黄河三门峡以下水环境保护研究崔树彬 宋世霞

黄河三门峡以下水环境保护研究（崔树彬 宋世霞*）

生态环境需水量与污染物总量控制方案

崔树彬 宋世霞

一、引言

黄河三门峡以下水环境保护研究是“九五”国家科技攻关项目《黄河中下游水资源开发利用及河道减淤关键技术研究》的子专题。项目共设置有两个课题，4个专题，21个子专题。依据合同要求，本子专题研究的主要内容是：调查三门峡以下河道水质现状,评价主要河段水质并预测其变化趋势；分析河段水质目标及满足水质目标的各河段最小流量和河口地区最小需水量；提出解决下游水环境保护的对策和意见。整个工作于1998年启动，2001年结束。在研究过程中，由于学科的发展和水利工作思路的转变，以及黄河水资源统一管理、调度和配置等方面不断提出的新要求，使得研究工作的深度和广度有所变化和扩大。其中，生态环境需水量和污染物总量控制方案被界定为其中的主要内容，也是本项成果的重要组成部分。

“生态环境需水量”是近年来我国水利界兴起的一个新名词，其概念、定义和内涵、外延，还不够十分的清晰和准确。因而，其应用和一些已有的研究成果、结论，目前没有

达到普遍认同。污染物总量控制，在过去的工作中有很多成果（尽管其名称不尽相同），但绝大多数是基于某一河段或水域的，缺乏连续性的、整条河流的研究和考虑。本子专题工作，于2001年6月提出研究报告，同年8月通过了有关部门组织的验收，并得到了与会专家、学者的认可。然而，由于该方面的工作刚刚处于起步阶段，加之我们的水平和能力有限，以及时间、经费等方面的限制，我们的研究还存在有许多问题和不妥之处。为此，敬请专家、学者和同行批评指正，以求促进该方面工作不断深入和进步。

二、河流水环境和水生态概况 （一）入河排污口概况

据1998年的排污口调查资料统计[1]，黄河三门峡以下共有排污口11个，其中小浪底至花园口河段8个，高村~泺口河段3个（其中有1个排污口很少排污，监测时不排污）。另外，黄河小浪底~花园口河段，新、老蟒河实际上已经成为济源、孟县、温县等城市或乡镇的排污沟，主要污染指标COD、氨氮等的浓度已经超过或远远超过污水排放标准，本次研究工作也将起视为入河排污口进行评价。这样，黄河三门峡以下入黄排污口的数量就为13个,实际排放的排污口共有12个。

1998年，三门峡以下12个排污口污废水总量为3.83亿t，主要污染物COD为9.85万t，氨氮为1.18万t，总磷和石油类分别为855t和368t，挥发酚、氰化物、总砷、总汞、六价铬、总铅、总镉等7种污染物合计为79.6t。上述11种污染物的总排放量为11.16万t。在12个排污口中，新、老蟒河的废污水排放量分别占总量的38.5%和44.0%，两河合计占全河段的废污水总量的82.5%；两条河流排放的11种污染物分别占总排放量的21.8%和56.8%，两河合计占全河段的污染物总量的78.6%。可见新、老蟒河排污沟不但排放的废污水量大，排放的污染物量也属最多。除新、老蟒河外，河南省的孟一干渠和山东省的翟庄闸废污水和污染排放量也很大，其中孟一干渠的废污水和污染物排放量分别占总排放量的3.1%和10.8%，翟庄闸的废污水和污染排放量分别占总排放量的5.2%和7.2%。黄河三门峡以下的入黄排污量按河段划分，以河南省的小浪底~花园口河段最多，废污水量和污染物排放量分别占总排放量的94.7%和92.7%，山东高村~泺口河段仅占总排放量的5.3%和7.3%。三门峡以下各排污口和分河段废污水、污染物入黄河情况见表1。

黄河三门峡以下入黄河排污口，排放的污染物主要是有机污染综合指标COD和氨氮，两者的合计等标污染负荷比，

按污水排放标准评价占90.1%，按地面水环境质量Ⅴ类标准评价占96.1%，说明三门峡以下的主要污染指标为COD和氨氮。从污染源管理的角度看，COD的等标污染负荷量占总负荷量的50.1%，氨氮污染负荷量占总负荷量40.0%；从水环境质量管理角度看，COD和氨氮的污染负荷量分别占10类污染总负荷量的30.5%和60.8%。说明如若按照达标排放控制三门峡以下的入黄河排污口，COD的难度略高于氨氮，如若按照地表水环境质量标准控制入黄河排污口，氨氮的难度大于COD。除COD和氨氮外，其它污染物的等标污染负荷比一般都很低。最高的挥发酚，按照污水排放标准评价占6.3%，按照地面水环境质量标准评价占4.8%；石油类的等标污染负荷比占1.9%~2.9%，其它污染物的等标污染负荷比就更低。

（二）主要支流排污概况

除直接通过排污口、排污沟进入黄河干流的污染物外，各主要城镇的废污水还有一部分是通过支流进入干流的。三门峡以下主要支流有20多条（不包括新、老蟒河，下同），其中排污能够构成对黄河水影响的支流有9条（以单项污染参数劣Ⅳ标准为控制），它们分别是洛河、沁河、天然文岩渠、汜水河、枯水河、北沙河，以及排污量不大，位于小浪底库区内的王沟河、槐扒河和西弯河等。黄河下游的大汶河、金堤河等支流，虽然污染严重、接纳的废污水排放量也很多，

但由于大汶河污水进入东平湖后，基本不能进入黄河干流；金堤河污水由于黄河河床升高等原因，也基本上全年不进入黄河。另外，本研究考虑到黄河支流水量丰、平、枯变化大的因素，评价时仅选用对污染控制和环境需水量计算具有重要意义的枯水期的实测值进行评价。

在黄河三门峡以下9条支流中，枯水期入黄河水量和污染物量最大的支流是洛河，平均每日入黄河水量为432万t，污染物量为112.3t。其次是沁河，平均每日进入黄河的水量为72万t，污染物量为49.0t。两条河流平均日入黄河的水量占9条河流总和的97.9%，其中洛河占83.9%，沁河占14%；两条河污染物合计占总量的96.5%，其中洛河占67.2%，沁河占29.3%。除洛河、沁河外，其它支流的水量和污染物入黄河量一般都很小，只有北沙河能够占到9条河流污染物总量的1.5%，其它河流均小于总量的1%。其中小浪底库区的王沟河、槐扒河、西弯河的污染物总量合计仅占9条支流0.2%；汜水河、枯水河、天然文岩渠、北沙河等4条河流污染物总量占9条河流的3.3%。由此可见，三门峡以下对黄河影响最大的支流是洛河和沁河。见表2。

表2 三门峡以下主要支流枯水期水量和污染物入黄河量（单位：kg/d）

黄河口三角洲湿地的分布是沿海县、区面积广阔，分布集中；随着向内陆的深入，主要湿地面积逐渐减少，分布也较零散。其中以河口区拥有湿地面积最多，为160347hm2，占整个三角洲总湿地面积的39.9%；其次是垦利县，拥有湿地面积131123hm2，占32.6％；东营区为56154hm2，占14.0％；利津和广饶县面积较少，分别为29394 hm2和25114hm2，占湿地总面积的7.3%和6.2%。黄河三角洲陆上湿地面积（不含浅海湿地）与土地面积相比，以垦利县所占的比值最高，为37.07%；再次是河口区，为35.99％；东营市和利津县，湿地面积占土地面积的比例分别为25.1%和24.4%；广绕县为16.9%。全三角洲湿地面积与土地面积之比的平均值为30%。见表5。

黄河三角洲地区已经划为国家级自然保护区的湿地面积为15.3万hm2。其中核心区面积为7.9万hm2，缓冲区面积为1.1万hm2，实验区面积为6.3万hm2。该区域地理位置优越，生态类型独特，是中国暖温带保存最完整、最广阔、最年轻的湿地生态系统，是东北亚内陆和环西太平洋鸟类迁徙主要的“中转站”、越冬栖息地和繁殖地。保护区内有水生生物资源800多种，其中属国家重点保护的有文昌鱼、江

豚、松江鲈鱼等；有野生植物上百种，属国家重点保护的濒危植物野大豆和性能优良的中草药分布广泛；各类鸟类187种，列为中日候鸟保护协议的有108种，其中属国家一级重点保护的野生动物有：丹顶鹤、白头鹤、白鹳、金雕、大鸨等，二级重点保护的野生动物有：大天鹅、小天鹅、灰鹤、蜂鹰等将近30余种，各种鹭类、鹰鸭类水禽不但种类多，数量也极为丰富。保护区范围位于黄河现行河道及其故道两岸。

（七）河口海域和生物多样性概况

渤海面积为7.7万km2，平均水深为18米。北有辽东湾，西有渤海湾，南有莱州湾。由于有黄河、海河、辽河、滦河等江河径流所携带的大量泥沙堆积，所以深度较浅。渤海中部略深，海峡口最大处深度可达70m，是黄海与渤海交换的水流的唯一通道。由于它和黄海相连，因此在生物的组成上基本和黄海相同。只有少数几种种是自己的特有种，无论在游泳生物以及底栖生物的种类组成上都是如此。在海洋生物地理区划中，黄渤海区均属北太平洋区东亚亚区。由于渤海为内海，沿岸河川径流较多，各种营养物质远较黄海丰富。因此，它是各种鱼、虾、蟹类的产卵繁殖和肥育的优良场所，素有“鱼虾类摇篮”之称[1]。

黄河口及其附近海域的鱼类有112种，全年以暖温性种群居多(如皱唇鲨、孔鳐、青鳞鱼、凤鲚、鲈等)，在冬季和夏季还分别出现少量冷温性种群和暖水性种群[4]。其生物学特点主要取决于种群的适应性和环境的水温变化等。

三、河道内生态环境需水量计算 （一）计算方法

保护河道内水生态的计算方法一般是基于这样一种假设：即保护水生生物指示种，例如虹鳟鱼、鲑鱼等栖息地所需的水量，与保护整个生境所需的水量是相同的[5]。河道内生态环境需水量计算方法可分为现场法和非现场法，现场法计算生态环境需水量需要有比较详实的水生物栖息地的河道、水文、生物等方面的同步观测资料。对于黄河下游的情况而言，河道水流游荡、摆动，生物多样性并不丰富，本次工作采用非现场法计算生态环境需水量。

非现场法生态环境需水量计算方法，也叫tennant法或Montana法[6]。该方法以河流水生态健康情况下的多年平均流量观测值为基准，将保护水生态和水环境的河流流量值分为最大允许值、最佳范围值、极好状态值、非常好状态值、一般好状态值，以及中或差状态值、差或最小状态值和极差状态值等，共6个底限标准、一个高限标准和一个最佳范围

标准。在上述6个底限标准中，又依据水生物对环境的季节性要求不同，分为4~9月鱼类产卵、育肥期和10月至次年3月的一般用水期，推荐的标准值是以河流健康状况下多年平均流量值的百分数为基础。见表6。

要使河段具有鱼类栖息和产卵、育幼等生态功能，必须保持河道水面、流量处于上佳状态，以便使其具有适宜的浅滩水面和水深。对一般河流而言，河道内流量占年平均流量的100%至60%，河宽、水深及流速将为水生生物提供优良的生长环境，大部分河道急流与浅滩将被淹没，只有少数卵石、沙坝露出水面，岸边滩地将成为鱼类能够游及的地带，岸边植物将有充足的水量，无脊椎动物种类繁多、数量丰富；对捕鱼、划船、及大游艇航行要求都可满足。河道内流量占年平均流量的60%至30%以上，河宽、水深及流速一般是令人满意的。除极宽的浅滩外，大部分浅滩能被淹没，大部分边槽将有水流，许多河岸能够成为鱼类的活动区，无脊椎动物有所减少，但对鱼类觅食影响不大；可以满足捕鱼、筏船和一般旅游的要求，河流及天然景色还是令人满意的。河道流量10%至5%以上，对于大江大河仍有一定的河宽、水深和流速，可以满足鱼类洄游、生存和旅游、景观的一般要求，是保持绝大数水生物短时间生存所必需的瞬时最低流量。

非现场法生态环境需水量计算，适合于水生物优先度不高的河流或河段。在法国，“乡村法”第232.5条规定：河流最低生物流量不应小于多年平均流量的1/10；对于所有河流，或者部分河流，如果其多年平均流量大于80m3/s，此时政府可以给每条河制定法规，但最低流量的下限不得低于多年平均流量的1/20[7]。

（二）在黄河上的应用及计算结果

黄河泥沙含量高，天然径流季节性变幅大，下游属游荡性的沙质河床，河道形态和水流边界条件，具有随季节性变化和来水、来沙条件变化的特点。7~10月水量丰，泥沙含量高，河道以淤积为主，月水量占年水量的比例为14~17%；11月至次年6月，黄河水量枯，泥沙含量低，下游河道以冲刷为主，月水量占年水量的比例一般为3~7%，其中12~2月水量最枯，月水量仅有年水量的3%左右（见表7）。除水库库区外，黄河三门峡以下的鱼类产卵场、栖息地，目前仅有伊洛河口段尚有一定的功能，鱼类的产卵、育幼期主要在4~6月；其它河段基本上属于一般的鱼类通游和回游“通道”。因而，总体上说，其水生物的优先度不高，适合于使用非现场方法进行需水量计算。沿河水景观环境仅有邙山旅游区为国家级的旅游区，另外还有省、市级确定的郑州花园口和东营黄河口旅游景点区，旅游区内的水上娱乐项目很少，不是

代表性河段实测资料反推的基础上，与国内外其它河流实测情况进行类比确定。

实测资料反推法采用如下计算公式：

本次研究结合黄河干流水资源保护规划，选取了黄河上游（镫口～头道拐）、中游（喇嘛湾～府谷）、下游（花园口～高村）3个基本无支流和排污口汇入的河段，利用近年来的水质监测资料，按汛期、非汛期和年均值，对COD的降解系数进行了计算，其结果是：黄河干流COD的降解系数一般为0.11～0.19d-1,本次研究结合三门峡以下各河段的实际情况，通过类比分析国内外已有的BOD5降解系数资料，考虑到COD的降解系数一般为BOD5的60%还是比较安全的，其取值范围为0.12～0.19d-1。

3.上断面污染物浓度C0值和水质目标约束值CS的确定 黄河干流水资源保护规划依据河流水污染控制的“零污染原理”和“上游污染不影响下游”的水环境资源分配理论，建立了具有全河一致的水污染控制模型，即某一个河段接纳废污水后在进入下一个河段时，其水质应恢复到未接纳污染前的水平，不得影响下一个河段的水质和功能。并根据这一原则制定了分河段的水污染物削减计划和削减方案[8]。为

保持与规划工作的一致性，本研究对模型中的C0值，均选取上一个污染控制单元处的功能区水质目标值。计算单元内有饮用水水源地或鱼类产卵场、栖息地的河段，以饮用水水源地（取水口）或鱼类产卵场、栖息地为节点，上一河段的C0值采用上游功能区水质目标，下一河段的C0值选用饮用水水源地或鱼类产卵场、栖息地水质标准。计算河段水质目标约束值CS按照不同河段的水质功能类别确定，即饮用水取水口和鱼类产卵场、栖息地采用地面水环境质量Ⅱ类标准，其它一般河段选用Ⅲ类标准。

4.河段平均流速u值平均水深H值的确定

计算单元内河流流速的，是通过统计实测流量、流速资料，建立流量～流速关系曲线，从而根据该河段的设计流量确定的相应流速。流量～流速关系式为：

经过统计、计算并结合各计算河段实际情况，确定各计算单元的流速范围为0.8～1.0m/s。

河流的水深受流量、流速、河道边界条件等因素影响较大，水深同流速的确定方法相近，也是通过统计大量的实测资料，绘制出关系曲线，根据设计条件，由关系曲线求出相

应河段的水深。经过统计、计算，并结合计算河段实际情况，确定各计算单元的水深范围为0.67～2.14m。

5.横向扩散系数Ez值的确定

污染物入河道后，在水流的作用下向各个方向扩散，其中横向扩散系数反映了污染物在水体中横向扩散速度的快慢。河流的横向扩散系数受河流的自然特征影响，与河流的水深、河道的弯曲性、河岸的规则程度及水流的摆动幅度密切相关。一般来说河道弯曲系数越大，越利于污染物的混合，横向扩散系数也越大；河道越不规则，如河道两岸有丁坝、垛坝等河道整治建筑物，污染物混合越快，横向扩散系数也越大。

分析国内外的有关资料，并结合黄河水沙特性、河道游荡性、治河工程状况等自身的实际情况，以及个别河段所做试验研究成果，综合分析确定有关计算河段的横向扩散系数，取值范围在0.3～1.2 m2/s，其中顺直河段较小，弯曲河段较大。

6.主要排污口和支流口代表性排污条件的选择 为了便于对比和使用，本次研究工作选择了三种实际可能出现的情况作为设计代表性排污条件方案：

方案一：排污口和支流污废水和污染物排放量取现状年（1998年）枯水期实际排放量；

方案二：排污口污废水排放量不变，COD浓度达到国家《污水综合排放标准》，支流口水量不变，COD浓度超过国家《污水综合排放标准》按污水排放标准计；

方案三：排污口污废水排放量不变，COD浓度达到国家《污水综合排放标准》，支流口水量不变，COD浓度达到国家环保局行业标准（GHZB1-1999《地表水环境质量标准》第Ⅴ类，即支流口COD浓度达到40mg/l。

依据上述三个方案，黄河三门峡以下各主要排污口、支流口的废污水及污染物入黄河量设计情况见表11

（三）水功能敏感点的界定和计算结果

根据三门峡以下水功能区划和水功能敏感点的性质及其与排污口、支流口的位置关系，本研究通过确定水质目标约束断面、约束点及其相应约束条件，对黄河三门峡以下（不含小浪底库区）水功能敏感区和敏感点，进行了划分和界定：

水功能敏感点选取伊洛河口鱼类场产卵场、栖息地（分上下两个断面分析，上断面不包含伊洛河水质影响，下断面

包含伊洛河水质影响），郑州邙山、花园口城市供水取水口，济南老徐庄城市供水取水口，共5个约束点或者说是约束断面。新乡市菜园口（人民胜利渠渠首闸）城市供水取水口与郑州邙山取水口对岸相望，但由于其所取水量往往直接含有老蟒河和沁河污水，因而，不搬迁取水口或排污口是无法满足生活供水水质要求的。本次研究时，讨论了沁河和老漭河枯水期污水下排至郑州花园口取水口1km以下的问题，并对下移后对开封黑岗口水质的影响进行了分析。濮阳市渠村闸城市供水取水口距上游重污染支流天然文岩渠入黄河口不到1km，属于应该采取“搬迁”排污口或取水口才能解决问题的河段，本研究仅对其进行了一定的分析研究，不做为确定生态环境需水量的依据；济南市大王庙，以及引黄济津、引黄济青和其它城市取水口，由于其上游城市供水取水口到本取水口之间没有新的污染源加入，在上游水质达标后，下游取水口河段的水质也理应达标。因而，本研究没有将其选为水质约束敏感点。

另外，由于老漭河入黄口位置经常发生变化，而又是一个特别重要的大污染源，因而，本研究对其变化特性进行了分析。在计算邙山取水口的污染稀释、自净需水量时，我们假定老漭河在其上游16km处排入黄河；在计算花园口取水口环境需水量时，我们假定其与沁河一起排入黄河干流，构成对花园口水质产生影响。这样处理对两个关键的生活饮用

水取水口的供水安全是必要的。黄河三门峡以下水功能敏感区、敏感点设计计算条件及结果见表12。

从表12可见，黄河三门峡以下，伊洛河口鱼类产卵场、栖息地河段，在黄河上游水质好转（即依据零污染原理控制污染排放）的情况下，整个河段上断面的污染稀释自净水量需要115m3/s，下断面的污染稀释自净水量需要233 m3/s；郑州邙山城市生活取水口河段，若不考虑污水治理，需要621 m3/s的稀释自净水量；如若考虑污水治理能够达到国家规定的排放标准，需要有310 m3/s的稀释自净水量；如若考虑污水排放口达到国家标准，主要支流入黄河口达到国家环保局颁布GHZB1-1999《地表水环境质量标准》第Ⅴ类标准，需要的稀释自净水量为166 m3/s；郑州花园口取水口、开封黑岗口取水口，在不对本河段的污染源进行治理的情况下，需要的稀释自净水量为650~660 m3/s左右，在考虑污废水排放达标的情况下，需要的稀释自净水量为330~380 m3/s左右，在考虑排污口达到排放标准、支流口达到Ⅴ类（GHZB1-1999）标准的情况下，需要的稀释自净水量为130~200 m3/s左右。开封以下濮阳、济南河段，虽有少量的排污加入，但一般情况下构不成对城市取水口的污染危害。另外一个值得注意的问题是，新乡、濮阳城市供水取水口上

游不到1km，就分别有重污染支流漭河、沁河和天然文岩渠汇入，这是不符合《饮用水水源地管理规定》的，在支流污染不能很好治理的情况下，水质是没有保证的。济南市城市生活饮用水水源地上游，枯水季节虽然污染排放量较少，需要的稀释自净水量很少，但在黄河断流季节上游污水积存，或者是支流大汶河、金堤河突击排放的情况下，也往往产生严重污染。

五、河口地区生态环境需水量计算 （一）湿地生态需水量 1.湿地水文和水平衡模型

湿地生态需水量计算，专指以淡水维持的淡水湿地（包括天然和人工的湖泊、水库等）或微盐沼泽、芦苇湿地。滩涂湿地靠自然潮汐运动和降水补给，浅海湿地属海洋的一个部分，均不属于本研究的范围。因而，本部分所谓的湿地水文及其水平衡模式和以后部分提到的湿地生态需水量均是专指以淡水维持的淡水湿地和微盐沼泽湿地等。

湿地水文条件是湿地类型和湿地功能的最重要的决定因子。不同的水文条件赋予湿地生态系统不同的物理和化学属

性，对湿地生物系统起着决定性的选择作用。湿地水文包括水的输入、输出、水深、水流方式，淹没持续时间、季节和淹水频率等。水的输入主要有降水、地表径流、地下水补给、河流泛滥补给、河流侧渗补给等，水的输出主要有蒸发、地表径流和补给地下水等。见图3。

湿地水文状况主要是指湿地的水文周期，是湿地水位的季节性变化。不同湿地类型的水文周期是大不相同的。水周期的逐年恒定性决定着湿地的稳定性。湿地水周期是由三个因子作用的结果：①水进出的平衡；②地面等高线；③亚表层土壤、地质和地下水条件。第一个因子表达的是湿地水收支平衡，第二和第三个因子决定了湿地的蓄水能力

依据水量平衡原理，沼泽、湖库类湿地水平衡可用下列模型表示：

2.湿地自然保护区需水量

黄河三角洲湿地自然保护区，位于1976年黄河入海故道和现行流路两侧，总面积为15.33万hm2。1990年，保护区申请建立时，区内有林地面积1.44万hm2，占9.4%；草地面积5.55万hm2，占36.2%；水面面积（含芦苇地）3.96万hm2，占25.8%；滩涂面积3.85万hm2，占25.1%；其它用地

0.53万hm2，占3.5%。近年来，由于黄河断流频繁，小流量历时增多，河水漫滩机遇减少，侧渗补给到两岸湿地的水量也呈明显减少的趋势，使得区内部分湿地严重退化。据估计正常年份的湿地水面面积大约可减少了1万hm2左右，约占保护区湿地水面面积的1/4。

由于黄河三角洲自然保护区没有实地观测到的淡水水面和水体水文资料，本次研究通过现场查勘、专家咨询和收集研究有关的图集、报告等，对河口三角洲淡水湿地水文系统的基本认识是：三角洲现行河道和黄河故道、河口两侧的淡水湿地水面，主要是由于降水和黄河漫溢、侧渗补给形成和支撑的。黄河故道虽然已经不行水，但黄河故道水库及河道中的水资源仍然是引取的黄河水。没有黄河和黄河故道的漫溢、侧渗补给，自然保护区的淡水水面就会萎缩。近年来，保护区淡水湿地面积减少的实例已经证明了这一点；保护区水面面积的减少，主要有水面蒸发和植物蒸腾所造成，在降雨季节也有向外漫溢的水量，但由于河堤、海堤和河间洼地地形的制约，一般降水年份的外溢量较少；保护区湿地水体与地下的交换很微弱，这主要是由于滨海地形十分低平等原因造成的。为此，本次研究为简便起见，地下水的补给和渗漏略去不计；湿地水面汇流区的地表径流的补给与排泄，考虑到区域面积较小，且有黄河入海泥沙和海岸防潮堤防的阻拦，也将其正负影响忽略不计。于是，式10可以简化为：

本研究收集了黄河三角洲利津、垦利、呈口等气象站的多年实测气温、降雨、蒸发等资料，并依据同步系列较长的利津站降水、蒸发资料，以湿地自然保护区的水面面积为基数，计算了1964~1993系列年情况下的湿地生态需水量，计算结果见表13。

从表13可见，维持黄河三角洲湿地生态自然保护区处于良性状态的最大生态环境需水量为7.7亿m3，最小生态环境需水量为1.7亿m3，多年平均需水量大约为5.5亿m3。

3.水库湿地需水量

目前，河口三角洲地区已建成大中小型平原水库434座，总库容达到64855万m3。这些水库的平均水深一般在3～5m，水面总面积大约为13600hm2，是黄河三角洲湿地资源的重要组成部分。依据河口地区长系列的降水、蒸发资料计算，这些水库在正常运行的情况下，平均每年蒸发水量大约需要1.88亿m3，占水库总库容的29.0%；在极为干旱的年份，蒸发水量大约需要2.64亿m3，占水库总库容的40.7%；在特殊湿润的年份，蒸发水量大约需要0.58亿m3，占水库总库容的8.9%。见表13。

河口地区地势低平，地下水埋深一般仅有1~3m，尤其是平原水库的所在地，一般均为低洼积水区，水库通过库底向地下渗漏的量很少，一般仅有堤防跟脚才有少量的渗水，本次研究考虑到蒸发计算时，均为全年满库计算成果，数值可能有所偏大，因此，对水库渗漏水量不再计算。

4.其它湿地需水量和湿地生态需水总量

除上述湿地外，黄河三角洲地区淡水湿地还有河流水面、滩涂湿地，渠道和排水沟水面，以及路边湿地和一些位于规划开发区的低洼湿地等。这些湿地一般或受特定的防洪、输水功能制约，不需要计算生态环境需水量；或受地方土地开发和城镇建设需要，不能长期存留，不需要计算生态环境需水量。从自然的角度讲，渠道、路旁以及排水沟、河湿地，一般均为零散的、季节性的、甚至是比较短暂的输水湿地，对河口地区的生态环境和保护珍稀物种、候鸟迁徙影响不大。本研究不计算这些湿地的需水量。

由此可以推出，维持河口地区湿地生态环境的需水总量，即为自然保护区湿地生态需水量与平原水库湿地生态需水量之和。根据表13计算结果，河口三角洲湿地生态需水总量，多年平均为7.36亿m3，其中，自然保护区湿地生态需水量为5.48亿m3，占74.5%，平原水库湿地生态需水量为1.88亿m3，占25.5%；在十分典型的严重干旱年份，预计湿

地生态需水量大约需要10.34亿m3，在十分典型的湿润年份，预计湿地生态需水量大约需要2.27亿m3，两者相差3.6倍，说明河口地区的湿地生态需水量波动幅度比较大。本研究认为，湿地生态水面面积在年内与年际之间有所波动的是一种正常的自然现象，因而，在以后的计算中，多以多年平均需水量7.36亿m3，作为考虑湿地生态需水量的依据。

（二）河口海域和鱼类洄游需水量 1.河口海域生物资源与黄河的关系

根据文献有关文献报道[9]，黄河口及其附近海域鱼类的数量分布与海水的温度、盐度的关系存在着以下规律，春季海水的温、盐度的变化与梭子鱼和鲈鱼的数量分布密切相关，温度起决定作用，温度对这两种鱼类数量的影响程度更大；夏季海水的温度、盐度与鳀鱼、黄鲫、鲈鱼、小黄鱼、银鲳、焦氏舌鳎等6种鱼的数量分布关系相当显著，盐度影响大于温度；秋季斑鱼祭、黄鲫、刺头梅童鱼、小黄鱼、银鲳、焦氏舌鳎等的数量分布受海水盐度影响较大;冬季海水温、盐度对刀鲚、梭鱼、黑鳃梅童鱼、绵虾等有一定的影响，但并不显著。此外4～6月份是鱼虾产卵、孵化的高峰季节，海水的适宜盐度为23～27‰之间，一般情况下黄河口及其附近海域的盐度在30‰左右，此期间的盐度要求对鱼虾的产卵、孵化具有重要意义。

2.河口海域和鱼类洄游需水量

80年代中期，黄河水利委员会在进行水资源利用规划时，关于入海水量问题曾征求过国家水产部门的意见，依据该部门的估计，满足黄河河口海域鱼虾生长条件的要求，需要黄河在每年的4~6月份下泄入海水量60亿m3。如果黄河为枯水年，可在4月份集中下泄20亿m3[10]。根据大量的观测资料分析，渤海水域低盐度中心常位于黄河口外，一般情况下可在22‰以下，80年代以来有明显偏高的趋势；在黄河入海流量为300～500m3/s时，涨潮时感潮河段的盐度为25‰左右，相应口门外附近海域的盐度为30‰左右;低潮时淡水水舌突出于口门以外海域，感潮段完全受淡水控制，盐度为零，相应口门外附近海域的盐度为25～27‰左右。由此可以计算出：4～6月份入海总水量在24～40亿m3，即可基本满足鱼虾产卵、孵化所需要的海水盐度要求[11]。

黄河下游的洄游性鱼类主要有鲚鱼、银鱼和鳗鲡等，80年代中后期，黄河三门峡以下仍有凤鲚产卵场，少时捕获有鳗鲡和刀鲚。根据本次调查和有关资料分析，在黄河入海水量大于50m3/s时，对鱼类洄游影响不大。为此本研究参照以往的工作成果，将海、河洄游鱼类的溯河洄游最小流量定为50m3/s。

（三）河口三角洲生态环境需水总量

在黄河河口地区，需要黄河供给淡水维持生态平衡的需水量主要包括：①三角洲湿地生态需水量，②河口近海生物需水量，③河流、海洋洄游性鱼类最小需水量，④河口景观环境需水量等，共四个部分。这四个部分用水之间，既有各自的独立性，也有相互之间的重复和共同拥有。同时，这些用水有的还与黄河下游特有的输沙用水相重复；平原水库作为湿地生态用水的一个部分，还可能与河口地区的工业、农业和城镇、农村生活用水有重复。因而，确定河口三角洲地区生态环境用水总量，还需要分时段、分季节地研究和区分这些用水之间的重复和交叉。

根据《黄河的重大问题及对策》和其它研究成果，黄河下游输沙入海水量主要发生在汛期（7~10月），输沙入海水量大约需要150亿m3，输沙入海流量一般应达到2000m3/s以上。与上述研究的汛期生态环境需水量相比，输沙入海用水无论是水量还是流量，都远大于前者。因而，从大的方面上来讲，汛期输沙入海用水可以全面兼顾汛期环境基流，也可以全面兼顾汛期河流、海洋鱼类洄游用水。但是本研究建议，在进行汛期输沙用水水量调度操作时，应尽可能的避免过大、过多的水量变幅，尽可能地减少泥沙含量，积极防止因输沙不当而造成严重的河流和近海生态危机。

河口三角洲地区平原水库水面广阔，是河口三角洲湿地面积的重要组成部分，也是该地区工业、农业和城镇生活的关键水源。本研究计算的水库蒸发耗散水量是否与经济和生活供水分配水量有重复，也是确定三角洲地区生态环境需水量多少的重要因素。据统计，1990～1997年河口地区平均年供水量为15.1亿m3，其中引黄供水14.2亿m3，占94%，地下水0.89亿m3，占6%。在1990～1997年的引黄供水量中，最小年份的供水量为12.4亿m3(1990年)，最大年份的供水量达到16.2亿m3 (1993年)[12]，见表14。依据国务院制定的黄河水量分配方案，山东省的黄河水量分配权共有70亿m3，其中河口地区为7.8亿m3，与河口地区供水现状和进一步开发、发展的需求相差太大。为此，本研究建议将河口三角洲平原水库蒸发、耗散水量计入生态环境需水量（仅限东营市，不得向上游地区类推）。这样做的主要理由是：①三角洲平原水库已经成为该地区湿地生态环境的重要组成部分，并且随着水库水面的不断扩大，三角洲湿地生态环境没有因黄河断流而显著恶化。相反地，鸟类的种群、数量都比断流不太严重的80年代有了显著增加，这其中的变化与平原水库的增加不无关系；②平原水库建设占地，多数本来就是三角洲地区的低洼湿地，水库建设使得这些地区的湿地面积更加稳定，多耗水量理应计入生态用水。

（三）水污染物总量控制方案 1.计算模型

(1)以现状排放量为基点的计算模型

以现状实际排污为基点，以水功能区水质目标为控制的污染物削减量计算模型为：

(2)以工矿企业排污口达标为基点的计算模型

以工矿企业排污口达标为基点的污染物削减量计算模型为：

其它符号以以同前。

排污口污染物浓度标准按GB8978-1996《污水综合排放标准》一级现有值控制，即COD取100mg/l，氨氮取15mg/l；当排污口现状污染物浓度小于排放标准时，按现状实际排放浓度计算。

(3)以排污口达标和支流口达到地方规划水质目标的计算模型

以排污口达标和支流口达到地方规划水质目标的污染物削减量计算模型为：

支流口污染物浓度标准按GHZB1-1999《地表水环境质量标准》第Ⅴ标准控制，即COD取40mg/l，氨氮取1.5mg/l；当支流口污染物浓度小于规划水质目标时，按现状实际排放浓度计算。

其它符号以以同前。黄河三门峡以下不同控制方案的污染物总量计算成果见表19。

2.污染物总量控制方案

从表19可见，三门峡以下各主要功能区的污染物削减量，若按照规划制定的水环境保护目标进行控制，COD需要削减146kg/d，占现状实际入河量384kg/d的42.0%；氨氮需要削减28.5kg/d，占现状实际入河量的75.7%。若按污水排放口达标进行控制，COD仅能削减掉现状入河量的26.0%，氨氮仅能削减掉现状入河量的17.2%。由此可见，单纯依靠污水排放口达标排放，是不能解决重点功能区的水污染问题的；

如若按照在污水达标排放的基础上，加强重点支流的治理和保护，实现地方政府提出支流最低水功能目标达到地面水环境质量Ⅴ类标准，则COD的削减率可以达到64%，比环境达标削减率42%高出22%，氨氮的削减率可以达到70%，与实现环境达标削减率75.7%相近。因而，从总体上说，只要按照国家和地方政府有关部门提出的污水达标排放和支流水质治理达标（Ⅴ类水标准）的目标进行控制，三门峡以下各主要河段的水环境质量即可实现规划制定的水质保护目标。

然而，我们也应当看出，上述结论是在没有考虑到面源污染和某些功能区的特殊情况下得出的。对于三门以下各重点功能区的实际情况而言，有些功能区的城市供水取水口就在排污口下游不足1km处，严重违反了生活饮用水水源管理规定，只有通过搬迁排污口或者是取水口的方式进行解决问题，否则，单靠污染治理是无法解决的；对于面源污染而言，首先需要加强防范、控制污染，具体的污染治理与水质的关系问题应当另列专题研究。

主要参考文献：

1 黄河流域水资源保护局，黄河干流纳污量调查报告，1999年12月；

2 农业部生物多样性计划编写组，中国农业部门生物多样性保护行动计划，中国农业出版社，1993年；

3 中国科学院动物研究所鱼类组与无脊椎动物组，《黄河渔业生物学基础初步调查报告》，科学出版社，1959年。

4 田家怡 贾文泽等著，黄河三角洲生物多样性研究，青岛出版社，1999年12月；

5 海河流域水资源保护局，海河流域环境用水分析研究，2001年6月；

6 Donald J.Orth and O. Eugene Maugh,Evaluation Of The “Montana Method” For Recommending Instream Flows In Oklahoma Streams, Oklahoma Cooperative Fishery Research Unit, Oklahoma State University;

7 水利部黄河水利委员会编译，法国卢瓦尔河—布列塔尼流域水资源整治及管理指导纲要，2000年；

8 黄河流域水资源保护局，黄河干流水资源保护规划，2001年10月；

9 山东省黄河口区海岸带和海涂资源综合调查领导小组办公室，山东省黄河口区海岸带和三角洲资源综合调查报告，1986年；

10 水利部黄河水利委员会设计院，黄河水资源利用，1986年；

11 何宏谋 陈红莉，黄河断流对河口地区生态环境的影响，黄委会勘测规划设计研究院，2000年；

12 水利部黄河水利委员会设计院，黄河河口治理规划报告，2000年9月；

13 扬广俊等译，世界环境报告（1996年），山东人民出版社，1999年。

14 水利部黄河水利委员会，黄河流域片水功能区划报告（送审稿），2000年11月。

* 参加本项研究工作的还有邱保冲、程进豪、高玉玲、刘晓丽等。

作者单位：黄河水资源保护科学研究所

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