A. 渠首的南水北调—源起南阳
楚文化发祥地,南水北调渠首处。水隐龙城,山藏古寺。丹鱼出水,白鸥矫翼。烟波浩淼,清流无际。山川多秀气,凭栏临风,满目春秋烟雨 。
长湖迥临平野,铁闸横锁千里渠。昔日壮举,可歌可泣;今朝伟业,惊天动地。南都春深,丹江水碧,东风起,水龙腾跃,一路蜿蜒北去。
中国南水北调工程是举世瞩目的伟大工程,它分为东、中、西三条调水线路,中线工程从长江支流汉江干流上的丹江口水库引水,全线自流,直抵京津,是解决华北水资源危机的最佳方案。
南水北调中线工程全长约1432公里,调水量一期工程完成后年均为95亿立方米,是世界上最为宏伟的引水工程之一。
南水北调中线工程的源头是丹江口水库,渠首在南阳淅川县陶岔。
丹江口水库位于河南省南阳市与湖北省丹江口市交界处,它始建于1958年,建成于1967年,正常蓄水位157米,相应库容174.5亿立方米,水域面积为745平方公里,其中南阳境内为430平方公里,占59%。它是全国水质较好的大型水库之一。预计中线工程建成大坝加高后,总面积1050平方公里,南阳境内将达到516平方公里,相应库容总量达290.5亿立方银念米。丹江口水库库区下淹没的腹地则是楚国的古都丹阳。
陶岔渠首位于淅川县九重镇陶岔村,进水闸修建于1969年,以“远景南水北调,近期引丹灌溉”为蓝图规划设计,有5孔函洞式大型水闸,每孔宽6米,高6.7米,底板高程140米,坝顶高162米,素有“天下第一闸”之美誉。
作为南水北调中线工程的水源地和渠首所在地,南阳正日益受到世人的关注。
南水北调中线工程水源区涉及南阳的淅川、西峡2县,总面积达6361多平方公里,中线总干渠从陶岔闸引水,穿越正前南阳的淅川、邓州、镇平、卧龙、宛城、方城6个县市区和高新区的26个乡镇,在南阳境内全长185公里,控制流域面积7630平方公里,约占南阳总面积的29%。南阳段干渠总工程量近2000万立方米,计划总投资110多亿元,永久占地3.7万亩,临时用地5.3万亩。工程实施后,丹江口水库大坝坝顶高程要从162米加高至176.6米,新淹没耕地、园地13万亩,库区动迁人口近16万。
不怕牺牲、甘于奉献的渠首人民,坚决拥护南水北调中线工程的实施,积极配合有关部门,扎实开展多项前期准备工作。为了让沿线人民喝上放心水,南阳市还倾全市之力,加强生态保护,建设绿色南阳,打造秀美山川。
治理污染,发展环保产业。1996年以来,南阳市先后关停了100多家污染严重的“十五小”企业,年削减废水排放量2000多万吨、COD2.5万吨;累计投入资金3亿多元,综合治理废水污染源280多家,削减COD排放量75%以上,确保了水源区90%以上的地表水功能区断面水质达到功能区的水质标准。
综合治理,减少水土流失。1994年以来,南阳市以农田水利基本建设为载体,坚持工程措施与生物措施相结合,大力发展果药草立体种植,突出搞好水流域治理,进一步改造坡耕地,实行山、水、林、田、路综合治理。截止目前,丹江口水库水源区累计治理水土流失面积1313平方公里。
植树造林,构筑生态屏障。南阳市紧紧抓住国家实施六大林业工程的良好机遇,以大工程带动区域绿化,积举搏清极实施退耕还林工程、长防林建设工程和速生产林工程。库区生态林建设已累计投资4亿元,新增林地近百万亩,全市森林覆盖率达34%。
据南阳市环保部门随机取样检测,反映丹江口水库水质的25项基本指标,除总氮一项达到国家地表水二类标准外,其余24项指标全部达到一类标准,可以直接饮用。
2013年年底,随着南水北调中线工程的完工,丹江水将如一条巨龙,蜿蜒北去,直达京津,给沿线群众送去甘甜纯净的饮用水,也送去南阳人民的一腔深情。
B. 南阳市生态环境现状
3.1.1 水资源状况
3.1.1.1 地表水水资源
南阳市河流纵横,水系发达,地表水资源丰富。2004年全市地表水资源量为59.33×108m3(折合径流深223.8mm),比多年平均值(61.69×108m3)减少3.8%,比上年减少37.7%。
2004年,南阳市的废污水排放总量为4.04×108t,比上年增加0.17×108t。其中工业废水排放量为3.31×108t,占总排放量的81.9%;生活污水排放量0.73×108t,占总排放量的18.1%。从南阳市的5条主要流域分区来看,唐白河区接纳废污水3.36×108t,丹江口以上区接纳废污水0.48×108t,丹江口以下区接纳废污水0.05×108t,淮河上游王家坝以上接纳废污水0.09×108t,沙颍河、涡河接纳废污水0.06×108t。
根据2004年对全市主要河流的10个断面监测结果,全年期全市水质达到或优于Ⅲ类标准的河长359.0km,占评价总河长的66.3%;劣Ⅴ类标准的河长182.3km,占33.7%。除白土岗、鸭河口、西峡、内乡、郭滩河段水质较好外,其他河段都受到不同程度的污染。其中南阳市区、新甸铺、汲滩河段污染较为严重,污染源主要为城市生活污水和工业废水,主要污染项目为5日生物耗氧量(BOD5)、化学需氧量、高锰酸盐指数和氨氯等。
3.1.1.2 地下水水资源
2004年,南阳市地下水资源量22.00×108m3。全市地下水资源量比上年度减少17.1%,地下水资源模数为8.30×104m3/km2。平原区地下水总补给量为8.37×108m3,总排泄量为10.62×108m3。地下水资源的分布与变化主要受大气降水、气候变化及人类活动影响,与降水的分布、降水的大小、强弱、历时长短、土壤、植被、地下水位(埋深)、含水层的情况、城镇建设地面硬化程度及人类活动强弱等有关。从表3.1可以看出,南阳市地下水呈逐年减少的趋势,且地区分布不均。
随着工业的发展,废水污染水源,丹江、湍河、白河、唐河、淮河每年接纳工业废水11780×104t,生活废水7453×104t,废水总排放量每年1.92×108t,更因农药、化肥过量使用,使地表水及地下水同受污染。根据2004年对南阳市平原区浅层地下水23眼井的水质监测评价结果,达到或优于Ⅲ类标准的为22眼,达Ⅴ类标准的1眼,主要超标项目为总硬度和硝酸盐氮。监测结果表明,南阳市地下水质基本良好,能满足生活和灌溉的一般要求,但随着近年来对地下水的过度开采利用,已经造成局部地下水位下降,形成地下水漏斗区和地面沉降。
表3.1 南阳市及其各行政分区地下水水资源量 (单位:108m3)
据南阳市水资源公报(1997~2004)。
2004年末,南阳市平原区浅层地下水位与上年末相比多数呈下降趋势,全市平均下降1.22m。
3.1.1.3 水库状况
长江流域的大、中、小型水库有450座(其中大型2座、中型19座),总库容为238797×104m3,占该市水库总库容的97.33%,兴利库容125565×104m3,占各类水库兴利总库容的97.21%;淮河流域的中、小型水库有45座(其中中型1座),总库容6558×104m3,占水库总库容的2.67%,兴利库容3559×104m3,占各类水库兴利总库容的2.79%。
鸭河口水库坝下断面、丹江口水库陶岔断面整体上能满足Ⅱ类水质要求,但氮、磷超标严重,其中鸭河口水库坝下断面总磷、总氮均为Ⅴ类,丹江口陶岔断面总氮为超Ⅴ类,总磷为Ⅳ类。
3.1.1.4 水生态状况
近年来,随着南阳市城镇化和工业化进程的加快,以及南阳地区独特的自然地理环境,河道断流、干旱与洪涝交替发生、湿地面积减少、地表水与地下水受到污染、地下水水位明显下降等问题严重阻碍了其水资源生态系统的良性循环,导致了水生态失衡。
(1)河道断流:由于气候影响,降水量年际变化大;丰、枯年的地表水量相差1.2~2.5倍,年内降水分布不均,汛期6~9月份的地表水量占全年60%以上,非汛期河道大部分断流。湍河、白河、唐河部分河段出现断流,成为季节性河流。
(2)干旱和洪涝灾害:随着全球气候变暖,降雨量、水资源量与以往年相比有所减少,同时再加上一些河流会出现季节性断流,干旱灾情也较严重,通常是旱涝交替。2004年南阳市平均降水量为806.8mm(折合降水总量为213.87×108m3),比上年偏少18.3%,比多年平均值偏少2.4%,属平水年份;水资源总量为66.63×108m3(扣除地表水与地下水之间的重复计算量14.70×108m3后),比多年平均值偏少2.6%,比上年偏少38.4%。总的来说,由于降雨量与水资源量减少,南阳市一些县(市)伏旱较严重,影响了农作物的产量,给农业发展带来了不利影响。
3.1.1.5 湿地生态现状
湿地是重要的国土资源和自然资源。湿地不仅为人类的生产、生活提供多种资源,而且具有巨大的环境功能和效益,在保持水源、净化水质、抵御洪水、调节径流、蓄洪防旱、控制污染、调节气候、控制土壤侵蚀、促淤造陆、美化环境等方面具有其他系统不可替代的作用。由于人们不合理地利用湿地资源,南阳市湿地生态环境已十分脆弱,湿地环境问题十分严重,已严重影响到湿地的可持续发展和利用。突出表现在以下几个方面:
(1)湿地面积锐减:湿地主要分布于两大流域沿岸,包括沼泽、河流水面、湖泊水面、苇地以及滩涂等。2004年全市湿地总面积为82906.03hm2,比1997年的84693.40hm2减少了1737.37hm2,下降了2.11%(表3.2)。
表3.2 南阳市湿地面积统计 (单位:hm2)
(2)生物多样性受损:由于湿地面积日趋减少,生态环境日趋恶化,加上对野生动物的偷捕和滥猎,使南阳市部分湿地野生动(植)物的生境改变,导致野生物种的分布范围缩小,种群数量降低,一些物种逐步变为濒危物种。
(3)水资源过度开采:湿地是工农业和居民生活等的主要水源地,过度和不合理的用水已使湿地供水能力受到极大影响。因过度从湿地取水或开采地下水,使部分地区的湿地水文受到严重威胁,导致湿地水质碱化,湖泊萎缩。
(4)污染加剧:污染是南阳湿地面临的最严重威胁之一,许多天然湿地已成为工农业废水、生活污水的承泄区。20世纪80年代以来,南阳市水质严重污染的河流、湖泊数量急剧增加。淮河、唐河、白河、湍河及其主要支流均存在不同程度的污染,某些河段污染还比较严重。鸭河口水库坝下断面、丹江口水库陶岔断面整体上能满足Ⅱ类水质要求,但氮、磷超标严重。
3.1.2 土地利用现状
南阳市现有耕地992774.43hm2,占河南省耕地总面积的14.04%,占南阳市土地总面积的37.45%。人均耕地1.39亩,耕地面积大、所占比重较高,大部分集中在中部盆地,中部平原地带占全市耕地面积的75.32%,四周山地丘陵区占24.68%(表3.3,图3.1)。
表3.3 各县(区、市)耕地基本情况
图3.1 各县(区、市)2004年耕地面积和基本农田保护率对比分析
耕地有效灌溉面积占常用耕地的比例不高(表3.4),除旱涝保收和高产稳产田外,广大耕地都不同程度地存在着干旱缺水、土地瘠薄等问题。
表3.4 各县(区、市)农业生产条件
南阳市园地面积53043.47hm2,占全市土地总面积的2.00%。园地是该市很有发展前途的利用类型,西峡、南召已建成猕猴桃生产基地;南召苹果基地初具规模;果、药、茶、畜牧已经成为桐柏县三大主导产业;淅川县是河南省唯一的柑橘集中产区;西峡县是国家命名的香菇之乡和猕猴桃之乡。
南阳市林地面积819498.21hm2,占全市土地总面积的30.91%,远高于河南省16.88%的平均水平,人均林地1.15亩。西峡县的林地最多,占全市林地的32.09%,占该县土地总面积的76.28%;其次为南召、内乡、桐柏、淅川县。林地主要集中分布在西北山区。南阳是河南省林业大市,林业资源丰富。
南阳市牧草地面积为4557.91hm2,占全市土地面积的0.17%,淅川县牧草地最多,占全市牧草地的80.09%。从地域空间上看,集中分布在西部和东部。牧草地是该市很有发展潜力的利用类型,淅川、西峡县已建成山绵羊基地,社旗、方城县已建成肉牛及山羊基地。
南阳市其他农用地总面积为157749.43hm2,占全市总面积的5.95%。农村道路、田坎、晒谷场等用地面积过大,农村道路过宽、农田水利设施老化现象严重,利用效率不高,整理潜力很大。
南阳市城镇用地面积为35332.14hm2。2004年,南阳市农村人均居民点用地面积达192.0m2,远远高于国家规定的上限150m2,农村居民点整理潜力很大。独立工矿面积20517.44hm2,占9.84%。独立工矿用地偏少反映工业不发达,表明该市城市化和工业化水平较低。
南阳市未利用地面积为349991.46hm2,占全市土地面积的13.20%,主要分布在南召、内乡和唐河县。未利用土地面积大,难利用的比重小,土地后备资源丰富。
3.1.3 土壤性状及水土流失
3.1.3.1 土壤性状
南阳市以黄棕壤土类为主,兼有砂姜黑土、潮土、水稻土和紫色土等土类。海拔300~1300m,为黄棕壤土类中的粗骨性黄棕壤亚类和黄棕壤亚类;300m以下为黄棕壤土类中的黄褐土亚类和粗骨性黄褐土亚类;1300m以上为棕壤土类。
黄棕壤土占全市土地总面积的74.2%,耕地面积占总耕地的60.3%,主要分布在伏牛山南部中、低山和丘陵地区。该类土保肥性能较强,缓冲能力较大,质地较重,但通气性能较差,适耕期较短;砂姜黑土是在湖相沉积母质、沼泽草甸基础上发育成的一种独特的区域性土壤,主要分布在盆中平原地区,占全区土地总面积的15.6%,耕地面积占总耕地的29.2%;潮土是发育在近代河流冲积物上,经旱耕熟化而成的一种幼年土壤,主要分布在盆中地区沿河两岸,占全区土地总面积的4.2%,耕地面积占总耕地的6.2%;水稻土是在黄棕壤和潮土上经过人们长期种植水稻水耕熟化而发育成的土壤,占全区土地总面积的2%,耕地面积占总耕地的2.9%,主要分布在桐柏山区;其他土类土壤主要包括棕壤、紫色土等,占土地总面积的4%。南阳市土壤一般呈中性反应,缓冲性能较强,保肥性较好,适宜多种作物种植,但土壤质地黏重,耕层较浅,肥力较低。
3.1.3.2 土壤污染
2004年,农药使用量16033t,与1997年相比净增20%,且农药使用具有广泛、大面积使用的特点,致使土壤受到很大污染。农业化肥施用量大、面广、利用率低,2004年农用化肥施用总量(折纯)670464t,每公顷耕地平均施用675kg,比1997年的521kg/hm2增加154公斤,净增加30%,造成极大的土壤面源污染,致使土壤受到污染。农膜使用量17626t,比1997年增加8246t,净增88%,回收量过少,残留率高,而且农膜难以降解,使土壤中的塑料薄膜残留量逐年增加,从而对农作物根系生长产生不良影响,并且薄膜的分解也将会对土壤和地下水产生不良影响。农药和化肥的大量使用,使绝大部分土地受到不同程度的污染,地膜的使用加重了土地污染。
3.1.3.3 水土流失
水土流失是土地资源不合理利用的不良后果。据统计,全世界水土流失面积达25×108hm2,占全球耕地和林草地总面积86.5×108hm2的29%。全球耕地面积约14.57×108hm2,表土层平均厚18cm,由于水和风的侵蚀,在过去100年内,地球上有2×108hm2的土地遭受损失,每年有270×108t土壤随水流失。如果以土壤层平均厚1m计算,经过809年全球耕地土壤将被侵蚀殆尽。我国水土流失极为严重,1949年以来,全国水土流失面积从1.16×108hm2扩大到1.48×108hm2。每年损失表土约50×108t,流失的氮、磷、钾估计为4000×104t左右,与一年化肥用量相当,毁林开荒是水土流失、土壤退化的根本原因。
南阳市降雨量相对较大,土壤呈微酸性,盐粒子淋溶速度快,土壤质地黏重,土地退化主要表现为水土流失。工作区土地总面积2650869hm2,水土流失土地面积475870hm2,占土地总面积的17.95%,占整个山丘区面积的26.99%。水土流失主要分布在桐柏山低山丘陵地区和丹江口水库上游、鸭河口水库上游地区,集中发生在浅山区和丘陵区。每年流失量相当于2000hm2耕地的活土层,流失土壤4855×104t,流失肥力折化肥54×104t,相当于2004年化肥用量的80%。水土流失使土壤中有机质下降,地力减退,中低产田面积扩大。同时,水土流失还造成泥沙对河道和水库的淤积,河床抬高,部分水库报废。
3.1.4 生物资源现状
生物多样性是人类赖以生存的基础,也是构成人类生存的生物圈环境。正是地球上的物种多样性、生物遗传多样性和自然生态系统多样性和自然景观多样性构成了丰富多彩的自然界,人类才有了充裕的物质条件和稳定的生存环境。然而,随着南阳市经济的高速发展,人口迅速增长,经济活动不断加剧,尤其是盲目地大量向自然界索取生物资源,致使环境恶化和能源短缺等生态危机出现,已经对生物多样性构成了严重的威胁。
3.1.4.1 植物状况
南阳市地处北亚热带向暖温带过渡的地区,自然地理环境比较复杂,山地和盆地形成的历史以及植物区系的发展演化历史均较悠久,植物种类相当丰富,有维管束植物184科927属2298种。植被类型以落叶阔叶林占优势。山区、丘陵地带植被以林木分布为主,平原区则以作物植被和经济林为主。林地面积853306hm2,森林覆盖率30.91%,高于全省乃至全国平均水平。森林资源分布情况见图3-2。从1996~2004年南阳市历年的森林覆盖率变化趋势图上可以看到,1996~2001年森林覆盖率基本上保持同一个水平,2002~2003年增长较快,2004年趋于平缓增长。这是因为2000年我国开始实行大于25°坡度的耕地退耕还林政策,林地面积呈增加趋势。
3.1.4.2 动物状况
南阳市物种比较丰富,已发现脊椎动物415种,其中,鸟类249种,占全省的71%;哺乳类49种,占全省总数的86%;两栖类16种,占全省总数的73.7%;爬行类32种,占全省总数的23.8%;鱼类69种,以鲤形目最多,鲶形目次之。除此之外,还有节肢动物、环节动物、线形动物、扁形动物、腔肠动物和原生动物等。
尽管南阳市生物资源种类多,多样性丰富。随着生态环境日趋恶化,加上对野生动物的偷捕、滥猎和对药用植物的过度采掘,使部分区域野生动(植)物的生态环境改变,导致野生物种的分布范围缩小,种群数量降低,一些物种初步变为濒危物种。
3.1.4.3 生态保护区建设情况
目前,全市建成自然保护区8个,建成自然保护区面积222958.5hm2,占全省自然保护面积区的三分之一左右(表3.5)。保护区分属伏牛山系与桐柏山系。伏牛山区是我国南北气候、土壤及生物的过渡带,植被类型复杂、垂直带谱明显,生物资源丰富,残存有茂密的天然森林,是南北生物过渡带综合森林生态景观定位研究和环境监测的基地。
表3.5 南阳市自然保护区名录
3.1.5 森林生态系统退化
南阳市森林资源状况见表3.6和图3.2。南阳市目前的林业状况与人口增长、国民经济及社会发展、生态环境建设的目标还有较大差距。主要表现在:①森林覆盖率与生态建设目标有一定差距,还有69015.4hm2的无林地,造林绿化任务十分艰巨;②林种结构不合理,许多森林覆盖的山地生态系统呈结构与功能退化的状态,森林生产力低下,森林经营粗放,林业生产的科技含量低;③目前活立木蓄积量2099.5×104m3,比第三次森林资源清查时(2285.7×104m3)减少8.2%,森林生产能力明显下降;④天然林的面积从20世纪70~90年代呈直线下降趋势,70年代天然林减少面积7615.0hm2,90年代则减少面积13534.9hm2。
由于森林生态系统功能退化,导致涵养水源能力下降,对自然环境的调节作用明显减弱,影响了区域性气候特征,水土流失加剧,水库及河流水体水质富营养化程度增加。
表3.6 南阳市森林资源状况
各编号数据间关系为:1=2+8+9+10+11+12,2=3+4+5+6+7,15=16+17+18+19+20。
河南省土地资源生态安全理论、方法与实践
图3.2 研究区森林资源分布示意图
3.1.6 自然灾害
3.1.6.1 洪涝灾害
20 世纪 50 ~ 90 年代,全市因洪涝灾害造成的受害人数变化不大,造成的死亡人数有所下降,但发生次数和造成的经济损失却明显增加。
3.1.6.2 旱灾
20 世纪 50 ~ 90 年代全市旱灾发生次数明显增多,90 年代比 80 年代增加 24 次。因旱灾造成受害人数明显增加,造成的死亡人数却大幅度下降,造成的经济损失呈直线上升,旱灾危害程度明显增强。
3.1.6.3 地质灾害及其他灾害
地质灾害以滑坡和泥石流灾害最为明显。20 世纪 50 ~90 年代,地质灾害不是非常严重。近几年来,随着矿产品价格的不断上涨和矿产资源的开发热,水源区矿山集中分布和小规模露天无序开采,诱发了崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的不断发生。矿区排放大量的废水,洗矿过程中加入有机和无机药剂而形成的尾矿水,露天矿、排矿堆、尾矿及矸石堆受雨水淋滤、渗透溶解矿物中可溶成分的废水,矿区其他工业和生活废水等,大部分未经处理,排放后直接或间接地污染了地表水、地下水和周围农田,并导致了水源区水土质量的不断恶化。其他灾害呈依次增强趋势,灾害性强度在增强。
从表 3.7 可以看出,20 世纪自然灾害以洪涝和旱灾为主,且交替发生,造成的危害程度呈加重趋势,已成为影响社会经济可持续发展的重要因素。从死亡人数来看,水灾大于旱灾。从经济损失和对农作物影响来看,旱灾大于水灾,其他灾害次之。
表 3.7 生态灾害和生态破坏造成的损失
注: 据南阳市环保局,2003,南阳市生态功能区划。
C. 九重镇老街在那点
九重镇老街在淅川县,位于淅川县九重镇老街中段,主要建设内容为新建教学楼,地上四层,框架结构(土石方工程:平整场地686.48㎡、挖坑槽土方1681.72m3、回填方1379.66m3等;砌筑工程:讲台26个、砌块墙336.75m3、垫层167.3m3等;混凝土燃携及钢筋混凝土工程:垫层46.07m3、独立基础198.38m3、矩形柱乱差151.66m3等;门窗工程:木质门165.2㎡、金属(塑钢、断桥)窗466.3㎡、金属格栅窗102.6㎡;屋面及防水工程:屋面刚性层771.32㎡、屋面排水管144m等;保温、隔热、防腐工程:保温隔热墙面2442.06㎡、黑板26个;楼地面装饰工程:块料楼地面2575.98㎡、块料楼梯面层110.16㎡等;墙、柱皮陪伏面装饰与隔断、幕墙工程:墙面一般抹灰4668.65㎡、块料墙面1241.5㎡等;天棚工程及其他装饰工程等);基础设施(雨水管网:挖沟槽土方1296.91m3、挖基坑土方326.62m3、回填方1353.12m3、塑料管527.5m、砌筑井19座、雨水口34座等;污水管网:挖沟槽土方1665.54m3、挖基坑土方186.75m3、回填方1685.21m3等;化粪池:挖基坑土方359.27m3、回填方156.94m3、砌筑井3座等;地平硬化:水泥混凝土3213.8㎡等)。
D. 水源区的主要生态环境问题
3.2.1 水源区水环境状况
丹江口水库在河南省境内主要汇水支流为老灌河和丹江。老灌河在南阳境内河流长146.4km,流域面积2523km2,属山区型河道,具有洪水猛、变幅大、纵坡陡、沙石多的特点。丹江发源于山西省商县秦岭兰关,自北向南经陕西省商南县进入河南省淅川县,至湖北省均县丹江口汇入汉江,干流全长390km,至豫鄂交界处集水面积14714km2,在河南省境内干流长117.4km,在河南省境内流域面积5592km2。
根据南阳市地表水环境功能区划结果,丹江淅川县段划为Ⅱ类水质;老灌河西峡县城以上划为Ⅲ类水质,西峡县城以下至挡子岭划为Ⅳ类水质(挡子岭断面为西峡老灌河出境水控制断面,接纳了西峡县工业废水和县城生活污水);淅川县城以下至张营划为Ⅲ类水质(张营断面为淅川县老灌河入丹江口水库控制端面,主要接纳了淅川县工业废水和县城生活污水);丹江口水库库区河南省区域内地表水功能区划为Ⅱ类水质(表3.8)。
表3.8 南水北调中线工程取水源头汇水区域控制断面水质情况
根据南阳环境部门在南水北调中线工程丹江口水库汇水区域的丹江布设的监测断面和老灌河布设的监测断面进行的水质监测结果,不同断面水质状况如下:
(1)丹江界牌断面,丰水期超过Ⅱ类水质;枯水期和年均值水质均符合Ⅱ类水质标准,符合功能区划水质类别,影响因素主要是丰水期有机物和氨氮。
(2)丹江史家湾断面,丰水期超过Ⅱ类水质;枯水期水质为Ⅱ类;年均值超过Ⅱ类水质;总氮超标。
(3)老灌河挡子岭断面,丰水期水质满足Ⅳ类水质标准;枯水期超过Ⅳ类水质标准;年均值符合Ⅳ类水质标准。
(4)老灌河张营断面,丰水期超过Ⅲ类水质标准,其中COD(化学需氧量)稍超标,氨氮超标1.73倍,总氮超标1.79倍;枯水期超过Ⅲ类水质标准,其中COD超标2.97倍,CODMn(高锰酸钾法测COD)超标2.02倍;年均值超过Ⅲ类水质标准,COD超标2.25倍,CODMn超标1.08倍。西峡县挡子岭断面以点源有机型污染为主,淅川张营断面,丰水期以面源氨氮污染为主,枯水期以点源有机型污染为主。
(5)南水北调中线工程渠首取水口处陶岔,丰水期、枯水期和年均值超过Ⅱ类水质标准,超标因子为总氮和总磷,主要由面源污染引起。
3.2.2 水源区环境污染形势严峻
水源区环境污染,包括点源污染和面源污染。工业污染是点源污染的主要原因,农业生产中大量使用农药、化肥和农膜是面源污染的主导因素。
南水北调中线工程要求丹江口水库库区水质要达到国家地表水Ⅱ类水质的要求,规定丹江口水库水源地水质总磷不能超过0.02mg/L,总氮不能超过0.04mg/L,氨态氮不能超过0.5mg/L。丹江口水库库区水样检测结果,库区水质大多数指标满足Ⅱ类水质要求,其中总磷浓度为0.02~0.05mg/L,总氮浓度为1.46~1.60mg/L,总磷、总氮明显超标。对超标成分的分析,主要是由于污水、农药、化肥、人畜粪便及生活垃圾污染形成的面源污染引起。
3.2.2.1 工业污染
水源区工业污染的状况不容忽视。一是工业产业结构不尽合理,重污染的造纸、化工、制药、酿造行业在工业生产总值中所占比重还比较大,工业废水是造成地表水体污染的主要因素。二是水源区所有城镇没有生活污水处理厂和垃圾处理厂。随着城市化进程的加快和城镇框架的拉大,生活污水和生活垃圾污染将会日趋严重。三是地处源头地区的山区县地方财政困难,对城镇建设投入不足,县城和主要城镇没有统一的排水体系,工业废水、生活污水与雨水没有实行清污分流,混合排入地表水体,废水直接排入河道,造成老灌河乃至丹江口水库水体的污染。根据南阳市环保局监测结果,水源区西峡、淅川、内乡3县2003年的废水污染物排放情况表3.9。
表3.9 水源区水污染物排放情况(2003年)
注:据南阳市农业局,2004,南水北调水源区面源污染情况调查报告。
3.2.2.2 农业生产中大量使用农药和化肥
南阳境内库区流域属农业主产区,种植业占主导地位。据测算,丹江口水库水源地4县36个乡镇111.4万亩耕地年化肥投入量为4.35×104t(折纯),用量最大的是氮磷化肥。按全国平均水平30%~40%的化肥利用率推算,年土壤固定、空气挥发和渗入地下水、汇入地表径流的流失量达(2.61~3.045)×104t;水源地年农药施用量275t,品种多为杀虫剂、杀菌剂、除草剂等,对环境造成危害的是含磷、砷、汞类高毒高残留农药。农药除40%被农作物及害虫吸收分解外,一部分挥发入空气,大部分残留在土壤地表渗透到地下水或随雨水冲刷汇入地表径流流入库区,造成污染。据调查推算,化肥、农药对库区总磷超标的贡献率超过75%。水源地库区年农膜覆盖21.32万亩,农膜使用量704t,按平均残留率5.88%计算,每年残留地膜41.39t。残留在农田中的农膜难以分解,影响耕作,少部分分解物释放出有害物质也污染土壤和地下水。
3.2.2.3 畜禽粪便及生活垃圾量逐年增大
随着农业生产结构的调整,畜牧养殖业发展迅速,畜牧养殖业造成的面源污染问题也越来越突出。据调查统计,丹江口水库汇水区现有规模养殖场超过200个,畜禽散养情况普遍,年畜禽粪便排放量超过826×104t,粪便简单处理率仅为59.5%,粪便排放随意性强,氮、磷、COD等大量富营养物质直接或间接排入库区,造成环境和水体水质的直接污染。丹江口水库汇水流域内生活污水和垃圾长期直接排放,污染地表水和地下水。
3.2.3 水源区生态环境脆弱
丹江口水库水源区地处我国南北过渡带、东西结合部,是一个相对独立的自然地理单元。目前区内森林植被稀少、质量差,蓄水、固土能力低下。加之不合理的耕作方式,导致生态环境恶化,水土流失十分严重。资料表明:1979~1999年的20年间,丹江口水库的淤积总量为89715.5×104m3,年平均淤积高达4485.775×104m3。按此淤积速度,将会大大缩短丹江口水库的使用寿命。降水与径流时空分布严重不均,水旱灾害频发。雨季洪水频发,石沙俱下,冬春干旱缺水,沟溪断流,人畜饮水困难,不少地方山区人民往往为吃水要跑几十千米的路程,严重制约了水源区经济的发展。水旱灾害的发生频率由20世纪50年代的每年0.42次增长到目前的每年0.83次。据南阳市水利部门对淅川县荆紫关、寺湾、大石桥、滔河4个乡的调查,近几年因洪水灾害,减少良田500多平方千米;西峡县自1954年以来,因洪水灾害减少耕地0.7×104km2,并以每年3.6%的速度增加。
库区大量土地被淹没,淹没良田2万多平方千米,7.4万移民外迁,10万多移民和反迁移民被后靠安置搬迁到丘陵、低山薄地上。水源区大部分山丘区人口稠密,耕地资源匮乏,其中西峡县人均耕地不足0.047km2,远低于全省和南阳市平均水平。耕地后备资源不足,未利用土地中可开垦的土地资源很少,人地矛盾十分突出。随着丹江口水库大坝的加高,淹没地区面积将扩大到1050km2,这一矛盾将会进一步加剧。由于土壤瘠薄,农业产业结构单一和生态环境比较脆弱,当地人民目前尚未摆脱贫困落后的局面。人均年占有粮食仅340kg,为了生存,农民被迫开荒种地,导致森林资源锐减,加剧了生态环境恶化,使山区农业陷入了“越穷越垦,越垦越穷”的恶性循环中。
丹江口水库库区周边地区以浅山丘陵地为主,沟壑纵横,地形破碎复杂,坡度陡,植被多为中幼、中龄林和低效林,植被覆盖率低,防护能力差,自然调节能力低下,枝叶截留及根系固土保水能力减退,生态环境较为脆弱。
3.2.3.1 水源区土壤性能差
水源地土壤以黄褐土、黄粘土或红粘土为主,质地黏重,易干缩裂缝,通透性差,表土层疏松浅薄,既不耐旱,又不耐涝,并易受侵蚀,浅山丘陵区的石灰岩、片岩等抗侵蚀能力差,风化严重,对降雨冲击的抵抗力较弱,极易形成水土流失。
表3.10 水源区林业用地情况 单位:hm2
表3.11 水源区域森林面积及蓄积量
表3.12 水源区林地分类情况
3.2.3.2 水源区气候与水资源影响
丹江口水库汇水区域内,气候属亚热带季风型大陆性气候,降雨量年际间变化大,受季风影响,降水年内分配不均,汛期降雨量占全年降雨量的 58% ~ 62%。暴雨集中,强度大,历时短,入渗有限,容易冲刷侵蚀地表。丹江口水库南阳境内支流,均属山区型河道,坡度大,地下水资源量甚微,水资源总量以地表径流为主,是水土流失的主要动力。水土流失使沙尘及附着在土壤上的农药化肥残留量得以汇入地表径流,流入库区,造成库区悬浮物和氮、磷超标,对库区水质影响较大。
3.2.3.3 水源区森林资源问题突出
一是森林资源分布不均。人们把森林作为一种自然资源对待,对森林的再生性、多功能性和更新周期长认识不足,急功近利,取之于林多,用之于林少,致使有限的森林资源分布极不合理,大部分分布在深山区的河流源头,生长量偏小,生态系统呈现结构与功能退化状态,防护效益差。而地处浅山、丘陵平原的下游地区,人口密度大,垦殖指数高,森林资源少,又多是人工幼林,不少地方地表裸露严重,是水土流失重灾区。二是生态效益低。林分质量不高,低产、低效防护林所占比重大,生产力水平低。三是林种结构和林龄结构不合理。林种结构不合理,从防护林整体上看,防护林比例仍偏小; 从林龄结构上看,幼中龄偏多,其面积、蓄积分别占整个林分的 95.8% 和 89.4%; 而近成熟-过熟林面积与蓄积分别占整个林分的 4.2%和 10.6%。水源区森林资源情况见表 3.10 至表 3.12。
3.2.4 水源区水土流失严重
3.2.4.1 水源区水土流失现状
表 3.13 给出了水源区土壤侵蚀的不同类别及相关数据。大量的水土流失不但造成水库淤积,而且使水质质量变差,富营养化程度提高。
表 3.13 水源区土壤侵蚀的类别及相关数据
根据2000年全国第三次水土流失遥感调查资料,丹江口库区及上游流域南阳境内水土流失面积3369.01km2,年平均土壤侵蚀量约990×104t。水土流失程度大致以浅山丘陵区的中、强度流失逐渐向中山区的轻、微度流失变化,大部分发生在丹江口水库环库区周边的浅山丘陵区和人口集中、植被差、养殖和农业种植区以及交通便利、开发建设项目比较集中的区域。平均土壤侵蚀模数为2938t/km2·a,沟壑密度为2.61km/km2。强度水土流失面积为446.87km2,占水土流失面积的7%,主要分布在西峡312国道沿线、淅川环丹江口库区等植被覆盖率较低的荒山荒坡和坡耕地上,以面蚀、沟蚀为主要形式;中度水土流失面积为1369.7km2,占水土流失面积的21.5%,主要分布在西峡县南部山区,老灌河、淇河等沿河两岸的狭窄地区和淅川、内乡、邓州的环丹江口水库浅山丘陵区,该区人口密度较大,植被覆盖率较低(<30%),耕地多为坡耕地,流失形式以面蚀为主,兼有沟蚀,局部有滑坡、泥石流等重力侵蚀;微度、轻度水土流失区总面积为4545.37km2,其中轻度水土流失面积1552.44km2,微度流失区面积2992.93km2,主要分布在西峡中山区和淅川西北山区、丹南山区,海拔较高,山体完整,居民少,森林茂密,交通闭塞,植被覆盖率较高,大部分为水平梯田、水田及建筑区,水域也包括在内,流失形式以面蚀为主,兼有沟蚀(表3.14,图3.3)。
表3.14 南阳市丹江口水库及上游流域水土流失强度分级面积及流失量
注:据南阳市水利局,2003,南阳市丹江口库区及上游水土保持规划。
3.2.5 水源区矿山地质环境问题
水源区矿产资源的特点是矿种类型较多,矿点多,分布较集中,但大中型矿床较少,多数为小型和矿点,绝大部分为小规模的民采。开采方式多为露天开采,产生大量尾矿弃渣。目前开采较活跃的金属矿种为钒矿、铁矿、金矿、辉锑矿等;非金属矿种有大理岩、石灰岩、石墨、白云岩等。石灰石矿、大理岩矿和钒矿等,开采极盛,常形成矿山集中分布的群采区。因此,研究区矿山环境地质问题突出。
3.2.5.1 矿山开采引起的矿山环境地质问题
(1)引起土地资源的毁损:采矿占用和破坏土地。经调查,中型矿区占用和破坏土地面积一般为2~9hm2,小型矿区占用和破坏土地面积一般为1~6hm2。例如:在淅川县城—西庙岗一带为山间谷地,是大理岩石材加工聚集地,沿G312两侧分布加工厂几十家。占地宽20~50m,断续延伸近20km。弃渣改变、破坏土地现象较为严重。
图3.3 研究区水土流失分布
(2)引起地貌景观的毁损:露天采矿破坏地貌景观非常严重,毁坏了植被和生态环境。在交通干线两侧的可视范围内可以看到采矿留下的痕迹,而且还有持续增加的趋势。大型矿区植被破坏面积为15hm2,中型矿区植被破坏面积一般为1.5~4.5hm2,小型矿区植被破坏面积一般为0.5~2.0hm2。水源区因采矿引起的地貌景观毁坏主要分布在以下地带:①淅川县城—毛堂—西簧一带,为钒矿采矿密集地,分布采矿点几十家,采坑沿矿脉分布,宽6~10m,深5~8m,断续延伸近50km,总面积约100hm2,开矿弃渣就地堆积于山坡,随处可见,对山体植被及土地破坏较为严重,并为水土流失提供了基本条件;②淅川县蒿坪—大石桥一带,为大理岩矿采矿密集地,分布采矿点几十家,采坑沿矿脉分布,宽6~10m,深5~30m,断续延伸近40km,总面积约80hm2,开矿弃渣就地堆积于山坡,对山体植被及土地破坏较为严重,并对丹江风景区有一定影响,也为水土流失提供了基本条件。
(3)地质灾害频繁发生:石灰岩、大理岩、钒矿等矿山在开采过程中,经常发生边坡失稳、滑坡、崩塌等现象。井下开采的金矿、铁矿易发生矿坑塌陷现象。矿山排出大量矿渣及尾矿的堆放,除了占用大量土地、严重污染水土资源及大气外,还经常发生塌方、滑坡、泥石流。尤其是一些乡镇集体和个人采矿场,在河床、公路两侧开山采矿,乱采滥挖,乱堆乱放,对河道畅通有一定程度的影响,也为泥石流的形成提供了固体物源。
3.2.5.2 水源区土污染分析
为了解钒矿对土壤的影响,在钒矿采矿分布较密集的毛堂—西簧一带布设了两条土质取样剖面。根据分析结果得出:远离采矿点钒含量有明显的递减趋势。
3.2.5.3 水源区水环境质量分析
(1)地下水环境质量分析:地下水水环境分析主要通过地下水质量评价和地下水污染评价来实现。
1)地下水质量评价:此次评价选择pH值、总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、氯化物、铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、挥发酚类、阴离子合成洗涤剂、高锰酸盐指数、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮(NH4)、氟化物(F-)、汞(Hg)、砷(As)、铍(Be)、隔(Cd)、六价铬(Cr6+)、铅(Pb)、碘(I)等24项组分作为评价指标。以水质分析资料为基础,依据单项组分,按《中华人民共和国地下水质量标准》所列分类指标确定该组分的质量类别,为单因子评价方法。根据各单项组分所属质量类别,依表3.15的规定分别确定单项组分评价分值Fi。
表3.15 各类别单项组分评价分值
按式(3.1)和式(3.2)计算综合评价分值F。
河南省土地资源生态安全理论、方法与实践
式中:F为各单项组分评价分值Fi的平均值;Fmax为单项组分评价分值Fi中的最大值;n为项数。
根据计算的F值,按表3.16划分地下水质量级别。
表3.16 地下水质量级别判定
2)地下水污染评价:选取地下水质量评价中的24项组分作为评价指标。以《中华人民共和国地下水质量标准》(GB/4848-93)中Ⅱ类水标准限值作为背景值,采用组分综合法和污染指数法分别对无机污染进行评价。
单项指标的污染指数(I)按式(3.3)进行计算。
河南省土地资源生态安全理论、方法与实践
式中:I为某项污染物的污染指数;Ci为某项污染物的实测含量;C0为某项污染物的背景值或对照值,此次取Ⅱ类水标准的上、下限值。
Ci值在区间内,令I=1,如果I值大于区间值的最大值或小于区间值的最小值,分别用Ci值除以区间值的最大值或最小值。
多项指标的综合污染指数(PI)按式(3.4)和(3.5)进行计算。
河南省土地资源生态安全理论、方法与实践
河南省土地资源生态安全理论、方法与实践
式中:PI为单个样品多项组分的综合污染指数; 为各单项组分污染指数I的平均值;Imax为各单项组分污染指数I的最大值;n为项数。
根据计算的PI值,按表3.17划分污染级别。
表3.17 地下水污染级别分类
最后计算出F值最大为7.19,最小为2.15。质量级别为“良好”和“较差”两个级别,综合评价结果与单项组分评价结果一致,即Ⅲ类水属“良好”级别,Ⅳ、Ⅴ类属“较差”级别 。
(2)水源区地表水环境质量评价:根据国家标准中基本项目标准限值中的24项指标,选择pH值、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量(CODcr)、生物需氧量(BOD5)、总磷(以P计)、总氮(以N计)、铜(Cu)、锌(Zn)、氟化物(以F-计)、砷(As)、汞(Hg)、镉(Cd)、六价铬(Cr6+)、铅(Pb)、氰化物、挥发酚类等17项组分作为评价指标。根据分析结果,对水源区水环境质量的评价表明:地下水组分中溶解性总固体、总硬度、硫酸盐(S02-4)、硝酸盐(NO3-、以氮计)、阴离子合成洗涤剂、六价铬(Cr6+)等6项含量差异较大,在矿山及人口密集区附近含量较高,其分布面积较小;地下水质量较好的区域居多。地表水部分河段质量较差,入丹江口水库的丹江入口处为Ⅱ类水,淇河入口处为Ⅴ类水,老灌河入口处为Ⅳ类水;南水北调中线取水口(淅川陶岔)地表水样为Ⅱ类水,满足生活饮用水标准。现状条件下,采矿活动引起地下水和地表水质量的变化对丹江口水库水质的影响程度尽管不太明显,但对地下水和地表水质量已经造成不同程度的污染,应引起高度重视 。