数学模型计算法

第八章　水资源保护

第二节　水功能区划分析

我们赖以生存的地球地表有70%是被水覆盖着，而其中97%为海水，与我们生活关系最为密切的淡水只有3%，而淡水中又有78%为冰川淡水，目前很难利用。而有限的淡水资源又很容易受到污染，并且农业、工业和城市供水需求量不断增大导致了有限的淡水资源更为紧张。因此，为了避免水危机，我们必须倍加珍惜和保护这一有限的水资源。水资源保护，就是通过行政、法律、工程、经济等手段合理开发、管理和利用水资源，保护地表和地下水资源的质量、水量及其水生态系统的水生态供应，防止水污染、水源枯竭、水流阻塞和水土流失，尽可能地满足经济社会可持续发展对水资源的需求。

一、水资源保护的内涵

水资源具有水质、水量等物理属性特征，同时又是生态环境的重要控制性要素。良好的水质状况、适宜的水量和良性循环的水生态状况是水资源功能正常发挥的前提。水资源保护应以维护流域水生态系统的良性循环为基本出发点，进行水质-水量-水生态“三位一体”动态分析和综合保护。《中共中央 国务院关于加快水利改革发展的决定》(中发〔2011〕1号)明确提出了到2020年基本建成水资源保护和河湖健康保障体系的目标，提出实施最严格的水资源管理制度，对水资源保护提出了新的要求。为适应新时期水资源保护的要求，水资源保护的内涵必须从以往的水质保护为主，扩展到水质、水量、水生态并重，强化水生态系统的保护与修复，维护河湖生态系统的良性循环来保障水资源可持续利用，并支撑经济社会可持续发展。

水资源保护具有广泛、综合、系统的内涵，主要包括以下几个方面：

(1)水资源保护的根本任务是保护江河湖泊水域和地下水的水质、水量、水生态等资源属性不受破坏，能够发挥其综合功能并能持续利用。水资源保护不只是水污染的控制，而是包括水量、水质、水功能、水情、水资源配置、水生态等的保护。

(2)水资源保护的内容主要包括地表水和地下水的水量、水质与水生态。一方面是对水量合理取用及其补给源的保护，即对水资源开发利用的统筹规划、水源地的涵养和保护、科学合理的分配水资源、节约用水、提高用水效率等，特别是保证生态需水的供给到位。另一方面是对水质的保护，主要是制定水质规划，提出防治措施。具体工作内容是：制定水环境保护法规和标准；进行水质调查、监测与评价；研究水体中污染物物质迁移、污染物质转化和污染物质降解与水体自净作用的规律；建立水质模型，制定水环境规划；实行科学的水质管理。第三是对水生态系统的保护，主要是依据水生态存在的主要问题和影响因素，明确各水生态分区保护和修复的方向和重点，提出生态需水保障、重要生境保护与修复等的措施。

(3)水资源保护的目标是水功能的正常发挥。在水量方面必须要保证生态用水，不能因为经济社会用水量的增加而引起生态退化、环境恶化以及其他负面影响；在水质方面要根据水体的水环境容量来规划污染物的排放量，不能因为污染物超标排放而导致饮用水源地受到污染或威胁到其他用水的正常供应；在水生态方面要根据江河湖泊水生态系统的生态水量来规划地表水和地下水的开发与利用，不能因为水资源的开发而导致水源涵养功能退化，天然湖泊湿地面积萎缩，江河湖泊生态系统退化等水生态问题。

二、水资源保护的原则

在水资源的保护过程中应遵循以下原则：

(1)开发利用与保护并重的原则。这主要是从水资源的经济属性确定的原则。因为水资源是人类和一切生命不可缺少的物质基础，是人类赖以生存的必要条件，人类需要不断地对水资源进行开发利用，也就需要不断地保护水资源。在水资源的开发利用过程中必然对水资源形成影响，那么就必须重视对水资源的保护，保护的目的是为了更好地开发利用。实践证明，只注重开发利用而忽视了保护，必然会付出沉重的代价；相反，在开发利用的同时，进行了环境保护，就不会出现水资源遭受严重破坏的问题。

(2)维护水资源多功能性的原则。这是由水的多功能性所决定的。水既能用于灌溉、人畜饮用、工业原料，同时还可以用于渔业、航运、发电等。从经济学角度来分析，应充分发挥水资源最大的使用价值。开发利用水资源的某一种功能时，应注意对水资源其他功能的保护。这一原则可以确定水资源开发利用的顺序和优先保护对象。

(3)流域管理与行政区域管理相结合的原则。这是由水的流动性和我国以行政区划管理为主的体制现状决定的。一方面，水的流动性决定了水以流域为单元进行汇集、排泄。整个流域水资源是一个完整的系统，这就从客观上需要对水资源实行流域层次上的统一管理和保护，不仅在水量上，而应在流域内统筹安排和合理分配，同时在水质方面，排污应充分考虑对下游的影响，支流保护目标应符合干流的需要。另一方面，我国目前实行的是以行政区域为主的管理体制，对水资源的开发利用是地方部门的合理需要，但现存体制不可避免地造成地方政府过分强调本地的需要，而忽略了流域整体上的需要及流域其他地方的需要，造成水资源的分割利用；另一个原因是一个地方一般只对本行政区的水资源熟悉，从而容易导致资源开发利用的随意性。水资源保护的理论与实践都需要流域管理，但流域管理也需要地方部门来组织实施。因此，流域管理与区域管理相结合是构建水资源保护管理体制的根本原则。

(4)水资源保护的经济原则。水资源是一种公开资源，在水资源保护时的经费分担的原则是“谁开发，谁保护”，“谁利用，谁补偿”，以及“污染者付费”。这一原则是公平原则的体现，分清了水资源保护中不同主体承担的不同责任。

(5)取、用、排水全过程管理原则。一个完整的用水过程包括取水、用水、排水，这三个过程互相联系、互相影响。同时无论取水、用水、排水都与水体有关，都要服从水资源保护这一目标。从水资源保护的角度出发，考虑对水资源的取、用、排全过程进行统一管理，并最好有一个部门进行管理。这一原则符合水资源统一管理的目标，是客观的需要。

第二节　水功能区划分析

一、水功能区划的依据与目的

1)区划依据

《中华人民共和国水法》第三十二条规定：“国务院水行政主管部门会同国务院环境保护行政主管部门、有关部门和有关省、自治区、直辖市人民政府，按照流域综合规划、水资源保护规划和经济社会发展要求，拟定国家确定的重要江河、湖泊的水功能区划，报国务院批准。”

《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》(中发〔2011〕1号)明确提出：“到2020年，基本建成水资源保护和河湖健康保障体系，主要江河湖泊水功能区水质明显改善”；“建立水功能区限制纳污制度，确立水功能区限制纳污红线，从严核定水域纳污容量，严格控制入河湖排污总量”。

国务院批复的《全国水资源综合规划》和《全国主体功能区规划》明确提出，至2020年，主要江河湖泊水功能区水质达标率到80%左右；到2030年，全国江河湖泊水功能区基本实现达标。

2)区划目的

水功能区是指为满足水资源合理开发、利用、节约和保护的需求，根据水资源的自然条件和开发利用现状，按照流域综合规划、水资源与水生态系统保护和经济社会发展要求，依其主导功能划定范围并执行相应的水环境质量标准的水域。

根据我国水资源的自然条件和属性，按照流域综合规划、水资源保护规划及经济社会发展要求，协调水资源开发利用和保护、整体和局部的关系，合理划分水功能区，突出主体功能，实现分类指导，是水资源开发利用与保护、水环境综合治理和水污染防治等工作的重要基础。通过划分水功能区，从严核定水域纳污容量，提出限制排污总量意见，可为建立水功能区限制纳污制度，确立水功能区限制纳污红线提供重要支撑，有利于合理制定水资源开发利用与保护政策，调控开发强度、优化空间布局，有利于引导经济布局与水资源和水环境承载能力相适应，有利于统筹河流上下游、左右岸、省界间水资源开发利用和保护。

二、水功能区划指导思想与原则

1)指导思想

以水资源承载能力与水环境承载能力为基础，以合理开发和有效保护水资源为核心，以改善水资源质量、遏制水生态系统恶化为目标，按照流域综合规划、水资源保护规划及经济社会发展要求，从我国水资源开发利用现状、水生态系统保护状况以及未来发展需要出发，科学合理地划定水功能区，实行最严格的水资源管理，建立水功能区限制纳污制度，促进经济社会和水资源保护的协调发展，以水资源的可持续利用支撑经济社会的可持续发展。

2)区划原则

(1)坚持可持续发展的原则。区划以促进经济社会与水资源、水生态系统的协调发展为目的，与水资源综合规划、流域综合规划、国家主体功能区规划、经济社会发展规划相结合，坚持可持续发展原则，根据水资源和水环境承载能力及水生态系统保护要求，确定水域主体功能；对未来经济社会发展有所前瞻和预见，为未来发展留有余地，保障当代和后代赖以生存的水资源。

(2)统筹兼顾和突出重点相结合的原则。区划以流域为单元，统筹兼顾上下游、左右岸、近远期水资源及水生态保护目标与经济社会发展需求，区划体系和区划指标既考虑普遍性，又兼顾不同水资源区特点。对城镇集中饮用水源和具有特殊保护要求的水域，划为保护区或饮用水源区并提出重点保护要求，保障饮用水安全。

(3)水质、水量、水生态并重的原则。区划充分考虑各水资源分区的水资源开发利用和社会经济发展状况，水污染及水环境、水生态等现状，以及经济社会发展对水资源的水质、水量、水生态保护的需求。部分仅对水量有需求的功能，例如航运、水力发电等不单独划水功能区。

(4)尊重水域自然属性的原则。区划尊重水域自然属性，充分考虑水域原有的基本特点、所在区域自然环境、水资源及水生态的基本特点。对于特定水域如东北、西北地区，在执行区划水质目标时还要考虑河湖水域天然背景值偏高的影响。

三、水功能区划分体系

根据《水功能区划分标准》(GB/T 50594—2010)，水功能区划为两级体系(图8-1)，即一级区划和二级区划。

图8-1　水功能区划分级分类体系图
资料来源：左其亭，王树谦，刘廷玺.水资源利用与管理[M].郑州：黄河水利出版社，2009.

一级水功能区分四类，即保护区、保留区、开发利用区、缓冲区。二级水功能区将一级水功能区中的“开发利用区”具体划分为饮用水源区、工业用水区、农业用水区、渔业用水区、景观娱乐用水区、过渡区、排污控制区七类。

一级区划在宏观上调整水资源开发利用与保护的关系，协调地区间关系，同时考虑持续发展的需求；二级区划主要确定水域功能类型及功能排序，协调不同用水行业间的关系。

1)水功能一级区划分类和划分指标

(1)保护区

保护区是指对水资源保护、自然生态系统及珍稀濒危物种的保护具有重要意义，需划定范围进行保护的水域。

保护区应具备以下条件之一：重要的涉水国家级和省级自然保护区、国际重要湿地及重要国家级水产种植资源保护区范围内的水域或具有典型生态保护意义的自然生境内的水域；已建和拟建(规划水平年内建设)跨流域、跨区域的调水工程水源(包括线路)和国家重要水源地水域；重要河流源头河段一定范围内的水域。

① 划区指标包括集水面积、水量、调水量、保护级别等。

② 保护区水质标准原则上应符合《地表水环境质量标准》中的Ⅰ类或Ⅱ类水质标准。当由于自然、地质原因不满足Ⅰ类或Ⅱ类水质标准时，应维持现状水质。

(2)保留区

保留区是指目前水资源开发利用程度不高，为今后水资源可持续利用而保留的水域。

保留区应具备以下条件：受人类活动影响较少，水资源开发利用程度较低的水域；目前不具备开发条件的水域；考虑可持续发展需要，为今后的发展保留的水域。

① 划区指标包括产值、人口、用水量、水域水质等。

② 保留区水质标准应不低于《地表水环境质量标准》中规定的Ⅲ类水质标准或按现状水质类别控制。

(3)开发利用区

开发利用区是指为满足城镇生活、工农业生产、渔业、娱乐等功能需求而划定的水域。

① 划区条件为取水口集中，有关指标达到一定规模和要求的水域。

② 划区指标包括产值、人口、用水量、排污量、水域水质等。

③ 水质标准按照二级水功能区划相应类别的水质标准确定。

(4)缓冲区

缓冲区是指为协调省际、用水矛盾突出的地区间用水关系而划定的水域。

缓冲区应具备以下划区条件：跨省(自治区、直辖市)行政区域边界的水域；用水矛盾突出的地区之间的水域。

① 划区指标包括省界断面水域、用水矛盾突出的水域范围、水质、水量状况等。

② 水质标准根据实际需要执行相应水质标准或按现状水质控制。

2)水功能二级区划分类和划分指标

(1)饮用水源区

饮用水源区是指为城镇提供综合生活用水而划定的水域。饮用水源区应具备以下划区条件：现有城镇综合生活用水取水口分布较集中的水域，或在规划水平年内为城镇发展设置的综合生活供水水域；用水户的取水量符合取水许可管理的有关规定。

① 划区指标包括相应的人口、取水总量、取水口分布等。

② 水质标准应符合《地表水环境质量标准》中Ⅱ或Ⅲ类水质标准，经省级人民政府批准的饮用水源一级保护区执行Ⅱ类标准。

(2)工业用水区

工业用水区是指为满足工业用水需求而划定的水域。工业用水区应具备以下划区条件：现有工业用水取水口分布较集中的水域，或在规划水平年内需设置的工业用水供水水域；供水水量满足取水许可管理的有关规定。

① 划区指标包括工业产值、取水总量、取水口分布等。

② 水质标准应符合《地表水环境质量标准》中Ⅳ类水质标准。

(3)农业用水区

农业用水区是指为满足农业灌溉用水而划定的水域。农业用水区应具备以下划区条件：现有的农业灌溉用水取水口分布较集中的水域，或在规划水平年内需设置的农业灌溉用水供水水域；供水量满足取水许可管理的有关规定。

① 区划指标包括灌区面积、取水总量、取水口分布等。

② 水质标准应符合《地表水环境质量标准》中Ⅴ类水质标准，或按《农田灌溉水质标准》的规定确定。

(4)渔业用水区

渔业用水区是指为水生生物自然繁育以及水产养殖而划定的水域。渔业用水区应具备以下划区条件：天然的或天然水域中人工营造的水生生物养殖用水的水域；天然的水生生物的重要产卵场、索饵场、越冬场及主要洄游通道涉及的水域或为水生生物养护、生态修复所开展的增殖水域。

① 划区指标包括主要水生生物物种、资源量以及水产养殖产量、产值等。

② 水质标准应符合《渔业水质标准》的规定，也可按《地表水环境质量标准》中Ⅱ类或Ⅲ类水质标准确定。

(5)景观娱乐用水区

景观娱乐用水区是指以满足景观、疗养、度假和娱乐需要为目的的江河湖库等水域。景观娱乐用水区应具备以下划区条件：休闲、娱乐、度假所涉及的水域和水上运动场需要的水域；风景名胜区所涉及的水域。

① 划区指标包括景观娱乐功能需求、水域规模等。

② 水质标准应根据具体使用功能符合《地表水环境质量标准》中相应的水质标准。

(6)过渡区

过渡区是指为满足水质目标有较大差异的相邻水功能区间水质要求，而划定的过渡衔接水域。过渡区应具备以下划区条件：下游水质要求高于上游水质要求的相邻功能区之间的水域；有双向水流，且水质要求不同的相邻功能区之间的水域。

① 划区指标包括水质与水量。

② 水质标准应按出流断面水质达到相邻功能区的水质目标要求选择相应的控制标准。

(7)排污控制区

排污控制区是指生产、生活废污水排污口比较集中的水域，且所接纳的废污水不对下游水环境保护目标产生重大不利影响。排污控制区应具备以下划区条件：接纳废污水中污染物为可稀释降解的；水域稀释自净能力较强，其水文、生态特性适宜作为排污区。

① 划区指标包括污染物类型、排污量、排污口分布等。

② 水质标准应按其出流断面的水质状况达到相邻水功能区的水质控制标准确定。

四、国家水资源一级区重要江河湖泊水功能区划

1)松花江区

松花江区位于我国的最北端，由额尔古纳河、嫩江、第二松花江、松花江、乌苏里江、绥芬河和图们江等河系组成，地跨黑、吉、辽、内蒙古等4个省(自治区)，区域总面积93.5万km2。该区地貌基本特征是西、北、东部为大、小兴安岭、长白山，腹地为松嫩平原，东北部为三江平原，湿地众多，多为沼泽、湖泊河流湿地。该区工业基础雄厚，其能源、重工业产品在全国占有重要地位；耕地资源丰富，水土匹配良好，光热条件适宜，是我国粮食主产区。松花江区水资源总量为1 492亿m3，水资源可利用量为660亿m3。2010年，该区水资源供(用)水量456.6亿m3，其中50.8%的评价河长水质为Ⅲ类或优于Ⅲ类。松花江区纳入全国重要江河湖泊水功能区划的一级水功能区共289个(其中开发利用区102个)，区划河长25 097km，区划湖库面积6 771km2；二级水功能区219个，区划河长11 925km，区划湖库面积5km2。 按照水体使用功能的要求，在一、二级水功能区中，共有318个水功能区水质目标确定为Ⅲ类或优于Ⅲ类，占总数的78.3%。

2)辽河区

辽河区位于我国东北地区南部，由西辽河、东辽河、辽河干流、鸭绿江、浑太河、东北沿黄渤海诸河等河系组成，地跨辽、吉、内蒙古、冀等4个省(自治区)，面积31.4万km2。流域东西两侧主要为丘陵、山地，东北部为鸭绿江源头区，森林覆盖率达70%以上，有部分原始森林，中南部为平原。辽河区是我国的重要工业基地，工业主要集中在辽河干流、辽东沿海诸河地区。辽河流域中西辽河和辽河干流水资源开发利用程度较高，沿海诸河和鸭绿江区域水资源开发利用程度较低。

辽河区水资源总量为498亿m3，水资源可利用量为240亿m3。2010年，该区水资源供(用)水量为208.9亿m3，有41.7%的评价河长水质为Ⅲ类或优于Ⅲ类。辽河区纳入全国重要江河湖泊水功能区划的一级水功能区共149个(其中开发利用区78个)，区划河长11 294km，区划湖库面积92km2；二级水功能区262个，区划河长9 092km，区划湖库面积92km2。按照水体使用功能的要求，在一、二级水功能区中，共有231个水功能区水质目标确定为Ⅲ类或优于Ⅲ类，占总数的69.4%。

3)海河区

海河区是我国政治经济文化中心和经济发达地区，包括滦河及冀东沿海诸河、海河北系、海河南系和徒骇马颊河等河系。地跨京、津、冀、晋、鲁、豫、辽和内蒙古等8个省(自治区、直辖市)，区域总面积32.0万km2。该区域的北部和西部为燕山、太行山，东部和南部为平原。海河区水资源严重不足，属资源型严重缺水地区。由于上中游用水增加，中下游平原河道大部分已为季节性河流。

海河区水资源总量为370亿m3，水资源可利用量为237亿m3。2010年，该区水资源供(用)水量为368.3亿m3，有37.2%的评价河长水质为Ⅲ类或优于Ⅲ类。海河区纳入全国重要江河湖泊水功能区划的一级水功能区共168个(其中开发利用区85个)，区划河长9 542km，区划湖库面积1 415km2；二级水功能区147个，区划河长5 917km，区划湖库面积292km2。按照水体使用功能的要求，在一、二级水功能区中，共有117个水功能区水质目标确定为Ⅲ类或优于Ⅲ类，占总数的50.9%。

4)黄河区

黄河区地跨青、川、甘、宁、内蒙古、晋、陕、豫、鲁等9个省(自治区)，总面积79.5万km2，包括黄河干流、泾洛渭河、汾河等河系，区内包括青藏高原、黄土高原、宁蒙灌区、汾渭河谷，渭北、汾西旱塬，伏牛山地及下游平原。黄河是我国的第二条大河，也是我国西北和华北地区最大的供水水源。目前，该区水资源总量不足，水沙关系日益恶化，生态用水被大量挤占，水污染形势严峻，水资源供需矛盾十分突出。

黄河区水资源总量为719亿m3，水资源可利用量为396亿m3。2010年，该区水资源供(用)水量为392.3亿m3，有42.5%的评价河长水质为Ⅲ类或优于Ⅲ类。黄河区纳入全国重要江河湖泊水功能区划的一级水功能区共171个(其中开发利用区59个)，区划河长16 883km，区划湖库面积456km2。二级水功能区234个，区划河长9 836km，区划湖库面积8km2。按照水体使用功能的要求，在一、二级水功能区中，共有219个水功能区水质目标确定为Ⅲ类或优于Ⅲ类，占总数的63.3%。

5)淮河区

淮河区地处我国东部，由淮河、沂沭泗河和山东半岛诸河组成，地跨鄂、豫、皖、苏、鲁等5个省，总面积33.0万km2。淮河区地势西高东低，西部、南部为桐柏山、大别山，东北为山东丘陵。淮河区地貌类型复杂多样，以平原为主，是我国主要农业生产基地之一。该区南靠长江，北临黄河，具有跨流域调水的区位优势。区内水污染防治虽然取得初步成效，但水污染问题仍很突出。

淮河区水资源总量为911亿m3，水资源可利用量为512亿m3。2010年，该区水资源供(用)水量为639.3亿m3，有38.9%的评价河长水质为Ⅲ类或优于Ⅲ类。淮河区纳入全国重要江河湖泊水功能区划的一级水功能区共226个(其中开发利用区107个)，区划河长12 036km，区划湖库面积6 434km2；二级水功能区275个，区划河长8 331km，区划湖库面积447km2。按照水体使用功能的要求，在一、二级水功能区中，共有256个水功能区水质目标确定为Ⅲ类或优于Ⅲ类，占总数的65.0%。

6)长江区

长江(含太湖)区面积178.3万km2，约占全国总面积的五分之一，涉及青、藏、川、滇、渝、鄂、湘、赣、皖、苏、沪、甘、陕、贵、豫、桂、粤、闽、浙等19个省(自治区、直辖市)。由长江干流、金沙江、岷沱江、嘉陵江、乌江、汉江、洞庭湖、鄱阳湖、太湖水系等河系组成，区内包括青藏高原、云贵高原、四川盆地、江南丘陵、江淮丘陵及长江中下游平原。长江区贯穿我国东、中、西部三大经济带，长江经济带的建设和发展，在我国宏观经济战略格局中占有重要地位，同时本区水资源总量较丰沛，是全国水资源配置的重要水源地。

长江区水资源总量为9 958亿m3，水资源可利用量为2 827亿m3。2010年，该区水资源供(用)水量1 983.1亿m3，有67.4%的评价河长水质为Ⅲ类或优于Ⅲ类。长江区纳入全国重要江河湖泊水功能区划的一级水功能区共1 181个(其中开发利用区416个)，区划河长52 660km，区划湖库面积13 610km2；二级水功能区978个，区划河长11 031km，区划湖库面积1 961km2。按照水体使用功能的要求，在一、二级水功能区中，共有1 506个水功能区水质目标确定为Ⅲ类或优于Ⅲ类，占总数的86.4%。其中太湖流域面积3.7万km2，地处长江三角洲南翼，地势平坦，总体呈周边高、中间低的特点，为典型的平原水网水域，是我国经济最发达、大中城市最密集的地区之一。太湖流域纳入全国重要江河湖泊水功能区划的一级水功能区共254个，区划河长4 472km，区划湖库面积2 777km2，水库库容10.6亿m3。 在158个开发利用区中划分二级水功能区284个。按照水体使用功能的要求，在一、二级水功能区中，共有232个水功能区水质目标确定为Ⅲ类或优于Ⅲ类，占总数的61.1%。

7)东南诸河区

东南诸河区主要为浙、闽、台流入海的河流，包括钱塘江、浙东诸河、浙南诸河、闽东诸河、闽江、闽南诸河、台澎金马诸河等，总面积24.5万km2。东南诸河区是我国东部沿海经济社会发达地区。本区大部分为丘陵山地，占总面积的81%；平原很少，只占19%，主要分布在河流下游的沿海三角洲地区。

东南诸河区水资源总量为1995亿m3，水资源可利用量为560亿m3。2010年，该区水资源供(用)水量为342.5亿m3；有75.7%的评价河长水质为Ⅲ类或优于Ⅲ类。

东南诸河区纳入全国重要江河湖泊水功能区划的一级水功能区共126个(其中开发利用区71个)，区划河长4 836km，区划湖库面积1 202km2；二级水功能区179个，区划河长3 208km，区划湖库面积731km2。按照水体使用功能的要求，在一、二级水功能区中，共有211个水功能区水质目标确定为Ⅲ类或优于Ⅲ类，占总数的90.2%。

8)珠江区

珠江区是我国水资源最丰富的地区之一，主要包括南北盘江、红柳江、郁江、西江、北江、东江、珠江三角洲、韩江及粤东诸河、粤西桂南沿海诸河、海南岛及南海各岛诸河等，涉及滇、黔、桂、粤、湘、赣、闽、琼等8个省(自治区)，总面积57.9万km2。 区内有云贵高原、两广丘陵和珠江三角洲。区内水资源总量时空分布不均，局部地区缺水严重。珠江三角洲及沿海地区经济发达、水资源相对丰富，但由于水污染、咸潮上溯以及水库富营养化等问题，季节性缺水问题较为突出。

珠江区水资源总量为4 723亿m3，水资源可利用量为1 235亿m3。2010年，该区水资源供(用)水量为883.5亿m3，有70.8%的评价河长水质为Ⅲ类或优于Ⅲ类。珠江区纳入全国重要江河湖泊水功能区划的一级水功能区共339个(其中开发利用区143个)，区划河长16 607km，区划湖库面积1 213km2；二级水功能区323个，区划河长6 608km，区划湖库面积218km2。按照水体使用功能的要求，在一、二级水功能区中，共有496个水功能区水质目标确定为Ⅲ类或优于Ⅲ类，占总数的95.6%。

9)西南诸河区

西南诸河区位于我国西南边陲，包括红河、澜沧江、怒江及伊洛瓦底江(缅甸第一大河，中国云南境内称之为独龙江)、雅鲁藏布江、藏南诸河、藏西诸河等，属国际性河流。本区地广人稀，地区经济社会不发达，以农牧业为主，工业化水平低。本区面积84.4万km2，大部分为青藏高原及滇南丘陵。

西南诸河区水资源总量为5 775亿m3，水资源可利用量为978亿m3。2010年，该区水资源供(用)水量为108.0亿m3，有86.9%的评价河长水质为Ⅲ类或优于Ⅲ类。西南诸河区纳入全国重要江河湖泊水功能区划的一级水功能区共159个(其中开发利用区37个)，区划河长16 876km，区划湖库面积1 482km2；二级水功能区59个，区划河长1 012km，区划湖库面积26km2。按照水体使用功能的要求，在一、二级水功能区中，共有180个水功能区水质目标确定为Ⅲ类或优于Ⅲ类，占总数的99.4%。

10)西北诸河区

西北诸河区位于我国西北部，地域广阔，包括塔里木河和准噶尔、青海柴达木盆地、河西走廊、内蒙古高原、羌塘高原等内陆河以及外流哈萨克斯坦的伊犁河、额尔齐斯河，总面积约336.2万km2，跨新、青、甘、藏、内蒙古、冀6个省(自治区)。区内主要是绿洲经济，戈壁沙漠比重大。

西北诸河区水资源总量为1 276亿m3，水资源可利用量为495亿m3。2010年，该区水资源供(用)水量为639.5亿m3，有95.8%的评价河长水质为Ⅲ类或优于Ⅲ类。西北诸河区纳入全国重要江河湖泊水功能区划的一级水功能区共80个(其中开发利用区35个)，区划河长12 146km，区划湖库面积10 658km2；二级水功能区62个，区划河长5 058km，区划湖库面积3 012km2。按照水体使用功能的要求，在一、二级水功能区中，共有97个水功能区水质目标确定为Ⅲ类或优于Ⅲ类，占总数的90.7%。

第三节　水域纳污能力计算

水域纳污能力是指在设计水文条件下，某种污染物在满足水功能区水质目标情况下能容纳的该种污染物的最大数量。

一、数学模型的确定

(1)水功能区基本资料调查收集和分析整理；

(2)根据规划和管理需求，分析水域污染特性、入河排污口状况，确定计算水域纳污能力的污染物种类；

(3)确定设计水文条件；

(4)根据水域扩散特性，选择计算模型；

(5)确定CS和C0值；

(6)确定模型参数；

(7)计算水域纳污能力；

(8)合理性分析和检验。

二、数学模型计算法

1)河流纳污能力计算模型

目前计算水域纳污能力的模型有很多，且在理论上相对而言已经比较完善。河流纳污能力计算模型主要有零维、一维和二维模型。

(1)零维模型

假定污水及污染物进入河流后瞬时完全混合。对于点源的情况，纳污能力计算模型为：

(8-1)

式中:M——河流水域纳污能力，t/a；

CS——计算河段水质保护目标值，mg/L；

Q0——计算河段上游设计来水流量，m3/s；

C0——污染物背景浓度，mg/L；

Qw——计算河段接纳的废污水量，m3/s；

V——水功能区水体体积，m3；

31.536, 86 400——换算系数。

(2)一维模型

在实际计算时，常将计算河段内的多个排污口概化为一个集中的排污口，概化排污口相当于一个集中点源，其位置即至下断面的自净长度对纳污能力有很大影响。因此，概化排污口的关键是确定好该集中点源的位置。此时，纳污能力计算公式为：

(Q0+Qw)

(8-2)

式中：M——河流水域纳污能力，t/a；

Q0——功能区设计流量，m3/s；

Qw——功能区入河污水量，m3/s；

CS——功能区水质目标值，mg/L；

C0——初始浓度值，取上一个功能区的水质目标值，mg/L；

k——污染物综合自净系数，L/d；

x——纵向距离，km；

u——设计流量下的平均流速，m/s。

(3)宽阔水域纳污能力计算的二维水质模型

对于宽阔水域的江河湖库，污染物自岸边排入水体后，需要很长距离才能在断面上充分混合，浓度在排放口附近断面沿横向变化很大，若用一维方法来求解纳污能力，使得计算出的纳污能力大大超过实际纳污能力。因此需采用二维水质模型来计算纳污能力。二维水质模型如下：

×h·

(8-3)

式中：CS——功能区水质目标值，mg/L；

k——污染物综合自净系数，L/d；

x——纵向距离，km；

C0——初始浓度值，取上一个功能区的水质目标值，mg/L；

u——河段纵向平均流速，m/s；

h——河段平均水深，m；

Ez——横向扩散系数，m2/s。

2)湖库纳污能力计算数学模型

目前，湖库纳污能力计算数学模型也比较多，常用的主要有以下几种。

(1)均匀混合湖(库)纳污能力计算的均匀混合模型

(-Kht)

(8-4)

(8-5)

平衡时：

(8-6)

式中：C(t)——计算时段污染物浓度，mg/L；

m——污染物入湖(库)速率，g/s；

m0——污染物湖(库)现有污染物排放速率，g/s(m0=C0Q)；

Kh——中间变量，1/s；

V——湖(库)容积，m3；

Q——入湖(库)流量，m3/s；

K——污染物综合衰减系数，1/s；

C0——湖(库)现状浓度；

t——计算时段，s。

(2)非均匀混合湖(库)纳污能力计算的非均匀混合模型

(8-7)

式中：Cr——距排污口r处污染物浓度，mg/L；

CP——污染物排放浓度，mg/L；

QP——污水排放流量，m3/s；

Kq——中间变量，1/s;

φ——扩散角，由排放口附近地形决定。排污口在开阔的岸边垂直排放时，φ=π； 排污口在湖(库)中排放时，φ=2π-中间变量，1/s；

H——扩散区湖(库)平均水深，m；

r——距排污口距离，m。

以上模型无论是零维(均匀混合)模型、一维模型，还是二维模型，关键的问题是，如何针对不同水域的具体情况，科学地选取恰当的评价方法以使量化结果符合实际情况，避免过分夸大水域纳污能力而造成水资源保护工作的失误。

第四节　水污染控制

一、水污染控制概述

1)水污染来源

水污染，是指在人为因素直接或间接的影响下，污染物质进入水体，使其物理、化学或生物特性发生改变，以致影响水的正常用途和水生态系统的平衡，危害国民健康和生活环境。

水污染的发生源称为污染源。根据污染物的来源可以将污染源分为两大类：自然污染源和人为污染源。自然污染源又可以进一步分为生物类污染源和非生物类污染源。人为污染源又可以分为生产性污染源和生活污染源。

根据污染物存在的空间形态可以将其分为点源污染物、线源污染物和面源污染物。点源污染物主要是指污染物的产生地点比较集中，以“点”的形式将污染物排放到环境中的污染源。点源污染主要包括：城镇工业中的各类企业；城镇生活中的城镇居民；畜禽养殖场等。线源污染物是指那些以“线”的形式向环境排放污染物的污染源。线源污染在水污染中较少出现。面源污染是指那些以“面”的形式向环境排放污染物的污染源。农田、没有下水道的农村和城镇都属于面源污染，它们在降水径流过程中产生大量污染物都以“面”的形式进入水环境。面源污染主要分为流域面源污染，包括(林地、荒地、草地、山地等)地面径流、内源、大气沉降等；城市面源污染，包括屋面径流、路面径流、绿地径流、下水道溢流等；农村面源污染，包括种植业、农村居民生活、畜禽的放养等。

此外，按照水体中主要污染物质的种类大致可作如下划分：固体污染物、需氧污染物、营养性污染物、酸碱污染物、有毒污染物、油类污染物、生物污染物、感官性污染物和热污染等。

2)水污染控制的基本原则与方法

(1)水污染控制的基本原则

水污染控制的基本原则，首先是从清洁生产的角度出发，改革生产工艺和设备，减少污染物，防止污水外排，进行综合利用和回收。必须外排的污水，其处理方法随水质和要求而异。

(2)水污染控制的方法

水污染控制的方法按对污染物实施的作用不同，大体上可分为两类：一类是通过各种外力作用，把有害物质从废水中分离出来，称为分离法；另一类是通过化学或生化的作用，使其转化为无害的物质或可分离的物质，后者再经过分离予以去除，称为转化法。习惯上也按处理原理不同，将水污染控制的方法分为物理处理法、化学处理法、物理化学法和生物处理法四类。

① 按对污染物实施的作用不同

a.分离法。废水中的污染物以各种存在形式，大致有离子态、分子态、胶体和悬浮物。存在形式的多样性和污染物特性的不同，决定了分离方法的多样性，有混凝法、气浮法、吸附法、离心分离法、磁力分离法、筛滤法等。

b.转化法。转化法可分为化学转化和生化转化两类。

现代废水处理技术，按处理程度可划分为一级处理、二级处理和三级处理。

• 一级处理，主要去除废水中的悬浮固体和漂浮物质，同时还通过中和或均衡等预处理对废水进行调节以便排入受纳水体或二级处理装置。

• 二级处理，主要去除废水中呈胶体态和溶解态的有机污染物质，主要采用各种生物处理方法。

• 三级处理，是在一级、二级处理的基础上，对难降解的有机物、氮、磷等营养性物质进行进一步处理。

废水中的污染物组成相当复杂，往往需要采用几种方法的组合流程才能达到处理要求。对于某种废水，采用哪几种处理方法组合，要根据废水的水质、水量，回收其中有用物质的可能性，经过技术和经济的比较后才能决定，必要时还需进行实验。

② 按处理原理不同

a.物理处理法。物理处理法是通过物理作用，分离、回收污水中不溶解的呈悬浮态的污染物质(包括油膜和油珠)的污水处理法。根据物理作用的不同，又可分为重力分离法、离心分离法和筛滤法等。

b.化学处理法。化学处理法是通过化学反应来分离、去除废水中呈溶解态、胶体态的污染物质或将其转化为无害物质的污水处理法。

c.物理化学法。物理化学法是利用物理化学作用去除污水中的污染物质的污水处理法。主要有吸附法、离子交换法、膜分离法、萃取法、汽提法和吹脱法等，如混凝、吸附、化学氧化还原、气浮、过滤、电渗析、反渗透、超滤、离子交换、电解等。

d.生物处理法。生物处理法是通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶解态、胶体态以及微细悬浮状态的有机污染物质转化为稳定物质的污水处理方法。根据起作用的微生物不同，生物处理法又可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法，如活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法、生物脱氮除磷技术等。

二、点源污染控制

点源污染主要包括工业废水和城市生活污水污染，通常由固定的排污口集中排放，非点源污染正是相对点源污染而言，是指溶解的和固体的污染物从非特定的地点，在降水(或融雪)冲刷作用下，通过径流过程而汇入受纳水体(包括河流、湖泊、水库和海湾等)并引起水体的富营养化或其他形式的污染。

一般工业污染源和生活污染源分别产生的工业废水和城市生活污水，经城市污水处理厂或经管渠输送到水体排放口，作为重要污染点源向水体排放。这种点源含污染物多，成分复杂，其变化规律依据工业废水和生活污水的排放规律，具有季节性和随机性。点源污染的主要特征有：①集中排放；②易于检测和污染控制；③便 于管理等。

点源污染的控制对策有以下几种：

(1)节水控源。在污染产生流域推广节水控源措施，如开展户内分级用水，再生水利用等。通过源头减污和污水回用，使实际外排污水量和污染负荷同时减少，缓解污水管网和污水处理厂的压力，有利于维护城市的生态水量，对于城市水环境改善和流域生态恢复具有重要意义。

(2)完善排水管网。在城市地区查明城市排水管网现状的基础上，进行管网优化方案设计，分区、分段、分块完善末梢庭院管—支次干管—主干管的连接，解决雨水和污水出路问题，改变内部分流，出口处合流的问题。

(3)截污溢清、动态调蓄。针对短时期内部分区域合流制排水体制无法改变的情况下，对于现有污水处理厂，必须在现有工艺的基础上针对雨季合流污水水质和水量的特点，探索合理有效的工艺参数调整方案，增加污水处理能力和抗冲击负荷能力，防止雨季合流污水对受纳水体的污染；合流制初期暴雨径流含有较多的受雨水冲刷的地表污染物，初期降雨径流的污染程度通常较高，直接排放势必造成水环境的严重污染，有必要采取截污溢清措施，将高浓度的初期降雨径流污水截流入污水处理厂进行处理，低浓度的中后期降雨径流污水则经撇流进入河道，利用现有设施最大程度地削减水体污染负荷。

(4)污水深度处理。针对水资源短缺和使用量大的现状，合理提高污水处理厂出水水质标准与要求，如提升污水处理厂出水水质达到再生水娱乐性景观环境用水、再生水观赏性景观环境用水、再生水补充水源水要求或地表Ⅴ类水、Ⅵ类水质标准后排放，将其作为流域生态补水水源之一。

三、内源污染控制

内源污染主要指进入水体中的营养物质通过各种物理、化学和生物作用，逐渐沉降至水体底质表层。积累在底泥表层的氮、磷营养物质，一方面可被微生物直接摄入，进入食物链，参与水生生态系统的循环；另一方面，可在一定的物理化学及环境条件下，从底泥中释放出来而重新进入水中，从而形成水体内污染负荷。积极采取措施减少水体内污染负荷，如实施底泥疏浚，是控制水体富营养化的对策之一。

(1)水文学方法

水文学方法主要包括稀释、冲刷、底部引流、人工造流等方法。

稀释和冲刷方法的基本原理是通过稀释降低水中的污染物浓度，通过增加水的循环、缩短水的更新周期，来减少污染物的累积，达到改善水质的目标。

底部引流方法的基本原理是通过抽吸的方法，把湖泊或水库底部污染物排出水库或湖泊。该方法适用于较小区域的水污染治理。

人工造流也称之为底部曝气，目的是破坏水体中的温跃层，减少底部的内源释放。适用于内源污染比较严重而水体深度较小的水域。人工造流的方法有水泵和射流相结合的方式，也有将压缩空气加入到水底再向上喷射的方法。

(2)物理方法

物理方法主要有覆盖和疏浚两大类。

原位覆盖是将粗沙、土壤甚至未污染底泥等均匀沉压在污染底泥的上部，以有效地限制污染底泥对上覆水体影响的技术。将污染沉积物与底栖生物，用物理性的方法分开并固定污染物沉积物，防止其再悬浮或迁移，降低污染物向水中的扩散通量。沉积物覆盖方法的基本原理是利用未受污染的黄沙、黏土或其他材料覆盖在富含有机物和污染物的沉积物上，形成一个物理隔离层，阻碍底泥向上覆水体释放污染物。

沉积物疏浚，也称之为底泥疏浚，原称异位处理，其基本原理就是把富含污染物的底泥取走，适用于外源污染物已得到控制的水域(表8-1)。

表8-1　内源污染主要处理方法的比较

资料来源：张建利.湖泊内源污染治理技术研究进展PPT.[EB/OL].(2014-02-22)[2014-04-01].http:∥www.docin.com/p-768855731.html.

(3)化学方法

化学方法主要有铝、铁、钙絮凝和深水曝气法等。

铝、铁、钙絮凝方法的基本原理是通过向污染水体中投加混凝剂，使细小的悬浮态的颗粒物和胶体微粒聚集成较大的颗粒而沉淀，将氮磷等污染物从水体中清除出去。

深水曝气法是指通过改变底泥界面厌氧环境为好氧条件来降低内源性污染的负荷，如磷。通过向底泥上覆水充氧的做法能有效地增加深水层的溶氧，同时可以降低氨氮和硫化氢的浓度。也可以采取强化的植被修复，阻止沉积物的再悬浮和污染物的溶解扩散。

(4)生物修复

生物修复是指应用有机物，主要是用微生物降解污染物质，减小或者消除污染物的危害。优点：生物修复作为传统生物治理技术的扩展，生物修复技术通常比传统治理技术应用对象面积要大。

(5)原位处理技术和异位处理技术

原位处理技术是将污染底泥留在原处，采取措施阻止底泥污染物进入水体，即切断内源污染物污染途径。广泛应用的原位处理技术主要有覆盖、固化、氧化、引水、物理淋洗、喷气和电动力学修复等。

异位处理技术是将污染底泥挖掘出来运输到其他地方后再进行处理，即将水体中的内污染源转移走，以防止污染水体。异位处理技术主要有疏浚、异位淋洗、玻璃化等。

四、面源污染控制

面源污染(Diffused Pollution， DP)，也称非点源污染(Non-point Source Pollution， NPS)，是指溶解的和固体的污染物从非特定地点，在降水或融雪的冲刷作用下，通过径流过程而汇入受纳水体(包括河流、湖泊、水库和海湾等)并引起有机污染、水体富营养化或有毒有害等其他形式的污染。

根据面源污染发生区域的不同，面源污染可分为农业面源、城市面源、矿山面源、大气沉降等主要类型。

农业面源是最主要的类型，污染源发生在农田、菜地、草地、森林和村庄等区域。污染物主要包括来自于农业生产所带来的氮、磷和农药，农村水土流失造成的泥沙，还有农民生活所产生的粪便、生活垃圾、洗涤用化学品，以及牲畜饲养产生的动物粪便和食物残渣。农业面源污染具有分布范围广泛，贡献量大等特点，是面源污染控制的重点和难点所在。

城市面源污染也被称之为城市暴雨径流污染，是指在降水条件下，雨水和径流冲刷城市地面，污染径流通过排水系统的传输，使受纳水体水质受到污染。与农业面源污染不同，城市的商业区、居民区、工业区和街道等地表含有大量的不透水地面。这些地表由于日常人类活动而累积有大量污染物，当遭受暴雨冲刷时极易随径流流动，通过排水系统进入水体。城市面源污染物种类、排放强度与城市发展程度，经济活动类型和居民行为等因素密切相关，自然背景效应影响较小。

1)城市面源污染控制

(1)城市面源污染控制的核心思想

城市面源污染控制在于对城市暴雨径流污染的产生与输出进行调控。控制进入城市水体的面源污染物总量；改善城市水环境，提升城市水生态系统的服务功能，构建人水和谐的生态城市。城市面源污染控制的核心思想主要包括增大透水面积、源头减量控制、利用雨水资源、净化初期雨水、清污分流处理、径流时空缓冲、过滤沉积净化、自动生态处理等方面。

城市面源污染控制就是根据水与面源污染物在城市系统中的流动规律，围绕暴雨径流的形成和空间流动过程的调控。其控制的工程措施要与城市景观、远景规划和已有的结构、设施紧密联系起来。

(2)城市面源污染控制的主要原则

① 城市面源污染控制必须要有明确的责任主体。

② 同城市规划、区域防洪、城市景观建设、生态恢复相结合。

③ 以流域集水区为单元，分区、分级系统控制。

④ 已建城区以排水管网的改造调控为主，构建为辅；新建城区尽可能建设生态型排水系统。

⑤ 工程措施与规划、管理措施并重。

(3)城市面源污染控制：源—迁移—汇系统

城市面源污染的源控制指的是城市流域的顶端，即居民区、商业区、文化区、工厂、仓库、道路等，雨水在这里形成径流，冲刷地面并汇集成水流，通过排水系统或地表沟渠排向下游。面源污染区的地表可渗透性和持水性决定着流域的产水能力，源区地表的污染物积累数量决定着流域径流的水质。城市面源污染的源控制技术主要有增大透水面积、减量源头污染、改善环境管理等技术。面源污染控制处理的“迁移”指的是城市径流产生后到受纳径流水体之间的空间和过程。空间指的是传输暴雨径流的沟渠、管道或其他形体；过程是指城市径流在这些迁移形体中流经的时间和变化。城市面源污染的“迁移”阶段防治技术主要有径流时空缓冲、清污分流处理、过滤沉积净化等。城市径流到达受纳水体时，径流和水体在水陆交错带汇集，这里的空间和过程称之为面源污染控制的“汇”节点。

(4)城市面源污染控制技术及应用

目前在城市面源污染控制中应用较广泛的工程措施有植被过滤带、滞留/持留系统、人工湿地、渗透系统、过滤系统等，这些工程技术在应用中都取得了良好的除污效果，但还存在许多不足，如工程的设计、监测、评价的制定依据多为经验公式，在污染物迁移转化机制、影响效率的定量化因子等方面的认识还存在欠缺。

① 植被过滤带。植被过滤带主要控制以薄层水流形式存在的地表径流，它既可输送径流，又可对径流中的污染物进行处理。从不透水面(如屋顶、停车场、加油站、道路等)产生的小流量径流流经植被过滤带时，经植被过滤、颗粒物沉积、可溶物入渗及土壤颗粒吸附后，流量大幅削减，径流中的污染物也得到部分去除。根据过滤带的形状可分为草地过滤带、植草洼地两种，从永久水面的存在与否可分为湿式过滤带和干式过滤带。植被过滤带是非常简单有效的暴雨径流治理措施，但其对污染物的去除机理却很复杂。对颗粒物及吸附于其表面的污染物(重金属、磷等)的去除，主要是通过渗透、过滤和沉积等物理过程实现；反硝化、生物累积和土壤交换则是氮去除的主要途径。污染物在过滤带中的去除过程涉及水力学、物理、化学、生物等作用，并与场地条件(如土壤、填料、入渗率等)密切相关。在植被过滤带中草是最常用的植物，与灌木、树等植物相比，它具有较高的除污效率，但草的种类、密度及叶片的尺寸、形状、柔韧性、结构等都会影响污染物的去除效果。

② 滞留/持留系统。滞留/持留系统包括塘、地下水池、涵管、储水罐等，由于这两种系统的功效较接近，因此在使用中易发生混淆。但这两种系统存在明显的区别：滞留系统只用于径流流量的控制，而持留系统则对流量和水质都加以控制。滞留系统在暴雨间歇期进行排空，以利于暴雨时最大限度地存储雨水径流；暴雨结束后，将存储的雨水排入下游水体或雨水处理设施。系统对颗粒物具有一定的去除效果，但大部分沉积的颗粒物在下次暴雨中会发生再次悬浮，所以该系统更适于对径流流量的调控，以降低河道下游流量峰值，起到保护河道的作用。持留系统储存的雨水径流在暴雨间歇期不加以排空，其永久水面的存在提高了水生植物和微生物的除污效率，避免了沉积颗粒物的再悬浮。另外，持留系统中植物对重金属和营养物的吸收、有机物挥发、基质入渗都强化了系统对污染物的去除。滞留/持留系统在城市面源污染治理中应用最广泛的是地下储水设施和塘，前者一般用在土地紧张或含重污染径流的区域(如繁华商业区、加油站、停车场等)，该设施一般修建费用较高，清理维护相对困难；而塘不仅具有控制径流的作用，还有娱乐、景观、教育、动物栖息地等多重价值，因而在土地资源充足的区域得到较广泛的应用。塘对颗粒物的去除效率很高，由于大量的重金属吸附在颗粒物上，并随颗粒物的沉积而被去除，大大降低了重金属对环境的危害。

③ 人工湿地。人工湿地技术已被广泛用于暴雨径流的处理。在城市地表径流处理中，人工湿地技术可以和其他技术灵活地组合使用，在径流进入湿地前可以修建过滤带加强对水中颗粒物的截留，在湿地后可以增加渗透措施对出水进行强化处理。人工湿地中的植物在污染物的去除中起到了重要的作用，它的去除机理主要包括过滤颗粒物、减少紊流、稳定沉积物和增加生物膜表面积。由于暴雨径流具有突发性，其水质和水量的变化较剧烈，因此采用人工湿地处理暴雨径流时，必须针对暴雨径流的特点进行合理设计。暴雨径流颗粒物浓度较高，在进入湿地前应进行预处理，去除大粒径的颗粒物，以避免堵塞湿地基质。在雨季，湿地最高水位应限制在一个合理的范围内，避免植物长时间被淹没；而在旱季，水面则应保持足够深度，以利于水生植物的生存。暴雨湿地选种的植物应耐冲击，且能适应长期干旱或浸泡的环境。

④ 渗透系统。渗透系统在暴雨期间可存储部分流量的径流，并在暴雨后使其逐渐渗入地下，它在径流就地处理方面具有突出的优势。渗透系统可对径流进行水质和水量的控制，既削减了下游洪峰流量，又降低了下游径流中的污染物含量。另外渗透系统还能对地下水进行补给，维持附近河流的基流流量。渗透系统通常包括渗坑、渗渠、多孔路面等，其中渗坑在高速公路、道路和停车场等地表径流污染严重的地区使用较多，也可设计成公园或运动场地，成为居民的休闲娱乐场所，提高其社会效益和居民接纳程度。由于渗坑通常用于重污染径流的处理，长时间使用后土壤和基质对重金属的吸附易达到饱和，需要对其进行更换，以免污染地下水。渗渠通常埋于地下，地表可以植草加以美化。由于渗渠的容积有限，故主要处理高频率小流量的暴雨径流及不透水地表的初期径流。一般认为在高密度建筑群的城市区域内，渗渠功能会有所下降。渗渠对径流水量的削减较少，在实际应用中可以将渗坑和渗渠组合使用，以达到水量和水质的双重控制。渗渠对土壤和亚表土的入渗性能要求比渗坑高，因此前期调查应更充分和全面。

多孔路面是为了减少城市路面径流水量、提高径流水质而特别设计的路面，它的透水能力比渗坑和渗渠小，使用范围也有限，但在人行道、街道、停车场等场所使用较广泛。多孔路面不仅对重金属和有毒有机物具有很高的去除效率，而且对氮、磷等湖泊富营养化物质也有很好的处理效果。多孔路面的孔隙较小，在颗粒物含量较高的地区易发生堵塞，需要比较好的维护条件。

⑤ 过滤系统。过滤系统一般以砂粒、碎石、卵石或它们的混合物为过滤介质，还可以根据场地条件、材料价格、出水要求等灵活选用，如木屑、堆肥后的碎叶、矿渣等。该系统主要进行径流水质的控制，去除其中的大颗粒物，因而与其他水量控制措施组合使用效果会更好。在使用中，可以在系统前加滞留塘或对径流进行预处理，以减少大颗粒物对介质的堵塞。过滤系统通常包含表层砂滤器和地下砂滤器两种类型。过滤系统也可以是多室的，前面的主要用于沉降大颗粒物和短时间滞留径流，后面的则主要处理细小的颗粒物和其他污染物。过滤系统主要采用地下管道收集出水，出水可排放至下游河道或经进一步处理后加以回用。该系统多用于处理初期径流或较小汇水面积上的重污染径流，若维护不当则易堵塞，在应用时应避免大流量径流的冲击，以延长其使用寿命。

2)农业面源污染控制

(1)农业面源污染发生机理及特点

农业面源污染主要是由于耕作或者砍伐扰动土壤而引起，土壤类型、气候、管理措施和地形等因素也会影响污染负荷。污染物来源于广泛使用的肥料和农药，在降雨或灌溉过程中，经地表径流、农田排水、地下渗漏等途径而造成水体污染。降雨径流是农业面源污染的主要诱因，是面源污染负荷产生的动力和输移条件的载体，下垫面地表污染物质类型及其积累数量是面源污染的物质基础，这两个条件随时空差异具有显著的随机性，常使面源污染负荷变化范围超过几个数量级。

农业面源污染具有污染发生时间的随机性、发生方式的间歇性、机理过程的复杂性、排放途径及排放量的不确定性、污染负荷时空变异性大和监测、模拟与控制困难等特点。

(2)农业面源污染控制技术

对于农业面源污染的控制，目前普遍采用美国环保署(USEPA)提出的“最佳管理措施(BMPS)”。最佳管理措施是指任何能够减少或预防水资源污染的方法、措施或操作程序，包括工程、非工程措施的操作和维护程序，现已提出并应用的有人工湿地、植被过滤带、草地缓冲带、岸边缓冲区、免耕少耕法、综合病虫害防治、灌溉水的生态化、生物废弃物的再利用、防护林、地下水位控制等方法和措施。BMPS因其高效、经济、符合生态学原则，现已得到广泛的应用。

① 农业面源污染控制的人工湿地技术。人工湿地是20世纪70年代发展起来的一种污水处理技术，和传统的二级生化处理相比，人工湿地具有氮、磷去除能力强，处理效果好，操作简单，维护和运行费用低等优点。人工湿地按水流方式的不同主要分为地表流湿地、潜流湿地、垂直流湿地和潮汐流湿地等4种类型。人工湿地中不同植物对湿地内污染物的去除效率是不同的，季节性和挺水植物比一年生植物和沉水植物具有更高的去除营养物的能力。去除效率还和湿地内废水的性质、当地的气候、土壤等性质有关。同时，为了达到一定的处理效果，流经湿地的污水必须有一定的水力停留时间，水力停留时间受湿地长度、宽度、植物、基底材料空隙率、水深、床体坡度等因素的影响。湿地去除氮磷效率的变化很大，主要取决于湿地的特性、负荷速率和所涉及的营养物质。通常湿地的去氮效率比去磷效率高，这主要是由于N、P循环过程存在较大的差异。湿地中氮的循环主要是通过一系列复杂生物化学作用方式发生，硝化、反硝化作用是人工湿地去除氮的一种重要途径。湿地中磷主要是通过植物和藻类的吸收、沉淀、细菌作用、床体材料吸收及和其他有机物质结合在一起而去除，而在湿地中通过湿地植物直接吸收的磷素养分一般很少。另外，湿地中不溶性有机物主要是通过湿地的沉淀、过滤作用而被截留在湿地中，可溶性有机物则通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物降解过程而被分解去除。湿地植物还对金属离子具有较强的生物富集作用，可以起到消除重金属污染的目的。由于湿地对总悬浮物(TSS)具有良好的沉降性能，一些沉淀物会积累在湿地底部，沉淀物中有机物含量可达16%，这些有机物为湿地众多生物提供了营养物质，不会引起大量沉淀物的积累。

② 农业面源污染控制的缓冲带和水陆交错带技术。所谓缓冲区就是指永久性植被区，宽度一般为5～100 m，大多数位于水体附近，这种缓冲区降低了潜在污染物与接纳水体之间的联系，并且提供了一个阻止污染物输入的生化和物理障碍带。缓冲区能有效地去除水中N、P和有机污染物，其效率取决于污染物的运输机制。缓冲区的植被通常包括树、草和湿地植物，缓冲区已成为控制农业面源污染最有效的方式之一。一个健康的水陆交错带可以对流经此带的水流及其所携带的营养物质有截留和过滤作用，其功能相当于一个对物质具有选择性的半透膜。目前，有关农业面源污染的缓冲带或缓冲区技术主要有美国的植被过滤带(Vegetated Filter Strips)、新西兰的水边休闲地(Retirement of Riparian Zones)、英国的缓冲区(Buffer Zones)、中国的多水塘和匈牙利的Kis-Palaton工程等。

③ 农业面源污染控制的水土保持技术。农业面源污染主要是由地表径流引起的，因而治理水土流失是解决水体污染的根本之策。换言之，所有控制水土流失的对策都可以治理水体污染问题。水土保持措施可从两个方面来探讨：一方面是使表土稳定化或以植被覆盖来减少雨水对表土的冲击；另一方面是降低坡度，以渠道化手段分散径流或降低流速，以减弱径流的侵蚀力，并减少雨水在地面溢流的数量。许多水土保持技术都在水体污染防治中发挥着重要作用。如我国发展起来的坡面生态工程对减少流域上游土壤侵蚀有明显效果；复合系统空间上有林木、农作物等不同类型的组合，它对雨滴的打击、坡面地貌的发育、侵蚀泥沙和径流的运动有明显的作用；在适当区域构筑必要的拦水截沙引水槽、拦沙坝、山塘等工程设施，以减少泥沙冲刷，可取得防治水体污染的良好效果；另外还有农田免耕法、保护性耕作法、草地轮作制、梯田建设等高线耕作，以及我国目前在西部大开发中的退耕还林还草等水土保持措施，也对水体污染的控制起到了重要作用。

④ 农业面源污染控制的农业生态工程技术。农业生态工程是通过生态学原理，同时应用系统工程方法，将生态工程建设与治污工程并举，从根本上减少化肥、农药的投入和降低能源、水资源的消耗，从而减少污染物的排放，达到治理与控制面源污染的目的。对湖泊面源污染的研究表明在湖区及上游水源区开展农业生态工程建设，将显著地改善该地区的农业生产状况，极大地减少生产过程中资源的消费，特别是减少化肥、农药的使用，有效地控制和减少面源污染。开展生态农业建设，也可极大程度地降低农业水体的污染。如我国江西省和四川省最近几年逐渐完善的“种植—养猪—沼气”生态模式，以种植业带动养猪业，以养猪业带动沼气工程，又以沼气工程促进种植业和养猪业的发展，如此往复循环，使生物能得到多层次的重复利用，从而显著降低了化肥的使用量，提高了养分的利用效率，达到综合治理水体污染的目的。同时，将膜控制释放技术用于农业，开发膜控制释放化肥、膜控制释放农药，也是控制农业面源污染的一条重要途径，这种化肥和农药的施用，能明显地提高化肥和农药的利用率，减少农用化学物质对水体的污染。

第五节　水资源保护与生态修复

一、水源涵养与水源保护

随着社会经济的快速发展，水资源紧缺的问题越来越突出，而水资源同其他资源一样，在一定程度上是不可恢复的，需要从各方面进行涵养和保护。涵养水源可以大大地改善生态环境、保护水资源，同时生态环境的改善和水资源的保护又可以有效地涵养水源、保证水资源的可持续利用。涵养水源、改善生态环境主要包括两方面：以生物措施为主的植被建设和以工程措施为主的工程建设。

1)植被建设

植被包括森林、灌丛、草地、荒漠植被和湿地植被各种类型，是生态环境的重要组成部分。它可以涵养水源，保持水土，调洪削峰，减少泥沙入库或淤积，具有良好的理水效能。植树种草、保护天然植被是水资源管理的一项重要措施。

森林植被改变了降水的分配形式，其林冠、林下灌草层、枯枝落叶层、林地土壤通过拦截、吸收、蓄积降水，起到涵养水源作用。同时灌丛、草地等的水文功能也不可忽略，在植被建设中，应根据当地天然的生态环境条件，规划乔、灌、草，以至荒漠植被的合理布局。

森林对降水的多层拦蓄，能阻止或延缓地表径流的产生，把部分地表径流转变为土壤及地下水补给。因此，森林对河川径流的调节作用在于削减洪峰流量、延缓洪峰时间、增加枯水流量、推迟枯水期的到来，有效地涵养了水源，提高了水资源的利用效率。

森林植被通过对水文过程的调节和对土壤的改良作用，能显著减轻土壤侵蚀，减少流域产沙量及河川泥沙含量，防止河道与水库的淤积，从而提高水资源的利用率。森林植被一方面可减少土壤侵蚀，降低径流中土壤颗粒物质的含量；另一方面，森林生态系统通过养分循环中过滤、吸收、吸附等作用，减少径流中各种有害细菌的含量。

森林植被与其他植被一样，为维持其生命系统是要消耗一定水分的。在湿润地区，森林对河川总径流量没有明显影响；而在干旱、半干旱地区，由于森林植被被蒸腾的水分较大，森林有明显减少径流的作用，减少了持产水量。

综上所述，植被建设一方面能涵养水源，减少洪峰流量，增加枯水期流量，改善水质，控制土壤侵蚀，减少流域泥沙量等；另一方面植物蒸腾需要消耗部分水分，从而减少了流域的产水量，在干旱地区随着森林覆盖率的增加，这种影响会更加明显。但是为了发挥森林植被的多种效益，其生态用水量必需首先得到满足。

2)工程建设

水土保持是一项综合治理性质的生态环境工程，主要通过水土保持农业技术措施、水土保持林草措施和水土保持工程措施，拦蓄和利用降水资源，控制土壤侵蚀，改善生态环境。

水土保持农业技术措施，主要是水土保持耕作法。结合耕作，在坡耕地上修成有一定蓄水能力的临时性小地形，如区田、畦田、沟垄种植等。美国、前苏联等国还广泛采用覆盖耕作、免耕法和少耕法等。此外，还有深耕、密植、间作套种、增施肥料、草田轮作等，都是水土保持农业技术措施。水土保持林草措施，或称水土保持的植物或生物措施。其主要作用是改善大地植被，增大地表植被和糙率，从而减轻雨滴对地面的击打，增加土壤入渗，减少地表径流量，减缓流速和削弱冲刷力。水土保持工程措施的主要作用是通过修建各类工程改变小地形，拦蓄地表径流，增加土壤入渗，从而达到减轻或制止水土流失，开发利用水土资源的目的。根据所在位置和作用，可分坡面治理工程、沟道治理工程和护岸工程三大类。

水土保持工程措施是小流域水土保持综合治理措施体系的主要组成部分，它与水土保持生物措施及其他措施同等重要，不能互相代替。

水土保持工程措施可以分为以下四种类型：

(1)山坡防护工程

山坡防护工程的作用在于用改变小地形的方法防止坡地水土流失，将雨水及融雪水就地拦蓄，使其渗入农地、草地或林地，减少或防止形成坡面径流，增加农作物、牧草以及林木可利用的土壤水分。同时，将未能就地拦蓄的坡地径流引入小型蓄水工程。在有发生重力侵蚀危险的坡地上，可以修筑排水工程或支撑建筑物防止滑坡作用。属于山坡防护工程的措施有：梯田、拦水沟埂、水平沟、水平阶梯、鱼鳞坑、山坡截流沟、水窖(旱井)及稳定斜坡下部的挡土墙等。

(2)山沟治理工程

山沟治理工程的目的在于防止沟头前进、沟床下切、沟岸扩张，减缓沟床纵坡、调节山洪洪峰流量，减少山洪或泥石流的固体物质含量，使山洪安全排泄，对沟口冲积堆不造成灾害。属于山沟治理工程的措施有：沟头防护工程，谷坊工程，以拦蓄调节泥沙为主要目的的各种拦沙坝，以拦泥淤地，建设基本农田为目的的淤地坝及沟道护岸工程等。

(3)山洪积压层工程

山洪排导工程的作用在于防止山洪或泥石流危害沟口冲积堆上的房屋、工矿企业、道路及农田等具有重大经济意义及社会意义的防护对象。山洪排导工程有排洪沟、导流堤等。

(4)小型蓄水用水工程

小型蓄水用水工程的作用在于将坡地径流及地下潜流拦蓄起来，减少水土流失危害，灌溉农田，提高作物产量。其工程包括小水库、蓄水塘坝、淤滩造田、引洪灌地、引水上山等。

二、水生态保护与修复

随着我国人口的快速增长和经济社会的高速发展，生态系统尤其是水生态系统承受越来越大的压力，出现了水源枯竭、水体污染和富营养化等问题，河道断流、湿地萎缩消亡、地下水超采、绿洲退化等现象也在很多地方发生。水生态系统是指自然生态系统中由河流、湖泊等水域及其滨河、滨湖湿地组成的河湖生态子系统，其水域空间和水、陆生生物群落交错带是水生生物群落的重要生境，与包括地下水的流域水文循环密切相关。良好的水生生态系统在维系自然界物质循环、能量流动、净化环境、缓解温室效应等方面功能显著，对维护生物多样性、保持生态平衡有着重要作用。

1)湿地的生态修复

(1)存在的生态问题

湿地生态系统目前存在着许多生态问题，主要是物理干扰、生物干扰、化学干扰等原因导致的湿地生态系统退化和丧失。具体表现为：盲目围垦和改造湿地，造成湿地面积迅速减少；过度开发湿地内的水生生物资源，导致生物多样性锐减；任意排放污染物和堆积废弃物，导致湿地污染加剧；人为破坏剧烈，海岸侵蚀严重；全球气候变化可能导致湿地退化或消失。

(2)湿地恢复的方法

恢复湿地生态系统的目标、策略不同，采用的关键技术也不同，因此很难有统一的模式方法。根据目前国内外的研究进展，可以概括成以下几项技术：废水处理技术，包括物理处理技术、化学处理技术、氧化塘技术；点源、非点源控制技术；土地处理(包括湿地处理)技术；光化学处理技术；沉淀物抽取技术等。根据湿地生态恢复的具体对象不同，又可以将恢复方法技术划分为湿地生境恢复技术、湿地生物恢复技术、湿地生态系统结构和功能恢复技术。

① 湿地生境恢复技术。这一类技术指通过采取各类技术措施提高生境的异质性和稳定性，包括湿地基底恢复、湿地水状态恢复和湿地土壤恢复。

a.基底恢复。通过运用工程措施，维持基底的稳定，保障湿地面积，同时对湿地地形、地貌进行改造。具体技术包括湿地及上游水土流失控制技术和湿地基底改造技术等。

b.湿地水状态恢复技术。此部分包括湿地水文条件的恢复和湿地水质的改善。水文条件的恢复可以通过修建引水渠、筑坝等水利工程来实现。前者为增加来水，后者为减少湿地来水。通过这两个方面来对湿地进行补水保护措施。对于湿地水质的改善，可以应用污水处理技术、水体富营养化控制技术等来进行。

c.湿地土壤恢复。这部分包括土壤污染控制技术、土壤肥力恢复技术等。

② 湿地生物恢复技术。这一技术方法主要包括物种选育和培植技术、物种引入技术、物种保护技术、种群动态调控技术、种群行为控制技术、群落演替控制技术与恢复技术。对于湿地生物恢复而言，最佳的选择便是利用湿地自身种源进行天然植被恢复，这样可以避免因为引用外来物种而发生的生物入侵现象。

③ 湿地生态系统结构与功能恢复技术。主要包括生态系统总体设计技术、生态系统构建与集成技术等。这部分是湿地生态恢复研究中的重点及难点。对不同类型的退化湿地生态系统，要采用不同的恢复技术。

2)湖泊的生态修复

(1)存在的生态问题

当前我国湖泊生态系统存在的生态问题，主要有以下几个方面。

① 污染导致水质恶化，尤其是富营养化问题。富营养化是指氮、磷等营养物质和有机物不断输入水体中，造成藻类大量繁殖，溶解氧耗竭，水质恶化的现象。湖泊富营养化分为天然富氧氧化和人为富营养化。富营养化的具体表现为，氮、磷等营养物质大量进入水体，藻类及其他浮游生物迅速繁殖而导致水体的溶解氧下降、透明度降低、水质恶化、鱼类及其他生物大量死亡，即水华现象。造成富营养化的原因比较复杂，但很大一部分是由于社会经济的发展，产生大量工业、生活方面的无处理污水排入湖泊。同时由于农业生产，施用大量化肥，产生的面源污染也使大量营养物质进入湖泊。富营养化已经成为影响我国乃至全球湖泊生态系统最严重的一个问题。

② 湖泊的水文及物理条件发生改变。由于全球气候变暖以及人类活动的加剧，如经济发展的需要，土地资源紧张，产生大量围湖造田工程，导致湖泊萎缩和干涸现象明显，水域面积锐减。另外，湖泊建造闸坝等水利工程，导致江湖阻隔。还有湖岸湖堤固化工程的修建，破坏原有自然湖岸的生物净化作用。另外也破坏了湖泊生态系统中两栖动物的生活环境，很有可能导致湖泊两栖动物的生物多样性锐减。

③ 湖泊泥沙沉积及淤塞现象。由于农业、采矿、水源林破坏而导致水土流失加剧，进而引起湖泊中泥沙的沉积和淤塞。我国东部平原和云贵高原等地区的淡水湖泊泥沙淤积问题普遍存在，其中尤以长江中游地区湖泊为甚。

综上所述，除气候变化以外，主要是由于人为活动——围垦、修河湖隔离工程、修湖岸湖堤固化工程会引起湖泊天然的水文及物理条件等发生改变，从而引起湖泊水生生物的生长、发育环境改变，很有可能导致湖泊生态系统的退化。

④ 过度养殖。湖泊、水库进行水产养殖，合理开发利用水生生物资源，既能产生经济效益，又能实现湖泊生态系统的物质能量输出，延缓湖泊沼泽化进程。但往往人们为了过分追求经济利益，而忽视了生态系统的平衡性。过度的养殖，对湖泊生态系统反而造成了巨大的破坏。

⑤ 生物多样性受损。由于污染、富营养化等问题出现后，湖泊水质恶化，生态系统退化，生物量降低，往往最终形成以藻类为主体的富营养型的生态系统。另外还有外来物种入侵问题。当有意或无意引入外来物种后，往往会引起水体乡土生态群落的退化，会导致物种入侵问题，必然会使生物多样性受损。

⑥ 其他问题。除了以上这些问题，还有一些突发状况引发的水环境问题，比如有毒物质污染、重金属污染等。这一情况虽然发生概率较小，分布范围不大，但危害严重，影响巨大。当前只重视湖泊中的富营养化问题，其实通过面源污染很有可能造成湖泊中重金属的积累，现在也许量很小，危害不到人类，但现在如果不及时防范，未来也许会带给人类灾难性的打击。因此，湖泊中的重金属污染问题是今后研究的热点。

(2)湖泊恢复的方法

湖泊生态修复的方法，总体而言可以分为外源性营养物质的控制措施和内源性营养物质的控制措施两大部分。

① 外源性方法

a.截断外来污染物的排入。由于湖泊污染、富营养化基本上来自外来物质的输入，因此要采取如下几个方面进行截污。首先，对湖泊进行生态修复的环节是实现流域内废、污水的集中处理，使之达标排放，从根本上截断湖泊污染物的输入。其次，对湖区来水区域进行生态保护，尤其是植被覆盖低的地区，要加强植树种草，扩大植被覆盖率。最后，应加强管理，严格控制湖滨带度假村、餐饮的数量与规模，并监管其废污水的排放。

b.恢复和重建湖滨带湿地生态系统。湖滨带湿地是水陆生态系统间的一个过渡和缓冲地带，具有保持生物多样性、调节相邻生态系统稳定、净化水体、减少污染等功能。建立湖滨带湿地，恢复和重建湖滨水生植物，利用其截留、沉淀、吸附和吸收作用，净化水质，控制污染物。

② 内源性方法又可以分为物理、化学、生物三大类方法。

a.物理方法包括：

• 引水稀释。通过引用清洁外源水，对湖水进行稀释和冲刷。

• 底泥疏浚。多年的自然沉积，湖泊的底部积聚了大量的淤泥。这些淤泥中富含营养物质及其他污染物质，因此疏浚底泥是一种减少湖泊内营养物质来源的方法。

• 底泥覆盖。目的与底泥疏浚相同，在于减少底泥中的营养盐对湖泊的影响。这一方法是在底泥层的表层铺设一层渗透性小的物质，如生物膜或卵石，可以有效减少水流扰动引起底泥翻滚的现象，抑制底泥营养盐的释放，提高湖水清澈度，促进沉水植被的生长。

• 其他一些物理方法。如水力调度技术、气体抽提技术和空气吹脱技术。

b.化学方法就是针对湖泊中的污染特征，投放相应的化学药剂，应用化学反应去除污染物质，净化水质的方法。磷的沉淀和钝化、投加石灰法、原位化学反应技术等。但需要注意的是化学方法处理虽然操作简单，但费用较高，而且往往容易造成二次污染。

c.生物方法也称生物强化法，主要是依靠湖水中的生物，增强湖水的自净能力，从而达到恢复整个生态系统的方法。主要有以下几种：

• 深水曝气技术。当湖泊中出现富营养化现象时，往往是水体溶解氧大幅降低，底层甚至出现厌氧状态。深水曝气便是通过机械方法将深层水抽取上来，进行曝气，之后回灌，或者注入纯氧和空气，使得水中的溶解氧增加，改善厌氧环境为好氧条件，使得藻类减少，水华程度明显减轻。

• 水生植物修复。水生植物是湖泊中主要的初级生产者之一，往往是决定湖泊生态系统稳定的关键。水生植物生长过程中能将水体中的富营养物质如氮、磷元素吸收固定，既满足生长需要，又能净化水体。具体的技术方法有人工湿地技术、生态浮床技术、前置库技术。对水生植物修复而言，能较为有效地恢复水质，其投入较低，实施方便，但由于水生植物有其一定的生命周期，应该及时予以收割处理，减少因自然凋零腐烂而引起的二次污染。

• 水生动物修复。主要利用湖泊生态系统中食物链关系，通过调节水体中生物群落结构的方法来控制水质。主要是调整鱼群结构，针对不同的湖泊水质问题类型，在湖泊中投放、发展某种鱼类，抑制或消除另外一些鱼类，使整个食物网适合鱼类自身对藻类的捕食和消耗，从而改善湖泊环境。

• 生物膜技术。这一技术指根据天然河床上附着生物膜的过滤和净化作用，应用表面积较大的天然材料或人工介质为载体，利用其表面形成的黏液状生态膜，对污染水体进行净化。由于载体上富集了大量的微生物，能有效拦截、吸附、降解污染物质。本方法在发达国家工程实践中已经进行了应用，效果较好，而我国在此方面仍处于试验阶段。

3)平原区小河沟的生态修复

(1)存在的生态问题

平原小河沟生态问题主要表现为污染严重，河道断流甚至干涸、河岸及河床的侵蚀、河道淤积及生物多样性锐减。原因在于：平原区小河沟多在城市郊区及农村地区，贫穷落后，人们的环保意识低甚至毫无环保意识。

(2)平原区小河沟生态恢复的方法

要从根本上解决农村平原小河沟的生态问题，需要从以下两个方面入手：一是在沟渠生态系统外围地区防止环境污染及生态破坏的产生；二是在沟渠生态系统内建沟岸、渠岸绿化带等。

① 沟渠外防污、防止生态破坏。为解决农村能源问题，减轻对植被的破坏，主要从四个途径进行：一是进行薪林薪草种植，既可解决能源问题，又可保持水土；二是推广节柴灶，节约薪林薪草；三是开发沼气资源，发展“四位一体”的农业生态模式；四是使用太阳能源，开发新能源，包括开发利用太阳能资源、风能资源、微水地热等资源。

a.建人工湿地和保护原有湿地。在农村小河沟的入口段，建人工湿地，起到净化污染的作用。保护原有湿地是修复水生生态系统的一项重要手段。

b.作物非生长期覆盖土地。在作物非生长期，采用作物秸秆或塑料薄膜覆盖土地，防止水土流失。

c.改善排污除污系统。在建设新农村的同时，也进行改造农村的排污系统，尽量能统一收集，统一排放，最后排放到人工湿地。有条件的地方可建生活污水处理工厂，进行农村生活污水处理。

d.种草种树，加快绿化建设。这里种草种树，不仅是种植薪草薪树，还要种植其他树木。

② 沟、渠生态系统内生态修复方法。建沟岸、渠岸绿化带。在沟、渠两岸种植树冠巨大的树木，逐步形成林带，地面则栽上草本植物，形成草坪，贴岸的树冠还可以伸向河道上空。这样不仅可以增强生态功能，改善空气质量，还可以发挥景观作用。

a.建生物护坡。在沟、渠坡种草或小灌木或灌木，形成生物护坡。从修复水生态系统出发，有条件的边坡都应该植上草坪或灌木，护坡上的草坪和灌木所起的作用更大。

b.建河床湿地。具体做法是在河床上的水边河漫滩上栽植多样性亲水植物。在种植方法上，一般可以直接栽在河边的滩地上、斜坡上，也可以栽在盆、缸及竹木框之类的容器做成的定床上。

c.保持河道形态多样化。在基本满足行洪需求的基础上，要有水流多样化的新河道治理理念，宜宽则宽、宜弯则弯、宜浅则浅，形成河道的多形态、水流的多样性。

d.种植水生植物。一种是根在水里的浮水植物，如水葫芦、水葫狸等；另一种是根在河、湖底泥里的浮叶植物，如荷花、水鳖等。水下种草实践证明，水草茂盛的水体，往往水质很好，清澈见底。

e.在水里养鱼虾。鱼虾在水里自由洄游，在水面泛起阵阵涟漪，使河道、湖泊显得生机勃勃。

f.有计划地采沙、挖沙，并做好填埋工作，不要影响水流的力学结构，以防止边坡坍塌。

g.保护水底动物。保护水底螺蚌等贝类动物和大量的底栖动物，它们是名副其实的水滴清道夫，其作用不可小看。

h.坚决打击药鱼、电鱼等破坏水生生态环境的犯罪行为，保护水生态平衡。

i.曝氧放细菌。细菌、真菌等生物种群的生存和繁衍，将水中的有机物分解成无机物和水。它们需要充足的氧气，所以应尽量用各种方法和手段进行曝氧，通过增加水体中的氧气的方法来促使好氧细菌的生长繁殖，以达到加快分解水中有机污染物的目的。

4)城市河流的生态修复

(1)存在的生态问题

造成城市河道生态系统退化，不能进行正常的信息传递、能量流动和物质循环，从而不能提供应有的生态服务功能的原因主要有两个方面，一方面是城市化进程加快本身会对城市河流产生影响，加大了对河流生态系统的干扰和胁迫，破坏了河流生态系统结构，改变了其物质生产与循环、能量流动与信息传递的规模、效率与方式，损害了河流生态系统的健康，主要体现在城市河流污染严重、城市河流生态环境用水短缺和城市河流生态系统破坏严重。另一方面，人们对城市河流规划利用的理念理解不当，在经济发展的大潮中，人们渐渐忘记了城市水系对于城市的重要作用，仅仅从经济利益出发，对城市水系进行了任意的破坏，改变了城市水系的整体功能，使城市水系生态系统服务功能降低或丧失。

(2)城市河流生态恢复的方法

进行河流生态修复主要包括三方面内容：

① 水质条件、水文条件的改善；

② 河流地貌特征的改善；

③ 生物物种的恢复。总目的是改善河流生态系统的结构与功能，主要标志是生物群落多样性的提高。

水质水文条件恢复主要通过水资源的合理配置维持河流最小生态需水量，通过河道内外污染源处理改善河流水系的水质，提倡多目标水库生态调度，以恢复下游的生态环境。河流地貌学特征通过恢复河流的纵向连续性和横向连通性，保持河流纵向蜿蜒性和横向形态的多样性，采用生态型护坡进行修复，为生物多样性创造栖息环境。生物物种的恢复主要包括濒危、珍稀、特有生物物种，恢复河湖水库水陆交错带植被以及水生生物资源，以恢复水生生态系统的功能。

改善水环境的总体思路一般是：首先针对污染成因进行源头控制，减少进入水体的污染物的总量；然后对已污染的水体采取相应的物理、化学、生物处理技术及生态工程措施进行净化，改善水环境质量。目前国内外常见的城市河流水体水质改善技术主要有以下措施：物理措施，如底泥疏浚、水体稀释、隔离和覆盖、悬浮物打捞；化学措施，如投加除藻剂、投加沉磷剂；生物修复措施；生物修复与工程修复相结合；工程修复，如建闸、拓岸、营造生物栖息环境等。

三、地下水资源保护

1)地下水资源开发利用中存在的问题

中国地质调查局最新公布的我国地下水资源与环境调查结果显示，近年来我国地下水的实际年开采量达到了1 100亿m3，约占全国供水总量的1/5。全国400多个城市开采利用地下水，在城市用水总量中地下水占30%。然而由于不尊重科学，在开发利用地下水资源时缺乏科学发展观，大量超采地下水和对地下水的严重污染，已经引发了一系列生态问题：地下水水位下降形成降落漏斗，导致地面沉降；大量或大强度开采岩溶区地下水引起地面塌陷，地裂缝；地下水水位下降易使海水倒灌入侵，地下水水质恶化；地下水位的下降使生态景观遭到破坏，易形成荒漠化和石漠化；大面积区域性的地下水位下降，造成大范围的疏干漏斗，破坏了自然界的水循环系统。

2)地下水资源保护的对策与措施

鉴于我国地下水资源开发利用中存在的问题和我国地下水资源保护现状，对地下水资源的保护应采取如下的对策与措施。

(1)加强组织机构建设，建立国家地下水资源保护中心。我国地下水资源的保护机构还不完善，联网系统没有建立，为避免地下水开采失控带来灾难性的后果，建议在水利部建立“国家地下水保护中心”。利用先进的信息技术(如RS、GIS、Internet、Grid等)建立了国家地下水资源监控网，对地下水资源进行动态管理和规划，实施不间断的动态联网监控，并重新编绘中国地下水水文地质图。根据地下水的储量和更新速度，确定地下水资源的可利用量，建立地下水资源的分级预警制度和地面塌陷预警、预报系统，对各省市特别是大中城市的地下水过量开采、污染做好早期预警，对西部等缺水地域的地下水实施严密监控，对沿海地区的海水倒灌随时进行预警，把地下水生态灾难消灭在萌芽状态。

(2)地下水可持续利用理念贯穿于地下水资源保护立法中。这种理念应该通过一切地下水水污染防治法和地下水资源保护法的立法目的和立法原则体现。因此要求立法者在制定每一部地下水污染防治相关法规时，要充分体现地下水资源可持续利用的立法理念，防止地下水污染行为的发生，以地下水资源的可持续利用为发展方向，确保社会经济实现可持续发展。在地下水资源污染防治方面，应确立预防为主，综合治理的原则，要求管理者在切实做到防止地下水污染的前提下，控制更加严重的地下水污染和破坏的发生，并采取各种措施治理已被污染的地下水资源，达到对地下水资源合理规划，对地下水污染严格治理的目的。

(3)健全地下水污染防治监管体制。地下水资源的一大天敌就是污染，污染也是影响地下水资源的主要原因之一，因此地下水污染的防治工作是保护地下水资源的关键，着重侧重于地下水污染源的防止和地下水资源污染的治理两方面。同时我国现如今在管理体制方面，水资源开发利用由水利部管理而水污染问题由环保总局管辖，形成了权限重叠，权力分散的多元化体制。在这种体制下，各管理机构的职权相互交叉并缺乏相应的协调机制，从而导致地下水资源管理体制的混乱，形成了“多龙治水”的格局。这种多部门同时对地下水资源利用问题进行管辖的局面，很大程度上阻碍了地下水污染防治法律的贯穿执行。因此我们可以成立一个专门管理部门，直接负责国家地下水污染情况的监测和地下水资源保护，确保地下水水质及水量的可持续利用。

(4)依法治水，完善地下水资源保护立法及法律修改工作依法治水，是改善我国水环境的关键所在。首先，全国人大法制委员会要制定和完善地下水保护法，要尽快修改《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《取水许可制度实施办法》等综合性法律法规，理顺地下水资源保护机构的内外关系，制定地下水各种配套法规，如《供水水源地管理办法》、《水资源保护条例》和《保护地下水资源经济补偿办法》的起草工作，使地下水资源保护工作有法可依，也使保护工作法制化、制度化。其次，各级水利部门要进一步加大对取水许可审批管理的力度，强化取水许可的管理，严格控制取水量，限制耗水量大、污染严重的企业用水，还要对退水水质进行严格管理。