南水北调中线水源地丹江口水库水质安全保障对策研究

张乐群，吴 敏，万育生

（1.南水北调中线水源有限责任公司，442700，丹江口；2.长江水利委员会长江科学院，430010，武汉）

南水北调工程是具有重大国际影响的跨流域调水工程，是实现我国水资源优化配置、促进经济社会可持续发展、保障和改善民生的战略性基础设施。其中，中线工程是从丹江口水库陶岔渠首闸引水，向河南、河北、北京及天津4省（直辖市）供水。2014年12月12日中线工程正式通水，截至2017年10月底，已累计供水超过108亿m3，出库水质稳定保持在Ⅰ~Ⅱ类水平，惠及京津冀豫沿线5 300多万居民，现已成为京津两市主要的饮用水水源。作为饮用水水源地，丹江口水库水质目标是稳定达到《地表水环境质量标准》Ⅱ类水（总氮保持稳定）。

丹江口水库水质不仅直接影响南水北调中线工程综合效益的发挥，而且密切关系水源区与受水区人民群众的饮水安全。经过“十二五”丹江口水源区水污染防治工作的努力，污染源得到进一步控制，水源涵养能力有所增强，库区水功能区划完成，纳入考核断面水质达标率达90%以上。然而，水库水质的保障工作仍存在薄弱环节，如神定河、泗河、老鹳河等入库支流部分河段水质尚未达标或未稳定达标，水体中总氮浓度偏高，库湾存在富营养化风险等。水源区涉及范围广（包括湖北、河南和陕西3省46个县（市、区）），消落带经济发展与水质保护工作矛盾突出，库区周边农村生活污水排放量、化肥和农药使用量逐年增加，不可避免地增加了水库水质安全保障风险，亟须从政策制度、管理机制以及工程技术措施等方面建立水库水质安全保障体系。

一、研究区域概况

1.地理位置

丹江口水库位于湖北省丹江口市汉江干流与其支流丹江的交汇处，由1973年建成的丹江口大坝截汉江、丹江形成汉库和丹库两部分。水库横跨湖北和河南2省，河南省境内涉及南阳市淅川县（16个乡镇）和西峡县（17个乡镇）；湖北境内涉及十堰市区域内十堰市区（14个乡镇、办事处）、丹江口市（17个乡镇、办事处）、郧县（18个乡镇）和郧西县（16个乡镇）。

2.水库特性

南水北调中线工程实施后，丹江口大坝由原162 m加高至176.6 m，设计蓄水位增加至170 m。蓄水位为170 m时，相应库容为290.5亿m3，水库面积为1 050 km2，库岸线长4 604 km，回水长度汉江194 km，丹江93 km。水库由年调节水库变为不完全多年调节水库，具有防洪、供水、发电、灌溉、航运等综合功能。

3.水库水量与水质

丹江口水源区水资源量丰富，但时空分布不均，5—10月径流量占全年70%~80%。流域内河网密布，水系发达，主要入库河流约16条，水库多年平均入库水量为388亿m3，主要来自汉江干流与其支流丹江。目前，丹江口水库水质以Ⅰ~Ⅱ类为主，中营养状态。《丹江口库区及上游水污染防治和水土保持“十三五”规划》明确要求丹江口水库和中线取水口水质稳定并保持Ⅱ类水平，库区总氮浓度不劣于现状水平。

二、水质安全保障面临的突出问题

1.部分支流入库断面水质仍难达标

入库河流水质直接关系库区水质安全，丹江口水库库周直接入库的河流有16条，控制流域面积9万km2，占整个丹江口库区及上游水源区流域面积（9.52万 km2）的 94.5%。2015年入库河流水质监测指标年均值评价结果如图1所示。从图中可以看出，丹江口水库入库支流水质状况总体较好，全年优于或者超过Ⅱ类水质标准的监测断面达70%。不同入库支流监测断面间水质状况差异明显，Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅴ类、劣Ⅴ类水质均占有一定的比例，其中全年水质状况为Ⅱ类的监测断面比例最高，达66%，全年水质状况Ⅰ类的监测断面为4%，全年水质状况为Ⅲ类的监测断面也占22%，说明丹江口入库支流水质状况整体良好。然而，部分入库支流局部存在较为严重的污染，入库支流中全年水质状况为Ⅴ类和劣Ⅴ类的监测断面也各占4%，超标频次较高的支流包括神定河、泗河、犟河以及老鹳河等，超标水质参数主要包括总磷、氨氮、CODMn和CODCr等。

图1 入库支流水质类别评价结果（2015年数据）

2.局部库湾水体富营养化形势严峻

大坝加高后，丹江口水库岸线长达4 604 km，岸线曲折，形成大量库湾，库湾水体流动性较差，营养盐容易累积，水体具有较高富营养化风险。2015年库湾富营养化监测结果显示丹库库体和汉库库体的营养状态指数（EI）值分别为 39和 45，水库库湾为48，为中营养状态；汉江和丹江局部库湾为57和50，为轻度富营养状态，且库湾水域富营养化趋势越来越明显。2015年浮游植物监测结果显示，丹江口水库藻密度最高的区域位于回水末端及库湾区域，该类水域为丹江口库区富营养化及水华发生的高风险区域，影响供水水质安全。

丹江口水库库周点源已基本得到控制，但面源污染和随支流而来的污染物对水库水体营养状态构成极大威胁，入库河流总氮浓度在2~10 mg/L。此外，受水库蓄水后回水顶托影响，部分库湾污染物扩散能力减弱，水体自净能力进一步削弱。每年4月中旬—5月下旬春夏交替之际，水温上升到藻类生长繁殖适宜范围时，支流库湾水域发生水华的风险较大。

3.消落带污染问题突出

消落带是水库生态安全体系的重要组成部分，是水源工程最后一道安全屏障。受周期性水位消涨影响，水库消落带成为库区最为敏感的生态脆弱带。南水北调中线工程正式投入运营后，丹江口水库正常蓄水达到170 m时，增加淹没面积为307.7 km2。随着季节变换和调度运行安排，库周将形成大量的消落带土地，面积约435 km2。丹江口水库消落带内有大量土地处于淹没和非淹没交替状态，特别是面积近26万亩（1亩=1/15hm2）的农田， 化肥使用量 188～356kg/hm2，最高达646 kg/hm2，化肥利用率仅为15%～35%。当消落带进入淹没状态时，其中吸附的营养物质（氮、磷和有机质等）、重金属、农药等有毒有害物质逐渐释放出来，威胁库区水质安全；当其出露时，周边居民受利益驱动利用消落带耕地资源进行农业种植活动（枯水期种植玉米、芝麻、青菜等作物），对消落带土壤无序开垦，利用方式和管理模式不当导致库区新增淹没区土壤侵蚀和氮、磷随地表径流流失，以及化肥农药残留物、作物秸秆等在涨水期进入水库，库区水质污染风险增大。

三、水质安全问题的主要成因分析

1.入库污染负荷削减困难

丹江口汉库库周的十堰市工业发达、城镇人口规模大，丹库库周淅川县以农业经济为主。污染物主要来源于工业废水、生活污水和农田径流等。据统计，2015年水源区主要污染物COD排放量17万 t，氨氮 2.23万t，总氮5.96万t，其中农业（含农村生活污水和农田废水）对COD、氨氮和总氮的贡献比例分别为49%、43%、74%，已成为水源区主要污染源。

水体污染的根本来源不仅是湖库水体本身，更重要的是流域内与土地利用息息相关的人类生活与生产活动。库周县市经济快速发展，但水污染防治水平不能满足饮用水水源地保护需要，各类配套设施仍处于发展阶段，如污水收集管网建设滞后，环境基础设施规模不足，处理标准较低，运营管理水平不足等；此外，随着水源区经济快速发展和城镇化进程加快，城镇生活和农业生产产生的污染物处理量赶不上排放量。

2.消落带管理职权不明晰

水库消落带是水生和陆生生态系统交替的过渡地带，对面源污染、营养物质循环和水土流失有强烈的缓冲和过滤作用，也是受自然、人为作用干扰的区域。丹江口水库作为饮用水水源地，消落带的管理成效直接关系供水水质安全。

依据《大中型水利水电工程建设征地补偿和移民安置条例》，丹江口库区消落带土地属国家所有，由工程管理单位南水北调中线水源有限责任公司负责管理，并在服从水库统一调度和保证工程安全、符合水土保持和水质保护要求的前提下，通过当地县级人民政府优先安排给当地农村移民使用。但在实际管理过程中，由于库区消落带范围广，管理任务重，管理难度大，加上缺乏相关配套的实施细则、指导意见，以及政策法规不健全，如管理单位和地方政府的职权范围、人员配置、管理手段和资金来源均无相关办法，导致库区消落带管理工作陷入困境。目前，河南省淅川县成立了库区资产资源管理开发局，统一对库区淅川县消落带进行管理，但其管理职责没有得到明确授权。部分消落带为库区周边居民自发利用，原耕地部分绝大多数仍在进行耕种，由于周边居民对消落带特殊性和重要性认识不足，使消落带社会效益、生态效益未得到有效发挥，反而破坏了库区生态环境，造成水土流失和水质污染现象的发生。

四、水质安全保障对策

水质安全保障是丹江口水库水资源管理的首要任务，也是一项复杂和高难度的系统工程，亟须从政策制度、管理机制以及工程措施等多方面建立保障体系。

1.出台相关的政策法规和实施细则

针对丹江口水库饮用水水源地的重要地位，结合水库特点，加快水源区保护立法进程，尽快出台“丹江口库区水质保护管理办法”“丹江口库区消落带管理办法”“丹江口库区生态环境保护条例”等，以及相关的规章制度、指导意见和实施细则等。通过出台法规、条例及管理办法，明确丹江口水库管理单位与地方政府在水质安全保障方面的相关职责。建立消落带土地保护与利用的激励与约束机制，基于谁投入、谁使用、谁收益、谁保护的原则，考虑以类似租赁的形式将消落带交由承包户经营，并将环境保护责任纳入合同条款中，约定造成环境污染事件后各方应承担的责任。建立合理的政策扶持机制，对有益于消落带保护的利用模式，如林业模式、牧草模式，国家和地方应在政策、项目、资金上给予扶持，促进好的模式得到有效推广。

2.制定水质安全保障管理措施

（1）加强对支流污染的整治力度

已经达到水质目标的要保持并持续向好，未达到水质目标的要加大治理力度。大量未经处理或处理后不达标的废水成为支流水质不达标的原因之一，若要保障库区水质安全，需加强支流污染整治。结合上游水源区地方政府生态文明建设工作，针对本地区实际情况制定实施方案以及优先控制单元治理方案，并纳入地方国民经济和社会发展年度计划，逐级分解落实水质保护目标和任务，提高水污染防治和水土保持工作水平。从政策上加以引导，限制水源区审批新的重污染企业，革新生产工艺，减少污染物的排放，对于效率低下的重污染企业果断搬迁或关闭；通过引进、升级污水处理技术，提高已有污水处理厂的处理效率及处理能力。以推行河长制为契机，推进尚未达标或未能稳定达标支流的水质改善工作，由地方政府各级党政负责人担任河长，负责辖区内河流治理，承担包括加强水资源保护、加强水污染防治、加强水环境治理、加强水生态修复、加强执法监督在内的主要任务，将河流及沿岸环境治理分片划入所属地方，明确责任人，治理成果纳入政绩考核，提高入库支流水环境治理的行政效率。

（2）实施水源区分区分类管理

根据《丹江口库区及上游水污染防治和水土保持“十三五”规划》，基于不同区域对丹江口水库水质的影响和作用，对水源区进行总体分区，实施差异化管理。水源区总体划分为水源地安全保障区、水质影响控制区、水源涵养生态建设三类区域。

①水源地安全保障区涉及丹江口水库水域、水库周边以及老鹳河、淇河、丹江、滔河、天河、犟河、泗河、神定河、剑河、官山河、浪河等流域。该区以丹江口水库饮用水水源保护区为核心，重点开展饮用水水源保护区规范化建设，全面削减各类污染负荷、治理不达标入库支流，强化水污染风险管控。

②水质影响控制区涉及湖北黄龙滩水库以上堵河流域、汉江陕西白河县以上和安康水库以下的汉江流域。该区重点围绕总氮负荷的削减，加强畜禽养殖污染治理，减少农药化肥施用量，完善改善城镇环境基础设施。

③水源涵养生态建设区涉及安康以上的汉江流域，主要任务是治理水土流失，开展退耕还林还草，稳定推进重点镇、汉江干流沿岸建制镇及以上行政区的城镇环境基础设施建设，增强水源涵养能力。

（3）建立水源区生态环境综合监测体系

为保障丹江口水资源监测工作高效、有序开展，应充分利用水源区各部门已有监测站网及工作基础，完善区域布局，适当增加站网密度；调整和优化生态环境监测指标体系，将水源区水环境、水生态、水文、陆域生态、潜在风险源等多种监测对象进行有机结合，形成一套较为完整的监测指标体系，使监测体系能灵敏清晰地反映水源区生态系统基本特征及生态环境变化趋势，提升生态环境监测的能力和层次。通过建立水源区生态环境综合监测体系，确保准确、及时获取水源区水质、排污、生态、水土流失、风险源以及经济社会发展、污染治理工程及措施等多方面数据与信息。综合监测体系将进一步对现有的监测系统进行整合、补充和完善，使监测系统所提供的指标更加全面，数据时效性更强，覆盖面更广，数据的质量水平得到显著提高，综合分析能力得到显著加强。

3.水质安全保障工程技术措施

目前，丹江口库区水质总体较好，在加强管理的同时，需要对部分支流、局部库湾开展工程技术整治。从库区污染物产生的源头、传输途径与末端3个环节，采用技术手段削减污染物产生量。在污染产生源头上，通过生态农业技术削减农业污染物负荷，通过农村分散污水处理技术控制农村生活污水排放源，通过提升城镇生活污水处理技术削减城镇生活污水污染源，通过工业废水减排技术削减工业污染源。在污染传输过程中，利用人工湿地、人工快渗技术对入库河流河岸带污染实施阻控，结合生态护岸技术与河流生境恢复技术，加强流域水土流失治理，维护河岸带的生态效应，减少入库河流对污染物的运输。在传输末端，即丹江口水库库区对污染物实施控制，主要采用的技术包括以库岸水循环系统和库岸阻滞系统为核心的水资源保护技术，维持上游水处理的效果并防止二次污染。此外，结合库岸带植被构建与库湾综合治理，将库岸带生态资源最大化利用，保护库岸带生态环境，维持水资源净化效果。

综合运用各项水资源保护关键技术，并针对具体情况匹配相应的辅助技术，形成完善的水资源保护技术体系，从污染物产生的源头、传输过程以及最终的末端加以控制，实现入库污染物的削减目标。

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