產(chǎn)生活用水后排水所攜帶的模式，進而引起流域內(nèi)河流生態(tài)系統(tǒng)多種應(yīng)力分布格局的相對凝固[6]。

環(huán)境流量不足的原因是有競爭性的用水，多重壓力下對關(guān)鍵流量組件的侵害。在流域開發(fā)過快，而環(huán)境流量保障方案尚未提前確定，導(dǎo)致相對穩(wěn)固的用水和供水模式發(fā)生改變，因而很難達到預(yù)期目標7]。保障措施主要是按行業(yè)重新調(diào)整用水量，工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，再生水和農(nóng)業(yè)是主要用水戶；在保證糧食安全前提下，農(nóng)業(yè)節(jié)水是主要途徑。管理方案必須基于某些標準，提出“環(huán)境流量標準”和“環(huán)境流量管理方案”的概念，進行權(quán)衡協(xié)調(diào)[8]、價值判斷和適應(yīng)性調(diào)整，如圖1所示。

圖1 環(huán)境流量標準與環(huán)境流量方案的權(quán)衡

4 環(huán)境流量保障管理

4.1 管理框架

鑒于遼河流域水資源人工調(diào)控高，源點污染壓力大，河水生態(tài)完整性嚴重惡化，環(huán)境水與經(jīng)濟社會用水競爭激烈。為解決環(huán)境流量不足的情況，以前環(huán)境流量管理中的分級標準缺乏生態(tài)數(shù)據(jù)，水化學(xué)壓力等客觀數(shù)據(jù)的支持，沒有考慮流域下游河流的生態(tài)狀況，環(huán)境流量管理分區(qū)尺度過大、控制斷面過少以及環(huán)境流量標準可實施性不足。要真正實現(xiàn)分區(qū)、分級、分類、分期的流域環(huán)境流量管理[9]需要建立遼河流域環(huán)境流量管理框架，如圖2所示。

圖2 遼河流域環(huán)境流量管理框架

4.2 保障對策

流域容量總量控制方案實施保障對策可以從以下幾方面綜合考慮。

一是加強管理機構(gòu)自身能力建設(shè)。全面構(gòu)建流域水環(huán)境容量總量控制管理體系，研發(fā)流域容量總量控制管理平臺，制定流域容量總量控制監(jiān)測管理方案，制定流域容量總量控制監(jiān)督考核辦法，開展流域干支流及主要入河排污口通量監(jiān)測，研發(fā)水工區(qū)入河總量超標返演及溯源模擬技術(shù)，健全其他規(guī)章制度及法律法規(guī)，全面加強流域水環(huán)境管理機構(gòu)自身能力建設(shè)[10]。

二是加大污染源治理力度。源頭阻斷是水環(huán)境保護的核心和關(guān)鍵，針對不同特性的水污染物采取不同的污染控制措施。此為治本的措施。

三是實施水利工程調(diào)度。通過流域水利工程的科學(xué)合理調(diào)度，加快水體流動，增加流域的水環(huán)境容量，改善流域水體水質(zhì)。此為治標的措施。

四是促進技術(shù)進步。首先是加快重點行業(yè)減排技術(shù)創(chuàng)新和落后生產(chǎn)技術(shù)淘汰。各類科技計劃要優(yōu)先支持重點行業(yè)減排技術(shù)創(chuàng)新項目。建立節(jié)能減排技術(shù)創(chuàng)新平臺是實現(xiàn)節(jié)能減排目標的重要保障。其次是加快水專項及其他科研專項在水環(huán)境治理領(lǐng)域研發(fā)成果的產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化，將新型高效水處理技術(shù)盡早應(yīng)用于區(qū)域水環(huán)境治理中。

五是實施環(huán)境經(jīng)濟政策。調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，以總量控制為導(dǎo)向，針對流域內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)失調(diào)問題，提出流域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對策。實行污染補償，流域污染補償是通過實行跨界斷面水質(zhì)目標考核與生態(tài)補償機制，推行扣繳補償金政策。

5 結(jié)語

針對遼河流域水文水資源及水環(huán)境特點，結(jié)合流域水資源開發(fā)利用新情勢、流域水生態(tài)保護新需求和流域水工程安全管理新任務(wù)，形成遼河流域環(huán)境流量保障、容量總量控制方案及水工程優(yōu)化布局的流域方案[11]；選擇遼河流域太子河流域、渾河流域及遼河干流保護區(qū)為示范，按照業(yè)務(wù)化運行要求，形成示范流域環(huán)境流量與容量總量管理平臺，提升示范流域水資源管理與入河負荷控制管理能力。