｜前 言｜

水库型饮用水水源地是我国饮用水水源地的重要组成部分，在我国的供水系统中占有重要地位。《全国重要饮用水水源地名录》（2016年）中公布的618个各类型的水源地中，水库型饮用水水源地就有270个，占全部重要饮用水水源地的43.7%。根据2018年《中国水资源公报》，全国1129座主要水库中，全年总体水质为I～III类的水库有986座，占评价总数的87.3%，IV～V类的水库有114座，占评价总数的10.1%，劣V类水库共计29座，占评价总数的2.6%。总体来看，水库型饮用水水源地水质状况不容乐观，水源地的污染治理和水质保护任务十分紧迫。

我国水库型饮用水水源地多位于山区，水土流失、农业面源污染等通常是水源地水质保护面临的主要问题，水库的人工调控导致消落带植被退化、土壤氮磷释放、库湾富营养化等问题也比较突出。另外，山区水库汇水面积大，尤其是大型水库，流域面积远远超过水域面积，水质保护工作与区域的社会经济发展紧密相关。针对水库型饮用水水源地的这些特点，系统开展水质保护和污染防控相关技术和理论研究，对于推动水库型饮用水水源地的保护工作十分必要。

国外针对地表水水源地的保护技术和理论研究始于20世纪70年代，近年来我国在这方面的研究也取得了长足的进步。在水源地管理方面，国内外开展了大量研究和实践，形成了诸如水质目标管理、水源地生态补偿、小流域生态建设等多种管理模式。在污染防控理论方面，形成了景观“源-汇”理论、“种养平衡”理论、“循环再生”理论等。在污染防控技术，尤其是面源污染治理技术方面也开展了大量工作，形成了景观格局优化配置、沟塘水系生态化改造、污染物源头减量控制等一系列技术措施，在农业面源污染控制中都有广泛的应用。

已开展的水源地保护研究和实践取得了较好的成效，但针对水库型饮用水水源地的保护理论和技术，尚未见系统性研究和报道。尤其是针对水库型饮用水水源地面临的库湾富营养化风险、消落带植被退化、库周水土流失、小流域农村农业面源污染输出、区域生态补偿等问题，尚未形成系统的对策和措施。因此，针对水库型饮用水水源地的基本特点开展系统研究和分析，形成能够适用于广大农村地区，尤其是在大型水库流域范围高效应用推广的面源污染治理技术模式，将是我国水库型饮用水水源地保护的根本出路。

本书以南水北调中线工程水源地丹江口水库为研究对象，系统总结水库型饮用水水源地保护的基础理论、关键技术和管理措施。全书共10章，第1章为绪论，第2章介绍水质安全保障分区，第3章介绍污染来源追踪模拟，第4章介绍库湾富营养化风险防控，第5章介绍库滨带生态屏障构建，第6章介绍面源污染生态阻控，第7章介绍水源涵养林定向恢复，第8章介绍入库河流纳污红线管理，第9章介绍生态清洁小流域建设，第10章介绍跨区域农林帮扶生态补偿。希望本书的出版可以为从事水源地保护工作的教学、科研人员及水利、环保、农业管理工作者提供参考，也为南水北调中线工程的水源地保护工作提供帮助和支撑。

本书相关工作得到了丹江口库区环境保护科学研究项目“水生态保护与修复研究”（ZSY/K-ZX（2013）002）、国家科技支撑计划项目课题“丹江口库区生态修复与环境保障关键技术研究与示范”（2012BAC06B03）、水利部技术示范项目“丹江口库区水土保持与面源污染阻控技术示范”（SF-201708），以及国家自然科学基金项目“基于景观单元养分盈亏平衡的小流域农业面源污染模拟”（41101250）的资助。

本书第1章由尹炜、张洪撰写，第2章由辛小康、雷俊山、朱惇、李建撰写，第3章由辛小康、贾海燕、杨芳、卢路撰写，第4章由王超、白凤朋、王剑、徐建锋撰写，第5章由王超、雷俊山、李全宏、张乐群撰写，第6章由王超、徐建锋、雷俊山、贾海燕撰写，第7章由李建、闫峰陵、李璐、朱惇撰写，第8章由辛小康、杨芳、卢路、白凤朋撰写，第9章由徐建锋、李建、王玲、张洪撰写，第10章由李建、贾海燕、李超、湛若云、陈泽涛撰写，全书由尹炜、史志华审定统稿。

另外，本书还参考了其他单位和个人的研究成果，均已在参考文献中注明，在此表示诚挚的谢意。

限于水平和时间仓促，书中难免存在不足之处，敬请读者指正。

作者

2021年1月

全书主要内容

第1章

绪论

饮用水水源地是指为居民生活及公共服务供水的水源地域，其主要类型有河流、湖泊、水库、地下水等，其水质安全作为国家公共卫生安全的重要保障，与人民群众的健康和社会稳定密切相关。根据水利部发布的2018年《中国水资源公报》，全国31个省（直辖市、自治区）共评价 1045个集中式饮用水水源地，全年水质合格率在80%及以上的水源地占评价总数的83.5%。水库型饮用水水源地在我国的供水系统中占有重要地位。当前，我国水库的水质现状不容乐观，水库型饮用水水源地保护面临较大的压力。

第2章

水质安全保障分区

水质安全保障分区是以维护水质为目标，综合考虑经济-社会-生态可持续发展，从库区的自然属性、功能要求、开发利用现状出发，结合经济社会需求，提出不同区域的功能及保障优先顺序，确定水质安全保障单元。本章将从水质安全保障分区体系入手，详细阐述水资源保护分区的研究进展，现有水源地水质保护分区方法与不足，以及水库型饮用水水源地水质安全保障分区方案，重点介绍丹江口水源地水质安全保障分区方案。

▲ 丹江口水源地水质安全保障区一级区划分示意图

第3章

污染来源追踪模拟

丹江口库区地形复杂、景观破碎，农业面源污染在时空上的随机性和不确定性，导致常规水质监测方法很难判别水体污染物来源，农业面源污染来源的解析一直是流域农业面源控制的一大难题。另外，流域范围部分城镇尚存在点源输入，点面源叠加交织使得污染源的识别更加复杂。本章首先介绍污染类型判别方法，对点源和面源负荷贡献进行总体区分。其次详细介绍点源污染的反演方法，以及面源污染的追踪和模拟方法。最后以丹江口库区的典型流域为对象，重点对面源污染的输移过程进行模拟分析。

第4章

库湾富营养化风险防控

丹江口水库库岸线曲折，库湾大量分布。由于库湾水体水动力不足，水体流动性较差，水体富营养化风险较高。课题组围绕库湾的富营养化问题开展了持续调查监测，并对富营养风险进行了系统评价。库岸生态工程是防控库湾富营养化风险的重要手段。丹江口水库分布有陡坡和缓坡两种库岸类型，陡坡库岸地势起伏较大，库湾深窄。重点探索了库湾水循环系统构建方法，利用风能将库湾水抽提至库岸，在库滨带构建相关净化措施，异位削减水体营养负荷，并促进库湾水体流动，降低富营养化风险。缓坡库滨带地势开阔，库湾宽浅，适合从传输途径上开展径流污染负荷阻控。利用生态沟渠、前置库、生态塘、人工湿地等生态工程构建生态水系统，能够对库周径流实现多级净化，削减入库营养负荷。

▲缓坡库岸面源生态阻控系统建设总体布局

第5章

库滨带生态屏障构建

水源地库滨带具有重要生态屏障功能。消落带是库滨带的重要组成部分，其植被系统的稳定性和缓冲能力对库滨生态屏障功能起到决定性的作用。丹江口水库大坝加高后，调度运行方式改变，高程160~170m的范围成为新的消落带，库岸线长达4600km。新形成的消落带因水文情势改变将进入新一轮植被演替过程，如果不加以人工干预，库滨带生态屏障功能恢复过程漫长且生态效益有限。开展消落带植被恢复，强化库滨带污染缓冲能力，是控制库周面源污染和保障水库水质的有效途径。本章针对丹江口水库特殊的水文和地形条件，基于现场调查和试验研究，筛选适宜的种质资源，优化配置稳定的群落结构，构建高效的植被缓冲带，为丹江口水源地库滨带生态屏障恢复提供依据，也为我国其他库滨带生态建设提供借鉴和参考。

▲库滨带不同高程植物配置模式示意图

▲羊山库湾库滨生态屏障建设总体布局示意图

第6章

面源污染生态阻控

我国高度重视农业和农村面源污染问题，从“十五”开始陆续投入大量资金进行技术研发和工程治理，对重点流域面源负荷的削减起到了积极作用。由于来源多，分布广，产生过程随机，农村和农业面源污染控制依然是流域水环境治理的重要内容。小流域是水源区农村和农业面源输出的基本单元，面源污染产生、输移和汇集过程与小流域的产流、汇流和径流过程紧密相关。小流域面源污染生态阻控就是以小流域为整体，通过汇水流域-汇水沟道-塘洼节点的措施耦合，达到减少面源污染的一种系统性方法。面源污染生态阻控措施包括生态塘、生态沟渠、自然湿地、人工湿地等，课题组针对这些技术措施开展了大量研究工作，很多已经在丹江口库区面源控制中得到应用，取得了较好的效果。本章针对丹江口库区的农村生产生活方式相对落后，农村面源污染突出的问题，以小流域为单元，探索生态阻控措施体系构建的技术方法，为库区面源污染治理提供参考。

▲丹江口库区小流域面源污染生态阻控技术实施流程

第7章

水源涵养林定向恢复

丹江口水源区荒山和石漠化区域水土流失严重，对库区水源水质构成威胁。建设水源涵养林是提高水源保障能力、保护水源区水质安全的重要途径，对改善整个库区生态环境和保护库区生物多样性意义重大。为了减少水土流失，需对现有低效林进行改造，选择适宜的树种和混交配置方案，可起到事半功倍的效果。水源涵养林定向恢复的关键在于优化树种结构和布局，使选择的树种特性和林地立地条件相适应，最大限度发挥水源涵养林的生态和社会效益。按照不同区域、不同经营类型，水源涵养林可划分为纯生态型水源涵养林、经济生态兼顾型水源涵养林、经济为主型水源涵养林等。开展丹江口水源区水源涵养林定向恢复，不仅可保证南水北调中线工程持续供水、供优质水，还能促进库区农业结构调整和脱贫致富。

▲ 库区水源涵养林典型群落模式

第8章

入库河流纳污红线管理

纳污红线管理是完善水功能区监督管理制度，建立水功能区水质达标评价体系的重要手段。入库河流是水源地污染负荷的主要输入途径，因此对入库河流进行纳污红线管理是保障水源地水质安全的关键。本章系统介绍入库河流纳污红线管理技术及其在丹江口水源地的应用情况，并选择不同类型的入库支流，给出典型入库河流限制纳污红线管理实施方案。

第9章

生态清洁小流域建设

“十二五”和“十三五”期间，我国大力开展生态文明建设，水环境治理工作迈向以人与自然和谐为主要目标的新阶段。生态文明以生态系统整体性、系统性的内在规律为依据，要求尊重自然、顺应自然、保护自然。2014年3月14日，习近平总书记提出了“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的新时代治水方针，坚持山水林田湖草是一个生命共同体，强调要用系统思维统筹山水林田湖草治理。这一工作方针的提出，意义重大、要求明确，为新时代水环境治理工作指明了方向，提供了遵循。山水林田湖草是一个生命共同体，区域生态系统的森林、草地、湿地、河流、湖泊、农田等要素间存在相互依赖和相互制约的关系。生态清洁小流域建设通过实施各项遵循自然的治理措施，使流域内水土资源得到有效保护、合理配置和高效利用，人类活动对自然的扰动在生态系统承载之内，最终实现生态系统的良性循环、人与自然和谐。本章将系统介绍适合于丹江口水源区的生态清洁小流域措施体系，并结合已经开展的典型案例总结建设模式和经验，为水源区生态清洁小流域建设全面推广提供参考。

第10章

跨区域农林帮扶生态补偿

生态补偿机制是指调整保护和改善生态环境相关方利益关系的一系列行政、法律和经济手段的总和，主要是对生态补偿主体、补偿对象、补偿内容、补偿标准等做出制度性安排。其实质是利益调整，通过对生态建设和保护中各种利益关系进行协调，达到既保护好生态环境、又协调好利益相关者之间的关系的目的。生态补偿机制的建立是以内化外部成本为原则，对保护行为的外部经济性的补偿依据是保护者为改善生态服务功能所付出的额外的保护与相关建设成本和为此而牺牲的发展机会成本。水源地生态补偿的类型有很多，本章重点关注跨区域农林帮扶类型的生态补偿。

▲绿水信贷水源区与受水区之间潜在的上下游利益

▲绿水信贷农林帮扶模式

本文摘自《水库型饮用水水源地保护理论与技术：以丹江口水库为例》（尹炜 王超 辛小康 李建 等 著. 北京: 科学出版社, 2021. 6）一书，有删减，标题为作者所加。

ISBN：978-7-03-068972-6

责任编辑：刘畅

liuchangwh@mail.sciencep.com

作 者 简 介

尹炜，长江水资源保护科学研究所副所长，教授级高工，水利部水生态安全保障创新团队骨干成员，湖北省新世纪高层次人才工程人选，中国水资源战略研究会第二届理事会暨全球水伙伴中国委员会第四届理事会理事，主要从事流域水资源保护规划理论与技术、面源污染与水土流失生态调控技术、饮用水源地水质安全保障技术及应用研究等方面的工作，主持国家自然科学基金长江水科学联合基金项目等国家和省部级科研项目30余项，发表学术论文80余篇，授权国家发明专利10余项，完成专著2部、译著1部，获得大禹水利科学技术奖二等奖3项（2项排名1、1项排名3），湖北省科技进步奖二等奖1项（排名2），测绘科技进步奖一等奖1项（排名3），湖北省五一劳动奖章等。

王超，长江水资源保护科学研究所高级工程师。2014年获中国科学院生态环境研究中心环境工程博士学位。研究方向：水资源保护生态工程技术。已发表科技论文30余篇，参编专著1部。先后参与国家重大科技支撑计划、国家重点基础研究发展计划等多项水资源保护科学研究课题。长期围绕南水北调中线水源地的面源污染生态防控技术开展工作，先后获得长江委青年科学技术奖一等奖2项，湖北省科技进步奖二等奖1项。申请并授权国家专利10余项，其中发明专利3项。

辛小康，长江水资源保护科学研究所高级工程师，主要从事流域水资源和水环境保护研究和规划工作。毕业于四川大学水利水电学院，工学博士。主持或参与水污染控制与治理重大专项，重点研发计划课题、水利部行业公益性科研专项、湖北省科技思想库重点研究项目等国家级和省部级科研课题20余项，在流域水环境问题诊断评估，水生态环境模拟、调控与修复方面获得多项创新性成果，发表学术论文40余篇，参与制定地方标准和企业标准2项，获得省部级科技进步奖3项，长江水利委员会科技进步奖励5项。主编专著2部，参编专著3部，译著1部，获国家发明专利1项、实用新型专利3项、软件著作权8项。

李建，山东临沂人，1985年9月出生，博士，长江水资源保护科学研究所高级工程师，长期从事生态水文和流域水资源保护方面工作，在河湖生态需水、水流生态补偿、流域水环境综合治理和水生态修复等方面进行了持续研究。参与国家重点研发计划、水体污染控制与治理科技重大专项、水利部行业专项等项目近10项，参与流域水环境综合治理规划、入河排污口设置论证、排污布局规划、南水北调科技支撑等项目40余项。获水利部大禹科技奖二等奖1项、长江委科技奖特等奖1项和一等奖2项，参与出版专著3部，发表科技论文20余篇。

本书以南水北调中线工程水源地丹江口水库为研究对象，介绍水库型饮用水水源地保护的基础理论、关键技术和管理措施等。基础理论包括水库型饮用水水源地水质安全保障分区、污染来源追踪模拟；关键技术包括库湾富营养化风险防控技术、库滨带生态屏障构建技术、面源污染生态阻控技术、水源涵养林定向恢复技术；管理措施包括入库河流纳污红线管理、生态清洁小流域建设、跨区域农林帮扶生态补偿。

本书可供水利、环境、生态、地理等学科的研究人员、相关专业高等院校师生，以及自然资源、生态环境等职能部门工作人员阅读参考。

（本文编辑：刘畅）

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