长江流域水资源保护现状分析与关键技术研究展望

辛小康，贾海燕

（长江水资源保护科学研究所，武汉 430051）

水是生命之源、生产之要、生态之基。长江流域以其相对丰富的水资源量被列为中国七大流域之首。全流域汇水面积大于100 km2的支流有5 276条，水面面积大于10 km2的湖泊有142个[1]。长江流域多年平均地表水资源量9.855×1011m3，水资源总量9.955×1011m3。2016年地表水资源总量为1.179 6×1012m3，折合年径流深661.7 mm，水资源天然禀赋良好。2016年全流域供水总量为2.039×1011m3，其中地表水源供水量1.958×1011m3，占总供水量的96.0%[2]。全流域修建水库约4.4万余座，水资源开发利用率为18.7%，并肩负我国南水北调工程调水水源的重任。随着流域内、外社会经济的发展，长江流域水资源安全的重要性不言而喻。但同时由于水资源过度开发，水质状况逐年变差，水生态系统遭到破坏，已严重威胁到流域水资源安全。2016年1月，习近平总书记要求“当前和今后相当长一个时期，要把修复长江生态环境摆在压倒性位置，共抓大保护，不搞大开发”。因此长江流域水资源保护工作成为当务之急。纵观发达国家的水资源保护经验，水资源保护应该是水量、水质和水生态三者相统一的多目标综合保护。水量是基础，水质是关键，水生态是重点，不可偏废其一。建立完善的水资源保护框架体系尤为重要。而在水资源保护管理过程中，依赖科学技术进步，利用先进、成熟的关键技术，实施水资源保护科学管理，是实现“维护健康长江，构建人水和谐”的必经之路。

1 流域水资源保护概况

长江流域的水资源保护工作发轫于上世纪70年代后期，已实施40余年。目前长江流域水资源保护呈现出“一个中心、两个重点、三个环节、四个建设”的基本格局，即“以水功能区管理为中心，以入河排污口和饮用水水源地为重点对象，以规划、审批、监督为重点环节，以人才队伍建设、监测站网建设、信息平台建设和执法能力建设为抓手”。具体而言，长江流域水资源保护概况如下：

（1）流域水资源保护法律体系逐步构建

根据《中华人民共和国水法》《中华人民共和国水污染防治法》《中华人民共和国行政许可法》《中华人民共和国河道管理条例》《水功能区监督管理办法》《入河排污口监督管理办法》等上位法，长江流域先后完成了《长江水利委员会入河排污口监督管理实施细则》《长江水利委员会入河排污口设置验收办法》《长江流域及西南诸河水功能区分级管理方案》等规范性文件的起草工作，其中前两项已经由长江水利委员会批准实施，另外一项正在审查阶段，并积极推动《长江保护法》的立法论证工作。

（2）流域水资源保护规划体系基本形成

从1986年起，长江流域完成了《长江干流水资源保护规划》，其内容纳入经国务院审查通过的《长江流域综合利用规划简要报告（1990）》中。近年来，流域内实施了以长江流域综合规划修编和长江（片）水资源综合规划为代表的近20项水资源保护规划工作[3]。特别是通过《三峡水资源保护规划》的编制，探索形成了水资源保护工程技术体系，直接推动了我国《水资源保护规划编制规程》的出台。基本形成了以入河排污口布局与整治、水源地保护、水生态保护与修复、面源控制和内源污染治理为主的水资源保护规划工程措施体系，以法律法规、体制机制建设、监控能力建设和科研能力建设为主的非工程技术体系[4]。2016年，水利部印发了《长江经济带沿江取水口排污口和应急水源布局规划》，明确了入河排污口禁止设置区、一般限制区和严格限制区。

（3）入河排污口和水源地信息调查有序开展

依据水利部《入河排污口监督管理办法》对入河排污口调查和登记工作的要求，2006年，长江流域完成第一次入河排污口调查登记工作，共计调查登记入河排污口9 000余个[5]。根据水利部颁布的全国重要饮用水水源地名录，2011年起，长江流域对流域内56个重要饮用水水源地基本信息进行了调查，掌握了水源地的范围，取水口设置状况、供水状况、水质状况、水生态状况及水源地管理状况。2017年，依托长江经济带重点工作，开展了入河排污口专项核查工作，共核查规模以上入河排污口8 051个。

（4）入河排污口设置审批、管理循序渐进

在完成了入河排污口信息调查和登记的基础上，进一步组织实施了水功能区的确界立碑工作，核定了水功能区的水域纳污能力，提出了限制排污总量控制方案。按照水利部《入河排污口监督管理办法》，结合当前我国实施的最严格水资源管理制度，进一步规范化入河排污口设置审批程序。同时，建立了流域机构直管入河排污口年报统计制度[6]，联合地方水行政主管部门对重要入河排污口开展执法监督检查，稳步推进入河排污口监督管理的常态化。

（5）水环境监测站网日趋完善

长江流域水环境监测站网于1977年开始筹建。到1992年，全流域监测站已从初期的156个增加到551个[7]，监测断面近700个，目前长江干支流已有约2 500个监测断面。1998年起，流域开展了35个省界缓冲区断面水质监测工作，2006年达到60个，2010年已经发展至111个，2016年达到164个，基本实现流域内省界水体监测全覆盖，开展的常规监测指标约30余项[8]。并按时发布了《长江水资源质量公报》《长江流域及西南诸河水功能区水质通报》400多期。

（6）水资源保护管理信息化水平明显提升

长江流域水资源保护信息化建设按照“规划先行、完善网络、突出重点、保障有利”的原则循序渐进地实施了信息化平台建设。建立了以地理信息系统（GIS）为平台的流域入河排污口信息管理系统，构建了以Web GIS为基础的水质、排污口、水源地等水资源保护管理信息系统，实现了监测数据自动采集，数据统计和分析智能化。近两年，长江流域将Google Earth与SQL数据库联合开发，构建了长江流域水资源保护监控系统，可快速实现查询、搜索水功能区、入河排污口、水源地等相关信息[9]。

2 流域水资源保护面临的问题

长江流域水资源保护面临的实际问题较为突出，既有水量短缺的问题，也有水质污染严重、生态系统破碎化等问题，主要体现在以下6个方面。

（1）流域整体水质达标率偏低

2011年，国务院印发《全国重要江河湖泊水功能区划（2011-2030年）》，长江流域纳入全国重要江河湖泊水功能区划的一级水功能区共1 181个（其中开发利用区416个），在开发利用区内划定二级水功能区978个。水功能一、二级区中，共有1 506个水功能区水质目标确定为Ⅲ类或优于Ⅲ类，占总数的86.4%。《长江流域及西南诸河水资源公报》显示，从2010年至2016年，水功能区水质达标率（表1）虽然有明显的提升，全指标评价法（指24项常规监测项目）达标率由64.6%提高到73.8%，但是达标率仍然较低。双指标评价法（COD和氨氮2项监测项目）达标率由78.9%提高到91.2%。

表1 长江流域重要江河湖泊水功能区水质达标率Table 1 Standard-reaching rates of water quality in important water functional zones of Yangtze River

（2）污水排放与水环境容量之间的矛盾突出

根据《长江水资源质量公报》和历史统计数据，长江流域污水排放量于上世纪70年代100亿吨，90年代初增长至150亿吨，到90年代末期，污水排放量突破了200亿吨，到2007年，首次突破300亿吨，2010年达到333亿吨，目前已突破350亿吨，见图1。流域污水排放量已达到全国总量的40%以上，相当于一条黄河的总水量。长江流域污水排放量变化趋势见图2。同时，污水排放空间上集中于城市江段，部分江段污水排放量超过水域纳污能力，已形成连片的超标污染带。

图1 长江流域重要水功能区水质达标率年度变化趋势图Fig.1 Annual change trend of water quality standard-reaching rates in important water functional zones of Yangtze River

图2 长江流域污水排放量年度变化趋势图Fig.2 Annual change trend of sewage discharge in the Yangtze River basin

（3）水利工程运行与生态需水之间的矛盾突出

据统计，目前长江流域已建和在建的水利发电工程2 400余座，装机容量达到1.2×108kW，占全流域水电技术可开发量的42%。全流域总用水量1.984×1011m3，水资源总量1.115×1012m3，水资源开发利用率为18.7%，已步入中等开发程度河流之列。岷江上游、汉江部分支流多次发生断流，水电开发集中的岷江、大渡河、嘉陵江、乌江、汉江上游生态需水过程得不到满足。

（4）部分水域生态脆弱化趋势明显

在人类活动和气候变异的双重干扰下，长江流域水生态问题十分突出，主要表现为栖息地面积减少、水生生物群落单一化、水华频发等。以“四大家鱼”（青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼）产卵场规模为例，上世纪60年代调查结果表明，长江干流四川巴县（现重庆巴南区）至江西彭泽段有产卵场36处，1986年减少至30处，其中11处位于宜昌以上江段，三峡水库蓄水后，水文条件发生变化，上游11处产卵场面临消失[10]；另外，滇池、巢湖、洪泽湖、太湖、洞庭湖、三峡水库、陆水水库、汉江中下游河段等均多次发生水华，其中太湖、巢湖和滇池因水华问题十分严重，从“九五”开始就被确定为防治的重点对象。

（5）饮用水源地安全保障程度低

2010-2016年长江流域部分参评的集中式饮用水水源地水质全年达标的情况见表2，水源地水质合格率不容乐观。另外，根据2012年以来开展的长江流域56个国家重要饮用水水源地安全保障现状调查结果，部分水源地供水保证率低于95%的目标，有22个饮用水源地未建设备用水源地；23个水源地未能对一级保护区内实施封闭管理，8个饮用水水源地内还存在排污口，部分水源地存在码头、油库、养殖场等潜在污染源，近年来突发水污染事故造成饮用水短缺的事故时有发生；10个水源地一级保护区内植被覆盖率低于80%；17个水源地未建设自动监控系统[11]等。其他县级以上集中式生活饮用水水源地安全保障程度更低。

（6）河湖健康评估技术方法不够完善

2006年，长江水利委员会提出“维护健康长江、构建人水和谐”的治江新思路。什么是健康河流，什么是健康长江？目前的研究和认识仍不完全。2007年，长江水利委员会组织开展了“健康长江指标研究”，根据水资源开发利用率、水功能区水质达标率、生态需水满足程度、鱼类生物多样性、河道优良河势保持率、湿地保留率、水土流失率等7个方面建立了健康长江指标体系，并对指标的评价标准、评价方法进行了初步探讨[12]。但仍存在指标不完整，操作性不强，量化难度大等问题。

表2 长江流域部分集中式饮用水水源地水质达标状况Table 2 Water quality standard-reaching rates in drinking water sources of Yangtze River

3 水资源多目标综合保护框架体系

按照新时期“水量、水质和水生态”统一保护的水资源保护总体要求，结合我国赋予流域机构在“生态需水量保护、水功能区水质管理、饮用水水源地保护、水生态保护与修复、入河排污口监督管理、地下水资源保护”等方面的职责，水资源保护应从工程措施和非工程措施入手，建立长江流域多目标综合保护框架体系，见图3。

水资源保护体系由工程体系和非工程体系构成。在工程体系中，水量保护体现于水源涵养林建设工程、水利工程生态调度工程等；水质保护体现在点源污染治理和面源污染控制两方面，点源污染治理主要实施排污口规范化整治、排污口改造和排污口深度处理，面源污染控制主要针对农业面源污染、农村生活污染、固体废弃物进行分类控制；水生态保护主要体现于岸坡修复、水华控制、水质净化和小流域综合治理等[13]。非工程体系主要包括水资源保护监测和水资源保护管理，其中水资源保护监测主要实施水功能区监测、排污口监测、饮用水源地监测、水生态监测和应急监测，水资源保护管理体现于法律法规建设、管理机制建设、科研与技术推广、管理能力建设等方面[14]。

图3 长江流域水资源保护框架体系Fig.3Framesystem ofwater resources protectionsysteminthe Yangtze River basin

4 水资源多目标综合保护技术体系

按照水资源多目标综合保护的框架体系，科学研究应以“保障适宜生态流量过程、水功能区水质达标和排污总量达标、饮用水源地水质合格、水生态系统结构完整和功能完善、排污口管理规范和布局合理、地下水水质达标”为目标，针对当前水资源保护存在的问题，重点开展十个方面的技术研发，初步形成长江流域水资源多目标综合保护技术体系。

（1）长江流域适宜生态需水过程与保障关键技术。重点探讨蓄、引、提、调工程对河道径流过程的累积影响，建立长江流域不同特征河段生态需水计算方法构建，确立长江流域重点断面生态需水量管控目标方案，提出人类强干扰下河流适宜生态需水过程保障方案。

（2）河湖健康评估与保障关键技术。重点建立河湖健康的指标体系，建立水量、水质、水生态、物理结构、社会环境等方面各项指标的量化计算方法，确立长江流域重点河湖健康的指标标准阈值，开展典型河湖健康诊断及修复[15]。

（3）动态水域纳污能力核定与分配关键技术。重点探讨不同水流条件下污染物扩散和自净规律，建立城市江段动态水域纳污能力计算方法，确立动态水域纳污能力分配方案，建立特枯水情条件下入河污染物总量控制方案。

（4）入河排污口设置与管理关键技术。构建流域入河排污口监督管理模式、法律和制度；探索排污权交易机制在入河排污口管理中的应用；完善入河排污口设置论证和规划入河口设置论证导则；建设入河排污口信息系统及优化布设方法；实施事故风险源调查及突发水污染事故应急方案编制。

（5）受扰动水域水生态保护与修复关键技术。以河湖健康标准为指导，探讨河湖水生态系统脆弱性指标及其成因；研发重要敏感水域水生态结构和功能修复关键技术，探索江湖水系连通的环境效应评估及水质调控方案。

（6）干支流水库群运行对湖泊湿地影响调控技术。实施“两湖”湿地生态调查与评价，开展“两湖”湿地的历史演变趋势分析，研究干支流水库群运行对“两湖”水文过程的累积影响和“两湖”湿地对水文过程变异的响应关系；探讨保护“两湖”湿地的干支流水库群优化调度方案，提出“两湖”湿地生境和生物多样性保护方案。

（7）长江流域大型水库水华成因及其防治技术。开展长江流域大型水库富营养化现状调查与评价，研究不同时空格局水库水华生消过程及影响因素，识别典型藻类水华驱动因素及其限制阈值，研发典型水库藻类生态风险评估与水华预警技术，提出长江流域大型水库水华防控技术与调控对策。

（8）长江流域水源地水质保护关键技术研究。开展大型饮用水水源地水质现状调查分析，设计典型饮用水水源地生态补偿机制，研发大型饮用水源地面源生态阻控关键技术和基于多源指示生物的大型水源地水质预警技术。

（9）长江流域水环境自动监测关键技术。探讨重点水域水质监测断面优化布设方案，研究大型水源区多源水质检测与自适应组网技术，完善有毒有机物的监测和评价标准，研发多指标在线监测技术研究与设备。

（10）长江流域地下水资源保护关键技术。开展地下水功能分区并确立水质管理目标，研究地下水系统污染物运移模拟技术，研发地下水污染治理的微生物技术，建立地下水水质监测与信息发布系统。

长江流域水资源保护关键技术框架体系思路见图4。

5 结论

长江是世界上第三大河流，也是中国最大的河流。其流域面积占国土面积的1/5，养育着中国1/3的人口，贡献了中国1/3的GDP，其重要地位不言而喻。在气候变迁和人类活动的双重干扰背景下，流域水资源保护面临空前的压力。虽然经过40余年的不懈努力，长江流域已初步建立了水资源保护的法律体系，水资源保护规划的地位不断提升，水资源保护规划的思路不断完善，水资源保护的管理、科研、监测能力不断增强。但依然面临着生态需水量被过度挤压，水质达标率偏低，局部水生态脆弱化，饮用水安全难以保障，部分水功能区污水承接量超过纳污能力等问题。面对流域管理职责和存在的客观问题，当前长江流域水资源保护必须坚定不移地践行“水量、水质和水生态”统一保护的思路，兼顾河流生态需水、水质达标、入河限制排污总量控制、水生态系统完整、饮用水源地安全、地下水质安全等多目标综合保护。然而，要真正实现“健康长江”的终极目标，还必须充分依靠科学技术的进步，建立起监测、调查、评价、模拟、调控、修复和管理全过程的技术框架体系，以推动流域水资源保护朝着快速、准确、高效的方向发展。

图4 长江流域水资源保护关键技术体系Fig.4System ofwater resources protectionkey technologiesinthe Yangtze River basin

[1]中华人民共和国水利部.中华人民共和国国家统计局.第一次全国水利普查公报[R].北京：中国水利水电出版社，2013.

[2]长江水利委员会.长江流域及西南诸河水资源公报[R].武汉：长江出版社，2010-2016.

[3]刘兆孝，陈蕾，童波.长江流域水资源保护规划的编制历程与思考[J].人民长江，2012，42（2）：35-38，41.

[4]王方清.浅谈长江流域水资源保护规划思路[J].人民长江，2011，42（2）：32-34.

[5]吴国平.入河排污口管理有关问题探讨[J].人民长江，2008，39（23）：14-16.

[6]程功武.建立与完善入河排污口统计制度初探[J].人民长江，2011，42（2）：28-31.

[7]洪一平.长江流域水资源保护事业发展历程及成就[J].人民长江，2010，41（4）：14-18.

[8]洪一平.全面提升监管能力，实现长江水资源保护的新跨越[J].人民长江，2011，42（4）：8-11.

[9]周绍江，苏海.长江流域水资源保护信息化建设与发展[J].人民长江，2009，40（4）：13-15.

[10]水利部中国科学院水工程生态研究所.水生态保护对水库综合调度的需求及调度方式研究报告[R].武汉，2011.

[11]长江流域水资源保护局.长江流域水源地安全保障达标建设评估报告[R].武汉，2011.

[12]陈进，黄薇.河流健康评价理论及在长江的应用[M].武汉：长江出版社，2010.

[13]长江水资源保护科学研究所.水资源保护工程体系研究[R].武汉，2011.

[14]长江流域水资源保护局.三峡水资源保护规划[R].武汉，2011.

[15]袁兴中，王强，刘红，等.三峡库区流域生态健康评估——以东河流域为例[J].三峡生态环境监测，2016，1（1）：28-35.