雄安新区水生态环境一体化管理研究

张亚坤,吴泽昆,唐文哲,王忠静

(清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室,北京 100084)

设立雄安新区是为打造北京非首都功能疏解集中承载地、深入推进京津冀协同发展做出的一项重大部署,目前,容东片区、高铁片区等已初具规模[1-3]。随着雄安新区规划建设加快推进,水生态环境问题日益凸显。如何按照“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路,管好水、治好水、用好水,构建蓝绿交织、清新明亮、水城共融、多组团集约紧凑发展的生态城市,恢复白洋淀生态功能,对雄安新区的可持续发展至关重要[4-5]。雄安新区水生态环境保护是一项复杂的系统工程,水污染治理和生态系统修复与水资源利用和防洪排涝密切相关,需要统筹城市水系、城市建设、水资源高效利用、水生态环境保护、防洪排涝、蓝绿空间、淀泊景观、城乡供水和水资源再生回用等涉水事务[6-7],对此,需探究水资源一体化管理模式,对雄安新区水资源利用各环节施行统一管理,以提升水资源利用效率,达到水资源供需与生态环境保护的综合平衡[8-11]。

已有研究大都从单一视角出发,研究水污染治理、生态系统修复或防洪排涝的某一方面,缺乏从水生态环境一体化视角开展整体性、系统性研究,且缺少实证数据的支持。对此,本文提出了雄安新区水生态环境一体化管理机制,即流域与上下游行政区域协同治理,将补水、治污和防洪纳入同一体系,并结合调研结果分析了雄安新区水生态环境管理现状,提出了相应的建议。

1 雄安新区水生态环境一体化管理机制

建立雄安新区水生态环境一体化管理机制,是在流域与区域尺度充分考虑调水、供水、用水、节水、治污、防洪排涝、污水处理、再生水回用之间的相互关系,统一进行城乡水资源评价、规划、开发、利用、配置和保护工作,统筹管理水量、水质、水域、水能。雄安新区水生态环境一体化管理机制如图 1所示。

图1 雄安新区水生态环境一体化管理机制

构建雄安新区水生态环境一体化管理机制,应统一协调各利益相关方需求,明确各方协同工作与决策机制,通过智慧管理信息平台实现高效处理水务信息和应对风险,有助于统筹城乡水资源评价、规划、开发、利用、配置和保护,统一管理取水、供水、用水、节水、排水、污水处理和再生水回用,促进雄安新区水资源、水环境、水安全、水生态、水文化建设,统筹解决雄安新区各种水问题,以实现水资源优化配置与高效利用、水生态环境优良、水工程高质量建设与运营、水灾害防治高效、利益相关方共赢、水务智慧化管理和经济社会环境可持续发展的目标[12-13]。

雄安新区水生态环境一体化管理还应通过调研解决以下问题:①水生态环境保护管理需求;②水生态环境一体化管理重要性;③水生态环境一体化管理面临的问题及解决对策。

2 调研方法

本文采用问卷调研与半结构化访谈相结合的混合研究方法,通过问卷调研收集定量数据,通过访谈、资料分析、现场考察等方法收集定性数据。问卷采用Likert 5分量表,结合文献调研、雄安新区水生态环境管理现状设计题项,并与行业内专家多次交流讨论,不断优化。调研对象包括来自容城县(9%)、安新县(35%)和雄县(35%)涉水管理部门和水务公司(21%)的管理人员和技术人员,共收集问卷88份,其中有效问卷81份,调研对象从业时间n≤5a为15人,5a30a为3人,平均从业年数为13.6a,水务管理经验较为丰富。

除问卷调研外,还对调研对象中的32位水务管理和技术专家进行了半结构化访谈,访谈主题包括水污染治理、生态系统修复与水资源利用、防洪排涝、涉水事务利益相关方协调管理等方面,以了解问卷评分的深层次原因以及受访者对水生态环境一体化管理的相关建议。访谈结果能有效支撑问卷调研结果,确保研究结果的可信度[14]。

3 调研结果分析

3.1 雄安新区水生态环境管理需求

雄安新区水生态环境管理需求得分如表 1所示,其中根据得分将需求重要性分为5个等级:0～1为很不重要,>1～2为不重要,>2～3为一般,>3～4为重要,>4～5为很重要。

由表 1可知,雄安新区水生态环境管理需求得分均值为4.51分,各项得分不低于4.00分,表明需求较强。其中,在利用水务工程保护生态环境、突发环境事件应急响应和地下水污染防治方面有迫切的需求,需通过多源补水、生态系统修复、植树造林、生物多样性保护、海绵城市建设[15]、生态环境质量监测和监督评价等多重手段保护生态环境。同时,需建立并实施洪涝灾害防治体系,加强风险辨识、风险分析、应急预案编制、应急资源准备、应急处置和整改恢复。此外,需从源头上对雄安新区水污染进行防治,系统规划和处理城乡污水并资源化利用。综上所述,需建立水生态环境一体化管理模式,达到水资源供需与生态环境保护的综合平衡。

表1 雄安新区水生态环境管理需求得分

3.2 雄安新区水生态环境一体化管理的构建

3.2.1水生态环境一体化管理的重要性

雄安新区水生态环境一体化管理重要性得分如表 2所示,其中按得分将需求重要性分为5个等级:0～1为很不重要,>1～2为不重要,>2～3为一般,>3～4为重要,>4～5为很重要。

由表 2可知,雄安新区水生态环境一体化管理重要性得分均值为4.43分,各项得分不低于4.00分,表明水生态环境一体化管理非常重要,需建立流域与行政区域相结合的协同治理机制,统筹城乡水资源评价、规划、开发、利用、配置和保护,实现取水、供水、用水、节水、排水、污水处理和再生水回用的统一管理。

3.2.2水资源优化配置

2019年雄安新区供水、用水情况如表3、表4所示。未来随着雄安新区城市人口的不断增加,城市生活用水会相应增加,农业用水相应减少。如何优化配置外调水、当地地表水、地下水和再生水资源,改善生态环境,达到水资源供需与生态环境保护的综合平衡至关重要。

2020年雄安新区地下水井类型分布情况见表5。雄安新区地下水井类型主要为农业灌溉井,占比达86.4%,工业服务井和农村生活井分别占比为6.6%和5.2%,并有少量其他类型的地下水井,表明应重视农业取水、用水和灌溉节水工作,控制地下水开采总量,从行政管理和市场机制两方面促进农业用水效率和效益的提升。相关数据显示,雄安新区2020年浅层地下水水位平均埋深18.88m,深层地下水水位平均埋深42.75m,分别比2018年回升0.76m和0.56m,表明雄安新区地下水污染防治与保护取得了良好的成效,通过外调水、当地地表水和地下水联合调度,在实现地下水采补平衡的基础上,加强了地下水资源的涵养,改善了雄安新区的生态环境。

3.2.3流域尺度水污染治理

2021年6月主要河流断面水质检测类别占比如表6所示。2020年1月至2021年6月,白洋淀和白沟引河、大清河、府河、孝义河断面水质整体上达到或优于Ⅳ类。根据生态环境部通报的监测数据显示,2022年,白洋淀水质进一步改善,稳定保持在Ⅲ类,淀区8个国控监测点位水质全部达到Ⅲ类及以上标准[16-17]。未来,还需进一步深化白洋淀全流域的水污染治理,建立上下游行政区域相结合的生态环境协调治理机制,统筹管控上下游、地表地下、城市乡村、企业和居民水务,实现补水、治污、防洪、排涝和城市生态系统一体化管理,以持续改善雄安新区生态环境。

3.2.4防洪排涝与生态环境保护协同管理

2020年1月至2021年6月白洋淀及上下游河流主要断面水质变化见图2。根据府河、孝义河、白洋淀、白沟引河和大清河从2020年1月至2021年6月的水质变化显示,6—9月汛期的水质相对较差,水体污染物在雨季达到峰值,防洪与治污需在流域范围协同治理。

图2 白洋淀及上下游河流主要断面水质变化

4 雄安新区水生态环境一体化管理建议

4.1 水资源优化配置

a.优化配置外调水、当地地表水、地下水和再生水资源,以满足生态保护和城市生态系统、生活、工业、农业的用水需求。

b.提升污水处理能力及提高再生水利用率,以缓解白洋淀补水和城市生态系统的用水压力,通过水资源循环利用,改善河湖和城市的生态环境。

c.重视农业取水、用水和灌溉节水工作,包括限制审批新增取用地下水、用水消耗总量和强度双控、取水精确监测和计量、严控高耗水作物、推广高效节水灌溉技术和推行阶梯水价,从行政管理和市场机制两方面促进农业用水效率和效益的提升。

4.2 流域尺度水污染防治

需建立流域与区域相结合的协同治理机制,严控白洋淀入淀河流中上游水污染物排放总量。①对于工业污染,要确保企业严格遵守排污标准,取缔流域内不达标企业,封堵入河入淀非法排污口。②对于农业污染,在退耕还淀和控制沿淀沿河范围化肥、农药使用的同时,应结合雄安新区城市建设规模,相应发展绿色生态农业,种植无公害粮食、蔬菜和水果,并注重生态水利工程建设,以控制农田退水,减少白洋淀及入淀河流水体富营养化,防治农业面源污染;合理布局水产、畜禽养殖区域,严控淀内、淀边和入淀河流沿岸养殖活动,并集中处理畜禽养殖污水,确保达到排放标准。③严禁城乡污水、垃圾直接入淀入河,避免白洋淀景区垃圾和燃油船舶运营所造成的污染,在流域尺度系统规划污水与固废资源化利用设施,对城乡生活污水集中处理并再生回用,兼顾水生态环境保护与水资源高效利用。

4.3 防洪排涝与生态环境保护协同管理

a.防洪与治污协同管理。白洋淀和出入淀河流水体污染物在雨季达到峰值,防洪与治污需在流域范围内协同治理。通过堤防加高加固、河槽清淤扩挖、生态堤岸与沿河拦蓄工程建设,以及清理河道采砂、采矿、围垦及侵占水域岸线等措施对白沟河和白沟引河等河道进行治理,提高河道行洪能力,减少水体污染负荷。白沟引河河道与生态堤岸如图3所示。

图3 白沟引河河道与生态堤岸

b.防洪与生态环境保护协同管理。建设洼淀蓄滞洪区发挥滞洪、缓洪功能,可以起到涵养水源、清理淀区存量污染物、优化河淀水系、保护生物多样性、重塑淀区自然风貌、发展生态农业、资源化利用苇草、建设美丽乡村和实现水城共融的作用。在汛期,通过库淀联动、洼淀蓄滞、堤岸防护和行洪河道疏通可以保障雄安新区防洪安全。汛期末期,在防洪措施的基础上,基于水情精准预报可以实现洪水资源化利用,增加上游水库和白洋淀蓄水量,统筹配置南水北调水和引黄入冀水,以改善河、淀水动力条件,恢复白洋淀良性生态系统。

c.与治污、排涝协同管理。通过植树造林、库区绿化、沿河林带建设、纳污坑塘治理和河口湿地建设等生态治理措施,提升水源涵养能力,削减入淀污染物。通过海绵城市、城市组团间森林斑块、城边淀边湿地和沿河绿色生态廊道建设,形成雄安新区复合生态系统,控制面源污染,增加碳汇,促进雨水渗透补给地下水和雨水资源集蓄利用,提升城市排涝能力。

4.4 全流域环境监测与水务一体化智慧管理

由表2可知,雄安新区生态环境保护数字化、信息化、智能化管理非常重要,应基于全流域自然环境监测数据、水务工程建设与运营数据和雄安新区社会经济数据进行综合分析,开展水务一体化智慧管理。按照如图4所示的雄安新区水务一体化智慧管理平台,开展全区域自然环境监测,获取区域地理环境、气候、河流水文,白洋淀水文、水环境、水生态和土地利用等基础数据[18],并结合水务工程建设与运营及社会经济数据进行分析,揭示生态环境—水务工程—社会经济间的相互影响关系,为流域和区域部门协同推进补水、治污、防洪一体化管理提供运行调度与决策支持。

表2 雄安新区水生态环境一体化管理的重要性得分

表3 2019年雄安新区供水情况

表4 2019年雄安新区用水情况

表5 2020年雄安新区地下水井类型分布情况

表6 2021年6月主要河流断面水质检测类别占比 单位:%

图4 雄安新区水务一体化智慧管理平台

应运用信息技术对河淀水文、水质,白洋淀水生态环境,水库,引调水工程,取水工程,供水工程,污水处理设施,防洪排涝工程,生态工程和城乡社会经济活动相关数据进行采集、传输、存储和综合分析,为水质、水生态、用水总量与效率控制以及水务工程调度运行、应急处置提供决策依据,并支持水务相关部门的高效协同工作[19],实现水务一体化管理目标:①江、河、淀、库、地下水资源优化配置;②取水、供水、用水、节水、排水、污水处理、再生水回用统一高效管理;③水质问题预警及时,污染物跟踪溯源,水污染治理高效;④水生态系统健康评价全面,生态治理措施得当;⑤防洪排涝与突发环境事件的风险排查、预防措施、应急响应与处置和事后恢复工作得当。

5 结 语

本文构建了雄安新区水生态环境流域与区域相结合的协同治理机制,将补水、治污、防洪排涝和城市生态系统纳入一个整体,并通过实地调研全面分析了雄安新区水生态环境管理现状,提出了相应的建议。雄安新区水生态环境一体化管理应做到:①优化配置外调水,当地地表水、地下水和再生水资源,提升污水处理能力及提高再生水利用率,重视农业取水、用水和灌溉节水工作;②建立流域与区域相结合的协同治理机制,严控白洋淀入淀河流中上游水污染物排放总量;③生态环境保护与防洪排涝一体化管理,包括防洪与治污协同管理,防洪与生态保护协同管理,生态治理与治污、排涝协同管理;④建立雄安新区水务一体化智慧管理平台,进行智慧化水生态环境管理。

本文主要基于雄安新区水生态环境管理进行实证研究,未来可将研究范围扩大至全国乃至全球范围,并重视以下相关研究方向:①水生态环境一体化管理组织架构;②补水、治污、防洪和生态保护一体化管理;③水生态环境管理绩效评价与激励机制;④智慧化水生态环境管理平台建设。