生態大保護背景下長江流域水資源綜合管理思考

(中國水利水電科學研究院 流域水循環模擬與調控國家重點實驗室，北京 100038)

黨的十八大以來，中央高度重視生態文明建設，確立了以“兩山”理論為代表的習近平生態文明思想，為我國協同推進經濟社會發展與生態環境保護，實現美麗中國提供了根本遵循。長江流域是中華文明的重要發源地，也是我國對外開放的“橋頭堡”，在我國社會主義現代化建設中發揮著“火車頭”的作用。然而，人類活動的加劇和自然條件的變化交互作用，使得長江流域的生態環境顯著惡化。2016年1月，習近平總書記在推動長江經濟帶發展座談會上提出了“共抓大保護，不搞大開發”的方針，為解決長江流域經濟社會發展中凸顯的生態環境問題開出了一劑治本“藥方”。新時期長江流域亟需在保護中發展，探索一條生產發展、生活富裕、生態良好的高質量發展道路。

水是維持所有生態系統(陸生和水生)特性和健康的關鍵控制要素，健康長江的目標實現很大程度上取決于涉水生態環境問題的治理成效，如上游水土流失治理、中下游湖泊水域恢復及富營養化治理、水生物多樣性恢復與保護等。水作為一種具有多種功能和屬性的戰略資源，涉及自然社會復合系統諸多利益相關方。因此，長江水生態透支是一個由多因素驅動所造成的復雜問題。以長江流域為單元，統籌協調流域內自然、社會各方用水訴求，探索大保護背景下的長江流域水資源綜合管理模式，是推進長江經濟帶健康、可持續發展的重要抓手，也可為世界其他大河流域生態保護治理提供借鑒與參考。

1 水資源系統功能與綜合管理模式

1.1 水資源屬性及其系統功能

“自然-社會”二元驅動力作用下流域水循環及其伴生的水生態、水環境過程將水資源系統、經濟社會系統和生態環境系統有機聯系在一起，構成了“山水林田湖草”生命共同體，水是其中最活躍、與人類社會聯系最緊密的自然因子之一。經濟社會系統發展需求的多樣化和復雜化使得人類對水資源的開發利用范疇不斷擴展，水的資源要素不斷增加，其資源屬性也在逐漸豐富。目前，人類社會的用水方式大體可分為5個方面：取用和消耗水資源滿足生活生產需要；利用水域凈化能力消納生活生產廢棄物；占用河湖水域、沙洲、岸線等擴張生活生產空間；借助水流動力條件獲取水能資源；利用水體熱容量服務生活生產。由此，水資源具備了水資源量、水環境容量、水域空間、水能資源、水熱容量的“五維”屬性，簡稱為量、質、域、流、溫。

水資源系統兼具生態功能、環境功能、社會功能和經濟功能，渉及供水、防洪、發電、航運、景觀娛樂、改善環境、保護生態等，以支撐經濟社會系統可持續發展和生態環境系統健康穩定。通過“自然-社會”二元水循環過程，水資源系統的諸多功能得以相互聯系、相互依存，具有一定的自我調節和修復能力。同時，有限的水資源系統承載能力也使得不同用水功能之間相互制約，一種功能的實現可能會使其它功能受損，不同地區、不同用水戶之間的競爭隨著水資源供需矛盾的加劇而愈發激烈。目前，我國水短缺、水環境污染、水生態損害等問題突出，其原因大多可歸結為競爭性用水導致的某些水資源系統功能喪失。以水短缺為例，全國正常年份缺水約400億～500億m3，缺水主因已由過去的供給不足轉變為現在的需求過大，海河、黃河、遼河、西北和東部沿海等地區既是嚴重缺水區，同時也是嚴重超載地區。過高的社會經濟用水需求嚴重擠占生態用水，造成水域萎縮、地下水超采、水環境質量下降等水生態環境問題。此外，變化環境下水資源系統多元功能的保障也面臨諸多風險和挑戰。首先，氣候變化正深刻影響著我國水資源時空格局和基礎條件。南方典型洪澇風險區極端洪澇事件的頻次和強度總體呈現增加態勢[2]。其次，城鎮化、新型產業化和生態文明建設帶來更加多元化的用水需求，增加了水資源系統諸多功能間的協調壓力。同時，近年來國際環境變得更加復雜，非傳統風險激增，水資源系統的穩定運轉受到更強烈的不確定性影響。

整個“自然-社會”系統的生態健康離不開水系統功能的良性發揮，而完整的水資源系統結構和穩定的水資源再生能力是水資源系統功能正常發揮的基礎，能否更進一步處理好各功能間的協調平衡則關系到水資源系統能否良性運轉。

1.2 水資源“3+5”綜合管理模式

為維持水的資源屬性，統籌協調水資源系統各項功能，水資源綜合管理理念逐漸形成并得到國際社會的廣泛認同[2]。根據全球水伙伴(GWP)的定義，水資源綜合管理是“以公平的方式，在不損害重要生態系統可持續性的條件下，促進水、土及相關資源的協調開發和管理，以使經濟和社會財富最大化的過程”，用水的經濟效率、公平性、環境和生態的可持續性是其重要原則[3]。我國政府和相關學者均高度重視水資源管理工作，針對我國水情國情實施了“十六字”治水方針、河(湖)長制、最嚴格水資源管理制度等，同時在水資源管理理論、方法、實踐等方面開展了學術研究[4-6]。陳進[7]、王海偉[8]等針對長江流域水資源管理，從體制、機制、政策、法律等角度做了深入探討。

新時代習近平生態文明思想的確立是我國生態保護的里程碑，一切涉水活動應將生態系統保護放在優先位置。同時也要意識到，整個生態系統中任何一個子系統或要素的變化都會產生連鎖反應，影響流域水系統的穩定，如山地地質結構等發生改變直接影響降水產流過程，而林草植被遭到破壞必然會加重水土流失的風險。目前，水資源管理與生態環境保護間的“耦合”仍顯松散，更多的是站在人類涉水活動的角度單向考慮生態系統保護，而沒有將水作為“山水林田湖草”生命共同體中的一份子進行充分統籌管理。少有研究立足于流域水循環及其伴生的水生態、水環境過程，對水在“自然-社會”復合系統的循環再生及功能保障提出全過程統一管理模式。面向流域生態保護和治理的水資源綜合管理應是一項以流域為管理單元，以“自然-社會”二元水循環過程為管理主線，綜合考慮山、水、林、田、湖、草和諧共生的系統工程。

流域生態系統相對完整和獨立，由陸域生態系統和水域生態系統構成，其中水域既包括河湖水體，也包括岸邊灘涂、濕地等水陸過渡帶，如圖1所示。陸域涉及降水產流與人類耗用水過程，其水資源管理既要保障流域產水量的穩定和清潔，又要調整人類用水和排污時的錯誤行為。為此，陸域產水區管理要“保水”和“保土”并重，科學劃定生態保護紅線、各類生態保護區、水源地與水源涵養區，做好生境保護、水源涵養、水土流失防治等工作；對于人類耗用水區，需要做好主體功能區管理，嚴格實行水資源三條紅線，深入推進水資源消耗總量和強度雙控行動。進一步，城鎮斑塊水資源管理關鍵在于節水減排和海綿城市建設，而農村斑塊則需重點關注節水增效和面源污染防控。水域管理渉及水體、灘涂、濕地等，要同時聚焦“盆里的水”和“盛水的盆”，維護水量、水質、水域空間、水流、水溫“五維”資源屬性及功能。其中，水量管理通過生態流量管控保障河湖生態用水，同時控制地下水取耗水量，保持地表地下水的連續性；水質管理重點解決超量排污的問題，嚴格水功能區納污控制；水域管理通過劃定河道藍線，嚴格水域空間與用途管控，并在此基礎上做好水景觀建設，為公眾提供優良的生態產品；水流管理重點在于水利工程生態化建設與水利生態化調度，避免自然水文過程被過度擾動或自然流態被過度阻隔；水溫管理重點關注水庫及溫排水對水體溫度造成的影響，加強影響前期論證，加強水庫低溫水下泄調控，以及溫排水路徑和過程管控。基于上述理解，提出包含陸域“產水侵蝕-用水效率-限制排污”三大過程管控和水域“量-質-域-流-溫”五大屬性管控的水資源“3+5”綜合管理模式(見圖2)。

圖1 流域生態系統管控對象與要點Fig.1 Objects and key points of basin ecosystem management and control

圖2 流域“3+5”水資源綜合管理模式Fig.2 “3+5” Integrated water resources management model in the basin scale

水資源“3+5”綜合管理模式在實踐層面需要充分依托現代化技術手段，建立水循環、水工程、水生態基礎信息智能化、自主化采集與測報體系，研發水管理智能決策支持系統與軟件平臺，以推動水治理體系與治理能力現代化。

2 長江流域水生態系統狀況及成因

2.1 水資源與水生態狀況

長江流域面積約180萬km2，從西往東跨越我國地勢三級階梯和高原亞寒帶、高原溫帶、中亞熱帶、北亞熱帶等多種氣候帶，地貌類型多樣，河湖水系發達，流域面積大于1萬km2的河流有49條，具有獨特的江湖復合生態系統。根據全國第二次水資源調查評價成果(1956～2000年系列)，長江流域多年平均降水量1 087 mm，年均水資源總量9 958億m3，占全國的35.9%[9]。從水資源開發利用來看，2016年全流域供水量2 038.6億m3，保障了近4.6億人的用水需求，同時跨流域調水惠澤了黃淮海平原1億多人。目前，全流域水資源開發利用率為20.5%，處于較低水平。但對于中下游地區，本地自產水量相對較少，過境水是其主要用水來源，例如2016年太湖流域用水量為336億m3，已遠超176億m3的年均水資源量[10]。除了寶貴的水資源外，長江水生生物多樣性同樣豐富，有魚類424種，其中特有魚類183種，國家級保護動物9種，屬于世界七大生物多樣性豐富的河流之一。

盡管長江流域擁有如此優良的水資源與水生態稟賦條件，但由于長期粗放式發展及水資源管理手段落后，水生態系統保護治理仍存在較大不足。目前，長江流域正面臨著水土流失、水質污染、水生態退化等多重水問題，水生生物多樣性正呈現逐年降低的趨勢。長江上游受威脅魚類種數占總數的27.6%，重點保護物種瀕危程度加劇，生物完整性指數已到了最差的“無魚”等級。

2.2 水生態系統保護治理存在的問題

基于水資源“3+5”綜合管理模式，從陸域三大過程、水域5個維度系統剖析長江流域水生態系統保護治理存在的問題(見表1)。

(1) 產水侵蝕總體得到有效控制，但“兩湖兩庫”水土流失情勢仍較嚴峻。根據《2006-2015年長江流域水土保持公報》，通過十多年的預防和治理，長江流域水土流失面積下降到38.46萬km2，較全國第二次水土流失遙感調查成果減少27.5%，水土保持成效顯著。但對于鄱陽湖水系、洞庭湖水系、三峽庫區和丹江口庫區，生態環境仍十分脆弱，水土流失面積占全流域水土流失面積的比例接近40%，造林綠化工作尚需重點加強。

(2) 供用水布局有待優化，節水存在不充分、不平衡的問題。盡管長江流域水資源豐富，但上游地區由于缺乏大型骨干水資源調蓄工程，供水能力低于未來用水需求，存在工程性缺水問題。全流域層面用水效率仍較低，在全國處中等偏下水平。2016年全區萬元工業增加值用水量、人均、畝均用水量分別為69，450，421 m3，均高于全國水平。同時，流域內用水效率存在顯著差異。以萬元GDP用水量為例，江西省為119 m3，是上海市的3.4倍。

(3) 污廢水排放總量大，點面源污染負荷重。目前，全流域入河排污口有30000余個，年排水量350億t，2016年大約有330億t的農田退水流入長江水系，兩者之和超過黃河的年徑流量。長江年廢水排放總量占全國的40%左右，單位面積化學需氧量、氨氮、揮發性有機物排放強度是全國平均水平的1.5～2.0倍。其中，江浙滬單位面積廢水、化學需氧量、氨氮排放強度是全國的7～12倍。此外，重化工企業密布在長江兩岸，流域內30%的環境風險企業位于飲用水水源地周邊5 km范圍內。

(4) 水電站無序開發問題嚴重，全流域生態流量不達標比例仍處于較高水平。多年來長江干流及主要支流小水電、引水式水電等存在粗放式開發，生態流量多因發電需求而得不到滿足。根據《長江經濟帶生態環境保護審計結果》，截至2017年底，長江經濟帶已建成小水電2.41萬座，最小間距僅100 m。過度開發使333條河流不同程度斷流，斷流河段總長1 017 km。對長江干支流29條主要河流60個斷面2012～2016年生態流量開展評價，全達標的只有32個，占比僅53%。

(5) 水環境質量狀況比較嚴峻，水質型缺水問題不容忽視。長江干流及其支流烏江、岷江、沱江總磷超標問題突出，并出現惡化趨勢[11]。全流域80%的湖泊存在富營養化問題，Ⅰ～Ⅲ類水質面積占比僅為16.4%。長期持續整治的洞庭湖、鄱陽湖等5個國家重要湖泊，由于統籌治理不到位等原因，2017年的水質仍為Ⅳ類及以下。長江下游重要江河湖泊水功能區水質達標率仍然較低，上海僅5.9%，江蘇為68%。

(6) 水域空間質量下降和自然空間萎縮問題嚴重，生態調節功能受損。雖然全流域水域總面積無明顯變化，但質量有所下降，表現在天然水域面積減少，坑塘、溝渠等小水體面積減少。相較于20世紀50年代，洞庭湖、鄱陽湖和漢江湖群面積分別減少了37.2%、35.0%和72.7%。2000～2010年間，長江流域沼澤濕地喪失742.1 km2，湖泊萎縮面積220.1 km2，顯著影響水域在污染降解、氣候調節、蓄洪抗旱、生物多樣性保護方面的作用。

(7) 河流縱向與江湖橫向連通性受到嚴重影響，破壞了河湖自然水文節律。長江干支流上有近5萬座水壩，其中近2萬座為水電站。天然河道被分割為“河流-水庫(大壩)-河流”形式，河流縱向連續性遭到破壞，生境破碎化，河流自然水文情勢變化明顯。江湖間的橫向連通同樣受到阻隔，與長江天然互通的湖泊由早期的100多個，到目前僅剩鄱陽湖和洞庭湖，主要湖泊洄游性魚類消失。此外，長江與兩湖的相互作用關系減弱，湖泊出流加快，提前進入枯水期，且枯水期水位明顯下降。

(8) 水庫與溫排水造成水溫情勢變化，影響水生態環境。水庫深層水的下泄會導致春、夏季水溫偏低，冬季偏高。三峽水庫調度使得壩下水溫4～5月份達到18℃的時間相比蓄水前平均推遲15 d，四大家魚的繁殖期受到壓縮[12]。相反，10月至次年2月水溫降至20℃的時間推遲了1個多月，制約中華鱘的正常產卵。另一方面，電廠溫排水造成水溫升高，導致DO濃度和飽和DO含量降低，且難以通過其他措施修復。

3 長江流域水資源綜合管理對策與措施

遵循水資源“3+5”綜合管理模式，對標全流域水生態系統保護治理面臨的關鍵問題，針對性提出相應對策建議(見表1)。

(1) 優化水資源科學配置，強化水資源集約利用。一方面，大力推進全流域節水，嚴格實行用水總量和強度雙控。2035年全流域用水總量控制在3 000億m3，再生水回用率達到25%，萬元工業增加值用水量低于30 m3，農田灌溉水有效利用系數0.6以上。同時，加強漢江、金沙江、大渡河等調水管控，確保2035年全流域外調水總量不超過400億m3。另一方面，重點解決上中游地區工程性缺水問題。推進夾巖水利樞紐及黔西北調水、云南滇中引水、貴州黔中調水骨干工程建設，連通長江、珠江、西南諸河等主要水系；加快都江堰、麻栗壩、亭子口、柴石灘、向家壩等重點灌區配套工程建設。為適應成渝城市群發展需求，積極開展“引大濟岷”、長征渠引水、通口河引水等重大水利工程建設。

表1 “3+5”水資源綜合管理模式及其在長江流域的應用Tab.1 “3+5” Integrated water resources management model and its application in Yangtze River Basin

(2) 加強重點區域水源涵養和水土流失防治。嚴格生態保護紅線和生態功能區劃分，加強長江主要干支流的河源區以及丹江口、三峽等大型水庫庫區水源涵養；加快云南、貴州石漠化地區、“兩湖兩庫”生態脆弱區的水土流失治理。到2035年全流域水土流失面積進一步控制在20萬km2以內。積極推進長江生態清潔小流域治理，小流域綜合治理率達到80%以上。

(3) 實施陸域-水域聯合防控，提升水環境質量。點源防控方面，建立長江流域污染源及入河排污口信息管理平臺，嚴格限制超載區入河排污總量。對長江干流宜賓-宜昌段、沱江、烏江等115個水質不達標的水功能區限制設置新的排污口。面源防控方面，以處于富營養化狀態的48個重點湖泊和6個重點水庫作為主要監控對象，建立全流域面源污染監測評估網絡。積極推廣節肥增效，測土配方施肥技術，到2020年底普及率提高到90%以上；嚴格實施畜禽養殖糞污處理設備配套建設，加強農村生活污水和垃圾的收集處置。水域層面，結合中小河流治理技術，增強水體污染物吸附、降解能力，提高水環境容量。

(4) 優化完善長江干支流水利水電工程(群)生態化調度，明確和保障河湖生態流量(水位)。加強生態流量理論和方法等基礎研究，明確長江干支流及湖庫主要控制斷面生態流量(水位)。對長江經濟帶11省市干支流小水電、引水式水電站開展摸底排查，對影響生態流量的小水電開發在2020年底完成整頓。積極探索水庫(群)生態化調度方式，增加枯水期下泄流量，增加生態敏感期流量，維護流域生態平衡。相關研究部門在長江沙市斷面2011年至2017年監測結果顯示，生態調度對四大家魚等魚類自然繁殖具有積極的促進作用。

(5) 強化基于水生態系統視域的水域空間保護。重點從4個方面著手：① 建立水域空間動態監控管理體系，確保天然水域面積不減少。多年平均降水條件下全流域天然水域面積應維持在5.5萬km2，由此確定分省天然水域面積管控閾值。② 維持水域功能不退化。科學劃定“大-中-小”不同規模、“天然-人工”不同類型水域面積比例，保持合理的水域結構比例。嚴格岸線資源分區管理與用途管制，維持“水體-灘涂-岸線”結構穩定。③ 完善水生生物保護區布局。優先在金沙江中下游、雅礱江大河灣、大渡河河源區等魚類重要棲息地設立魚類自然保護區，提高湖北宜昌中華鱘保護區等級。④ 通過水利工程生態化建設等措施，加強長江魚類“三場”和洄游通道的恢復和保護。

(6) 塑造新形勢下合理的江湖海關系，加強中下游河湖生態治理。首先，分河段、有側重地采取措施穩定控制長江中下游河勢演變。例如宜昌至枝城和荊江河段以抑制河道沖刷下切為重點，而干流湖口以下分汊河段則以穩定現有分流格局為重點。其次，優化河湖水系連通，合理調控湖泊水位。優化洞庭湖水系、鄱陽湖水系及其與長江干流的水力聯系，減緩9～10月洞庭湖、鄱陽湖水位消落速率。最后，加強長江口生態治理與修復。強化新水沙條件下長江口河勢穩定與控制，維持三級分汊、四口入海總體格局。同時，加強崇明北沿、崇明東灘、南匯邊灘和九段沙等高生態價值的河口灘涂濕地的保護與修復。

(7) 加強水溫影響的調控與管理。① 開展水庫低溫水下泄調控。加強有關升溫期加大泄洪量、電站進水口分層取水等措施并深入了解其對壩下水溫及水生生物的影響機制，以優化完善水庫低溫水下泄模式，盡可能減輕工程對下游生態的影響。② 嚴格電廠冷卻溫排水控制。首先，電廠建設前加強冷卻水外排對河流水溫變化影響的論證，設置水溫、DO等水質指標的變化控制閾值。其次，在電廠運行過程中，加強對水質指標的監測，建立應急預案和機制。

在對長江陸域三大過程、水域5個維度進行水資源綜合管理的同時，進一步統籌考慮生態與航運，打造長江綠色黃金水道。針對魚類產卵場、魚類洄游通道、自然保護區、飲用水源地等，從穩定航道邊界、鞏固分汊格局、守護關鍵洲灘等方面探索面向多種生態環境需求的航道提升措施，實現長江航道生態化。

4 結 語

水具有量、質、域、流、溫五維資源屬性，是生態文明建設和社會經濟發展的核心要素。我國正在從高速發展邁向高質量發展，亟需高質量的水資源、水生態、水環境提供基礎功能保障。水系統涉及生態環境和社會經濟眾多因素，功能演變過程復雜。新時代習近平生態文明思想和“十六字”治水方針確立了我國治水興水工作的整體觀和系統觀，為流域水資源綜合管理提供了根本遵循。長江水資源、水生態、水環境問題突出且相互交織，需要綜合施策。立足“自然-社會”二元水循環全過程，協同推進陸域水域生態要素管控，充分發揮水在流域生命共同體中的“紐帶”和“動脈”作用，以支撐新時期長江大保護戰略。在實施層面，長江流域水資源綜合管理需要做好科技創新驅動和體制改革引領的雙重強化，循序漸進，久久為功，最終實現健康長江的發展目標。