沿黄地区水生态系统保护与修复规划研究

郑婷婷，杨 莉，赵 杰

(北京清华同衡规划设计研究院有限公司，北京 100085)

深入贯彻习近平生态文明思想，落实“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水思路，统筹推进水生态环境保护向水资源、水生态、水环境等要素协同治理转变[1]，从水资源开发利用为主向开发保护并重转变，从局部水生态治理向全面建设水生态文明转变[2]。焦作市作为河南省沿黄重要节点城市，对保障区域生态安全至关重要，北部太行山森林、野生动植物资源丰富，具有水源涵养和生物多样性维护等重要功能；南部滩区湿地是黄河湿地生态系统的有机组成部分，是许多珍稀候鸟迁徙、停憩、休整之处，是全市鸟类的主要分布区[3]。对于目前面临水资源短缺、水环境污染、水生态脆弱等问题，需合理制定水系统保护与治理策略，促进焦作市水生态文明建设，助力黄河流域生态保护和高质量发展。

1 研究区概况

1.1 研究范围

焦作市位于河南省西北部，北依太行山，南抵黄河，构成了北山、中川、南滩的独特地理环境，承担着区域水源涵养、水土保持及生物多样性维护等生态系统服务功能，总面积4071km2，包括市辖区、沁阳市、孟州市、温县、博爱县、武陟县、修武县。

焦作市河流众多，分属黄河、海河2大水系，主要河流包括黄河、沁河、丹河、大沙河等，南水北调中线工程纵贯南北。已建28座水库，总库容约1.66亿m3，包括白墙、顺涧、青天河、马鞍石、群英、孤山湖6座中型水库和逍遥、小柴河、月山等22座小型水库。湿地资源多集中在黄河滩区、沁河滩区等区域，湿地面积共17.92km2，已设立河南黄河湿地国家级自然保护区、河南武陟嘉应观黄河省级湿地自然公园2处自然保护地。

1.2 主要生态环境问题

1.2.1属于资源型缺水城市，水资源约束突出

焦作市水资源总量偏少，多年平均水资源总量8.23亿m3，其中地表水资源量3.70亿m3，地下水资源量5.73亿m3[4]，水资源量北多南少，从山区向平原呈现递减趋势，降水是水资源的主要补给来源；多年人均水资源量仅为223m3，是全国人均占有量的1/10，全省人均占有量的1/2，远低于国际公认的人均1000m3的缺水警戒线。

供水高度依赖地下水，2009—2018年地下水水资源开发利用强度维持在150%以上，2019年全市总供水量为13.2103亿m3，地下水供水量6.6892亿m3，为地下水可开采量(5.21亿m3)的1.28倍，形成的温孟地下水漏斗区为全省第二大地下水漏斗区，漏斗区中心地下水埋深31.1m，2019年的漏斗区面积为1286km2，占平原区总面积45.3%，2014年后呈缓慢缩小趋势，但沁阳市西南和孟州市中部仍为下降区。引调水资源的利用率较低，近年年均引用黄河水7000万m3左右，不足引黄耗水指标(1.76亿m3)的2/5，引沁取水量为引沁指标(2.33亿m3)的2/3，南水北调年分配指标2.69亿m3，目前建成市区、修武县、武陟县、温县、博爱共6座水厂，有7座未建，截至2017年底，实际供水量仅为指标的1/8。

用水效率有待提升，2009—2019年期间，人均综合用水量略呈波动下降趋势，总体变化不大，由2009年的390.1m3/人降至2019年的367m3/人；万元GDP用水量和万元工业增加值用水量均明显呈逐年降低趋势，2019年焦作市万元GDP用水量(41.7m3)和万元工业增加值用水量(23.5m3)分别比2009年降低了66.8%和56.8%，变化趋势如图1所示；与河南省平均水平相比，2019年焦作市人均综合用水量和万元GDP用水量分别为全省平均水平的1.5倍和1.3倍，仅万元工业增加值用水量略低于全省平均水平；与周边省市相比，焦作市用水效率明显低于山东、河北、陕西等周边缺水省份。在各用水部门中，农业的用水效率较低，节水潜力空间较大；工业用水方面，与节水先进城市差距较大；2019年，城市非常规水资源利用率23.5%，城市供水管网漏损率8.41%，节水型居民小区覆盖率12.24%，生活节水空间较大。

图1 2009—2019年焦作市用水效率变化图

1.2.2水环境质量总体改善，水污染排放问题依然严峻

焦作市黄河流域与海河流域水质级别为轻度污染，沁河水质状况为Ⅰ—Ⅱ水质，蟒河温县汜水滩断面为Ⅳ类水质，大沙河修武水文站断面为Ⅳ类水质，共产主义渠获嘉东碑村断面为Ⅴ类水质。2018年地表水环境质量达标率为84.6%，主要超标因子为COD、氨氮和TP，2012—2018年Ⅰ—Ⅷ类优良水体占比总体显著提高，现存在7.7%劣Ⅴ类水体[5]，具体如图2所示。焦作市重要江河湖泊水功能区水质达标率较差，2018年重要江河湖泊水功能区水质达标率为17.6%，远低于全国(66.4%)以及河南省(70%)，水质情况不容乐观。

图2 2012—2018年焦作市水质类别变化图

焦作市工业源主要来源于其他基础化学原料制造、化学药品原料药制造、毛皮鞣制加工、机制纸及纸板制造、氮肥制造等行业，2018年共排查出303个入河排污口，其中规模以上入河排污口为30个，规模以下入河排污口为273个，全市规模以上企业主要污染物入河量排放COD为27661.04t，氨氮为503.91t，TP为79.82t，TN为3310.64t[6]。农业面源污染以畜禽养殖业污染为主，畜禽养殖业水污染物负荷已经占到全市约1/3，畜禽养殖污染防治成为重点。

1.2.3黄河沿岸受开发利用活动胁迫，局部湿地生态功能退化

焦作市地表水体覆盖较稀疏，各类水域面积113km2，占总面积的2.84%，其中河流水面占比最高，为水域面积的52.22%，其次为沟渠、坑塘水面、干渠及水库水面。市域水网密度为584.17m/km2，远低于全省平均915.38m/km2，位居全省倒数第四位，仅高于许昌、鹤壁和郑州。河流生态基流难以保障，沁河武陟水文站水位呈逐年下降趋势，2019年较2007年年平均水位下降2.92m，中心城区的普济河、群英河、翁涧河、李河、山门河等均为季节性河流。

湿地等原生生态系统萎缩、退化的趋势较为明显，黄河沿岸湿地生态系统受农业开发等人类活动被干扰强烈，湿地生境处于极不稳定的干扰状态，滩区面源污染较重。黄河滩区现状地类以耕地为主，耕地面积为276.9km2，约占黄河滩区面积的72.4%，河道内耕地面积为123.5km2，占黄河滩区耕地面积的44.6%。局部黄河大堤内存在开发活动，在孟州市西虢镇、温县祥云镇的黄河大堤内存在耕地、养殖坑塘、种植园地等开发建设用地。

2 研究思路

坚持以水定城、以水定地、以水定人、以水定产，把水资源承载能力作为刚性约束，优化区域水资源配置，结合本地地表水资源、引调水资源、地下水资源、非常规水资源等多水源联合调度和联网统筹供水，加强地下水超采综合治理，有效提高焦作市水资源供给安全保障能力。加强重点河湖水环境保护，统筹农业面源污染、工业污染、城乡生活污染综合治理，促进区域生态环境质量提升。坚持保护优先、自然恢复为主，建设河流生态廊道，推进河湖水系、湿地生态系统保护与修复，开展滩区生态环境综合整治，保障焦作市太行山水源涵养功能，促进黄河流域生态功能提升，研究技术路线如图3所示。

图3 研究技术路线图

3 水系统保护与修复方案

3.1 水资源保障策略

3.1.1水资源承载力分析

焦作市规划人均综合用水量指标主要结合历史用水实际情况，考虑用水效率提升潜力，参考郑州市、新乡市等周边地市用水情况统筹确定。焦作市人均综合用水量呈逐年下降趋势，2019年人均综合用水量为367m3/人，考虑未来农业作为节水重点部门，农业用水效率逐步提升，以及工业用水效率逐步与郑州市等先进地区看齐，确定近期(2025年)为350m3/人，远期(2035年)为335m3/人。

基于水资源承载能力双指针计算模型，分别计算不同水资源可利用量情景下焦作市域的水资源承载能力[7- 9]。区域水资源承载能力为经济社会可利用水量与现状人均经济社会用水量的比值，是考虑了生态需水量后某区域可承载的最大人口数量，计算公式如下：

结合焦作市3种水资源可利用量情景，计算可得相应情景下的市域水资源承载能力，见表1。

表1 焦作市水资源承载能力情景分析表

在考虑外调水资源基础上，远期水资源可承载437万人；在考虑非常规水的条件下，远期水资源可承载502万人。为切实落实黄河流域以水而定、量水而行，把水资源作为最大的刚性约束要求，选择情景三为焦作市水资源推荐情景，2025年可承载436万人，2035年可承载467万人。

3.1.2水资源优化配置

促进区域供水由以地下水为主向多水源共济转变，建设“蓄引结合、多源联调”供水保障体系，降低缺水风险，新建蓄、引、提水工程，推动供水结构根本改变、促进地表水置换地下水，形成本地水-引调水-非常规水的多水源联合供水[10]。

强力推进南水北调水资源综合利用，提高南水北调水安全保障能力，完善城镇供水设施建设，新增马村调蓄等南水北调调蓄工程，相机实施生态补水；提升黄河水资源综合利用能力，在黄河、沁河等干流河道两岸兴建引水调蓄工程，充分利用过境水资源，规划建设九渡水库1座中型水库，黄龙洞水库、白龙潭水库等9座小一型水库及8座小二型水库；新增灵泉湖、东湖、龙泉湖、木栾湖等19处引黄调蓄工程；大力发展非常规水资源利用，将雨洪水、再生水、矿井水等非常规水资源纳入市域水资源统一配置，通过提高污水处理率和处理质量，提高污水回用率，规划2025年再生水利用率为25%、2035年再生水利用率为35%。

推进地下水压采，将地下水严重超采区划为地下水开采重点管控区，缓解区域地下水超采压力，确定城区、修武县、武陟县、温县为压采范围，2020年，地下水压采总量1588万m3，其中城区647万m3、修武县142万m3、武陟县409万m3、温县390万m3。沁河地表水超载区县暂停新增以沁河为水源的取水许可。

3.1.3节约用水方案

加强农业节水，焦作市目前有万亩以上灌区19处，积极推进已建大中型灌区续建配套与节水改造工程、末级渠系配套改造工程等。优先在缺水区推广先进的节水灌溉技术，调整农业种植结构，大力发展高效节水农业，推进高效节水灌溉试点建设。大力发展低压管道输水和喷灌、微灌、滴灌等节水灌溉技术。在优质小麦生产基地、四大怀药生产基地等高效经济作物区优先发展喷灌工程；在优质蔬菜基地、食用菌生产基地、经济林果基地等优先发展微灌工程。

推进工业节水，加大焦作市产业结构调整力度，推进工业产业结构升级转型，重点发展低用水、高附加值产业。进一步推广循环经济和清洁生产的理念和技术，以造纸、化工、冶金、电力等高耗水行业为重点，深化行业节水技术改造，提高水循环利用率，淘汰落后的工艺和设备，推动节水型示范企业建设，新建工业企业按照高标准节水要求建设，严格水资源论证，控制建设新的高用水和高污染工业项目。加强行业用水定额管理和计划用水管理，所有建设项目均应严格落实节水“三同时”制度，提高工业再生水利用率和水循环利用率。

促进生活节水，加快城镇供水管网改造，降低管网漏失率；全面推广城镇生活节水型器具，逐步淘汰公共建筑和民用建筑中不符合现有节水标准的用水设备和器具。加大再生水、雨水、建筑中水等非常规水资源的利用，推进分质供水，实现“优水优用，低水低用”。推动节水型社区、节水型单位建设，新建大型住宅小区应配套建设并运行中水回用设施。积极向城市居民推广节水知识，鼓励公众的节水积极性，全面提升城镇生活节水水平。

3.1.4水源保护及超载区治理

加强饮用水水源保护，焦作市目前共有2处地表水饮用水源地，7处地下水饮用水源地。科学划定饮用水水源地保护范围，加快实施农村饮水安全工程规划。严格按照《饮用水水源保护区污染防治管理规定》的相关要求，对饮用水水源保护区实行分级防护，禁止破坏水源涵养林，防治水源保护区及周边的面源污染，建立饮用水源保护政府负责和部门协作机制，建立完善水源地水量水质监测体系。建立备用水源，强化饮用水水源应急管理，制定并完善饮用水水源地突发性事件应急处置预案。开展饮用水源保护区环境综合整治，全面清理保护区内不符合规范的项目、活动和设施。

健全地下水管理与保护制度，实行地下水水量水位双控制，加强地下水动态监测，推动建立地下水压采和保护负责机制。对焦作市平原浅层地下水超采区和中深层地下水超采区，大力开展地下水保护工程建设，建立健全地下水分区管理制度，通过划定市域地下水禁采区和限采区、回补地下水、严格地下水取水审批和自备井取水管理等措施，进一步降低平原区地下水超采面积比例，逐步实现地下水采补平衡、水位全面回升。强化地表水超载区重点领域节水，控制开发强度和规模，多渠道增加水源供给，沁河地表水超载区县暂停新增以沁河为水源的取水许可[11]。

3.2 水污染综合治理策略

3.2.1水环境质量提升

强化黄河干流与南水北调总干渠水环境保护，确保水质稳定达标。加强黄河干支流沿线重点行业污染治理，优化产业布局和规模，严格禁止污染型产业、企业向下游地区转移。禁止在黄河干流自然保护区等管控重点区域新建工业类和污染类项目，现有高风险企业实施限期治理。做好南水北调沿线环境综合整治工作，对污染工业企业和畜禽养殖场(小区)坚决取缔搬迁，防范环境风险。开展总干渠保护区规范化建设，在容易造成隐患和风险的保护区边界建设隔离防护设施和应急设施，以焦作城区段绿化带建设为抓手，确保南水北调水质安全。全面推进企业入园，园区全面完成污染收集与处理系统建设，加强煤炭、化工、冶金等企业清洁生产和技术改造，提高污染控制和循环发展水平。

改善重点支流污染严重河流水质，严格控制潜在污染风险。推进蟒河等河流综合整治，切实削减污染负荷，严格控制排放总量，强化毛皮制革行业的专项治理。实施大沙河、共产主义渠等污染严重河流综合整治，综合实施产业结构调整、污染源治理、截污、清淤、生态修复等措施，加强化工、农副食品加工行业的专项治理。沁河全面排查排污单位污染控制水平，实行清洁生产，实施氮肥制造、造纸等行业的专项治理。推进农业农村污染防治，防治畜禽养殖污染，控制种植。对其他水质良好水体开展河湖水生态修复，提升水体自净能力，恢复生态功能。

3.2.2水环境污染系统治理

加强农业农村污染防治。加强农业面源污染防控，开展化肥农药减量和替代使用，加大测土配方施肥、绿色防控与统防统治推广力度，开展灌区农业面源生态拦截工程和生态沟渠建设。严格制定落实禁养区和限养区制度，调整优化畜禽养殖产业布局，构建与生态环境相和谐的畜禽养殖模式。开展农村环境整治，推进农村生活污水集中处理，加快焦作市各区县所辖镇街污水处理设施及配套污水收集管网建设工作，2025年污水处理能力达到80%，2035年农村生活污水集中处理达到100%。推进农村生活垃圾源头分类和资源化利用工作，逐步建立“分类收集、定点投放、回收利用、末端处置”运行体系，推进农村卫生厕所改造工程。

推进工业污染治理。结合流域资源环境承载能力，推动产业结构调整与布局优化，全面推进产业集聚区循环化改造，完善园区污水垃圾收集和集中处理设施。实施重点行业企业污染排放达标提标改造、产业集聚区污水垃圾收集处理设施提升、园区综合能源改造、园区环境污染第三方治理等项目。重点开展煤炭、火电、钢铁、化工、有色等行业强制性清洁生产，鼓励其他行业企业实施自愿性清洁生产审核。

推进城乡生活源减排。推动城镇污水处理提标改造和城镇污水管网建设，基本消除城中村、老旧城区和城乡结合部生活污水收集处理设施空白区，提高污水收集率与处理能力，对具备条件的县级以上污水处理厂建设尾水人工湿地；2035年城区城镇生活污水集中处理率达98%以上；加快推进生活垃圾分类收集处置和焚烧处理设施建设。

3.3 水生态修复策略

3.3.1上游水源涵养区保护

实施重要河源区保护，修复北部太行山区生态系统，维护良好的水源涵养和水土保持生态功能，加强水土流失防治和生态清洁小流域治理。加强森林资源的保护，强化珍稀野生动物栖息地保护与恢复，促进区域野生动植物种群恢复和生物多样性保护。严守生态保护红线，保护自然保护地，完善自然保护地管理制度，提升自然保护区资源管护、科研监测、自然教育、应急防灾、基础设施等体系的管理及建设水平。

3.3.2生态廊道建设

维护区域水系格局，加强滨河(湖)带生态建设，强化水源涵养林建设与保护。建设中部平原水网和水系生态廊道，形成水体与周边用地的缓冲空间，保障流域生态功能，老蟒河两岸建设宽度为50～120m水生态廊道，沁河两岸建设宽度为50～120m水生态廊道，南水北调中线干渠建设宽度为100～200m水生态廊道，丹河两岸建设宽度为30～50m水生态廊道。

推进黄河岸线保护与管控，合理保护岸线保护区，其中防洪安全岸线保护区禁止建设可能影响防洪安全、河势稳定及分蓄洪区正常运用的建设项目；供水安全岸线保护区禁止新建、扩建与供水设施和保护水源无关的建设项目；生态保护岸线保护区，自然保护区核心区内的岸线不得建设任何生产设施，缓冲区只准进入从事科学研究观测活动[12]。划定重要支流河道管理范围，严格河湖水域岸线和原始生境保护，上游山区河流维持河道自然形态，中下游经农村河流建设生态堤岸，有效截留面源污染，经城镇的河流主要确定城市滨水河流廊道控制范围，对现有防洪堤进行改造，改造硬质岸线。

3.3.3黄河湿地保护及滩区生态整治

加强湿地生态系统多样性保护，维护野生动物生境，恢复湿地生态功能，禁止破坏湿地及其生态功能的活动。强化沿黄自然湿地保护与修复，分类引导湿地建设，构建生物多样、类型丰富的湿地生态带，提高生态系统的生产力和自我维持能力。切实加强河南黄河湿地国家级自然保护区建设，提升对白天鹅等迁徙性禽鸟类及当地鸟类的养护能力，严格控制捕猎、破坏生态、污染环境等各种开发活动。

开展黄河滩区综合整治，合理划分滩区类型，分类施策，低滩区实施居民迁建、退耕还湿、退耕还滩、河岸带水生态保护与修复、湿地植被恢复、有害生物防控等措施，逐步恢复湿地功能。推进滩区国土空间差别化用途管制，防范不合理的开发活动对滩区生态环境的破坏。加大滩区污染防治，严格限制在滩区使用农药和化肥等无机物，推广使用有机肥料。

3.3.4重要河湖生态保护与修复

保障生态流量，适时推进生态补水，维持沁河、丹河、大沙河、蟒河等主要河流的合理生态基流，结合海绵城市和水生态文明城市建设，推进河道生态治理，全面消除城市和县城黑臭水体，维护河湖生态健康；维持平原区地下水的合理水位，加快引黄、引沁等补源工程建设，扩大补源面积，逐步缩减温孟地下水漏斗区面积。

推进重要河湖生态修复，综合采取多种有效措施推进水生态系统保护与修复，恢复河流湿地生态多样性；建立重要湖库湿地生态系统，为野生动植物提供多样化的栖息空间。保护自然岸线生态环境，控制开发利用强度，修复主要河流受损自然岸线，建立健全水生态补偿机制[13]。

4 结语

坚持问题和目标双导向，本文提出了焦作市水系统保护与修复重要策略，通过开展水资源的优化配置、实施节水行动、推进河流和黄河滩区综合整治、保护水源涵养区、建设河流廊道、实施湿地保护与修复等措施，有助于解决区域供用水结构不合理、地下水超采严重、部分河流断面水质较差、局部黄河湿地生态功能退化、滩区开发利用活动不良影响等问题。进而达到改善区域水资源利用效率、优化河湖湿地生态环境质量、保障沿黄区域水生态安全目标。但水生态保护与修复是一项长期而复杂的系统工程，未来仍需深入研究规划策略及工程实施的可行性。