洞庭湖区城市化发展对水安全的影响浅析

何怀光 李 芳 郭文娟 盛 东

（1.湖南省水利水电科学研究院 长沙市 410007；2.湖南水利水电职业技术学院 长沙市 410131）

洞庭湖区城市化发展对水安全的影响浅析

何怀光1李 芳2郭文娟1盛 东1

（1.湖南省水利水电科学研究院 长沙市 410007；2.湖南水利水电职业技术学院 长沙市 410131）

水安全问题是城市安全问题的重要组成部分，尤其是在快速城市化背景下，洞庭湖区水安全问题日益突出。文章基于洞庭湖区城市化发展背景，总结了湖区存在的主要水安全问题，分析城市化对湖区水安全的影响，提出保障水安全的对策，为洞庭湖区今后的治理和开发提供了理论借鉴。

洞庭湖区 城市化 水安全

城市化是一个复杂的空间形态变化和社会经济发展过程[1]。在快速城市化进程下，受人类活动影响，水安全问题日益突出。随着城市人口增加和产业规模扩大，城市需水量增大、污染排放量增加，城市水污染日益严重；同时随着城市的扩张，楼房的增多，路面大量使用混凝土，使地面的可渗水面、绿化面积减少，改变了城市下垫面性质，导致径流量增加，汇流时间缩短，加剧了城市洪涝灾害。水安全问题己经对城市化的可持续发展造成了严峻的挑战，成为我们必须面对和亟待解决的问题。

荷兰、瑞典等国家从2000年就开始呼吁重视水安全问题[2～6]，水安全问题逐渐引起世界范围内各国政府、专家、学者甚至普通民众的高度关注。2001年，联合国秘书长安南在世界水日上提出“水安全—人类的基本需要和权力”；2015年1月举行的全球第45届达沃斯世界经济论坛上，来自世界各地的政要、商界精英齐聚瑞士日内瓦，共同发表了《2015年全球风险报告》，报告将水安全危机定为全球第一大风险因素。我国庆祝2015年“世界水日”和“中国水周”活动宣传主题为“节约水资源，保障水安全”。水安全问题已成为当前国际社会关注的热点问题。目前，关于水安全的研究较多，但已有研究中较少以城市化为背景来开展。为此，本文以洞庭湖区为研究区域，探讨城市化对水安全的影响，对促进水资源的可持续利用和实现城市化的可持续发展具有重要的现实意义。

1 洞庭湖区城市化发展概况

洞庭湖区位于长江中游荆江南岸，历来是湖南乃至全国治水的重点。随着国务院2014年4月14日正式批复《洞庭湖生态经济区规划》，洞庭湖区区域发展正式上升为国家战略，洞庭湖区水安全重要性更为突出。湖区自然条件优越，工农业生产发达，国内生产总值占到湖南省的1/4，在全省具有举足轻重的作用。然而，制约湖区社会经济发展的第一障碍却是水安全问题。

2014年洞庭湖区总人口1 333.23万人，占全省总人口的18.51%，城市化水平为50.33%，略高于全省平均水平（49.28%）[7]。2010～2014年洞庭湖区城市化发展速度较快，农村人口向城市转移，城镇人口数量不断增加，整体城市化水平不断提高，由44.07%提高到50.33%。见图1。

图1 洞庭湖区总人口和城市化率变化关系图

城市化是伴随着工业化的进程开展的， 城市化的过程中，人类农业活动的比重会减小，非农业活动比重上升，这就意味着随着城市化的进程，第一产业的比重会减少，第二、三产业的比重会增加，三产业结构是此消彼长的关系。2009年洞庭湖区GDP总量为2 444亿元， 其中三产业结构比重为20.61%、42.47%和36.92%，第一产业504亿元、第二产业1 038亿元、第三产业902亿元。2014年洞庭湖区GDP总量为5 912亿元， 其中三产业结构比重为12.61%、49.68%和37.71%，第一产业745亿元、第二产业2 937亿元、第三产业2 230亿元[7]。见图2。

图2 洞庭湖区城市化率与三产业结构变化关系图

2 洞庭湖区主要水安全问题

（1） 泥沙淤积：洞庭湖多年平均入湖泥沙量为1.335亿m3，主要来源于长江三口洪道，约占总泥沙量的81.9%，其次来源于湘、资、沅、澧四水，约占18.1%。25%的泥沙通过城陵矶流出，75%淤积于湖内，湖底年均淤积高度为0.03 m。 由于泥沙的淤积，湖、河床抬高，湖泊面积和容积缩小，调蓄功能衰退，洪、涝、渍风险增加。

（2） 洪水威胁：洞庭湖接纳四水，吞吐长江，多年平均径流量为3 018亿m3，入湖水量巨大。同时，50%的长江水要通过洞庭湖过境， 加上降雨时空分配不均，洞庭湖区洪水威胁堪称世界之最。据资料统计， 洞庭湖区1950～1998年年均成灾面积6.89×104hm2；年均直接经济损失22.16亿元。建国以来，洞庭湖遭洪水威胁近100余次， 溃垸面积达60多万hm2，受淹地区人口达1 000万，是全国乃至全世界洪灾最多、最严重的地区之一。

（3）涝渍危害：据统计，洞庭湖区耕地面积约63.73万hm2，其中易涝、渍地占59%。由于洞庭湖泥沙的不断淤长和扩大， 加之湖区围垸耕种， 形成了“垸老田低”的独特格局。生产季节与垸内降雨、外河涨水三者同步。 每年4～8月，湖区外河水位高，渍水自排功能基本消失，极易遭受涝、渍灾害，土壤的水、肥、气等矛盾激化，稻田潜育化、次生潜育化日益严重。

（4）水污染与环境退化：随着经济社会和城市化水平的提高， 直接向湖内排放的废污水也随之增加。根据近年来水环境监测结果，湖区水体富营养化水平处于中～中-富营养级之间，且有不断加重的趋势。 由于水体的污染，某些鱼类的回游路线被切断，产卵场被破坏，饵料减少，水生生物数量和种类锐减，严重影响洞庭湖区生态环境和生物多样性保护。

3 城市化对水安全的影响

（1）城镇人口的快速增长加剧了水资源供需矛盾。洞庭湖区常德、益阳和岳阳3市2014年水资源人均占有量不足2156 m3，低于湖南省人均水平（湖南省为2506 m3/人），是世界平均水平的64%[7]。人均水资源量偏低主要表现在：随着洞庭湖区人口增加和工业的迅速发展，湖区水体富营养化日益突出；由于地理位置的特殊性，洞庭湖水量以客水居多，自身产水量少。

随着洞庭湖区城镇化与工业化的加快发展，对水资源的需求将不断增长， 特别是工业需水量增长的幅度很大，供需矛盾将日益突出。虽然万元工业增加值用水快速下降，但由于工业发展迅速，工业需水量保持快速增长；农业是用水大户，农业用水占总用水量的58.4%左右，缺水发生在农田用水高峰时节（4～6月）， 洞庭湖区农业灌溉有效利用率只有0.48左右，而在发达国家则为0.7%～0.8%，农业用水是制约水资源潜力的重要因素， 也是改善水资源供求矛盾的一个重要潜力。随着节水工作的推进和用水效率的不断提高，农田灌溉需水量呈逐渐下降的态势；由于农村人口大量向城镇迁移， 从而转化为城镇生活需水，农村生活需水量逐渐减少，生活总需水量和城镇生态需水量小幅增长。

近年来，由于三峡水库清水下泄冲刷，荆江河段下切使得三口水位降低，断流时间提早而延长，造成湖区连年季节性缺水。同时、随着人口的增加和工农业的迅速发展， 洞庭湖区水体富营养化、 重金属污染、化肥农药污染等问题日益突出，进一步加剧了湖区的水资源供需矛盾。

（2） 经济社会的快速发展加剧了对水生态环境的破坏。在社会经济的快速发展中，由于忽视了环境保护及资源的可持续利用，进一步加剧了对水生态环境的破坏。 近年来，随着城镇人口的增加，城镇生活污水和工业废水排放均有增大的趋势， 极大了增加了化学需氧量、氨氮、总磷、大肠杆菌及贡、镉、铅、酚、石油类、硫化物等有害物质对水体的污染。2014年洞庭湖各监测断面Ⅴ类以上水质达78.6%，氮、磷污染严重。湖水含磷（TP）平均为0.138 mg/L，变化范围为（0.022～0.536）mg/L，含氮（TN）平均为1.23mg/ L，变化范围为（0.50～3.03）mg/L，湖水含磷的平均超标率达80.7%，含氮平均超标率达61.31%。东洞庭湖自然保护区核心区“大、小西湖”富营养化水域面积达500 hm2以上。根据水普资料结合湖南省水资源保护规划成果， 洞庭湖区规模以上排污口年排放废污水量和COD分别为66 384万t和172 291t，分别占全省的24.77%和34.71%。

（3）水土流失削弱了防洪抗旱能力。洞庭湖区水土流失具有历史性长、分布范围广的特点，多年的水土流失引起湖体不断被泥沙淤积，不但损坏了土壤蓄水容积，而且极大地削弱了湖区的防洪抗旱能力。

从1951年到2000年间， 洞庭湖区的泥沙淤积量（含从长江入湖泥沙）达64.26亿t，相当于损失湖容45.9亿m3，加上受围垦等因素的影响，建国以来，洞庭湖湖面容积急速减少，由1949年的4 350 km2、293亿m3缩小到1995年的2 625 km2、167亿m3，20世纪90年代之后，湖面容积趋于稳定。据实测资料统计，1956～2003年期间，洞庭湖多年平均泥沙淤积量约为1亿m3。 三峡水库蓄水运用以后，三口分流减少，洞庭湖泥沙淤积呈逐渐减缓趋势，2003～2014年期间，洞庭湖年平均泥沙淤积量为0.06亿m3。

多年以来，三口口门段以及三口洪道的逐渐淤积造成了三口通流水位抬高，沙道观、弥陀寺、管家铺、康家港、新江口五站连续多年出现断流，且年断流天数有逐步增加的趋势。尤其是特殊枯水年份，沙道观、管家铺、康家港断流期长达半年以上，而康家港站甚至断流11个月累积长达336 d。各控制站1950～2005年时段内断流天数统计见图3。

图3 洞庭湖三口五站断流天数统计图

（4） 城市化建设进一步加剧了洪涝灾害。 城市化将打乱原有排洪、蓄洪、滞洪体系的布局，同时还将使水循环的下垫面发生根本性的变化， 地面硬化面积增加，透水面积减少，导致地表径流产流系数加大，排洪蓄洪能力削弱，都将加剧城市的洪涝灾害。

洞庭湖地处长江中游，地形复杂，包括山区、丘陵和平原，地势呈盆地状。 具有山区易洪、沿江和湖区易涝的特点。据史料记载，从公元1400年至1949年的550年中，共发生大范围洪涝灾害120次，平均4.6年出现一次。20世纪50～70年代平均每4～5年一次大水灾，80年代平均3～4年一次大水灾，90年代除1992年、1994年、1997年和2000年以外，其他年份均为大水年。据统计，洞庭湖区洪涝灾害发生频率高达40%～60%。

改革开放30多年来， 洞庭湖区经历了快速城市化阶段，2014年洞庭湖区人口城市化水平已达50.3%，随着区域内开发区的建设和城市的扩展，区域下垫面结构发生了很大变化，不透水面大幅增加，水体面积减小；另一方面，湖区内管网排涝标准偏低，排水能力较差，一旦遇到较大降雨，雨水无法及时排出，形成滞洪雍高，给区域人民生命和财产安全造成严重威胁。

4 保障水安全对策

（1） 注重水资源承载力的研究。在水安全问题研究中，水资源承载力的研究是核心。以决策分析方法和系统分析理论为基础，以地理信息系统与遥感技术作为技术手段，大力开展对洞庭湖区水资源承载力与生态环境问题、人口增长与水资源供需的关系、未来可利用水资源量与国民经济发展规模之间的动态平衡关系、水资源的承载力的风险等方面的研究，以便为今后的水资源可持续开发利用提供技术支撑。

（2）改善水环境质量。据调查统计，洞庭湖区入河排污口1 451处，约占全省入河排污口的35%，生活污水和工业废水的直接排入湖区是导致湖区水环境质量下降的主要原因。因此，要想从根本上改善水环境，应从源头控制废污水的排放。一方面应积极配套建设污水处理厂，完善污水处理厂的管网配套设施建设，实现废污水分类集中处理，保证达标排放；另一方面应加强排污许可管理，对排污总量进行严格控制，对产能落后的高污染企业逐步取缔，防止污染面的扩大。

（3）强调综合治理。洞庭湖区治理应采取工程和非工程综合措施相结合的综合治理方式，同时应考虑综合治理的系统性、协调性、可持续性等原则。工程措施虽在治标，但往往效果快，立竿见影，能为后续的治理创造必要的条件，因而也是必不可少的有力措施。如通过加固堤防可提高湖区防洪能力，实施疏浚可改善湖区水流条件、提高洪道行洪能力等。非工程措施虽然见效慢，但可解决影响洞庭湖区水安全的深层次和根本性问题，如生态的、社会性的矛盾。除了利用生态工程进行污染防治、制定科学可行的防洪方案外，加强湖区植树造林、水土保持，开展洪水风险分析、建立完备的社会防洪保障和救助制度等，都是非工程措施的内容。

（4）构建水安全评价体系。构建水安全评价体系关键是在于建立完整的评价指标体系，这是深入分析城市水安全状态的基本条件和理论基础。根据洞庭湖区城市化发展背景，结合湖区水安全特点，在充分考虑区域经济社会发展水平、生态环境、水质状况等基础上，构建水安全评价指标体系。从整体上评价洞庭湖区水安全状况，认清其水安全形势，以便对洞庭湖区今后的治理和开发提供理论指导。

[1]尹发能.基于模糊数学方法的洞庭湖区水安全评价[D].长沙：湖南师范大学，2004.

[2]21世纪水安全——海牙世界部长级会议宣言[J].中国水利，2000，（7）：8-9.

[3]方子云.提供水安全是21世纪现代水利的主要目标——兼介斯德哥尔摩前年国际水会议及海牙部长级会议宣言[J].水利水电科技进展，2001，21（1）：9-10.

[4]钱正英,张光斗.中国可持续发展水资源战略研究综合报告及各专题报告[M].北京：中国水利水电出版社，2011.

[5]闵庆文,成升魁.全球化背景下的中国水资源安全与对策[J].资源科学，2002，24（4）：49-55.

[6]Eran Fri edler.Water resue-an integral part of water resources management： Israel as a case study[J].Water Policy，2001，3（1）：29-39.

[7]湖南省统计局.湖南省统计年鉴[M].北京：中国统计出版社，2009-2014.

2017-02-07）

何怀光（1985-），男，湖南浏阳人，硕士，工程师，从事水资源管理与应用方面的研究，E-mail：402772248@qq.com。