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由于水資源嚴重短缺,多年來為滿足遼寧省社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,城市和灌區(qū)都在盡最大可能取用河道徑流和地下水,致使水環(huán)境不斷惡化。枯水季節(jié)河道徑流幾乎全部被取用,河道斷流現(xiàn)象時有發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計,1990~2010年,渾河邢家窩鋪站年斷流天數(shù)多在10~40d,太子河遼陽站年斷流天數(shù)多在30~80d。大型水利控制性工程因無環(huán)境水量可放,河流污染負荷不能得到稀釋,水體自凈能力基本喪失,一些河段自上而下平水期與枯水期的污染負荷比平均增加50%以上。現(xiàn)狀渾河撫順以下、太子河遼陽以下河段水質(zhì)大部分為V類,有的為劣V類。而且隨著地表水對地下水的補給,沿河地下水污染有進一步加重趨勢。據(jù)近年河流水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示,遼寧省遼河、渾河、太子河及大遼河、鴨綠江、大凌河等主要河流的中下游,尤其是城市河段的水體都受到了不同程度的污染,主要污染物指標(biāo)如COD、BOD5、NH4-N、石油類、揮發(fā)酚等含量超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)的幾倍甚至十幾倍,由此導(dǎo)致下游河段的水體也基本喪失了應(yīng)有的生態(tài)價值。由于入海水量減少,河流污染嚴重,加之盲目圍墾造田,隨意排放“三廢”,近海海域污染嚴重,尤其是大連灣、遼東灣、錦州灣等半封閉式內(nèi)海,污染更為嚴重。據(jù)1999年統(tǒng)計,遼寧省大連、丹東、營口、盤錦、錦州、葫蘆島六座沿海城市共有排污口240處,年排污水總量達10億m3,其中直接排海量2.5億m3。大量污水排入近海,受潮汐及海洋環(huán)流影響,污染物質(zhì)往復(fù)運動,海水污染指標(biāo)居高不下。從近年海域水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果看,遼寧省枯水期除丹東海域外,大連、營口、盤錦、錦州、葫蘆島等海域水質(zhì)均超過國家海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB3097—1997)中的Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),豐水期則全部超過Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。多數(shù)近岸海域海水主要污染因子均為無機氮、無機磷和化學(xué)需氧量,六個近岸海域無機氮全部超標(biāo),其中營口、盤錦尤為嚴重,最大超標(biāo)值達61.8倍,且呈逐年上升趨勢。
地下水過量開采。由于缺水,地下水超采嚴重,一些地區(qū)已形成一定范圍的地下水降落漏斗,部分地區(qū)上部含水層已被疏干。如沈陽市區(qū)的地下水位已由1949年的3.78m下降到目前的21.5m,最深處達30m,枯水期漏斗面積約83.8km2;遼陽、鞍山兩市的首山水源地亦嚴重超采,枯水期地下水漏斗面積達300km2,最大降深超過了20m。這對周圍生態(tài)環(huán)境及地下水的動態(tài)平衡造成了極大破壞,壓縮地下水超采量,恢復(fù)其采補平衡已十分迫切。1.3污水灌溉影響農(nóng)田由于河流水質(zhì)的污染及大量城市污水因農(nóng)業(yè)缺水而直接用于灌溉,使河流沿岸的農(nóng)田灌區(qū)受到嚴重污染。如渾河沿岸的張士灌區(qū),污灌面積0.2萬hm2,污水灌溉長達20余a,污水中大量的重金屬沉積于農(nóng)田,影響深度達50cm,耕層20cm以內(nèi)鎘超標(biāo)達4.6倍,嚴重影響了農(nóng)作物質(zhì)量;沈陽市的蘇家屯灌區(qū),由于利用一些工業(yè)污水灌溉農(nóng)田,使灌區(qū)內(nèi)有近53.33hm2水田受到重金屬銅的污染,檢出度達28~290mg/kg。大量污水灌溉的結(jié)果,使土壤遭受污染,有機質(zhì)含量下降,農(nóng)作物有害物質(zhì)超標(biāo),嚴重影響人群健康。
河口海水入侵及濱海濕地退縮。由于河口地區(qū)入海水量日益減少,導(dǎo)致海水上溯,沿海地區(qū)地下水氯離子含量和礦化度明顯增高,同時也使河口生態(tài)系統(tǒng)受到較大影響。如地處營口、盤錦附近的濱海濕地雙臺子河口國家級自然保護區(qū),總面積達22.3萬hm2,動植物資源十分豐富,有魚類45種,鳥類253種,其中國家一級保護動物5種,二級保護動物29種,列入中日共同保護候鳥協(xié)定名單的就有145種,丹頂鶴、黑嘴鷗及其它涉禽分布廣、數(shù)量多。蘆葦沼澤濕地面積為亞洲之首,居世界第二位。其主要保護對象是丹頂鶴、黑嘴鷗、白鶴、天鵝、斑海豹等野生動物及其棲息的濕地生態(tài)環(huán)境。綜合價值較高,主要為研究鳥類遷徙、生活習(xí)性、種群數(shù)量演替規(guī)律,建立濕地生物物種基因庫等科研價值;保護魚類、貝類等重要海產(chǎn)品和重要造紙工業(yè)原料蘆葦?shù)冉?jīng)濟價值;保護黑嘴鷗等國家重點保護和珍稀瀕危鳥類,發(fā)揮濕地蓄水、調(diào)節(jié)氣候、凈化水質(zhì)功能等環(huán)境價值。但由于河道下泄水量的日益減少,濕地的水量保證受到威脅,致使?jié)竦孛娣e逐漸減小,加之排污增加,稀釋水量減少,近岸海域水質(zhì)污染,濕地的各種功能正日益減退。1.5城市河(湖)景觀補水及綠化用水不足隨著經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展,人民生活水平的提高,人們對城區(qū)周圍環(huán)境質(zhì)量的要求也日益提高,美化、綠化、凈化城市的呼聲已很普遍。但由于遼寧省水資源緊缺,普遍存在工業(yè)用水?dāng)D占農(nóng)業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水又擠占生態(tài)用水的問題,城市景觀、綠化用水嚴重不足,使城區(qū)綠化受到較大影響。大部分城市河湖(公園)水體交換過程緩慢,交換次數(shù)過少,水體污染或富營養(yǎng)化程度較高,嚴重影響城市景觀。這與國家生態(tài)環(huán)境保護綱要中提出的深入開展園林城市創(chuàng)建活動,加強城市公園、綠化帶、片林、草坪建設(shè),推進環(huán)保模范城市和環(huán)境優(yōu)美城鎮(zhèn)創(chuàng)建工作的要求很不相稱。
土壤次生鹽堿化日益嚴重。鹽漬化又稱“鹽堿化”,是土壤中鹽分積聚形成鹽漬化的過程。主要發(fā)生在干旱和半干旱地區(qū)及濱海地區(qū)。底土層和地下水中所含的鹽分,由于地面蒸發(fā)作用,隨著土壤毛細管水上升積聚于表層,因而使土壤鹽漬化。在不合理的水資源開發(fā)利用和耕作灌溉條件下,地下水位上升易溶性鹽類在表土層積聚,也能引起土壤鹽漬化,稱為“次生鹽漬化”。它主要是由于不合理的耕作灌溉方式(造成排水不暢、地下水位上升),河道斷流,湖泊、濕地水源補給狀況惡化等引起的。土壤次生鹽堿化表現(xiàn)在使土壤有機質(zhì)減少、保水保肥能力降低、土地板結(jié)、土地生產(chǎn)力下降、植被退化、農(nóng)作物產(chǎn)量降低等方面。
要保護生態(tài)環(huán)境,合理利用有限的水資源,實現(xiàn)遼寧省國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,就必須科學(xué)研究生態(tài)環(huán)境需水量問題。生態(tài)環(huán)境需水量,指維持地球生物地理生態(tài)系統(tǒng)水分平衡所需要的水量,包括水熱平衡、生物平衡、水沙平衡、水鹽平衡等所需的用水都是生態(tài)環(huán)境用水。生態(tài)環(huán)境用水必須滿足生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的生態(tài)或環(huán)境功能,即必須滿足一定的最小水量要求和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),以改善生態(tài)環(huán)境或維持生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不至于下降。如何合理計算和預(yù)留必需的生態(tài)環(huán)境水量,使其既不影響國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展和水資源可持續(xù)利用,又能滿足生態(tài)環(huán)境建設(shè)的需要,已成為當(dāng)前在水資源配置規(guī)劃及開發(fā)利用過程中迫切需要解決的關(guān)鍵問題。
1維持水體一定自凈能力的河川最小基流量
指河流各控制斷面及水庫壩下需水量按水質(zhì)保護目標(biāo)維持最小的泄流量,也稱環(huán)境用水量。可根據(jù)各流域水資源供需分析結(jié)果計算求得,有兩種計算方法:一是按歷年各月平均最小月流量進行長系列頻率計算,求得頻率為90%的流量作為最小流量,二是按歷年二月份平均流量進行長系列頻率計算,求得頻率為90%的流量作為最小流量。通過合理性分析與比較確定采用的最小流量。
2城市綠化及河湖(公園)景觀用水量
人工生態(tài)中的城鎮(zhèn)綠化用水、防護林草用水量等以植被需水為主的生態(tài)環(huán)境需水量,采用灌溉定額的預(yù)測方法確定。
3維持河口生態(tài)及保護濕地用水量
湖泊與濕地功能一般包括重要水禽棲息地、水資源蓄積(最大水資源量)、涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)氣候、控制侵蝕等。濕地保護生態(tài)環(huán)境用水量,以其規(guī)劃保護水面面積的水面蒸發(fā)水量作為其生態(tài)環(huán)境需水量。
4防止海水入侵所需的河口壓鹽水量
沿海河口地區(qū)的壓鹽水量及鹽堿地區(qū)土壤改良壓鹽用水量,目前基本維持一個固定的需水量。尤其是對水田地區(qū),應(yīng)結(jié)合灌溉制度調(diào)整,進行壓鹽用水定額分析。在海岸附近,海水的含鹽度一般在20‰~30‰,在河口區(qū)與淡水混合后含鹽度逐漸降低,當(dāng)降到2‰~3‰以后,就不影響作物生長和一般飲用,符合河口區(qū)淡水水域生態(tài)環(huán)境建設(shè)需要。因此,一般把2‰含鹽度所在地點稱為咸水界。
5地下水超采區(qū)回補用水量
地下水超采回補需水是為減緩地下水開采過程中所造成的環(huán)境地質(zhì)問題而需要的用水,可根據(jù)現(xiàn)狀的超采水量情況,以逐年壓縮開采量為原則,確定地下水超采回補需水量。
明確遼寧省水生態(tài)環(huán)境所面臨的新課題,是保護水生態(tài)環(huán)境的前提,而預(yù)測生態(tài)環(huán)境需水量則是保護水生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)。水生態(tài)環(huán)境問題是一項全新的工作,其研究方法、研究技術(shù)均不完善。黨的十八大提出“把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位,實現(xiàn)中華民族永續(xù)發(fā)展”,因此,探討水生態(tài)環(huán)境研究的先進技術(shù)和方法,將是擺在我們水利環(huán)保工作者面前的重要任務(wù)。(本文作者:劉光輝單位:遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院)