大通湖流域水環(huán)境控制單元?jiǎng)澐旨捌涔芸貙?duì)策

李玉山 成應(yīng)向 葛 飛*

(1.湘潭大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，湖南 湘潭 411105；2.湖南省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，長(zhǎng)沙 410014)

流域控制單元的劃分是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外流域?qū)嵤┧h(huán)境精細(xì)化管理的一種發(fā)展趨勢(shì)[1]。在流域水環(huán)境管理中，將整個(gè)流域劃分為多個(gè)控制單元進(jìn)行精細(xì)化管理，可以使復(fù)雜的流域水環(huán)境問(wèn)題簡(jiǎn)單化、細(xì)化，從而使流域水環(huán)境問(wèn)題得到有效治理。目前，國(guó)際上應(yīng)用控制單元進(jìn)行水環(huán)境管理做的較好的是美國(guó)[2-7]，它已經(jīng)建立起完整的TMDL流域水環(huán)境管理體系。而在國(guó)內(nèi)，隨著近年來(lái)“三線一單”( 生態(tài)保護(hù)紅線、環(huán)境質(zhì)量底線、資源利用上線和環(huán)境準(zhǔn)入負(fù)面清單)的提出，對(duì)控制單元的劃分研究逐漸受到相關(guān)人員的重視。根據(jù)目前的文獻(xiàn)資料[8-20]，國(guó)內(nèi)對(duì)水環(huán)境控制單元的劃分研究主要集中在劃分指標(biāo)、劃分方法和控制單元尺度方面。對(duì)于控制單元?jiǎng)澐种笜?biāo)，研究逐漸從單一劃分指標(biāo)(行政區(qū)劃或流域范圍)向多指標(biāo)(流域范圍、行政區(qū)劃、監(jiān)測(cè)斷面、水功能區(qū)劃等)綜合考慮轉(zhuǎn)變。對(duì)于控制單元?jiǎng)澐址椒ǎ壳盎静捎肁rcGis水文分析法，首先提取流域水系及匯水范圍，然后疊加行政區(qū)劃等確定控制單元。對(duì)于控制單元?jiǎng)澐殖叨龋?dāng)前研究較多的是地市級(jí)、大流域控制單元的劃分，而對(duì)于縣鎮(zhèn)(鄉(xiāng))級(jí)、人工干預(yù)(人工電排渠和運(yùn)河)較為突出的平原河網(wǎng)地區(qū)小流域的劃分則幾乎處于空白狀態(tài)。大通湖流域作為平原河網(wǎng)地區(qū)小流域，由于水質(zhì)污染較為嚴(yán)重，“十三五”期間被環(huán)保部認(rèn)定為益陽(yáng)市四個(gè)水質(zhì)需改善國(guó)家控制單元之一。在此背景下，為了有效進(jìn)行大通湖流域水環(huán)境治理，研究以“三線一單”環(huán)境管控單元?jiǎng)澐纸Y(jié)果為基礎(chǔ)，綜合流域?qū)嶋H情況，同時(shí)將水功能區(qū)劃河湖整合到控制單元?jiǎng)澐诌^(guò)程當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)大通湖流域國(guó)控單元的進(jìn)一步劃分。劃分結(jié)果能夠充分體現(xiàn)研究區(qū)水污染特征，有效整合了現(xiàn)有水功能區(qū)劃監(jiān)測(cè)體系和其它河渠監(jiān)測(cè)體系，有效銜接了“三線一單”中環(huán)境管控單元?jiǎng)澐值幕疽蠛蛣澐纸Y(jié)果，使其更加便于行政管理和相關(guān)水環(huán)境管理項(xiàng)目的實(shí)施。更重要的是，基于劃分結(jié)果，結(jié)合水功能規(guī)劃河湖和“三線一單”中優(yōu)先管控單元、重點(diǎn)管控單元以及一般管控單元中的相關(guān)鄉(xiāng)鎮(zhèn),建立大通湖流域“優(yōu)先控制單元-優(yōu)先控制鄉(xiāng)鎮(zhèn)-優(yōu)先控制河湖”三級(jí)水環(huán)境管理體系，從而實(shí)現(xiàn)大通湖流域水環(huán)境精細(xì)化、差異化管理。

1 研究區(qū)概況

1.1 地理位置與行政區(qū)劃

大通湖位于湖南省益陽(yáng)市北部，西面、北面與南縣相鄰，東面、南面與大通湖區(qū)接壤，并與沅江市四季紅鎮(zhèn)相連，是洞庭湖湖中之湖，隸屬于大通湖區(qū)管轄。湖泊面積82.7 km2。湖面東西極長(zhǎng)15.75 km,南北寬13.7 km,形狀近似三角形。湖岸堤線長(zhǎng)約50 km,平均水深2.5 m,常年蓄水2.32億m3。 地理區(qū)域處于東經(jīng)112°17'～112°42',北緯29°4'～29°22'之間。根據(jù)2020年中國(guó)社會(huì)統(tǒng)計(jì)年鑒，大通湖流域包括南縣、大通湖區(qū)和沅江市三個(gè)縣級(jí)行政區(qū)域的部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)。具體包括南縣青樹(shù)嘴鎮(zhèn)、明山頭鎮(zhèn)、烏嘴鄉(xiāng)、華閣鎮(zhèn)胡子口河以西部分地區(qū)、茅草街鎮(zhèn)沱江以東部分地區(qū)，大通湖區(qū)北洲子鎮(zhèn)、河壩鎮(zhèn)、千山紅鎮(zhèn)、金盆鎮(zhèn)、南灣湖農(nóng)副業(yè)基地，沅江市四季紅鎮(zhèn)、陽(yáng)羅洲鎮(zhèn)、草尾鎮(zhèn)和黃茅洲鎮(zhèn)塞陽(yáng)運(yùn)河以西部分地區(qū)，合計(jì)12鎮(zhèn)1鄉(xiāng)1農(nóng)副業(yè)基地。

1.2 水功能規(guī)劃河湖

根據(jù)《湖南省主要地表水系水功能區(qū)劃》和《益陽(yáng)市水功能區(qū)劃》規(guī)定，大通湖流域共劃分有10個(gè)二級(jí)水功能區(qū)，詳見(jiàn)表1和圖1。

表1 水功能規(guī)劃河湖表

1.3 監(jiān)測(cè)斷面分布

為了及時(shí)了解大通湖渠道水質(zhì)情況。根據(jù)現(xiàn)有資料，目前大通湖流域設(shè)置有36個(gè)市控監(jiān)測(cè)斷面和1個(gè)國(guó)控監(jiān)測(cè)斷面。具體分布如圖2所示。

2 研究區(qū)控制單元?jiǎng)澐?/h2>

2.1 劃分原則與劃分指標(biāo)

(1)劃分原則

控制單元?jiǎng)澐衷瓌t是控制單元?jiǎng)澐旨夹g(shù)流程實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)[1,21]。根據(jù)國(guó)內(nèi)外對(duì)水環(huán)境控制單元?jiǎng)澐值难芯浚Y(jié)合大通湖流域水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的特征以及劃分后各控制單元管理統(tǒng)計(jì)的需要等，本文控制單元?jiǎng)澐肿裱韵?個(gè)原則：①水系完整性原則，②水體類型隔離原則，③水生態(tài)分區(qū)完整性原則，④清潔邊界原則，⑤便于管理、易于實(shí)施原則 。

(2)劃分指標(biāo)

圖1 大通湖流域水功能規(guī)劃河湖圖

圖2 大通湖流域控制斷面分布圖

要想使控制單元?jiǎng)澐纸Y(jié)果更具流域管理的可行性，就要根據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況和水環(huán)境管理要求選擇合適的劃分指標(biāo)。

大通湖流域控制單元?jiǎng)澐种饕紤]以下幾類指標(biāo):①自然地理指標(biāo)：包括流域地形地貌、水系空間分布等；②水生態(tài)和水環(huán)境指標(biāo)：包括水生態(tài)功能分區(qū)、主要污染源分布和控制斷面分布等；③社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：主要包括流域行政區(qū)劃圖等。

2.2 劃分步驟

為了使研究區(qū)控制單元?jiǎng)澐纸Y(jié)果更加合理且更具有可實(shí)施性，我們根據(jù)劃分原則，結(jié)合劃分指標(biāo)，采用逐層劃分的方式，最終獲得劃分結(jié)果。

(1)一層劃分：基于流域全覆蓋性原則和水系完整性原則，首先選取匯水范圍能夠覆蓋整個(gè)流域的河渠、湖泊，利用ArcGIS繪圖軟件進(jìn)行匯水范圍繪制，匯水范圍界限不明顯的多條河渠、湖泊合并到一個(gè)匯水范圍內(nèi)，最終將不同的匯水范圍作為一層劃分結(jié)果。基于水體類型隔離原則，將大通湖內(nèi)湖作為獨(dú)立的控制單元進(jìn)行后續(xù)水環(huán)境管理。

(2)二層劃分：基于水生態(tài)分區(qū)完整性原則，在一層劃分結(jié)果的基礎(chǔ)上，將水生態(tài)功能規(guī)劃圖疊加上去，對(duì)同一條河流不同的水功能規(guī)劃河段進(jìn)行再分配，對(duì)不同控制單元或不同河流具有相同水功能規(guī)劃的河段進(jìn)行再合并，在此基礎(chǔ)上對(duì)一層劃分結(jié)果進(jìn)行合理調(diào)整，得出二層劃分結(jié)果。

(3)三層劃分：首先基于便于管理、易于實(shí)施原則，在一層劃分的結(jié)果上，將研究區(qū)行政區(qū)劃圖疊加上去，并充分考慮研究區(qū)現(xiàn)有監(jiān)測(cè)斷面和主要污染源分布現(xiàn)狀，對(duì)二層劃分結(jié)果進(jìn)行合理調(diào)整，盡可能的使最小行政單位不跨多個(gè)控制單元或者同一個(gè)控制單元不跨多個(gè)行政單位，以便于后續(xù)管控政策的實(shí)施。其次，基于清潔邊界原則，將水質(zhì)目標(biāo)較高的清潔水區(qū)域作為控制單元之間的邊界，以便于獨(dú)立制定控制單元水質(zhì)目標(biāo)管理方案。最后，根據(jù)DEM高程數(shù)據(jù)和湖泊概況，對(duì)整個(gè)研究區(qū)的流域邊界進(jìn)行人工修整，得出最終劃分結(jié)果。

2.3 劃分結(jié)果及命名

通過(guò)三層劃分，最終大通湖流域控制單元的劃分結(jié)果如圖3所示。

圖3 大通湖流域控制單元?jiǎng)澐謭D

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于流域控制單元的命名并未形成一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)[22]。因此，根據(jù)大通湖流域?qū)嶋H情況，將控制單元分別命名為101烏嘴鄉(xiāng)-明山頭鎮(zhèn)控制單元、102河壩鎮(zhèn)-金盆鎮(zhèn)控制單元、103四季紅鎮(zhèn)控制單元、104草尾鎮(zhèn)-陽(yáng)羅洲鎮(zhèn)控制單元、105千山紅鎮(zhèn)-南灣湖控制單元、106茅草街鎮(zhèn)-青樹(shù)嘴鎮(zhèn)控制單元和107大通湖控制單元。

2.4 與“三線一單”劃定的環(huán)境管控單元的聯(lián)系與區(qū)別

2.4.1 劃分結(jié)果對(duì)比分析

根據(jù)益陽(yáng)市2021年12月公開(kāi)的相關(guān)資料及環(huán)境管控單元圖(圖4)，對(duì)比研究劃分結(jié)果可知，“三線一單”中，烏嘴鄉(xiāng)與和河壩鎮(zhèn)部分區(qū)域合并成了一個(gè)管控單元(包括大通湖湖體)，河壩鎮(zhèn)剩余區(qū)域(主要是河壩鎮(zhèn)相關(guān)街道，約17.54 km2)作為一個(gè)獨(dú)立的控制單元，明山頭鎮(zhèn)則與南縣華閣鎮(zhèn)，大通湖區(qū)北洲子鎮(zhèn)、金盆鎮(zhèn)合并成了一個(gè)控制單元，而研究劃分結(jié)果則是將烏嘴鄉(xiāng)和明山頭鎮(zhèn)劃分成了一個(gè)控制單元(101控制單元)，華閣鎮(zhèn)(大通湖流域部分)、河壩鎮(zhèn)、北洲子鎮(zhèn)和金盆鎮(zhèn)合并成了一個(gè)控制單元(102控制單元)，大通湖湖體作為獨(dú)立的控制單元(107控制單元)；“三線一單”中將沅江市四季紅鎮(zhèn)、陽(yáng)羅洲鎮(zhèn)和黃茅洲鎮(zhèn)(包括非大通湖流域部分)劃分為一個(gè)管控單元，而沅江市草尾鎮(zhèn)和大通湖區(qū)千山紅鎮(zhèn)合并成了一個(gè)管控單元，南灣湖農(nóng)副業(yè)基地作為獨(dú)立的控制單元。研究劃分結(jié)果則將四季紅鎮(zhèn)作為獨(dú)立的控制單元(103控制單元)，沅江市草尾鎮(zhèn)、陽(yáng)羅洲鎮(zhèn)和黃茅洲鎮(zhèn)(大通湖流域部分)合并成一個(gè)控制單元(104控制單元)，大通湖區(qū)千山紅鎮(zhèn)與南灣湖農(nóng)副業(yè)基地合并成一個(gè)控制單元(105控制單元)。“三線一單”中南縣茅草街鎮(zhèn)(大通湖流域部分)和南縣其他部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)劃分到了一個(gè)管控單元，青樹(shù)嘴鎮(zhèn)作為一個(gè)獨(dú)立的控制單元進(jìn)行管控。研究劃分結(jié)果將青樹(shù)嘴鎮(zhèn)與茅草街鎮(zhèn)合并成了一個(gè)控制單元(106控制單元)。 具體劃分結(jié)果見(jiàn)圖4和圖5。

事實(shí)上，“三線一單”環(huán)境管控單元與原益陽(yáng)市劃分的水環(huán)境管控分區(qū)基本重合。值得區(qū)別的一點(diǎn)是，“三線一單”環(huán)境管控單元中的重點(diǎn)管控單元在水環(huán)境管控分區(qū)中分為了水工業(yè)重點(diǎn)管控區(qū)和水城市重點(diǎn)管控區(qū)，另外，“三線一單”中沅江市四季紅鎮(zhèn)、陽(yáng)羅洲鎮(zhèn)和黃茅洲鎮(zhèn)(包括非大通湖流域部分)三鎮(zhèn)屬于一個(gè)優(yōu)先管控單元，而在水環(huán)境管控分區(qū)中則屬于一般管控區(qū)?；谏鲜銮闆r，文中我們僅僅將研究劃分的控制單元與“三線一單”環(huán)境管控單元進(jìn)行對(duì)比分析。

圖4 益陽(yáng)市環(huán)境管控單元圖

圖5 大通湖流域“三線一單”環(huán)境管控單元圖

2.4.2 二者的聯(lián)系與區(qū)別

通過(guò)對(duì)“三線一單”相關(guān)內(nèi)容[23-32]以及文件資料的分析研究認(rèn)為，研究劃分結(jié)果與“三線一單”環(huán)境管控單元既有一定的聯(lián)系，又存在一定的區(qū)別。

二者的聯(lián)系是，研究劃分的控制單元是以“三線一單”環(huán)境管控單元成果為基礎(chǔ)而得出的，都是以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為最小行政管理單位的管控區(qū)域。基于研究劃分結(jié)果，結(jié)合“三線一單”環(huán)境管控單元可以構(gòu)建相應(yīng)的大通湖流域水環(huán)境管理體系(詳見(jiàn)3.1)。區(qū)別是，一方面，研究是以大通湖流域?yàn)閷?duì)象，重點(diǎn)統(tǒng)籌考慮行政管理和流域管理而劃分的水環(huán)境控制單元，其目標(biāo)是整體改善大通湖流域水質(zhì)污染狀況。而根據(jù)文件資料，“三線一單”環(huán)境管控單元是一種基于行政區(qū)劃的綜合性的環(huán)境管控單元，分成了優(yōu)先管控單元、重點(diǎn)管控單元和一般管控單元三類，其目標(biāo)是建立生態(tài)環(huán)境分區(qū)管控體系，實(shí)現(xiàn)環(huán)境治理體系和治理能力現(xiàn)代化。此外，文件資料明確了“三線一單”環(huán)境管控單元?jiǎng)澐诌^(guò)程中把大通湖區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)納入到了南縣和沅江市當(dāng)中。而研究劃分過(guò)程則是按照現(xiàn)有行政區(qū)劃(大通湖區(qū)、南縣、沅江市)進(jìn)行的控制單元?jiǎng)澐帧?/p>

3 基于控制單元的管控對(duì)策

在2.3節(jié)控制單元?jiǎng)澐纸Y(jié)果的基礎(chǔ)之上，結(jié)合相關(guān)資料和研究區(qū)實(shí)際情況，我們提出了相應(yīng)的水環(huán)境管控對(duì)策[33-34]。

3.1 構(gòu)建水環(huán)境管理體系

根據(jù)“三線一單”環(huán)境管控單元?jiǎng)澐殖晒?，識(shí)別優(yōu)先管控單元、重點(diǎn)管控單元和一般管控單元中的優(yōu)先管控鄉(xiāng)鎮(zhèn)、重點(diǎn)管控鄉(xiāng)鎮(zhèn)和一般管控鄉(xiāng)鎮(zhèn)。在此基礎(chǔ)上，確定研究劃分的控制單元中的優(yōu)先控制單元和優(yōu)先管控鄉(xiāng)鎮(zhèn)。結(jié)合水功能規(guī)劃河湖水質(zhì)狀況，確定各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)優(yōu)先管控的河段。在此基礎(chǔ)上，建立大通湖流域“優(yōu)先控制單元-優(yōu)先控制鄉(xiāng)鎮(zhèn)-優(yōu)先控制河段”三級(jí)水環(huán)境管理體系。

3.2 構(gòu)建水環(huán)境監(jiān)測(cè)體系

在現(xiàn)有大通湖體周邊監(jiān)測(cè)斷面基礎(chǔ)上，增設(shè)鎮(zhèn)級(jí)、鎮(zhèn)村級(jí)和村級(jí)交界監(jiān)測(cè)斷面，構(gòu)建基于控制單元的大通湖流域水環(huán)境監(jiān)測(cè)體系和自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。一方面，增設(shè)的監(jiān)測(cè)斷面能夠全面反映各個(gè)控制單元的河渠、重要污染源等的水質(zhì)狀況。另一方面，基于控制單元，建立“水質(zhì)斷面-控制河段-對(duì)應(yīng)陸域”污染物源與水質(zhì)的相應(yīng)關(guān)系，以便追蹤朔源，更好的實(shí)施水環(huán)境目標(biāo)精細(xì)化、智能化管理。

3.3 實(shí)施水質(zhì)管控責(zé)任制

構(gòu)建各控制單元水質(zhì)目標(biāo)管控責(zé)任制，明確各級(jí)政府部門水環(huán)境管理工作職責(zé)和工作內(nèi)容，提高水環(huán)境管理工作質(zhì)量和效能，全面提升整個(gè)流域水環(huán)境管理工作水平；實(shí)施水環(huán)境管理目標(biāo)獎(jiǎng)懲制度，建立推動(dòng)水環(huán)境管理工作的長(zhǎng)效機(jī)制，充分調(diào)動(dòng)各級(jí)管理部門的工作積極性， 保障水質(zhì)管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)論與不足

(1)在ArcGis等相關(guān)繪圖軟件的支持下，根據(jù)劃分原則，結(jié)合劃分指標(biāo)最終將大通湖流域劃分成7個(gè)控制單元。并將劃分結(jié)果與“三線一單”環(huán)境管控單元的聯(lián)系與區(qū)別進(jìn)行了詳細(xì)論述。同時(shí)，基于劃分的控制單元，從水環(huán)境管理體系構(gòu)建、水環(huán)境監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建和水質(zhì)管控責(zé)任制實(shí)施三個(gè)方面提出了相應(yīng)的流域管控對(duì)策。

(2)由于本研究?jī)H是基于自然地理指標(biāo)、水生態(tài)及水環(huán)境指標(biāo)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)三類指標(biāo)而劃分的控制單元，因此，劃分結(jié)果尚有不合理之處，各控制單元的邊界也需在實(shí)際管理中進(jìn)一步調(diào)整和完善。