大通湖流域水环境控制单元划分及其管控对策

李玉山 成应向 葛 飞*

(1.湘潭大学环境与资源学院，湖南 湘潭 411105；2.湖南省环境保护科学研究院，长沙 410014)

流域控制单元的划分是当前国内外流域实施水环境精细化管理的一种发展趋势[1]。在流域水环境管理中，将整个流域划分为多个控制单元进行精细化管理，可以使复杂的流域水环境问题简单化、细化，从而使流域水环境问题得到有效治理。目前，国际上应用控制单元进行水环境管理做的较好的是美国[2-7]，它已经建立起完整的TMDL流域水环境管理体系。而在国内，随着近年来“三线一单”( 生态保护红线、环境质量底线、资源利用上线和环境准入负面清单)的提出，对控制单元的划分研究逐渐受到相关人员的重视。根据目前的文献资料[8-20]，国内对水环境控制单元的划分研究主要集中在划分指标、划分方法和控制单元尺度方面。对于控制单元划分指标，研究逐渐从单一划分指标(行政区划或流域范围)向多指标(流域范围、行政区划、监测断面、水功能区划等)综合考虑转变。对于控制单元划分方法，目前基本采用ArcGis水文分析法，首先提取流域水系及汇水范围，然后叠加行政区划等确定控制单元。对于控制单元划分尺度，当前研究较多的是地市级、大流域控制单元的划分，而对于县镇(乡)级、人工干预(人工电排渠和运河)较为突出的平原河网地区小流域的划分则几乎处于空白状态。大通湖流域作为平原河网地区小流域，由于水质污染较为严重，“十三五”期间被环保部认定为益阳市四个水质需改善国家控制单元之一。在此背景下，为了有效进行大通湖流域水环境治理，研究以“三线一单”环境管控单元划分结果为基础，综合流域实际情况，同时将水功能区划河湖整合到控制单元划分过程当中，实现对大通湖流域国控单元的进一步划分。划分结果能够充分体现研究区水污染特征，有效整合了现有水功能区划监测体系和其它河渠监测体系，有效衔接了“三线一单”中环境管控单元划分的基本要求和划分结果，使其更加便于行政管理和相关水环境管理项目的实施。更重要的是，基于划分结果，结合水功能规划河湖和“三线一单”中优先管控单元、重点管控单元以及一般管控单元中的相关乡镇,建立大通湖流域“优先控制单元-优先控制乡镇-优先控制河湖”三级水环境管理体系，从而实现大通湖流域水环境精细化、差异化管理。

1 研究区概况

1.1 地理位置与行政区划

大通湖位于湖南省益阳市北部，西面、北面与南县相邻，东面、南面与大通湖区接壤，并与沅江市四季红镇相连，是洞庭湖湖中之湖，隶属于大通湖区管辖。湖泊面积82.7 km2。湖面东西极长15.75 km,南北宽13.7 km,形状近似三角形。湖岸堤线长约50 km,平均水深2.5 m,常年蓄水2.32亿m3。 地理区域处于东经112°17'～112°42',北纬29°4'～29°22'之间。根据2020年中国社会统计年鉴，大通湖流域包括南县、大通湖区和沅江市三个县级行政区域的部分乡镇。具体包括南县青树嘴镇、明山头镇、乌嘴乡、华阁镇胡子口河以西部分地区、茅草街镇沱江以东部分地区，大通湖区北洲子镇、河坝镇、千山红镇、金盆镇、南湾湖农副业基地，沅江市四季红镇、阳罗洲镇、草尾镇和黄茅洲镇塞阳运河以西部分地区，合计12镇1乡1农副业基地。

1.2 水功能规划河湖

根据《湖南省主要地表水系水功能区划》和《益阳市水功能区划》规定，大通湖流域共划分有10个二级水功能区，详见表1和图1。

表1 水功能规划河湖表

1.3 监测断面分布

为了及时了解大通湖渠道水质情况。根据现有资料，目前大通湖流域设置有36个市控监测断面和1个国控监测断面。具体分布如图2所示。

2 研究区控制单元划分

2.1 划分原则与划分指标

(1)划分原则

控制单元划分原则是控制单元划分技术流程实现的基础[1,21]。根据国内外对水环境控制单元划分的研究，结合大通湖流域水环境生态系统的特征以及划分后各控制单元管理统计的需要等，本文控制单元划分遵循以下5个原则：①水系完整性原则，②水体类型隔离原则，③水生态分区完整性原则，④清洁边界原则，⑤便于管理、易于实施原则 。

(2)划分指标

图1 大通湖流域水功能规划河湖图

图2 大通湖流域控制断面分布图

要想使控制单元划分结果更具流域管理的可行性，就要根据研究区实际情况和水环境管理要求选择合适的划分指标。

大通湖流域控制单元划分主要考虑以下几类指标:①自然地理指标：包括流域地形地貌、水系空间分布等；②水生态和水环境指标：包括水生态功能分区、主要污染源分布和控制断面分布等；③社会经济指标：主要包括流域行政区划图等。

2.2 划分步骤

为了使研究区控制单元划分结果更加合理且更具有可实施性，我们根据划分原则，结合划分指标，采用逐层划分的方式，最终获得划分结果。

(1)一层划分：基于流域全覆盖性原则和水系完整性原则，首先选取汇水范围能够覆盖整个流域的河渠、湖泊，利用ArcGIS绘图软件进行汇水范围绘制，汇水范围界限不明显的多条河渠、湖泊合并到一个汇水范围内，最终将不同的汇水范围作为一层划分结果。基于水体类型隔离原则，将大通湖内湖作为独立的控制单元进行后续水环境管理。

(2)二层划分：基于水生态分区完整性原则，在一层划分结果的基础上，将水生态功能规划图叠加上去，对同一条河流不同的水功能规划河段进行再分配，对不同控制单元或不同河流具有相同水功能规划的河段进行再合并，在此基础上对一层划分结果进行合理调整，得出二层划分结果。

(3)三层划分：首先基于便于管理、易于实施原则，在一层划分的结果上，将研究区行政区划图叠加上去，并充分考虑研究区现有监测断面和主要污染源分布现状，对二层划分结果进行合理调整，尽可能的使最小行政单位不跨多个控制单元或者同一个控制单元不跨多个行政单位，以便于后续管控政策的实施。其次，基于清洁边界原则，将水质目标较高的清洁水区域作为控制单元之间的边界，以便于独立制定控制单元水质目标管理方案。最后，根据DEM高程数据和湖泊概况，对整个研究区的流域边界进行人工修整，得出最终划分结果。

2.3 划分结果及命名

通过三层划分，最终大通湖流域控制单元的划分结果如图3所示。

图3 大通湖流域控制单元划分图

目前，国内外关于流域控制单元的命名并未形成一个统一的标准[22]。因此，根据大通湖流域实际情况，将控制单元分别命名为101乌嘴乡-明山头镇控制单元、102河坝镇-金盆镇控制单元、103四季红镇控制单元、104草尾镇-阳罗洲镇控制单元、105千山红镇-南湾湖控制单元、106茅草街镇-青树嘴镇控制单元和107大通湖控制单元。

2.4 与“三线一单”划定的环境管控单元的联系与区别

2.4.1 划分结果对比分析

根据益阳市2021年12月公开的相关资料及环境管控单元图(图4)，对比研究划分结果可知，“三线一单”中，乌嘴乡与和河坝镇部分区域合并成了一个管控单元(包括大通湖湖体)，河坝镇剩余区域(主要是河坝镇相关街道，约17.54 km2)作为一个独立的控制单元，明山头镇则与南县华阁镇，大通湖区北洲子镇、金盆镇合并成了一个控制单元，而研究划分结果则是将乌嘴乡和明山头镇划分成了一个控制单元(101控制单元)，华阁镇(大通湖流域部分)、河坝镇、北洲子镇和金盆镇合并成了一个控制单元(102控制单元)，大通湖湖体作为独立的控制单元(107控制单元)；“三线一单”中将沅江市四季红镇、阳罗洲镇和黄茅洲镇(包括非大通湖流域部分)划分为一个管控单元，而沅江市草尾镇和大通湖区千山红镇合并成了一个管控单元，南湾湖农副业基地作为独立的控制单元。研究划分结果则将四季红镇作为独立的控制单元(103控制单元)，沅江市草尾镇、阳罗洲镇和黄茅洲镇(大通湖流域部分)合并成一个控制单元(104控制单元)，大通湖区千山红镇与南湾湖农副业基地合并成一个控制单元(105控制单元)。“三线一单”中南县茅草街镇(大通湖流域部分)和南县其他部分乡镇划分到了一个管控单元，青树嘴镇作为一个独立的控制单元进行管控。研究划分结果将青树嘴镇与茅草街镇合并成了一个控制单元(106控制单元)。 具体划分结果见图4和图5。

事实上，“三线一单”环境管控单元与原益阳市划分的水环境管控分区基本重合。值得区别的一点是，“三线一单”环境管控单元中的重点管控单元在水环境管控分区中分为了水工业重点管控区和水城市重点管控区，另外，“三线一单”中沅江市四季红镇、阳罗洲镇和黄茅洲镇(包括非大通湖流域部分)三镇属于一个优先管控单元，而在水环境管控分区中则属于一般管控区。基于上述情况，文中我们仅仅将研究划分的控制单元与“三线一单”环境管控单元进行对比分析。

图4 益阳市环境管控单元图

图5 大通湖流域“三线一单”环境管控单元图

2.4.2 二者的联系与区别

通过对“三线一单”相关内容[23-32]以及文件资料的分析研究认为，研究划分结果与“三线一单”环境管控单元既有一定的联系，又存在一定的区别。

二者的联系是，研究划分的控制单元是以“三线一单”环境管控单元成果为基础而得出的，都是以乡镇为最小行政管理单位的管控区域。基于研究划分结果，结合“三线一单”环境管控单元可以构建相应的大通湖流域水环境管理体系(详见3.1)。区别是，一方面，研究是以大通湖流域为对象，重点统筹考虑行政管理和流域管理而划分的水环境控制单元，其目标是整体改善大通湖流域水质污染状况。而根据文件资料，“三线一单”环境管控单元是一种基于行政区划的综合性的环境管控单元，分成了优先管控单元、重点管控单元和一般管控单元三类，其目标是建立生态环境分区管控体系，实现环境治理体系和治理能力现代化。此外，文件资料明确了“三线一单”环境管控单元划分过程中把大通湖区乡镇纳入到了南县和沅江市当中。而研究划分过程则是按照现有行政区划(大通湖区、南县、沅江市)进行的控制单元划分。

3 基于控制单元的管控对策

在2.3节控制单元划分结果的基础之上，结合相关资料和研究区实际情况，我们提出了相应的水环境管控对策[33-34]。

3.1 构建水环境管理体系

根据“三线一单”环境管控单元划分成果，识别优先管控单元、重点管控单元和一般管控单元中的优先管控乡镇、重点管控乡镇和一般管控乡镇。在此基础上，确定研究划分的控制单元中的优先控制单元和优先管控乡镇。结合水功能规划河湖水质状况，确定各个乡镇优先管控的河段。在此基础上，建立大通湖流域“优先控制单元-优先控制乡镇-优先控制河段”三级水环境管理体系。

3.2 构建水环境监测体系

在现有大通湖体周边监测断面基础上，增设镇级、镇村级和村级交界监测断面，构建基于控制单元的大通湖流域水环境监测体系和自动监测系统。一方面，增设的监测断面能够全面反映各个控制单元的河渠、重要污染源等的水质状况。另一方面，基于控制单元，建立“水质断面-控制河段-对应陆域”污染物源与水质的相应关系，以便追踪朔源，更好的实施水环境目标精细化、智能化管理。

3.3 实施水质管控责任制

构建各控制单元水质目标管控责任制，明确各级政府部门水环境管理工作职责和工作内容，提高水环境管理工作质量和效能，全面提升整个流域水环境管理工作水平；实施水环境管理目标奖惩制度，建立推动水环境管理工作的长效机制，充分调动各级管理部门的工作积极性， 保障水质管理目标的实现。

4 结论与不足

(1)在ArcGis等相关绘图软件的支持下，根据划分原则，结合划分指标最终将大通湖流域划分成7个控制单元。并将划分结果与“三线一单”环境管控单元的联系与区别进行了详细论述。同时，基于划分的控制单元，从水环境管理体系构建、水环境监测体系构建和水质管控责任制实施三个方面提出了相应的流域管控对策。

(2)由于本研究仅是基于自然地理指标、水生态及水环境指标和社会经济指标三类指标而划分的控制单元，因此，划分结果尚有不合理之处，各控制单元的边界也需在实际管理中进一步调整和完善。