黃河干流生態(tài)環(huán)境需水量

黃河干流生態(tài)環(huán)境需水量摘要:黃河干流生態(tài)環(huán)境需水量是黃河健康生命水量的重要組成部分。黃河河道生態(tài)環(huán)境需水量應(yīng)主要包括以下幾個(gè)方面:保護(hù)河道內(nèi)水生生物正常生存繁殖的水量;維持河流水體功能水質(zhì)的水量;滿足河道濕地基本功能的水量;維持河口一定規(guī)模濕地的水量;有利于河口水生生物生存及河口生態(tài)修復(fù)的水量。對(duì)黃河干流重點(diǎn)河段環(huán)境需水量的分析認(rèn)為r現(xiàn)狀納污水平下，黃河干流所需流量很大，在目前水資源條件下很難實(shí)現(xiàn);邛階段目標(biāo)控制水平下，龍門以上河段所需流量基本可以得到保證，但龍門以下河段難以得到保證;》要實(shí)現(xiàn)黃河/污染不超標(biāo)0的目標(biāo),入黃支流必須滿足入黃水質(zhì)目標(biāo)要求入黃排污口必須滿足國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)?！熬S持黃河健康生命”是一種全新的治河理念，其核心是解決黃河"水少”、"沙多”和”水沙不平衡，以及如何保持以黃河為中心的河流生態(tài)系統(tǒng)良性發(fā)展的問題［1］。黃河干流生態(tài)環(huán)境水量是黃河生命水量的重要組成部分,是維持黃河健康生命的關(guān)鍵，也是實(shí)現(xiàn)黃河水資源可持續(xù)利用的基礎(chǔ)。1黃河水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀與水污染形勢(shì)1.1水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀由于黃河天然徑流量的變化和沿黃各省區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水資源的過度開發(fā)利用，使得黃河水資源供需矛盾日益突出。沿黃地區(qū)近10年（1988~1997年）平均總用水量498億m3,其中地表水量381億m3,水資源開發(fā)利用率為70%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國(guó)際上公認(rèn)的40%警戒線。其結(jié)果是黃河下游頻繁斷流,入海水量銳減。黃河水資源量的減少不僅加劇了黃河水資源的供需矛盾,而且擠占了河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境用水嚴(yán)重影響了黃河流域的生態(tài)環(huán)境安全。1.2水污染形勢(shì)分析據(jù)近年來非汛期水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料初步評(píng)價(jià)結(jié)果在黃河干流5464km河長(zhǎng)中,N.O類水質(zhì)河長(zhǎng)為2105km,占總評(píng)價(jià)河長(zhǎng)的38.5%,主要分布在蘭州鐘家河橋以上河段Q類水質(zhì)河長(zhǎng)為325km,占總評(píng)價(jià)河長(zhǎng)的5.9%,主要分布在蘭州）下河沿河段Q類水質(zhì)河長(zhǎng)為714km,占總評(píng)價(jià)河長(zhǎng)的13.1%,主要分布在下河沿）青銅峽、府谷）龍門等河段;。~劣0類水質(zhì)河長(zhǎng)為2320km,占總評(píng)價(jià)河長(zhǎng)的42.5%,主要在寧、蒙間的葉盛公路橋）頭道拐、喇嘛灣）府谷以及潼關(guān)以下河段。水污染因子主要是化學(xué)需氧量（CODCr）和氨氮。上述結(jié)果表明，黃河干流除源頭至下河沿河段水質(zhì)較好，能基本滿足水體功能要求外,下河沿以下河段現(xiàn)狀水質(zhì)都超過功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo),其中石嘴山）頭道拐、潼關(guān)）三門峽、小浪底）花園口河段更為突出，以上河段應(yīng)是研究生態(tài)環(huán)境水量重點(diǎn)關(guān)注的河段。2黃河生態(tài)系統(tǒng)的基本特征通過對(duì)黃河水生生物調(diào)查可知，黃河水生生物種群結(jié)構(gòu)相對(duì)較為簡(jiǎn)單，生物種類、生物種群數(shù)量相對(duì)較少，這是黃河的自然屬性和區(qū)域自然環(huán)境條件所決定的。黃河干流已修建了12個(gè)大型水利樞紐，這些工程在修建時(shí)都沒有考慮生物通道問題，不但人為改變了河流形態(tài)，阻斷了水流的連續(xù)性和水體自然狀態(tài)的交換，而且阻隔了水生生物特別是魚類的洄游。20世紀(jì)80年代黃河干流及其支流上的一些魚類產(chǎn)卵場(chǎng)大多已經(jīng)消失或發(fā)生了相應(yīng)變化,如伊洛河口的魚類產(chǎn)卵場(chǎng)由于水污染問題已遭到很大程度的損害。從生態(tài)學(xué)意義上講，水利工程的開發(fā)對(duì)生態(tài)環(huán)境有一定的負(fù)面影響，這就要求人們?cè)诤恿鞯拈_發(fā)和水利工程建設(shè)時(shí)，重視利用非工程措施協(xié)調(diào)人水關(guān)系最大限度減輕水利工程對(duì)自然生態(tài)的影響。但是也不能片面地強(qiáng)調(diào)生態(tài)保護(hù)而簡(jiǎn)單地否定修建任何水利工程,這同樣不符合科學(xué)的發(fā)展觀。應(yīng)該看到,以魚類為頂級(jí)物種的黃河水生態(tài)系統(tǒng)有著較強(qiáng)的自身修復(fù)功能和適應(yīng)調(diào)節(jié)能力。1999年3月1日起，經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，由黃委對(duì)黃河干流實(shí)施全河水量統(tǒng)一調(diào)度以來，至今沒有發(fā)生水文意義上的斷流,功能性斷流也在很大程度上得到了緩解，黃河下游水生態(tài)環(huán)境有所恢復(fù)。由于下游生態(tài)系統(tǒng)得到了初步修復(fù)、改善，因此一些多年不見的洄游魚類，如海產(chǎn)刀魚（又名鱭、刀鱭）等,又出現(xiàn)在黃河下游。黃河銅魚屬于國(guó)家二級(jí)保護(hù)魚類一般活動(dòng)在黃河中下游,20世紀(jì)80年代時(shí)神秘消失。有關(guān)專家曾悲觀地認(rèn)為，黃河銅魚作為特有魚種已經(jīng)在地球上徹底消失。但是由于小浪底水庫2003年下半年以來蓄水量較大，水環(huán)境條件較好，使得近來這一珍稀魚類成群地出現(xiàn)于小浪底水庫，證實(shí)了銅魚并未滅絕。上述事例表明，黃河魚類適應(yīng)環(huán)境的能力是很強(qiáng)的,只要水流條件適宜，黃河水生態(tài)系統(tǒng)就能得以維護(hù)和發(fā)展。另外，在黃河生態(tài)系統(tǒng)中值得注意的是黃河濕地。黃河上中游濕地主要是由于一些水庫的修建、水庫緩慢的季節(jié)性水位變化而形成的，如青銅峽庫區(qū)濕地、三門峽庫區(qū)濕地等的形成。黃河進(jìn)入平原后，由于擺動(dòng)頻繁、河道較寬，因此形成了沿黃兩岸狹長(zhǎng)的灘涂濕地及黃河故道濕地如河南孟津黃河濕地、河南開封柳園口濕地等。這些濕地包含大量的物種和生態(tài)系統(tǒng)類型具有很高的生態(tài)學(xué)價(jià)值,同時(shí)也是候鳥的遷徙路線、繁殖地和覓食地。所以在進(jìn)行黃河生態(tài)需水研究時(shí)，也應(yīng)關(guān)注河道濕地的需水要求。3黃河生態(tài)環(huán)境需水量3.1生態(tài)環(huán)境需水量的概念及內(nèi)涵目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)/生態(tài)環(huán)境需水量0的研究很多，但對(duì)其概念界定尚無統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，研究者多根據(jù)其研究目標(biāo)及其要保護(hù)的主要功能提出相應(yīng)的定義。生態(tài)環(huán)境需水量的概念、內(nèi)涵有其時(shí)間和空間的屬性，生態(tài)環(huán)境需水的主體和生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)要素有著隨時(shí)間而進(jìn)化、演替或變化的特征，環(huán)境要素也隨時(shí)間而變化，因此其概念是一個(gè)針對(duì)某種生態(tài)環(huán)境目標(biāo)的動(dòng)態(tài)的概念［2］?；谇笆鳇S河生態(tài)系統(tǒng)、水文水資源特性、水資源開發(fā)利用程度及水環(huán)境狀況的認(rèn)識(shí)，可以認(rèn)為黃河生態(tài)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)為:水生生物（主要是魚類）、河道濕地、河口濕地及河道水體功能。黃河河道生態(tài)環(huán)境需水量應(yīng)主要包括以下幾個(gè)方面:一是保護(hù)河道內(nèi)水生生物正常生存繁殖的水量;二是維持河流水體功能水質(zhì)的水量;三是滿足河道濕地基本功能的水量;四是維持河口一定規(guī)模濕地的水量;五是有利于河口水生生物生存及河口生態(tài)修復(fù)的水量。黃河生態(tài)環(huán)境需水量的內(nèi)涵為:生態(tài)需水量是指為維持黃河水生生物特別是魚類及其生存發(fā)育,修復(fù)及維持河道濕地、河口地區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)及近海水生生物的水量。環(huán)境需水量是指為改善黃河水體水質(zhì)，基本滿足其環(huán)境功能所需要的水量，環(huán)境需水量實(shí)質(zhì)上有著滿足水量和水質(zhì)的雙重概念。上述生態(tài)環(huán)境需水量在某種意義上也就是有些學(xué)者提出的底限生態(tài)環(huán)境需水量或者叫極限值。河道內(nèi)只有保持這種量級(jí)的水量，其生態(tài)系統(tǒng)才不致惡化并能維持生態(tài)平衡。3.2干流重點(diǎn)河段環(huán)境需水量環(huán)境需水量研究將下河沿）頭道拐、龍門）三門峽和小浪底以下河段作為重點(diǎn)研究河段。環(huán)境需水量計(jì)算方法是在設(shè)定河流納污量維持一定水平條件下，水質(zhì)達(dá)到水功能相應(yīng)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)所需要的最小流量。只要水功能區(qū)相應(yīng)水質(zhì)目標(biāo)得到了滿足，河流水生態(tài)環(huán)境也就得到了相應(yīng)保護(hù)。根據(jù)黃河水污染特征，選擇CODCr和氨氮作為污染控制因子,采用一維水質(zhì)模型計(jì)算環(huán)境水量。干流納污水平按以下3種情況設(shè)定:一是維持現(xiàn)狀納污水平（2000年為現(xiàn)狀年）;二是考慮支流所在地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可承受能力和污染治理水平，支流輸污量介于現(xiàn)狀納污水平和滿足功能要求的一種中間狀態(tài)，我們稱之為可控水平或階段目標(biāo)納污水平,入黃排污口滿足國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn);三是入黃支流滿足功能區(qū)劃,入黃水質(zhì)目標(biāo)、入黃排污口滿足國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。初步研究結(jié)果如下:（1）現(xiàn)狀納污水平下，黃河干流所需流量很大，在目前水資源條件下很難實(shí)現(xiàn),其水質(zhì)達(dá)標(biāo)不可能得到保證。在下河沿站流量大于500m3/s時(shí)，才可以保證石嘴山至龍門站水質(zhì)達(dá)標(biāo),但龍門流量必須達(dá)到1100m3/s才能保證潼關(guān)、三門峽和小浪底的水質(zhì)。小浪底下泄流量為1600m3/s才能保證花園口及以下河段的水質(zhì)。根據(jù)黃河水資源現(xiàn)狀和現(xiàn)有工程調(diào)控能力，要做到這一點(diǎn)是很難實(shí)現(xiàn)的。（2）階段目標(biāo)控制水平下，龍門以上河段所需流量基本可以得到保證，但龍門以下河段難以得到保證。將階段目標(biāo)控制水平下各水文站所需流量和90%保證率最枯月平均流量進(jìn)行對(duì)比分析可知，上游下河沿、頭道拐斷面所需流量基本能夠得到保證，但中、下游各水文站所需流量保證率仍較低。在對(duì)入黃支流及排污口實(shí)施階段目標(biāo)控制情況下，若現(xiàn)有水資源條件允許，可通過水量調(diào)度，兼顧部分?jǐn)嗝鏉M足水體功能的水量要求。(3)要實(shí)現(xiàn)黃河/污染不超標(biāo)0的目標(biāo),入黃支流必須滿足入黃水質(zhì)目標(biāo)要求,入黃排污口必須滿足國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。目標(biāo)控制水平下，即入黃支流滿足入黃水質(zhì)要求，排污口滿足國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)各水文站所需要的基本流量與90%保證率最枯月平均流量比較接近，說明其保證程度較高。也就是說，只有在目標(biāo)控制水平下，黃河干流/污染不超標(biāo)0才能得到穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)。上述表明，只有在規(guī)劃目標(biāo)控制水平下，各重點(diǎn)河段所需流量的保證率較高。河流納污水平和河流水質(zhì)目標(biāo)是計(jì)算環(huán)境水量的兩個(gè)重要條件，因而環(huán)境水量的研究應(yīng)通過對(duì)黃河水污染問題的深入研究，建立河段社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、水資源可供水平、水環(huán)境功能維持的輸入響應(yīng)關(guān)系，以保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)及水資源利用的可持續(xù)發(fā)展。3.3生態(tài)需水量研究方法探討河流生態(tài)需水量是指為維持河流正常生態(tài)功能的水量。河道生態(tài)功能，廣義上是指維持河流生態(tài)系統(tǒng)平衡，狹義上是指維持水生生物棲息環(huán)境及滿足其正常生長(zhǎng)需要。如前所述黃河生態(tài)需水量是指為維持黃河水生生物特別是魚類及其生存發(fā)育，修復(fù)及維持河道濕地、河口地區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)及近海水生生物的水量。國(guó)外目前有關(guān)水生生物生長(zhǎng)、保護(hù)棲息環(huán)境的定量計(jì)算研究方法較多，比較有代表性的方法有IFIM法(河道內(nèi)流量增量法)、濕周法和R2CROSS法，但后兩種方法又是以生境保護(hù)為主的水力學(xué)參數(shù)法，只有舊M法和所保護(hù)的生物物種聯(lián)系緊密。由于黃河泥沙含量高，水體內(nèi)水生生物不豐富，加之近年水質(zhì)日益惡化,因此水生生物包括魚類比較貧乏?？紤]黃河上比較缺乏水生生物的調(diào)查及其生長(zhǎng)習(xí)性的觀測(cè)數(shù)據(jù),很難做到完全生態(tài)學(xué)意義上的定量研究。所以，黃河生態(tài)需水的研究應(yīng)在河道基流及環(huán)境水量研究的基礎(chǔ)上，考慮河口生態(tài)修復(fù)需水，結(jié)合水力學(xué)參數(shù)法，對(duì)該流量級(jí)下的水文要素(如水深、流速、濕周等)能否滿足黃河魚類的生存空間進(jìn)行判別,以綜合確定生態(tài)環(huán)境需水量。根據(jù)匯流區(qū)的實(shí)際情況，按上述目標(biāo)和原則測(cè)算,2007年年底前,宜建設(shè)18座城鎮(zhèn)污水處理工程，建設(shè)規(guī)模58.0萬m3/d,總投資約8.33億元，加上原洛陽污水處理匚總建設(shè)規(guī)模為77.5萬m3/d,污水集中處理率達(dá)到73.0%。2010年,匯流區(qū)城鎮(zhèn)污水集中處理總規(guī)模為102.5萬m3/d,污水處理率達(dá)68.9%。6農(nóng)業(yè)面源污染防治堅(jiān)持以治理現(xiàn)有污染為主，污染預(yù)防和治理相結(jié)合，從鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)治理、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)調(diào)整和城鄉(xiāng)建設(shè)等各個(gè)環(huán)節(jié)減少污染物排放量。限期治理鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)污染源鼓勵(lì)和引導(dǎo)鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)向小城鎮(zhèn)集中，以利于管理和污染控制。加強(qiáng)對(duì)小城鎮(zhèn)環(huán)境的綜合整治，根據(jù)不同情況采用修建污水處理廠、氧化塘、土地處理系統(tǒng)等對(duì)城鎮(zhèn)污水進(jìn)行處理減少入河污染量。發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)和有機(jī)農(nóng)業(yè)，綜合防治面源污染，主要推廣有機(jī)肥，制定明確的農(nóng)藥、化肥施用減量計(jì)劃，切實(shí)解決農(nóng)業(yè)面源污染問題。要嚴(yán)格控制持久性有機(jī)污染物及農(nóng)藥的大量施用，減少水體中持久性有機(jī)污染物比例。繼續(xù)大力推進(jìn)退耕還林還草等水土保持工作，以減小污染物進(jìn)入水體的幾率。加強(qiáng)對(duì)畜牧養(yǎng)殖業(yè)污染物的處理對(duì)利用河道、水庫的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模要嚴(yán)格限制。7污水資源化廢水,不能僅把其視為污害，而應(yīng)作為可以利用的資源來考慮。世界上已有較大規(guī)模，歷時(shí)較長(zhǎng)的污水資源化利用范例。概括而言，廢水再利用的障礙是心理上的，而非技術(shù)上的。大力推進(jìn)城市污水處理與資源化是本區(qū)域近期的主要工作之一，缺水城市在規(guī)劃污水處理設(shè)施的同時(shí)要安排回用設(shè)施的建設(shè)，開展污水的深度處理，可將處理后的污水用于工業(yè)生產(chǎn)、冷卻及城市綠化等。在污水排放量集中的沁河、蟒河流域和伊洛河流域的偃師等地,土地相對(duì)比較集中,水利條件較好，可考慮實(shí)施規(guī)模性的污水資源化利用。建議對(duì)橋上、下游500m范圍內(nèi)修建高岸防護(hù)工程，以防止大水時(shí)高岸坍塌,影響橋頭安全。對(duì)橋頭工程，要常年備足搶險(xiǎn)料物，如鉛絲、石料等,一旦出現(xiàn)險(xiǎn)情即可進(jìn)行搶護(hù)，保證橋頭的安全。3施工期防洪措施大橋主體工程施工時(shí)有些臨時(shí)工程，如施工棧橋、砼灌注樁、砼吊車平臺(tái)、鋼管樁以及在施工區(qū)內(nèi)的臨時(shí)房屋、砼道路、廢棄的其他料物等。尤其是施工棧橋一般為鋼梁結(jié)構(gòu)跨度小、鋼樁密度大壅水阻凌嚴(yán)重;砼吊車平臺(tái)體積大，嚴(yán)重影響河道行洪。這些臨時(shí)工程及堆料在河道內(nèi)會(huì)攔洪攔沙，造成橋位處流速增大和壅水，橋位以上河道淤積，威脅防洪工程、通航船只的安全，同時(shí)也危及大橋自身的安全。鑒于以上分析,應(yīng)采取以下相應(yīng)措施:】施工時(shí)如果建施棧橋，應(yīng)報(bào)河道主管部門審批，其主孔跨度及梁底高程要滿足防洪要求?！銥┟媸┕さ缆犯叱滩荒芨叱鰹┟?.5m,也不得在灘面堆積大宗施工料物，阻礙行洪?！肥┕て谝訌?qiáng)與黃河防汛、水情部門的聯(lián)系，根據(jù)洪情、凌情和黃河防汛指揮部的指令及時(shí)采取措施，確保防洪、防凌安全。％施工完成后，要及時(shí)拆除棧橋及所有施工臨建設(shè)施，并推平阻水路堤。男凡拆除的鋼管、砼樁，砼吊