(中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 100038)

党的十八大以来，中央高度重视生态文明建设，确立了以“两山”理论为代表的习近平生态文明思想，为我国协同推进经济社会发展与生态环境保护，实现美丽中国提供了根本遵循。长江流域是中华文明的重要发源地，也是我国对外开放的“桥头堡”，在我国社会主义现代化建设中发挥着“火车头”的作用。然而，人类活动的加剧和自然条件的变化交互作用，使得长江流域的生态环境显著恶化。2016年1月，习近平总书记在推动长江经济带发展座谈会上提出了“共抓大保护，不搞大开发”的方针，为解决长江流域经济社会发展中凸显的生态环境问题开出了一剂治本“药方”。新时期长江流域亟需在保护中发展，探索一条生产发展、生活富裕、生态良好的高质量发展道路。

水是维持所有生态系统(陆生和水生)特性和健康的关键控制要素，健康长江的目标实现很大程度上取决于涉水生态环境问题的治理成效，如上游水土流失治理、中下游湖泊水域恢复及富营养化治理、水生物多样性恢复与保护等。水作为一种具有多种功能和属性的战略资源，涉及自然社会复合系统诸多利益相关方。因此，长江水生态透支是一个由多因素驱动所造成的复杂问题。以长江流域为单元，统筹协调流域内自然、社会各方用水诉求，探索大保护背景下的长江流域水资源综合管理模式，是推进长江经济带健康、可持续发展的重要抓手，也可为世界其他大河流域生态保护治理提供借鉴与参考。

1 水资源系统功能与综合管理模式

1.1 水资源属性及其系统功能

“自然-社会”二元驱动力作用下流域水循环及其伴生的水生态、水环境过程将水资源系统、经济社会系统和生态环境系统有机联系在一起，构成了“山水林田湖草”生命共同体，水是其中最活跃、与人类社会联系最紧密的自然因子之一。经济社会系统发展需求的多样化和复杂化使得人类对水资源的开发利用范畴不断扩展，水的资源要素不断增加，其资源属性也在逐渐丰富。目前，人类社会的用水方式大体可分为5个方面：取用和消耗水资源满足生活生产需要；利用水域净化能力消纳生活生产废弃物；占用河湖水域、沙洲、岸线等扩张生活生产空间；借助水流动力条件获取水能资源；利用水体热容量服务生活生产。由此，水资源具备了水资源量、水环境容量、水域空间、水能资源、水热容量的“五维”属性，简称为量、质、域、流、温。

水资源系统兼具生态功能、环境功能、社会功能和经济功能，渉及供水、防洪、发电、航运、景观娱乐、改善环境、保护生态等，以支撑经济社会系统可持续发展和生态环境系统健康稳定。通过“自然-社会”二元水循环过程，水资源系统的诸多功能得以相互联系、相互依存，具有一定的自我调节和修复能力。同时，有限的水资源系统承载能力也使得不同用水功能之间相互制约，一种功能的实现可能会使其它功能受损，不同地区、不同用水户之间的竞争随着水资源供需矛盾的加剧而愈发激烈。目前，我国水短缺、水环境污染、水生态损害等问题突出，其原因大多可归结为竞争性用水导致的某些水资源系统功能丧失。以水短缺为例，全国正常年份缺水约400亿～500亿m3，缺水主因已由过去的供给不足转变为现在的需求过大，海河、黄河、辽河、西北和东部沿海等地区既是严重缺水区，同时也是严重超载地区。过高的社会经济用水需求严重挤占生态用水，造成水域萎缩、地下水超采、水环境质量下降等水生态环境问题。此外，变化环境下水资源系统多元功能的保障也面临诸多风险和挑战。首先，气候变化正深刻影响着我国水资源时空格局和基础条件。南方典型洪涝风险区极端洪涝事件的频次和强度总体呈现增加态势[2]。其次，城镇化、新型产业化和生态文明建设带来更加多元化的用水需求，增加了水资源系统诸多功能间的协调压力。同时，近年来国际环境变得更加复杂，非传统风险激增，水资源系统的稳定运转受到更强烈的不确定性影响。

整个“自然-社会”系统的生态健康离不开水系统功能的良性发挥，而完整的水资源系统结构和稳定的水资源再生能力是水资源系统功能正常发挥的基础，能否更进一步处理好各功能间的协调平衡则关系到水资源系统能否良性运转。

1.2 水资源“3+5”综合管理模式

为维持水的资源属性，统筹协调水资源系统各项功能，水资源综合管理理念逐渐形成并得到国际社会的广泛认同[2]。根据全球水伙伴(GWP)的定义，水资源综合管理是“以公平的方式，在不损害重要生态系统可持续性的条件下，促进水、土及相关资源的协调开发和管理，以使经济和社会财富最大化的过程”，用水的经济效率、公平性、环境和生态的可持续性是其重要原则[3]。我国政府和相关学者均高度重视水资源管理工作，针对我国水情国情实施了“十六字”治水方针、河(湖)长制、最严格水资源管理制度等，同时在水资源管理理论、方法、实践等方面开展了学术研究[4-6]。陈进[7]、王海伟[8]等针对长江流域水资源管理，从体制、机制、政策、法律等角度做了深入探讨。

新时代习近平生态文明思想的确立是我国生态保护的里程碑，一切涉水活动应将生态系统保护放在优先位置。同时也要意识到，整个生态系统中任何一个子系统或要素的变化都会产生连锁反应，影响流域水系统的稳定，如山地地质结构等发生改变直接影响降水产流过程，而林草植被遭到破坏必然会加重水土流失的风险。目前，水资源管理与生态环境保护间的“耦合”仍显松散，更多的是站在人类涉水活动的角度单向考虑生态系统保护，而没有将水作为“山水林田湖草”生命共同体中的一份子进行充分统筹管理。少有研究立足于流域水循环及其伴生的水生态、水环境过程，对水在“自然-社会”复合系统的循环再生及功能保障提出全过程统一管理模式。面向流域生态保护和治理的水资源综合管理应是一项以流域为管理单元，以“自然-社会”二元水循环过程为管理主线，综合考虑山、水、林、田、湖、草和谐共生的系统工程。

流域生态系统相对完整和独立，由陆域生态系统和水域生态系统构成，其中水域既包括河湖水体，也包括岸边滩涂、湿地等水陆过渡带，如图1所示。陆域涉及降水产流与人类耗用水过程，其水资源管理既要保障流域产水量的稳定和清洁，又要调整人类用水和排污时的错误行为。为此，陆域产水区管理要“保水”和“保土”并重，科学划定生态保护红线、各类生态保护区、水源地与水源涵养区，做好生境保护、水源涵养、水土流失防治等工作；对于人类耗用水区，需要做好主体功能区管理，严格实行水资源三条红线，深入推进水资源消耗总量和强度双控行动。进一步，城镇斑块水资源管理关键在于节水减排和海绵城市建设，而农村斑块则需重点关注节水增效和面源污染防控。水域管理渉及水体、滩涂、湿地等，要同时聚焦“盆里的水”和“盛水的盆”，维护水量、水质、水域空间、水流、水温“五维”资源属性及功能。其中，水量管理通过生态流量管控保障河湖生态用水，同时控制地下水取耗水量，保持地表地下水的连续性；水质管理重点解决超量排污的问题，严格水功能区纳污控制；水域管理通过划定河道蓝线，严格水域空间与用途管控，并在此基础上做好水景观建设，为公众提供优良的生态产品；水流管理重点在于水利工程生态化建设与水利生态化调度，避免自然水文过程被过度扰动或自然流态被过度阻隔；水温管理重点关注水库及温排水对水体温度造成的影响，加强影响前期论证，加强水库低温水下泄调控，以及温排水路径和过程管控。基于上述理解，提出包含陆域“产水侵蚀-用水效率-限制排污”三大过程管控和水域“量-质-域-流-温”五大属性管控的水资源“3+5”综合管理模式(见图2)。

图1 流域生态系统管控对象与要点Fig.1 Objects and key points of basin ecosystem management and control

图2 流域“3+5”水资源综合管理模式Fig.2 “3+5” Integrated water resources management model in the basin scale

水资源“3+5”综合管理模式在实践层面需要充分依托现代化技术手段，建立水循环、水工程、水生态基础信息智能化、自主化采集与测报体系，研发水管理智能决策支持系统与软件平台，以推动水治理体系与治理能力现代化。

2 长江流域水生态系统状况及成因

2.1 水资源与水生态状况

长江流域面积约180万km2，从西往东跨越我国地势三级阶梯和高原亚寒带、高原温带、中亚热带、北亚热带等多种气候带，地貌类型多样，河湖水系发达，流域面积大于1万km2的河流有49条，具有独特的江湖复合生态系统。根据全国第二次水资源调查评价成果(1956～2000年系列)，长江流域多年平均降水量1 087 mm，年均水资源总量9 958亿m3，占全国的35.9%[9]。从水资源开发利用来看，2016年全流域供水量2 038.6亿m3，保障了近4.6亿人的用水需求，同时跨流域调水惠泽了黄淮海平原1亿多人。目前，全流域水资源开发利用率为20.5%，处于较低水平。但对于中下游地区，本地自产水量相对较少，过境水是其主要用水来源，例如2016年太湖流域用水量为336亿m3，已远超176亿m3的年均水资源量[10]。除了宝贵的水资源外，长江水生生物多样性同样丰富，有鱼类424种，其中特有鱼类183种，国家级保护动物9种，属于世界七大生物多样性丰富的河流之一。

尽管长江流域拥有如此优良的水资源与水生态禀赋条件，但由于长期粗放式发展及水资源管理手段落后，水生态系统保护治理仍存在较大不足。目前，长江流域正面临着水土流失、水质污染、水生态退化等多重水问题，水生生物多样性正呈现逐年降低的趋势。长江上游受威胁鱼类种数占总数的27.6%，重点保护物种濒危程度加剧，生物完整性指数已到了最差的“无鱼”等级。

2.2 水生态系统保护治理存在的问题

基于水资源“3+5”综合管理模式，从陆域三大过程、水域5个维度系统剖析长江流域水生态系统保护治理存在的问题(见表1)。

(1) 产水侵蚀总体得到有效控制，但“两湖两库”水土流失情势仍较严峻。根据《2006-2015年长江流域水土保持公报》，通过十多年的预防和治理，长江流域水土流失面积下降到38.46万km2，较全国第二次水土流失遥感调查成果减少27.5%，水土保持成效显著。但对于鄱阳湖水系、洞庭湖水系、三峡库区和丹江口库区，生态环境仍十分脆弱，水土流失面积占全流域水土流失面积的比例接近40%，造林绿化工作尚需重点加强。

(2) 供用水布局有待优化，节水存在不充分、不平衡的问题。尽管长江流域水资源丰富，但上游地区由于缺乏大型骨干水资源调蓄工程，供水能力低于未来用水需求，存在工程性缺水问题。全流域层面用水效率仍较低，在全国处中等偏下水平。2016年全区万元工业增加值用水量、人均、亩均用水量分别为69，450，421 m3，均高于全国水平。同时，流域内用水效率存在显著差异。以万元GDP用水量为例，江西省为119 m3，是上海市的3.4倍。

(3) 污废水排放总量大，点面源污染负荷重。目前，全流域入河排污口有30000余个，年排水量350亿t，2016年大约有330亿t的农田退水流入长江水系，两者之和超过黄河的年径流量。长江年废水排放总量占全国的40%左右，单位面积化学需氧量、氨氮、挥发性有机物排放强度是全国平均水平的1.5～2.0倍。其中，江浙沪单位面积废水、化学需氧量、氨氮排放强度是全国的7～12倍。此外，重化工企业密布在长江两岸，流域内30%的环境风险企业位于饮用水水源地周边5 km范围内。

(4) 水电站无序开发问题严重，全流域生态流量不达标比例仍处于较高水平。多年来长江干流及主要支流小水电、引水式水电等存在粗放式开发，生态流量多因发电需求而得不到满足。根据《长江经济带生态环境保护审计结果》，截至2017年底，长江经济带已建成小水电2.41万座，最小间距仅100 m。过度开发使333条河流不同程度断流，断流河段总长1 017 km。对长江干支流29条主要河流60个断面2012～2016年生态流量开展评价，全达标的只有32个，占比仅53%。

(5) 水环境质量状况比较严峻，水质型缺水问题不容忽视。长江干流及其支流乌江、岷江、沱江总磷超标问题突出，并出现恶化趋势[11]。全流域80%的湖泊存在富营养化问题，Ⅰ～Ⅲ类水质面积占比仅为16.4%。长期持续整治的洞庭湖、鄱阳湖等5个国家重要湖泊，由于统筹治理不到位等原因，2017年的水质仍为Ⅳ类及以下。长江下游重要江河湖泊水功能区水质达标率仍然较低，上海仅5.9%，江苏为68%。

(6) 水域空间质量下降和自然空间萎缩问题严重，生态调节功能受损。虽然全流域水域总面积无明显变化，但质量有所下降，表现在天然水域面积减少，坑塘、沟渠等小水体面积减少。相较于20世纪50年代，洞庭湖、鄱阳湖和汉江湖群面积分别减少了37.2%、35.0%和72.7%。2000～2010年间，长江流域沼泽湿地丧失742.1 km2，湖泊萎缩面积220.1 km2，显著影响水域在污染降解、气候调节、蓄洪抗旱、生物多样性保护方面的作用。

(7) 河流纵向与江湖横向连通性受到严重影响，破坏了河湖自然水文节律。长江干支流上有近5万座水坝，其中近2万座为水电站。天然河道被分割为“河流-水库(大坝)-河流”形式，河流纵向连续性遭到破坏，生境破碎化，河流自然水文情势变化明显。江湖间的横向连通同样受到阻隔，与长江天然互通的湖泊由早期的100多个，到目前仅剩鄱阳湖和洞庭湖，主要湖泊洄游性鱼类消失。此外，长江与两湖的相互作用关系减弱，湖泊出流加快，提前进入枯水期，且枯水期水位明显下降。

(8) 水库与温排水造成水温情势变化，影响水生态环境。水库深层水的下泄会导致春、夏季水温偏低，冬季偏高。三峡水库调度使得坝下水温4～5月份达到18℃的时间相比蓄水前平均推迟15 d，四大家鱼的繁殖期受到压缩[12]。相反，10月至次年2月水温降至20℃的时间推迟了1个多月，制约中华鲟的正常产卵。另一方面，电厂温排水造成水温升高，导致DO浓度和饱和DO含量降低，且难以通过其他措施修复。

3 长江流域水资源综合管理对策与措施

遵循水资源“3+5”综合管理模式，对标全流域水生态系统保护治理面临的关键问题，针对性提出相应对策建议(见表1)。

(1) 优化水资源科学配置，强化水资源集约利用。一方面，大力推进全流域节水，严格实行用水总量和强度双控。2035年全流域用水总量控制在3 000亿m3，再生水回用率达到25%，万元工业增加值用水量低于30 m3，农田灌溉水有效利用系数0.6以上。同时，加强汉江、金沙江、大渡河等调水管控，确保2035年全流域外调水总量不超过400亿m3。另一方面，重点解决上中游地区工程性缺水问题。推进夹岩水利枢纽及黔西北调水、云南滇中引水、贵州黔中调水骨干工程建设，连通长江、珠江、西南诸河等主要水系；加快都江堰、麻栗坝、亭子口、柴石滩、向家坝等重点灌区配套工程建设。为适应成渝城市群发展需求，积极开展“引大济岷”、长征渠引水、通口河引水等重大水利工程建设。

表1 “3+5”水资源综合管理模式及其在长江流域的应用Tab.1 “3+5” Integrated water resources management model and its application in Yangtze River Basin

(2) 加强重点区域水源涵养和水土流失防治。严格生态保护红线和生态功能区划分，加强长江主要干支流的河源区以及丹江口、三峡等大型水库库区水源涵养；加快云南、贵州石漠化地区、“两湖两库”生态脆弱区的水土流失治理。到2035年全流域水土流失面积进一步控制在20万km2以内。积极推进长江生态清洁小流域治理，小流域综合治理率达到80%以上。

(3) 实施陆域-水域联合防控，提升水环境质量。点源防控方面，建立长江流域污染源及入河排污口信息管理平台，严格限制超载区入河排污总量。对长江干流宜宾-宜昌段、沱江、乌江等115个水质不达标的水功能区限制设置新的排污口。面源防控方面，以处于富营养化状态的48个重点湖泊和6个重点水库作为主要监控对象，建立全流域面源污染监测评估网络。积极推广节肥增效，测土配方施肥技术，到2020年底普及率提高到90%以上；严格实施畜禽养殖粪污处理设备配套建设，加强农村生活污水和垃圾的收集处置。水域层面，结合中小河流治理技术，增强水体污染物吸附、降解能力，提高水环境容量。

(4) 优化完善长江干支流水利水电工程(群)生态化调度，明确和保障河湖生态流量(水位)。加强生态流量理论和方法等基础研究，明确长江干支流及湖库主要控制断面生态流量(水位)。对长江经济带11省市干支流小水电、引水式水电站开展摸底排查，对影响生态流量的小水电开发在2020年底完成整顿。积极探索水库(群)生态化调度方式，增加枯水期下泄流量，增加生态敏感期流量，维护流域生态平衡。相关研究部门在长江沙市断面2011年至2017年监测结果显示，生态调度对四大家鱼等鱼类自然繁殖具有积极的促进作用。

(5) 强化基于水生态系统视域的水域空间保护。重点从4个方面着手：① 建立水域空间动态监控管理体系，确保天然水域面积不减少。多年平均降水条件下全流域天然水域面积应维持在5.5万km2，由此确定分省天然水域面积管控阈值。② 维持水域功能不退化。科学划定“大-中-小”不同规模、“天然-人工”不同类型水域面积比例，保持合理的水域结构比例。严格岸线资源分区管理与用途管制，维持“水体-滩涂-岸线”结构稳定。③ 完善水生生物保护区布局。优先在金沙江中下游、雅砻江大河湾、大渡河河源区等鱼类重要栖息地设立鱼类自然保护区，提高湖北宜昌中华鲟保护区等级。④ 通过水利工程生态化建设等措施，加强长江鱼类“三场”和洄游通道的恢复和保护。

(6) 塑造新形势下合理的江湖海关系，加强中下游河湖生态治理。首先，分河段、有侧重地采取措施稳定控制长江中下游河势演变。例如宜昌至枝城和荆江河段以抑制河道冲刷下切为重点，而干流湖口以下分汊河段则以稳定现有分流格局为重点。其次，优化河湖水系连通，合理调控湖泊水位。优化洞庭湖水系、鄱阳湖水系及其与长江干流的水力联系，减缓9～10月洞庭湖、鄱阳湖水位消落速率。最后，加强长江口生态治理与修复。强化新水沙条件下长江口河势稳定与控制，维持三级分汊、四口入海总体格局。同时，加强崇明北沿、崇明东滩、南汇边滩和九段沙等高生态价值的河口滩涂湿地的保护与修复。

(7) 加强水温影响的调控与管理。① 开展水库低温水下泄调控。加强有关升温期加大泄洪量、电站进水口分层取水等措施并深入了解其对坝下水温及水生生物的影响机制，以优化完善水库低温水下泄模式，尽可能减轻工程对下游生态的影响。② 严格电厂冷却温排水控制。首先，电厂建设前加强冷却水外排对河流水温变化影响的论证，设置水温、DO等水质指标的变化控制阈值。其次，在电厂运行过程中，加强对水质指标的监测，建立应急预案和机制。

在对长江陆域三大过程、水域5个维度进行水资源综合管理的同时，进一步统筹考虑生态与航运，打造长江绿色黄金水道。针对鱼类产卵场、鱼类洄游通道、自然保护区、饮用水源地等，从稳定航道边界、巩固分汊格局、守护关键洲滩等方面探索面向多种生态环境需求的航道提升措施，实现长江航道生态化。

4 结 语

水具有量、质、域、流、温五维资源属性，是生态文明建设和社会经济发展的核心要素。我国正在从高速发展迈向高质量发展，亟需高质量的水资源、水生态、水环境提供基础功能保障。水系统涉及生态环境和社会经济众多因素，功能演变过程复杂。新时代习近平生态文明思想和“十六字”治水方针确立了我国治水兴水工作的整体观和系统观，为流域水资源综合管理提供了根本遵循。长江水资源、水生态、水环境问题突出且相互交织，需要综合施策。立足“自然-社会”二元水循环全过程，协同推进陆域水域生态要素管控，充分发挥水在流域生命共同体中的“纽带”和“动脉”作用，以支撑新时期长江大保护战略。在实施层面，长江流域水资源综合管理需要做好科技创新驱动和体制改革引领的双重强化，循序渐进，久久为功，最终实现健康长江的发展目标。