南水北调东线工程对南四湖环境的影响及对策措施

南水北调东线工程对南四湖环境的影响及对策措施

中国的水资源分布具有南部和北部较少的特点。中国北方特别是黄淮地区、淮海地区和山东半岛地区长期遭受旱灾和缺水的困扰。北方人均水资源不足全国人均gdp的1.3，山东省人均水资源仅为全国人均gdp的1.6。这是一个水资源危机的地区。它不仅制约着当地经济和社会发展，而且还带来了许多环境问题。实施北海-江南工程流域引水工程是中国水资源优化配置的主要战略举措，也是一个与中国经济和社会可持续发展密切相关的巨大基础设施。南水北调东线工程主要供水目标为黄淮海平原东部和山东半岛,解决苏北、山东和河北东南部以及津浦铁路沿线的城市生活、工业、农业及其他用水,并作为天津市的补充水源.东线工程从长江下游扬州附近抽引江水,利用京杭大运河及其平行的河道为输水主干线和分干线逐级提水北送,并连通作为调蓄水库的洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖.在位山附近通过隧洞穿过黄河后使其自流,新挖位临运河进入京杭运河的卫运河、南运河到天津.其优势在于充分利用现有河道输水,同时是一项环境与生态工程.建成后,将解决供水地区水资源短缺,改善生态环境,促进国民经济持续稳定发展,效益巨大.但是,由于调水改变了流域间水资源的自然地理分布,供水区和水源区水文情势将发生变化,加之工程建设施工、移民等诸多因素的作用.对水源区、输水干渠沿线、调蓄湖泊和供水区生态环境将产生深远影响,需采取趋利避害的对策与措施,充分发挥南水北调东线工程的经济效益、社会效益和环境效益.按照国务院颁布实施的《南水北调东线工程治污规划实施意见》,确保输水干线水质达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅲ类标准要求.一期工程的重点是南四湖,要求南四湖区域加大治污力度,确保环湖各区域污染物削减满足输水要求,一步到位.避免南四湖水质富营养化在5年内继续发展,使输水干线承受水质风险.1设计蓄水位、建设规模南四湖是微山湖、昭阳湖、独山湖和南阳湖四个由南向北相连而成湖泊的总称.位于淮河沂沭泗流域西部,湖面面积1266km2,占山东省淡水水域总面积的45%,是山东省最大的淡水湖泊,列我国第六大淡水湖泊.湖面南北狭长约120km,东西宽5~25km.南四湖的湖腰二级坝枢纽工程将南四湖分成上级湖和下级湖.二级坝闸上为上级湖,湖面面积606km2,二级坝闸下为下级湖,湖面面积660km2.上级湖设计蓄水位为34.0m(1985年国家高程基准,下同),相应的库容为9.24亿m3,调蓄库容为6.56亿m3.下级湖设计蓄水位为32.8m(此值比调水前提高了0.5m),相应的库容为11.12亿m3,调蓄库容为8.02亿m3,南四湖总调蓄库容为14.58亿m3,湖内平均水深2m左右,为典型的湖盆浅水型湖泊.南四湖总流域面积31700km2,其中山东省面积25700km2.承接苏、鲁、豫、皖4省32个县(市、区)50多条河流的来水,其中流域面积1000km2以上的主河流有泗河、梁济运河、白马河、洙赵新河、老万福河、复兴河、城郭河、东鱼河、光府河、新薛河、新万福河共11条.年平均降雨量685mm,年平均入湖径流量29.60亿m3,年平均出湖径流量19.20亿m3.南四湖在行政区划上隶属山东省济宁市微山县,周边与济宁市的任城区、鱼台县和枣庄市的滕州市、薛城区以及江苏省的沛县、铜山县接壤.2h年平均补水规模东线工程输水主干线长1150km,黄河以南660km,黄河以北490km.其中东线第一期工程供水江苏和山东两省,抽江规模500m3/s,调入南四湖的年平均调水规模为29.78亿m3/a,该项工程已于2002年经国务院批准开工建设,计划于2007年建成通水;第二期工程供水江苏、山东、河北和天津,抽江规模600m3/s,调入南四湖的年平均调水规模为40.20亿m3/a,该工程计划于2013年建成通水.南水北调东线工程输水贯通南四湖南北,调水路线参见图1,调水由下级湖南端分东韩庄老运河、西郑集河两路进入,经二级坝泵站提升入上级湖,由上级湖北端入梁济运河.调水期南四湖上、下级湖主要特征指标参见表1.3南四湖航道污染物主要来源南四湖是其流域径流的最终汇集点,汛期泄洪流向是由北向南,非汛期不泄洪时湖水以静止状态或风生流为主.南四湖的上级湖和下级湖在北段都已形成明显的水库回水变动区(末端)特征,湖床淤积,湖面缩窄、芦草丛生、泄洪时水位壅高很大;上级湖湖腰的独山湖和下级湖南段的微山湖水深相对较大,水面较宽.南四湖是一个多年调节的大型狭长浅水湖泊,南水北调前湖水位年际变化较大,干旱年湖水位较低.近年来甚至多次出现干涸现象,湖床大面积裸露,水生物锐减.严重制约了南四湖地区工业、航运业、养殖业和农业的发展,造成南四湖生态环境的严重破坏.南四湖主要污染物来源列于表2,由表中看出,排入上级湖的废水量443141kt/a,COD(耗氧有机污染物)排放量152216.1t/a,平均入湖浓度343mg/L,属于劣V类水质,COD超Ⅲ类标准16倍;排入下级湖的废水量146859kt/a,COD排放量19783.9t/a,平均入湖浓度135mg/L,属于劣V类水质,COD超Ⅲ类标准6倍.由此得出上级湖和下级湖COD排放量分别占南四湖COD排放总量172000t/a的88.5%和11.5%.南四湖上、下级湖航道COD、总氮、总磷的监测值分别列于图2、图3和图4(图2—图4的数据摘自2000年—2003年济宁市环境监测站、济宁市环境质量报告书),湖内航道水质测点由北向南依次为:上级湖的前白口、南阳和二级坝上;下级湖的大捐和岛东.由图2—图4可以看出,南四湖航道COD和总磷浓度由北向南依次递减,上级湖污染严重,在上级湖又以北段南阳湖的污染最为突出,这是因为南阳湖库容仅占南四湖的11.8%,而集水面积占来水总面积的64%,在南阳湖排污河流多,污染物入湖量大所致;总氮浓度则是南四湖南北两段高、中间低,下级湖南段总氮浓度高的主要原因是下级湖东岸入湖的新薛河氨氮浓度(2002年新薛河水质监测NH3-N指标为195.7mg/L)很高所致,上级湖北段总氮浓度高的主要原因与上面对COD和总磷浓度的分析相同.由表3南四湖上、下级湖航道水质评价结果可以看出,下级湖航道水质一般为Ⅲ类、Ⅳ类、重度富营养化,上级湖航道水质一般为Ⅳ类、Ⅴ类、重度富营养化.2001年、2002年两个干旱年来水量小、湖水水位低,污染物得不到较大的稀释,南四湖内水质更差.综上所述,南四湖污染物主要来源于20多条污染严重的入湖河流,使得南四湖绝大多数测点水质达不到功能区划要求.更为突出的是南四湖主要排污河流和河口污染混合区水质严重污染,在这些区域水下已无鱼类、水生维管束植物等正常水生生物,而且水污染已影响到该区域周边的大气环境质量,常有臭味与异味散发.4农药化肥生态农业区和有机食品生产基地.南水北调东线工程实施后,南四湖湖水位相对稳定、年际变化较小.将大大地改善南四湖的生态环境,使其成为长期稳定的湖泊湿地保护区,促进生态环境的恢复和改善.避免湖泊低于死水位以至湖淀干涸,湿地消失,生物多样性遭到破坏.(1)将促进南四湖流域各工业企业、用水单位和城市加快对污水的治理步伐,加大治理措施,建设湖滨带生态恢复与功能强化保护区.促进建设无农药化肥生态农业区和有机食品生产基地.(2)将提高水体的自净能力,上、下级湖贯通南北的航道和中部区域水质发生根本改变,污染物主要集中在排污河口混合区和岸边污染带.南四湖水质和生态环境的提高,会极大的改善鱼、鸭、鸟的生存环境,有利于渔业发展,对恢复素有“日出斗金”之称的南四湖会起着极大的推动作用.(3)可改善南四湖周边地区供水水质,保障城乡生活用水卫生条件,提高人民的健康水平.可增加农业灌溉用水,减少旱灾的影响,改善农业生态条件,使农业得到稳定发展.(4)可以增加航运能力,延长运输时间,促进水上运输能力的发展,充分发挥南四湖周边煤炭资源丰富的优势,提高当地企业竞争力.南四湖水质和生态环境的提高,还可以促进南四湖旅游业的发展.(5)可以补给南四湖周边地区地下水源,减少地下水漏斗区,恢复水环境,降低水文地质灾害.水体热容量增大,可改善局地气候.(6)通过合理的调配方案和工程措施以及改善湖区渔湖民的居住条件,可以使南四湖的防洪标准提高到50年一遇,减少洪灾损失,确保一方平安.(7)有利于资源综合利用,提高工业设施的生产水平和产品质量,改善城市环境治理和绿化美化条件,加快城市化进程,促进社会、经济持续稳定发展.5南四湖流域经济发展现状南水北调东线工程实施后,南四湖输水流向改为由南向北,与原来的泄流方向相反,具有逆坡流动的特点.上、下级湖的北段均为原来湖泊的回水变动区,调水后变为输水的出口段,逆坡坡度大,水面缩窄,流速相对较大,水面比降大,湖内水位抬升大.在控制水位条件下,上级湖航道主槽必须进行开挖疏浚,才能满足设计输水流量的要求.(1)上、下级湖库容主要分布在南段,北段湖面缩窄严重,而污染物来源又主要分布在上级湖,南四湖排污河流的污染物随输水容易传输到出湖口.从而大大改变了南四湖在规定环境目标下的水环境容量,上、下级湖南段的水环境容量得不到有效利用.调水流向、流速相对稳定,使岸边污染带稀疏、拉长、宽度变窄,出湖口水质达标困难.(2)据测算,南四湖流域2007年COD入湖总量为150.4kt/a,需削减量为135kt/a,削减率为89.8%;NH3-N入湖总量为12973t/a,需削减量为12016t/a,削减率为92.6%.作为一个经济基础相对薄弱但同时又处于经济高速增长的地区,南四湖流域面临着既确保调水水质,又保证调水沿线经济较快发展和社会稳定的巨大挑战.(3)南四湖湖区内湖岛和庄台共居住了近十万渔民或半渔半农居民,共有187个村庄,其中上级湖89个,下级湖98个;农田、湖田21.55kha,其中上级湖13.81kha,下级湖7.74kha.调水后需要修筑高标准庄台和房屋,将使大部分湖田被水浸没,降低了农渔民的生活水平.(4)南四湖现有六大水生植物,包括芦苇、苦江草、莲藕、鸡头米、菱角等,大部分属于浅水型植物.调水后,特别是3月底、4月初的高水位,会因水深发不出芽,产量大幅度下降,减少农渔民的收入.(5)南四湖现有各种鱼类养殖场所,包括池塘养殖、湖泊养殖、沟/河养殖等多种形式,养殖浅水型鱼类.调水后,水深超出鱼类适宜的生长范围,水温降低,水生植物、鱼类饵料减少,影响鱼类繁殖和生产,年产量将下降,3~5年内很难恢复.(6)因南四湖东西两侧,地形低洼,地下水位高、水质较差,包气带岩性多以亚粘土、亚砂土、粉质土为主,特别是湖西侧黄泛平原,矿化度较高.据测算,调水后上级湖西侧近湖岸0.40×60km2、东侧近湖岸0.20×70km2范围内可能会引起土壤盐碱化、沼泽化.(7)南四湖疏浚工程施工对环境的影响主要表现在对浮游生物、底栖生物、水生维管束植物、鱼类、湿地野生动物的影响以及防止底泥的二次污染问题等.对前者的影响是短暂的,随施工期的结束,会逐渐恢复,底泥的二次污染问题可以采取相应的环保措施加以解决.6以环境保护为目标,研究南四湖流域及其全流域经济发展模式,提出并完善南四湖水质保护的相关研究,完善南四湖水质保护保障体系建设的相关政策,提出环境发展的科技支撑、环境监管等.(1)建立南四湖流域水质安全保障体系,实现既确保调水水质,又保证调水沿线经济较快发展和社会稳定.按照山东省提出的目标、总量、项目、投资四位一体的小流域控制思路,实施“治”、“用”、“保”并举策略,综合运用经济、法律、科技和必要的行政手段,注重发挥市场机制、宏观管理机制和公众参与机制的作用,全面推进流域内经济结构调整、城市环境基础设施建设、清洁生产、污染治理、污水资源化、生态保护和建设等各项工作,扎实推进流域污染综合治理.(2)开展南水北调对南四湖水环境容量的影响规律研究,科学制定水环境综合整治规划和实施方案,恢复和改善南四湖生态环境.通过水质模拟,确定调水后南四湖水体的水环境容量,研究南四湖排污河口污染带的定义、评价指数和评价方法.科学进行水环境功能区划、优化削减负荷分配、制定水环境综合整治规划和实施方案.强化湖区水质保护措施,建设湖滨生态修复与功能强化带和防护林带,建立南四湖水质预报预警系统及应急预案.(3)协调区域经济发展与南四湖水质保护的关系,研究南四湖湖区及其全流域经济发展的模式,保护南四湖水环境质量.开展流域工业结构调整、清洁生产和点源综合治理技术示范与推广,确保所有排污企业(单位)和污水处理厂达到《山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准》要求.严格执行污染物总量控制和排污许可制度,加强小流域污染治理,建立南四湖湿地保护区.制定南四湖水质与环境保护规划和条例,加强南四湖水质的环境管理和宣传教育,提高公众环保意识.(4)系统规划,合理布局,制定南四湖渔业发展规划,保护水生生物资源.目前南四湖无序的生产开发活动,给防洪和调水输水带来严重的阻塞现象,局部湖段湖面缩窄严重,水位壅高很大.同时破坏了湖区生态系统,致使湿地功能退化,自净能力受到严重影响.必须对南四湖进行系统规划,合理布局,逐步建设南四湖渔业设施,建设鱼种场、鱼蟹苗生产基地及湖产品加工厂,培植水生植物,改进捕捞渔具,改湖田为鱼池台田,恢复和发展渔业生产能力.完善和强化渔业管理机构,保护鱼类产卵场及幼鱼.(5)调整产业结构,发展种植业、养殖业及第二、三产业,妥善解决渔湖民的安置及生产生活出路.南水北南四湖调蓄水后,部分渔湖民需进行安置,需新修庄台57处.原来依靠湖区生产为主的渔湖民失去生产条件,应根据湖区自然资源,发展渔湖产品加工业、芦苇编织业、畜牧养殖业、航运及其他乡镇企业.提高和改善安置区环境建设和污染防治的措施,开展安置区生态环境建设试点工作,探索合理安置模式.(6)合理规划、科学排灌、保护土壤环境.加固沿湖大堤及湖水影响区支堤等薄弱堤段,做好截渗、排涝处理.对沿湖及影响区内的排灌站进行改造,加高节制闸,配套田间排涝建筑物.对天然低洼耕地的低产田,规划建设人工水质净化、经济植物与生态旅游湿地保护区,研究南四湖周边地区经济发展的模式.(7)加强管理、落实上级湖航道疏浚施工区生态恢复措施.湖外弃土场严格水土保持措施,湖内弃土场清基植物需集中堆放,运出湖外作无害化处理,避免堆放湖区,增加湖水富营养化程度.堆土区以后不准在上面种植农作物,仅作为湿地加以保护,为保护鸟类增加栖息地.(8)建立南四湖流域水质与生态环境监管保障体系,