南水北调中线工程对汉江中下游水环境的影响与可持续发展研究

陈姗姗，刘俊新，王国义，李 芹

(西北大学城市与环境学院，陕西 西安710127)

南水北调中线工程是改变华北地区水资源短缺的特大型战略性水利工程。该工程计划从汉江丹江口水库引水，沿太行山东麓北上，经河南、河北，自流输水到严重缺水的京津华北地区，以解决干渠沿线北京、天津等20座大城市，100多个县市的用水问题。汉江流域是南水北调中线工程水源地丹江口水库上游重要的来水水源，同时也是湖北省的粮仓和重要的产业基地及汉江流域经济发展中心。南水北调中线工程对汉江中下游区域发展利弊兼存，在实现了水资源优化配置供给、区域效益发展的同时也出现了一些不利影响，不仅造成丹江口水库的下泄水量大幅度减少，尤其对该区水资源利用与供水、生态环境与产业可持续发展造成了较大影响［1］。因此研究中线工程对汉江中下游地区水环境的不利影响对于改进和保障汉江中下游可持续发展具有积极而深远的意义。

1 汉江中下游地区现状

汉江发源于秦岭山地，是长江最大的支流。全长1557 km，流域面积15.9×104 km2。汉江中下游地区位于湖北的腹地，干流总长652 km，自西北向东南纵贯湖北省28个县市区，流域面积 6.23 ×104 km2。

1.1 自然环境概况

汉江中下游流域属东亚副热带季风气候区，四季分明，气候温和，平均气温 15℃ ～16.5℃，无霜期在 230～260 d，下游平均降水量为900～1 200 mm，降水年内时空分布不均，易发生洪涝和干旱灾害。多年平均水面蒸发量在900～1 000 mm之间，流域地表高差较大。流域植被分布属于东部湿润亚热带常绿阔叶林亚区域，植被覆盖率为25.9%。

1.2 社会经济概况

汉江中下游地区在湖北地域辽阔，人口众多，历史文化悠久。下游两岸有老河口市、谷城县、保康县等19个县市区，人口1 138万，耕地面积 69.8×104 hm2。交通发达，是湖北省经济发展的轴心地区;2007年，该流域 GDP总量达4 566.6亿元，约占湖北全省的50%;汉江干流中下游沿岸县市区，人均 GDP达18 689元，高于湖北省平均水平15.32%，是湖北省产业化与经济发展的核心地区。

2 南水北调中线工程对汉江中下游地区的不利影响

2.1 中线工程调水对水资源的影响

主要表现在两个方面:

2.1.1 对丹江水库下泄水量的影响

中线工程实施后，改变了丹江口水库的下泄过程，导致汉江中下游河段各水文要素发生变化，造成多年平均下泄水量减少。中线工程未调水时丹江口水库下泄水量多年平均下泄水量361.53亿m3，调水95亿 m3后多年平均年下泄水量减少到258.34亿 m3，减少28.5%，调水130亿 m3后，多年平均年下泄流量减少到232.8亿m3，减少35.6%。(如图1)。据长江委对1956～1990年丹江口入库水量进行还原、扣损，规划水平年2020年入库水量平均为381.4亿m3，其特征值列于表1［2，3］。结果表明进入90年代以后，汉江现入连续枯水年，1956～1995年的系列相应2020年水平年入库水量多年平均为366.7亿m3，1968～1995年系列相应2020水平年入库水量多年均值减少为357.5亿m3。丹江口水库下泄流量大幅度减少，导致汉江中游干流水位下降。

表1 丹江口水库入库水量系列比较表

2.1.2 对水资源开发与利用的影响

由于该区水利工程老化，现有灌溉供水工程标准低、配套不完善。水资源量集中在汛期，水源利用率不高，干旱缺水问题特别严重。汉江中下游干流供水区缺水量逐年增加。

图1 丹江口水库下泻水量图

2.2 中线工程调水对生态环境的影响

中线工程实施后，如果治理工程不能有效地发挥作用，汉江中下游干流水环境将有可能向不利的方向演变。据预测，当中线工程从丹江口水库调水95×108 m3时，汉江中下游径流量将减少约16%，水环境的容量将有所降低，水污染防治和生态保护工作的难度将加大。由于库区水位大幅提高，在丰、平时期，下泄水的水温将降低，对汉江中下游水生植物和鱼类资源产生不利影响，如果水质得不到有效改善，水生生物种群将会大大减少。影响汉江中下游水质及其生态环境的主要因素是调水后汉江中下游水体的稀释自净能力的削弱，从而导致水质恶化引发“水华”征兆或“藻潮”发生。根据湖北省环境科学研究院《南水北调中线工程对汉江中下游环境影响研究报告》，仅在汉江中游襄樊段，以 COD计，对汉江襄樊段2010年COD排放量进行预测为10.51×104 t/a，超出调水后的总量控制目标，超出量分别为:5.13×104t/a(调水95亿 m3)，6.27×104t/a(调水 145亿 m3)。

2.3 中线工程调水对汉江中下游可持续发展的影响

工农业生产用水和城市用水是关系到汉江中下游地区可持续发展的大事。根据现状，汉江正常干流量常在1 000 m3/s左右，调水后丹江口水库年均下泄流量减少，以800 m3/s为例，调水前全年旬历时保证率约70%，调水后保证率仅为25% ～30%;主要灌溉期(4～10月)逐旬排频分析结果(表2)。调水前保证率约75%～85%，调水后保证率降为25%～5%。

表2 各站调水前后灌溉期(4～10月)流量变化 m3/s

流量绝对值调水前比调水后保证频率50%时减少518～643 m3/s，80%时减少279～336 m3/s。水位变化与流量变化有相似特点，各主要站变化见表3［3］。可看出调水后由于丹江口水库下泄流量大幅度减少。这将导致汉江中下游干流水位下降，引起沿江引、提水闸、站灌溉水量减少，不仅影响了农业生产，还使工业、生活、航运和灌溉等用水矛盾加剧。

表3 各站调水前后灌溉期(4～10月)水位变化 m3/s

3 改善汉江中下游环境可持续发展的对策与建议

3.1 持续优化水资源配置

解决水资源配置中的“往何处分配、分配给谁、如何分配水质及水量、什么时间分配、水资源用途、采取什么措施分配”等一系列问题。可采取两种配置模式:一是“以产定水”的配置方式，即根据目前汉江中下游生产力布局现状，调整水资源在时空上的自然分布，使之与汉江中下游己有的生产力布局和生态环境保护相适应，优先保障经济、社会、生态效益高的产业用水。二是“以水定产”的配置模式，即合理调整生产力布局，使之与水资源和

生态环境保护相协调。根据汉江中下游地区水资源的分布格局，调整产业结构和空间布局，使之与水资源数量、质量的分布以及生态环境的保护要求相适应。建立布局合理、高效运行的水资源供给体系;建立安全有效的水资源保护体系;建立以水权制度为基础，市场机制运作的水市场;建立水资源统一管理体系;建立汉江中下游水资源大系统多目标优化配置模型，进行水资源系统合理配置模拟等措施加以改善［5］。

3.2 治理生态环境问题，加强流域生态环境保护

重点改善汉江流域水土流失、水旱灾害与环境污染三大问题。首先，水旱灾害和地质灾害的防治，流域水资源开发项目提供了有利条件，可结合工程项目做好各项基础工作，提高防治标准，制定防灾预案，加强科学研究和预测预报.在各项工程开发施工中注意环境保护，并尽可能地将施工后的生态建设纳入施工工程中.对汉江中下游补偿工程和开发项目应慎密考虑，注重区域生态环境的长治久安［4］。其次，要从根本上解决好汉江流域水土流失和环境污染问题，就必须结合南水北调中线工程项目，大力调整产业结构对汉江中下游水资源进行产业化开发，在统筹兼顾水环境经济、社会、生态等多种因素的基础上进行科学合理的综合开发利用，包括现代水利示范工程建设、旅游资源的开发、沿江岸线的合理开发利用等。最后，大力调整汉江中下游流域种植结构，实施农业面源污染治理，与此同时建立汉江中下游流域水环境综合治理机构，制定和完善相关法律制度。

3.3 提高汉江中下游水资源可持续发展动力

(1)以兴隆水利枢纽工程效益滚动开发其它梯级，形成梯级渠化体系，提高汉江中下游防洪标准。一方面弥补调水对汉江中下游的损失，另一方面以发电为主，兼顾航运、灌溉、水产养殖等综合效益，滚动开发汉江，缓解环境问题的压力，形成良性循环。

(2)实施“引江济汉”，缓解汉江中下游水域发生“水华”的危害。重点考虑中游“碾盘山”梯级开发和“引江济汉”等局部补偿工程的建设，以及时弥补中、下游水流量的不足，便于提高水位，减小水环境容量损失，减免因调水带来的内河航运的危机和沿途工农业与城市生活用水的矛盾。同时，由于“引江济汉”及时补充水源，增大水环境容量，改善水质［4］。

(3)补充汉江下游水源，发展汉江航道，促进江汉平原的经济发展。引江济汉工程从长江荆河段附近引水到汉江兴隆以下河段，以解决荆河灌区的水源及改善兴隆以下河段的灌溉，航道及河道内生态用水的条件。综合角度上考虑，补充汉江干流水量，抬高干流水位，从根本上消除调水对下游河段灌溉和供水的影响，减少汉江下游及东荆河区域众多闸站的扩建，给汉江下游农业灌溉和工业生活用水提供保障，缓解下游航深不足和调水后枯水期延长的问题。

［1］蔡述明，殷鸿福，杜耘，等.南水北调中线工程与汉江中下游地区可持续发展［J］.长江流域资源与环境，2005，14(4):309－412.

［2］李新民，何百根，刘 明，等.南水北调中线工程与长江中游地区水资源优化利用［J］.华中师范大学学(自然科学版)，2002，36(2):237～239.

［3］张家玉，罗莉，李春生，等.南水北调中线工程对汉江中下游生态环境影响研究［J］.环境科学与技术，2000，(1):1 －32.

［4］高永年，高俊峰.南水北调中线工程对汉江中下游流域生态环境影响的综合评价［J］.地理科展 2010，29(1):59 －64.

［5］曾群.汉江中下游水环境与可持续发展研究［D］.华东师范大学2005.