三、河道生态环境恢复用水量的估算
要恢复河流生态环境,保证河道生态用水是必不可少的前提条件。河道生态恢复用水量主要考虑两方面:一为考虑河流水体维持原有自然景观,使河流不萎缩,并能基本维持生态平衡所需的最小水量;二是考虑现状条件各主要河段的污染情况,按水污染防治规划的要求,所需增加的稀释水量,但从河北省水资源状况而言,不宜考虑用清洁水稀释的办法来改善水质。改善水质必须靠推广清洁生产技术、控制污染源及提高污水处理率来实现。因此,稀释水量未予考虑。
河道环境用水量包括维持河流不干涸与入海水量,自20世纪60年代以后,河北省的主要河流(除滦河外)由于上游大型水利工程控制,基本处于断流状态,河道的渗漏与蒸发状况有了极大的改变,一方面是由于长期干涸,包气带土壤水分状况变化,包气带厚度加大,渗漏量加大,例如1989年汛期黄壁庄水库经滹沱河干流泄水9亿多立方米,在其下游80km河道内补给地下水(实质上是渗漏量)达1.66亿立方米,如按理想的枯季流量来作为维持河道不干涸的环境用水势必偏小,因此我们认为在推算最小环境用水量时,应以近期过水年份河道的实际损失量作为基础推算较为合理。
(一)河道最小环境用水量计算
河道最小环境用水通常采用非现场类型的Tennant法和7Q10法计算;也可根据实测的受人类活动较小、基本代表河流原有自然景观偏枯年份非汛期各河平均最小流量,作为维持河流不干涸所需最小流量的依据。
1.Tennant法计算
河北省多年平均地表水资源量为126亿立方米(1956~1997年系列),按Tennant法从维持河道原有的自然景观、兼顾水生生物保护考虑,以多年平均径流量的10%作为最小环境用水量,由此计算得河北省河道应维持的最小水量为12.6亿立方米。
2.7Q10法计算
根据《制订地方水污染物排放标准的技术原则和方法》(GB3838~83)中规定:一般河流采用近十年最枯月平均流量或90%保证率最枯月平均流量。按该方法计算,全年河道最小环境水量为14.3亿立方米。
3.按实测枯水季月平均流量推算
此法依据是认为河北平原河流在50、60年代出现偏枯水年份河流中仍能发生最小流量的状况为原有自然景观状况,据此选取1958年、1961年、1962年三个偏枯年份非汛期河道流量,计算出各河流的平均最小流量,再统计河北平原1991~1997年20条主要河流的多年平均河干天数。以各河河干天数与平均最小流量相乘,计算得维持河流不干涸需增加的环境用水量为34.8亿立方米。此外,还要考虑到河北省南系诸河的季节性特点,据对1958年子牙河、大清河下游河道的统计,每年干旱年份断流天数相当于现状干涸天数的40%,因而以恢复原有河道景观为基础的环境生态用水应为34.8亿立方米×0.6=20.9亿立方米,再扣除枯水期的入海径流量4.9亿立方米,这样得到的维持河道原有景观状况的最小环境用水为16亿立方米。
以上三种方法计算得河道最小环境用水量在12.6~16亿立方米之间,综合考虑三种方法计算结果,我们认为河北省全年河道最小环境用水量应维持在14.5亿立方米。
(二)入海水量
为维持河口基本生态要求,到2010年与2030年平水年最小入海水量必须达到14亿立方米。由于这14亿立方米的水必须经河道入海,所以河道最小环境用水有重复。因而入海水量宜与河道最小环境用水量综合考虑,以入海水量为基准,加上各河段输水的最小损失,作为平原河道维护生态平衡的最低用水量。
四、河道生态环境恢复对策
(一)实施跨流域调水
缓解水资源紧缺状况,需从“开源”和“节流”两个方面采取措施。从河北省水资源利用现状来看,由于开发利用程度已达到很高程度,所以进一步挖潜潜力不大。因此从外流域调水,才能从根本上缓解水资源不足的矛盾。
引水工程用水安排是优先解决城镇及重要工业用水,并适当补充输水沿线的农业用水。南水北调工程是一项旨在解决受水区工业、农业和城市生活用水的工程,其根本出发点都是围绕着解决国计民生发展中的制约因素——水资源不足的问题。要解决河道生态恢复用水问题,一是要在调水规划中增加为维护生态平衡、防止生态环境继续恶化、恢复水生生态系统的用水量指标;另一方面则是要对调水后流域内的水资源进行优化配置,建立合理的调配机制,有条件的地区可考虑将调水工程与河道生态恢复用水相结合,实现一水多用。
河道环境用水主要包括维持河道一定水量、补充河道水面及浸润带蒸发和河道渗漏损失所需的水量。2010年前河北省结合南水北调工程,恢复1356km河道最小生态用水,恢复水面面积325km2.扣除南水北调东线输水骨干河道的输水损失,河北省在2010年的实际生态补水为1.48亿立方米,到2030年再增加河长1443km,水面面积378km2.这样至2030年恢复水面的河道长度达到2799km,面积达到703km2,河道环境用水量为22.54亿立方米。
(二)加强河道生态环境的综合整治
要改变河道现有的生态景观,除水利工程措施外,还必须采取生物工程措施。生态恢复并不是简单地塑造一个原有水文景观,因为经过人为超强度干扰后,许多方面是难以恢复的,如水库的建造导致下游河道干涸。河道生态环境的恢复,不能简单地理解为在河道中有常流水,在山前地区几公里宽的干涸沙石河床中要维持几十米宽的长流水道是极为困难的,所以河道的生态恢复应从生物工程建设着手。
自然的河流,从河槽、漫滩到两岸的台地,存在着水分、土壤类型、营养、地形等多种差异,存在着植被的不同演替阶段。而经过人为调节后的河流,水生环境发生巨大变化,使原有的植被群落受到损害,生物多样性降低。通过在河流滨岸建立绿色廊道,对现有河道除了尽可能保持原有的宽度和自然的状态外,主要采取建立植被缓冲带的形式替代人工砌岸,使之成为具有栖息地、生物廊道、滨岸过滤带、生物堤等多种生态功能的生态河道。河流滨岸建设线状、带状植被廊道,与山体植被、平原防护林网、城市园林等绿化带纵横交错,构成多级绿色廊道网络,除了防止水土流失外,还具有生物迁徙通道的作用。因此在山前区的干涸河滩上,应以两岸建设生物防护工程为主来逐步缩小由于断流给生态环境所带来不良的影响,因地制宜地合理利用河道,在保证行洪需要的情况下,在裸露的河滩上植树造林,种植灌草。滹沱河正定段采用堤防生物防护工程,建造了0.48万ha的生物防护林工程,将河道沙滩由原宽3~5km,变为沿制导线约宽2km,裸露沙滩由0.94万ha缩减为0.27万ha,有力地治理了风沙灾害,并且成为石家庄市和正定县人民郊游的好去处。
(三)充分利用污水资源
充分利用处理达标后的污水,是解决河道环境用水的另一个重要途径。河北省中东部平原由于缺水,在河道已修建了不少闸坝,节节拦蓄,不少河段实际上是长年有水,但大部分水质较差,污染较重,无法形成生态河流。若能将污水治理达标后排入河道,再采取配套的工程措施保持水体的自净能力,在此基础上再通过山前水库的合理调度及河道中雨洪资源的利用,补充西部山前平原河道的生态用水,这些河段就能逐步达到生态河流的要求。