基于环境流量方案的监测调控体系及保障管理方案设计探析

赵振懿

(辽宁省营口水文局，辽宁 营口 115003)

1 概述

辽河流域水资源短缺而开发利用程度高，环境流量保障不足；流域经济和社会发展速度快，污染类型多样，污染负荷高，治理难度大，入河负荷控制管理任务重；与辽河保护区恢复目标差距悬殊，水生态恢复难度大。在充分吸收国际环境流量标准研究成果的基础上，结合辽河流域基本生态特征和生态退化的原因，探讨环境流量方案的监测调控体系及保障管理方案设计成为迫切需要。

河流生态系统受到栖息地和水化学等多种因素影响，导致流域水生态严重退化。在流域水生态环境水权缺位的情形下，生产和生活用水挤占生态环境水，由此产生的供水和供水模式，利益格局和多种养护模式是流域生态退化的主要原因。环境流量是能够维持基础生态系统的组成部分，环境流量保障是促进辽河流域生态恢复的有力措施，环境流量标准是实施环境流量管理的关键环节，其可行性取决于它是否能反映河流生态系统的基本特征和生态压力的特征。

2 环境流量的“分区、分期、分类、分级”

2.1 分区管理

辽河流域的辽河、浑河和太子河有着悠久的发展历史，目前的水陆地生态系统受到长期的人类活动影响，生态格局表现为随海拔梯度的渐变，具有相对明显的自然空间分布特征。同时，随着社会经济的飞速发展，人类生产生活对流域生态系统的多重压力也具有明显的空间分异特征，从而导致流域空间退化。因此，可实施的环境流量标准必须反映流域内自然和人为干扰胁迫的空间分异特征，即具有“分区”的特征。

(1)在流域上游区域，没有控制性水利工程，水资源开发程度相对较低，陆地植被以自然次生植被为主，生态水文过程几乎接近自然状态，水生态系统的完整性依然良好，该地区对环境流量的需求是为了维持水生态系统的健康状态，环境流量过程应该接近自然水文情况[1]。

(2)随着海拔的逐渐降低，流域的工农业更加发达，耕地面积明显减少，工矿企业分布密集，从上游到下游，水资源开发利用程度和河流污染负荷却在逐渐增加，河流干流和主要支流水质逐渐恶化，水生生物群落组成逐渐显示出抗污染能力。工业和农业物资的排污量迅速增加是河流水质恶化的主要原因，生活用水增加又导致河流的流量减少。该地区对环境流量的需求首先要确保水质净化，并逐步将水生态系统恢复到健康状态。

(3)在流域下游地区，农业发达，大面积灌溉密集覆盖，河流水质受农业面源污染影响，水生生物群落组成完全由耐污染物种组成。该地区对环境流量的需求也是为了确保水质净化要求，并逐步恢复水生态系统，直至逐渐恢复到健康状态，在该地区，生产和生活用水与生态用水之间的竞争会进一步加剧，农业节水水平和非点源污染控制技术对环境流量的影响有所增加。

2.2 分期管理

分阶段管理环境流量有两个含义，首先是不同发展阶段的环境流量分期。在社会-经济-河流复合生态系统中[2]，生产与生活用水和环境流量之间存在着永恒的竞争关系，但随着经济和社会迅猛发展，科学技术的提高，生产和生活用水将逐步减少，用水量和污水排放量的减少，也逐步降低了环境流量压力，生产与生活用水和环境流量之间的竞争将会趋于零。

对于各类环境流量的需求，基于调节功能的环境流量分期主要体现在水功能区域水质目标的变化，基于生命支持功能的环境流量分期主要体现在以生态功能维护或恢复为主导的环境流量管理中，随着分区的增加，基于社会服务功能的环境流量分期主要体现在改善人们娱乐休闲的对水质要求的提高[3]。例如，在未来，人们可能需要更宽阔的水面和流动的河水(目前河流景观主要依靠水闸，如翻板门和橡胶坝，以保持相对稳定的水面，通常流量较小)或一条更清澈的河流。

其次，水和陆地生物不同生命阶段对水分的不同需求显示了年内环境流量过程的分期特征[4]。一般而言，通过长期演化，生物体适应自然水热条件，环境流量通常需要近乎自然的水文过程。在辽河流域，冻结期生物的环境流量要求相对较低，4月融雪期需要较低洪峰流量过程，11月份河流冻结之前，7月和8月的主要汛期需要明显的洪水过程，需要一个稳定且明显高于冷冻期间流量的环境流量，以确保在封冻期输送水分。

2.3 分类管理

辽河流域的环境流量包括生存流量，基本流量，高流量脉冲流量和漫滩流量等成分，其中，生存流量是指能够满足鱼类生存水质要求的流量组分；基本流量是在鱼类繁殖期间可以维持鱼类繁殖生态需求的流量组成部分，高流量脉冲流能够维持辽河流域河道的洗沙功能的流动成分；漫滩区流量是指能够维持漫滩区基本形态和植被生态供水的流量组分。这些成分对应于辽河流域一年中的不同水流时期，不同河段具有不同的自然生态和多重应力特征，相应地，每个水文年的不同流量成分也存在差异，因此，为此需要进行分类管理。

2.4 分级管理

环境流量保障实际上意味着生产和生活用水的相应调整，由于用水模式的形成是长期社会经济发展的结果，用水模式的重新调整对社会经济和技术条件有制约，这决定了实现生态环境目标的阶段和难点。因此，考虑河流生态需求，将来很难达到理想的环境流量标准，只有在衡量用水量分配关系后才能实际执行标准。此外，考虑到辽河流域将长期实现大伙房水库的跨流域调水，将为实施环境流量提供理想的标准，理想环境流量标准与实际实施标准之间的差异构成了环境流量的分层管理[4]。

3 环境流量方案的监测调控体系

环境流量标准是河流生态系统功能结构的理想流量过程，反映了分区、分类、分级和分期的概念。环境流量计划是指流域环境管理，水环境，水生态保护的日常管理以及相应的有效环境流量的实施标准[5]。其实质是在平衡河流生态系统理想流量过程需求与实际竞争性需水量，生产与生活用水和生态用水之间关系，具有更好的成本效益比和社会经济可接受性。虽然世界范围内对环境流量的理论进行了长期研究，并提出了大量各种确定环境流量的方法，但可以实施的流域(区域)环境流量标准仍处于起步阶段。目前，只有少数地区明确制定了具有法律效力和日常可管理的环境流量方案，如澳大利亚的莫累达令河流域和美国德克萨斯州及美国佛罗里达州[5]。

环境流量方案研究进展缓慢主要在于相对固化用水和供水模式的重新调整。在任何流域，生产和生活用水与生态环境用水之间存在竞争性的水关系，这种关系背后是流域内工业、农业和生活用水者利益的反映。在流域水资源有限的前提下，随着社会经济发展水平的提高，其竞争特征更加突出，在没有生态用水权的情况下，工业、农业和生活用水将不可避免地占用生态环境用水。这种挤占不仅反映在河道生态环境的减少中，而且反映在河道内流动过程的变化中，导致河道内流量过程出现变异，造成生态效益的关键流量组分的损害。此外，随着流域社会经济发展水平的提高和分布格局的相对固化，流域用水、供水及供排水模式的固化，污染负荷分布的相对固化及生产生活用水后排水所携带的模式，进而引起流域内河流生态系统多种应力分布格局的相对凝固[6]。

环境流量不足的原因是有竞争性的用水，多重压力下对关键流量组件的侵害。在流域开发过快，而环境流量保障方案尚未提前确定，导致相对稳固的用水和供水模式发生改变，因而很难达到预期目标7]。保障措施主要是按行业重新调整用水量，工业结构调整，再生水和农业是主要用水户；在保证粮食安全前提下，农业节水是主要途径。管理方案必须基于某些标准，提出“环境流量标准”和“环境流量管理方案”的概念，进行权衡协调[8]、价值判断和适应性调整，如图1所示。

图1 环境流量标准与环境流量方案的权衡

4 环境流量保障管理

4.1 管理框架

鉴于辽河流域水资源人工调控高，源点污染压力大，河水生态完整性严重恶化，环境水与经济社会用水竞争激烈。为解决环境流量不足的情况，以前环境流量管理中的分级标准缺乏生态数据，水化学压力等客观数据的支持，没有考虑流域下游河流的生态状况，环境流量管理分区尺度过大、控制断面过少以及环境流量标准可实施性不足。要真正实现分区、分级、分类、分期的流域环境流量管理[9]需要建立辽河流域环境流量管理框架，如图2所示。

图2 辽河流域环境流量管理框架

4.2 保障对策

流域容量总量控制方案实施保障对策可以从以下几方面综合考虑。

一是加强管理机构自身能力建设。全面构建流域水环境容量总量控制管理体系，研发流域容量总量控制管理平台，制定流域容量总量控制监测管理方案，制定流域容量总量控制监督考核办法，开展流域干支流及主要入河排污口通量监测，研发水工区入河总量超标返演及溯源模拟技术，健全其他规章制度及法律法规，全面加强流域水环境管理机构自身能力建设[10]。

二是加大污染源治理力度。源头阻断是水环境保护的核心和关键，针对不同特性的水污染物采取不同的污染控制措施。此为治本的措施。

三是实施水利工程调度。通过流域水利工程的科学合理调度，加快水体流动，增加流域的水环境容量，改善流域水体水质。此为治标的措施。

四是促进技术进步。首先是加快重点行业减排技术创新和落后生产技术淘汰。各类科技计划要优先支持重点行业减排技术创新项目。建立节能减排技术创新平台是实现节能减排目标的重要保障。其次是加快水专项及其他科研专项在水环境治理领域研发成果的产业化转化，将新型高效水处理技术尽早应用于区域水环境治理中。

五是实施环境经济政策。调整产业结构，以总量控制为导向，针对流域内产业结构失调问题，提出流域产业结构调整对策。实行污染补偿，流域污染补偿是通过实行跨界断面水质目标考核与生态补偿机制，推行扣缴补偿金政策。

5 结语

针对辽河流域水文水资源及水环境特点，结合流域水资源开发利用新情势、流域水生态保护新需求和流域水工程安全管理新任务，形成辽河流域环境流量保障、容量总量控制方案及水工程优化布局的流域方案[11]；选择辽河流域太子河流域、浑河流域及辽河干流保护区为示范，按照业务化运行要求，形成示范流域环境流量与容量总量管理平台，提升示范流域水资源管理与入河负荷控制管理能力。