中國湖泊水資源問題與優化調控戰略
提 要：湖泊水資源在國民經濟和社會可持續發展中占有重要的位置，實施優化調控戰略是中國湖泊水資源可持續開發利用的重要途徑。文中扼要綜述了中國湖泊水資源特點和開發利用中存在水資源短缺、湖泊水資源污染和相關問題，指出湖泊資源優化調控的思路是進行湖泊流域系統的綜合調控，目前針對中國湖泊水資源問題的優化戰略措施包括：實施湖泊水資源流域管理戰略、建立流域節約型國民經濟體系、增加科技投入并因地制宜實施環境整治、流域污染的全過程與全方位控制、實施環境教育戰略。
水資源是湖泊資源的核心，是湖泊生態系統維持和發展的物質基礎。在現代人類活動的影響下，我國湖泊水資源問題日益突出，實施以湖泊水資源為核心的優化調控戰略是改善湖泊生態環境、協調湖泊流域可持續發展和湖泊水資源可持續利用的關鍵。
1 湖泊水資源特點
1.1 湖泊水資源廣泛分布，具有明顯區域性
中國湖泊數量眾多、分布廣泛，其中 1km2 以上的湖泊 2759 個，湖泊面積達 91019.63km2，總蓄水量 710km2[1]。中國地域遼闊，自然環境復雜、區域分異明顯，從而使得我國的湖泊出現顯著的區域差異（表 1）。
表 1 中國不同區域湖泊水資源特征
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1.2 內陸區湖泊與外流區湖泊水資源差異顯著
青藏高原和蒙新高原地區面積＞1.0km2 的湖泊數量多達 1863 個，占全國湖泊數量（面積＞1.0km2）的 67.5%；而東北、長江中下游、西南地區的湖泊數量（面積＞1.0km2）僅占全國湖泊的 32.5%。蒙新高原多為內陸湖，青藏高原東部和南部則多為外流湖泊，內陸湖與外流區湖泊水資源存在顯著差異（表 2）。
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1.3 湖泊水資源的年內季節變化與多年變化顯著
受季風氣候的影響，中國東部湖泊分布區湖泊水資源量的季節變化大體與降水量的年內分配呈一致趨勢：夏季降水豐沛，入湖地表徑流最大，湖泊水位最高。云貴高原和華北地區春季降水少，加上農業灌溉用水增加，雨季到來之前的 5～6 月份水位最低[2、3]。長江中下游平原湖泊如太湖、巢湖在 2 月份水位最低，3 月份開始上升至 6～7 月份梅雨季節后期（7 月份）達到高水位，梅雨結束后，雨帶北移，湖泊水位降低，8～9 月份臺風活動影響加強，往往在 10 月份出現第二個高水位[4]；鄱陽湖、洞庭湖受流域來水和長江水位頂托影響，多年平均的水位年過程線有單峰型和雙峰型，單峰型出現在 5～6 月份，雙峰型出現在 5～6 月和 7～9 月期間[5]。東北地區的湖泊受冰雪融水補給的影響在 4、5 月份開始增加，水位上升，并在 8～9 月份出現水位峰值；青藏高原和蒙新高原（盆地）山地湖泊冰雪融水的補給占重要位置，受冰雪融水的影響，4～5 月份水位開始上升，并在 5～6 月份出現高水位；夏季降水較多情況下，多在 8～9 月份再次出現高水位，此后下降。外流區湖泊水位年變幅大于內陸區湖泊，外流區洞庭湖達 8.52m, 鄱陽湖為 7.07m，鏡泊湖達 7.51m，其余湖泊一般年變幅在 0.78～3.93m；內陸區湖泊水位年變幅較小，如青海湖 1967 年最大年變幅為 0.66m，呼倫湖年變幅僅 0.06m，博斯騰湖為 0.21m；在人為興建水閘控制之后，水位年變幅呈變小趨勢，如南四湖、洪澤湖[1]。中國湖泊水資源的多年變化在東部外流區和內陸區差異顯著，外流區湖泊水資源量的變化存在豐水年和枯水年差異，但水資源量的多年變化趨勢基本保持平衡；水資源質的多年變化呈惡化趨勢，如太湖 1981 年到 1991 年間，總氮、總磷和葉綠素分別增長了 1.5 倍、3 倍和 21 倍[1]。內陸區湖泊水資源一般入不敷出，水資源量的多年變化呈減少趨勢，湖泊水質向咸化、鹽湖發展。
1.4 現代人類活動對湖泊水資源的影響強烈
我國內陸湖泊流域在現代人類活動的干預下，大量攔截入湖徑流，造成內陸區湖泊水資源急劇減少，湖泊面積快速萎縮甚至干涸[1、6]（表 3），已造成舉世罕見的湖泊生態災難。
表 3 中國內陸區部分湖泊面積變化
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中國東部外流區湖泊水資源受過量人為有機污染的影響，水質惡化問題突出，大型淡水湖泊的有機污染和富營養化對湖泊生態環境、社會經濟發展造成巨大影響。例如 1990 年太湖藻類爆發，引發一場嚴重的水質性缺水危機，僅無錫市因自來水廠取水口附近水質問題導致無錫 46 家企業停產，直接經濟損失高達 1.3 億元[7]；同時，湖泊藻類爆發區域水體溶解氧降低，造成魚類窒息死亡達 4.45×104kg[8]。
2 湖泊水資源問題
2.1 水資源短缺問題
（1）內蒙古—新疆干旱半干旱氣候區的湖泊水資源短缺本區氣候干旱，降水稀少，湖泊水量收支不平衡，由于入湖徑流急劇減少，湖泊水資源短缺嚴重，湖水咸化、逐步向鹽湖和干鹽湖方向發展。湖泊水資源短缺造成的咸化過程是現代自然環境條件下的必然趨勢，需要強調的是湖泊所在流域的人類活動，大量攔截入湖地表徑流，造成湖泊水資源短缺的問題更加突出，加速了干旱氣候區湖泊的萎縮、咸化和消亡過程。以內蒙古岱海為例，精確計算發現在 1970～1995 年間 3.85m 的水位降幅中，有 0.68m 是氣候原因造成的，有 3.17m 是人類活動影響的結果[9]。內陸干旱氣候區湖泊近代普遍存在流域人類活動攔截地表徑流造成湖泊萎縮、水位降低，湖泊迅速咸化甚至干涸的環境演變過程。
（2）青藏高原湖泊水資源短缺與湖泊萎縮青藏高原地區氣候比較嚴寒，降水稀少，夏季冰雪融水是湖泊的主要補給形式。由于蒸發大于湖水補給量，湖泊多處于萎縮狀態，在濱岸區留下多級古湖岸沙堤。近期部分湖泊表現出快速萎縮，如可可西里地區的茍仁錯，1990 年面積 23.5km2，平均水深 1.3m 以上，1998 年湖泊僅留下一層形成結晶巖的飽和鹵水；青藏高原的湖泊變化具有從南向北幅度逐漸增大的帶狀分布特征，尤其以高原北部的湖泊環境變化最為劇烈[10]。青藏高原湖泊普遍退縮，其原因與全球變暖背景下高原氣候的干暖化趨勢有關，高山冰川退縮、湖泊補給減少且蒸發加強是青藏高原湖泊退縮的主要原因[11]。
（3）濕潤季風氣候區湖泊水資源短缺中國東部季風氣候區湖泊水資源補給主要是降水，受季風氣候的影響，湖泊水資源的年內分配不均。枯水季節對湖泊水資源的過量開發利用，導致水資源相對短缺。云南洱海多年平均凈入湖水量為 8.15億m3，1～6 月平均凈入湖水量占全年的 7.2%，7～12 月平均凈入湖水量占全年的 92.8%；洱海出水口的西洱河水電站設計發電量為 11億kW，年需要用水 8億m3。從區域電力調度方案看，上半年的電力需求最大，用水量約占全年電力用水量的 75%，所以洱海水資源在上半年枯水季節“短缺”問題十分突出[12]。山東南四湖是華北平原最大的淡水湖泊，枯水季節特別是春季和夏初，農業灌溉用水量大，但由于庫容有限，湖泊水資源的調蓄能力差，湖泊水資源難以滿足實際需要，短缺問題突出[3]。河北最大的湖泊——白洋淀集水面積 31200km2，由于人為在入湖河道上游興建 134 座水庫，使得入湖水量減少，造成湖泊水資源短缺，其中受氣候偏干的影響，在 80 年代初出現多年的連續干淀現象，湖底開墾為農田[1]。
2.2 湖泊水資源污染
對全國 130 余個湖泊的調查資料統計顯示：富營養化湖泊占調查總數的 43.5%，中營養湖泊占調查總數的 45.1%，兩者合計占 88.6%，以藻型富營養化為主的湖泊主要分布在我國東南部經濟發達地區，超營養型湖泊主要分布在城市市區和城郊附近[8]。大型湖泊如滇池、巢湖、南四湖、洪澤湖、太湖、洞庭湖、白洋淀等因湖泊富營養化和水污染嚴重，一些水域因污染已經失去其資源屬性，無法利用。1997 年全國廢水排放量為 416億t（達標排放率為 54.4%），工業固體廢物 10.6億t，雖然只有少部分廢水和固體廢物直接對湖泊水環境造成污染，但相對河流而言，湖泊水體更新周期長、水流速度慢，湖泊水體營養鹽和污染物濃度積累較快，我國大型淡水湖泊和城市湖泊處于中度污染水平，突出的問題是嚴重的富營養化和耗氧有機物增加，主要污染指標為總氮、總磷、高錳酸鹽指數和生化需氧量[13]。湖泊水資源污染造成的富營養化問題不僅影響湖泊流域的工農業生產和城鎮居民生活供水，而且對湖泊生態系統影響嚴重，危及魚、蝦、蟹等的生存，造成湖泊生態環境逆向演化[22]。更重要的是湖泊水資源污染嚴重影響對湖泊水資源的多功能開發利用，為了治理湖泊污染造成的富營養化，近年來國家為改善大型湖泊太湖、滇池、巢湖的環境，投入巨額資金用于湖泊富營養化治理，國家環境保護局制定的《中國跨世紀綠色工程規劃》（1996～2000）對滇池、巢湖、太湖環境治理的資金投入計劃分別是 26 億元、23 億元和 20 億元，而至今的投入遠遠超過原來的計劃，其中滇池環境治理的資金投入超過 40 億元，但湖泊富營養化的治理效果并不理想。故湖泊水污染的后果十分嚴重，快速的湖泊水污染已嚴重阻礙湖泊流域的社會經濟發展，為治理污染而付出的代價巨大。
2.3 洪澇災害問題
中國獨特的地理位置較易遭受熱帶氣旋和溫帶氣旋的的影響，由于湖泊容積減小（因水土流失造成的淤積和湖泊圍墾）、防洪堤防設施存在的眾多隱患，在強降水背景下湖區洪澇災害突出，其中尤以長江中下游湖泊最為嚴重。如太湖流域水利工程的興建，抗御了一般的洪澇災害；但嚴重洪澇災害年份仍然造成一定的損失。1991 年是太湖流域 1849 年以來的最大梅雨年份，梅雨持續時間 56d，梅雨期間降水量 790mm，洪水期太湖最高水位 4.79m，超出 1954 年的高水位（4.65m）[7]；太湖 1991 年的特大洪澇災害，造成太湖流域的直接經濟損失近 100 億元，間接經濟損失達 200 億元[14]。1895～1994 年鄱陽湖都昌、星子等水文站觀測資料顯示，年最高洪水位平均每 10 年上升 0.16m，后 50 年平均每 10 年上升 0.22m，洪水位明顯上升，大洪水顯著增多；1954 年鄱陽湖發生近百年來最大的洪澇災害，湖區各圩堤全部潰決，受災農田 27萬hm2，受災人口近 200 萬人，死亡近千人[4]。
圍墾對發展農業起到積極的作用，也給湖泊水資源、環境、養殖及防洪調蓄功能帶來影響。建國后全國圍墾湖泊面積達到 138193.2km2，超過鄱陽湖、洞庭湖等五大淡水湖之和，其中長江中下游平原區湖泊圍墾面積達 1.3萬km2，占全國湖泊圍墾面積的 94%[15]。湖泊圍墾造成水資源減少、加速湖泊的消亡，對湖泊流域生態環境產生重要的影響：圍墾后堤外淤積加快，圩區自然排水功能喪失，內澇嚴重；湖泊蓄水容積減少，汛期湖面水位上升、易破圩造成災害；圍墾削減了湖泊的調蓄功能，導致洪澇災害頻繁發生；生物資源普遍衰退，物種數量減少，湖泊生物多樣性環境破壞；圍墾破壞一些湖泊自然風光，湖泊的潛在旅游資源喪失。
2.4 湖泊生態系統的變化
在人與自然相互作用影響下，湖泊水資源短缺引起的湖泊水位下降、湖水咸化、湖面萎縮甚至干涸，對湖泊生態系統影響巨大。內陸干旱半干旱氣候區的湖泊咸化和干涸，最終將造成湖泊水生動植物絕滅，湖底呈現鹽漠景觀，徹底改變湖泊生態環境，如居延海、瑪納斯湖、艾丁湖等；外流區湖泊水位降低，湖泊魚類洄游產卵場所喪失，同時圍墾和湖泊水利建設對湖泊魚類正常的繁殖、發育形成威脅和干擾，湖泊農業、漁業和水利之間的矛盾加劇[1]。湖泊水資源惡化、富營養化加劇引起的湖泊生態系統的變化十分突出，以太湖為例，近 30 年來湖泊生物種類多樣性和功能多樣性在逐步喪失，突出表現為水生植被退化、種群減少，藻類種群減少、數量上升，底棲和浮游動物種類減少、耐污種增加[14]；湖泊富營養化原因中人類活動的影響是重要因素，對東太湖的研究發現，圍網養魚的產量和利潤僅占東太湖的 10.7% 和 7.0%，但向湖泊釋放的 N、P 量占養殖業的 70% 以上，加劇了湖泊富營養化的發展[16]。總之，在人類活動影響下，與湖泊水資源相關的湖泊生態系統正在發生巨大變化，應給予高度重視并采取有效措施加以控制。
3 湖泊水資源優化調控戰略
湖泊水資源優化調控的目標是服務于國家和區域社會經濟的可持續發展，確保湖泊水資源持續利用和湖泊生態系統有序發展。湖泊水資源優化調控的基本思想是從湖泊流域系統出發，全方位、多層次地對湖泊流域生態系統中一系列可調控的因子實施優化調控。目前，需重視并積極實施的戰略性措施有以下 5 個方面。
3.1 建立和健全湖泊流域水資源保護法規，實施湖泊流域水資源管理戰略
中國科學院地學部提交國家有關部門的《中國水問題的出路》咨詢建議書中指出：水問題將成為 21 世紀我國經濟發展最突出的重大問題[17]。湖泊水資源問題是中國水問題的一個重要組成部分，湖泊水資源短缺、湖泊水資源污染和湖泊洪澇災害等問題的背后，存在的一個嚴重的事實是：湖泊水資源的管理處于無序狀態，缺乏統一的湖泊流域水資源決策與管理機制。對于一些跨省、跨地市的湖泊流域，需要建立一個跨地區的兼顧各方面利益的水資源協調與管理機構，加強跨地區湖泊流域水資源的管理。近期需要針對中國湖泊水資源問題，亟待修訂和完善我國現有的水資源保護法規，建立和健全湖泊流域水資源保護法規，改變目前湖泊流域水資源多部門分管、多同級行政區域分割的分散狀況，建立湖泊全流域水資源開發利用與保護的決策和管理機制，統一行使對湖泊流域系統水資源數量、質量的優化控制。在湖泊流域水資源數量、質量調查評價的基礎上，根據流域人口、社會與經濟現狀，科學地制定、優化湖泊流域水資源供需規劃，并作為流域地方政府制定社會與國民經濟發展規劃的重要依據；結合湖泊流域水資源現狀和問題，加強對水資源點、面狀污染治理和達標排放的宏觀調控，逐步扭轉湖泊水資源惡化的趨勢。
3.2 發揮地方政府在解決湖泊水資源問題中的作用，實施資源節約型國民經濟體系戰略
湖泊流域的各級政府在解決湖泊水資源問題中肩負義不容辭的責任，在行動上要配合湖泊流域水資源優化調控戰略的實施，充分發揮政府的政策效力，調整產業結構，扶持和引導環保產業的發展，向污染輕型化、資源節約型方向轉變，逐步建立節約性國民經濟體系。現階段有待加強的工作包括：加強節水國策的宣傳教育，堅持不懈把節水和社會經濟可持續發展效益結合起來；積極推行水資源市場化，提倡企業清潔生產、污水資源化，提高水資源利用率；推廣行之有效的節水措施、方法和經驗；發展生態農業，減少面狀污染。
3.3 實施湖泊水資源污染控制的流域全過程、全方位管理戰略
湖泊流域水資源污染問題的產生貫穿于整個流域的資源開發、加工生產和消費的全過程，所以，湖泊水資源的污染控制不應把眼光只集中在最后排放階段，需要加強污染控制的全過程管理。近年來針對大型水源性湖泊（太湖、滇池、巢湖等）的富營養化、污染問題，實施流域工業企業廢水達標排放行動，對改善湖泊環境具有促進作用；但我國工業用水的重復利用率達到或超過 70% 的城市僅有青島、大連、北京、天津，大部分城市的工業用水重復利用率在 30%～40%，中小城市更低[17]，所以目前需要加強工業企業生產過程中廢水重復利用率，從根本上減少工業廢水污染。在加大工業污水治理的同時，針對中國湖泊的富營養化、耗氧有機質高的特點，提高城鎮生活污水的處理能力十分重要。以太湖流域為例，目前城鎮生活污水平均每天高達 2.3×106t，而污水的日處理能力只占全部生活污水的 10% 左右[18]；城市居民生活中使用的含磷洗衣粉、洗滌劑對湖泊水體中總磷含量有直接的貢獻，借鑒國際富營養化治理經驗，消減含磷洗滌用品、開發新的無磷洗滌劑并投入使用，對改善湖泊富營養化狀況有積極的作用。由于湖泊流域土壤中氮的流失，是富營養化湖泊水體總氮的重要來源，限制化肥的使用量、防止水土流失是湖泊水資源污染控制的重要內容。對我國大型淡水湖泊水環境的研究發現，太湖、滇池、巢湖的有機污染源按貢獻大小依次為生活污水、農田徑流、工業排放、水產和畜禽養殖等，所以加強城市污水處理能力和重復利用率、控制和減少面源氮、磷營養鹽的湖泊輸入量，對當前治理湖泊富營養化、改善湖泊水環境具有積極作用[19]。
3.4 增加科技投入，因地制宜地實施改善湖泊水資源狀況的環境整治工程戰略
湖泊是一個復雜的生態系統，大型湖泊不同區域的水環境存在較大的差異，因此在實施湖泊水環境整治工程的過程中，要適度增加科技投入，做好前期科學研究，因地制宜地進行改善湖泊水資源的環境治理工程。大型淡水湖泊水生植被恢復和底泥疏浚等湖泊環境整治工程，投資巨大，在科學論證的基礎上實施工程治理，可避免盲目性，減少投入，獲得較好的社會經濟效益。湖泊生態系統在自然因素與人為因素的影響下，處于不斷的動態演變之中，因此對湖泊的治理要堅持動態觀點，環境整治工程應與科學監測、預測相結合，避免湖泊環境整治工程帶來的副作用，逐步改善湖泊環境，最大限度地發揮湖泊水資源的社會經濟和生態效益[14]。對因“水量問題”造成水資源短缺的湖泊，在水資源領域的科學研究既要重視宏觀上湖泊流域上中下游之間水資源的合理分配與協調，又要加強微觀上工農業生產和居民生活中湖泊流域水資源開發過程中的節約利用和再循環利用研究[20]。對干旱氣候區水資源嚴重短缺的湖泊，要保證一定的入湖水量，并加強水資源“承載力”的研究，為控制湖泊所在流域的人口和制定社會和國民經濟發展規劃提供科學依據。對因“水質問題”造成的水資源短缺的湖泊，要加強研究湖泊生態工程理論與示范工程建設[21]，這對解決我國東部濕潤氣候區湖泊的“水質性缺水”問題具有積極作用。在中國淡水湖泊分布區，要實施生態漁業戰略，協調湖泊初級與次級生產者間的關系，針對不同生物演替類型的湖泊，其漁業發展方向不同，過速演替的草型湖泊要抑制過剩的水草，發展食草魚類；正常演替型湖泊要維持演替速度和初級生產力水平，積極發展優質天然經濟魚類；逆向演替的藻型湖泊要控制藻類、恢復大型水生植物，以浮游植物為食物的魚類進行生物調控[22]。
3.5 實施湖泊流域公眾環境教育戰略
20 世紀 70 年代以來國際環境教育迅速發展，在提高公眾環境意識、協調環境與發展關系能力方面發揮了積極作用，《21 世紀議程》中指出：“環境教育是一股強大的力量，可以使公眾根據所接受的環境教育，采取簡單的措施來管理和控制自己的環境”[23]。中國湖泊水資源短缺、污染等問題的解決，需要公眾廣泛參與。加強環境教育、提高公眾環境意識和對湖泊水資源、湖泊生態系統價值的認識，是實施資源節約型國民經濟體系戰略的基礎性工作，才可能落到實處。向公眾宣傳湖泊水資源的價值及其在湖泊流域可持續發展中的作用，可提高公眾的環境意識，有可能使公眾自覺參與到湖泊水資源保護活動中，在湖泊水資源開發利用的“三 R”環節 ( 即節約 reduce/再利用 reuse/再循環 recycle) 中發揮積極作用。
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