Study on the comprehensive improvement countermeasures and roadmap of water ecological environment in urban area of Southwest China
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摘要: 为提升我国西南地区城市水生态环境质量，以该地区47个城市（州）为研究对象，总结了城市水生态环境特征，解析了其存在的水生态环境问题。结果表明，该地区城市生活污水排放量大，10个城市生活污水排放负荷占比超过90%，近60%的城市排水基础设施落后于全国平均水平，工业源排放多集中在食品和化工行业，4—5月降雨径流污染较重；1/3的城市再生水利用率较低、工业耗水量大；受城市化进程的影响，地区城市水体富营养化问题突出，河湖水生生物多样性下降。基于上述问题，结合地区城市相关发展规划，提出了该地区城市近期（2021—2025年）、中期（2026—2030年）和远期（2031—2035年）3个阶段水生态环境质量提升目标，并给出城市水生态环境综合整治对策和路线图，即近期阶段以控源减排为主，中期阶段完成节水型城市的构建，远期阶段全面恢复城市水生态系统的结构和功能。Abstract: In order to improve the quality of the water ecological environment in urban area of Southwest China, the characteristics of the water ecological environment of 47 cities in Southwest China were summarized and the problems were identified and analyzed. It was shown that the discharge quantity of urban domestic wastewater from this region were large, with 10 that of cities accounting for more than 90 percent of the total domestic discharge load. Nearly 60 percent of urban drainage infrastructure lagged behind the national average. The industrial sources were concentrated in the food and chemical industries, and the heavy pollution from non-point sources appeared in April and May. One-third of the cities had low utilization rate of reclaimed water. Under the influence of urbanization process in the region, the eutrophication became a serious problem and the aquatic biodiversity of rivers and lakes decreased in urban waters. Based on these problems and combined with the relevant development plans of the cities, the urban water ecological environmental quality improvement objectives in the region were put forward in three terms, namely, the short term (2021-2025), the medium term (2026-2030) and the long term (2031-2035). The countermeasures and roadmap for the comprehensive improvement of urban water ecological environment were given. In the first term, the focuses should be on emission reduction and source pollution control. In the medium term, it should focus on building water-saving cities in an all-round way. In the long term, fully recovering the structure and function of urban aquatic ecosystem should be targeted.
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西南地区包括四川省、贵州省、云南省和重庆市，是我国长江和珠江上游重要的生态安全屏障，磷矿及煤矿资源十分丰富，是我国有色金属工业发展和战略储备的重要基地，但同时也是生态脆弱区。近年来随着地区经济的快速增长，城市化进程的加快，各城市在向流域排放的污染负荷加大的同时，自身水生态环境压力也日益增大。沱江成都段是四川省内污染最严重的河流，水质优良率不足30%[1]；昆明市滇池目前生态用水不足、水体富营养化、水生态受损等问题仍然突出[2]；贵阳市磷矿的大面积开采，是洋水河近几年呈现Ⅴ类或劣Ⅴ类水质的重要原因[3]；重庆市次级河流的水质长期劣于市域水平，三峡库区1/3的断面呈现富营养化[4]。此外，该地区还普遍存在人均水资源量严重不足、地表径流污染突出等问题。
为改善区域水生态环境质量，区域各城市（州）采取了控源截污、生态清淤和河道富氧等措施对污染严重的河湖进行整治，但水生态环境质量没有得到根本性改善。为此，笔者在对我国西南地区47个城市（州）建成区存在的水生态环境问题解析的基础上，提出城市（州）水生态环境分阶段综合整治对策和路线图，以期为该地区城市（州）水生态环境质量的提升提供支撑。
1. 研究区域概况与数据来源
1.1 研究区域概况
研究区域47个城市（州）及水系分布如图1所示。长江流域分布于该地区的中部和北部，长江（四川段）由西北向东南流经甘孜藏族自治州、凉山彝族自治州、攀枝花市、宜宾市、泸州市，后贯穿重庆市全境，金沙江（云南段）流经迪庆、丽江、大理、楚雄、曲靖、昭通等6个市（州），乌江自毕节市、六盘水市、安顺市、贵阳市、遵义市和铜仁市流入长江干流；该地区南部和西部则属于珠江流域、元江流域和澜沧江流域等，南盘江流经曲靖市、昆明市、玉溪市、红河哈尼族彝族自治州，于文山壮族苗族自治州汇入贵州北盘江，元江流经地区有云南省楚雄彝族自治州、玉溪市和红河哈尼族彝族自治州等，澜沧江流经迪庆藏族自治州、怒江傈僳族自治州、大理白族自治州、保山市、临沧市和西双版纳傣族自治州。
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图 1 西南地区城市（州）及水系分布注：底图来源于国家自然资源部标准地图服务系统。Figure 1. Layout of cities and surface water systems in Southwest China1.2 数据来源
涉及的研究区域数据包括：1）2016—2020年河湖国控、省控断面水质数据来源于各省市《生态环境状况公报》（2016—2020年）；2）城市人均水资源量、降水量和万元工业增加值用水量数据来源于各省市《2019年水资源公报》；3）城市生活、工业废水污染物排放负荷量数据来源于各城市《第二次污染源普查公报》；4）城市建成区排水管网密度、污水处理厂运行负荷、再生水利用率数据来源于《2020年中国城市建设统计年鉴》。
2. 西南地区城市水环境特征及问题解析
2.1 地区城市水环境特征
2.1.1 水环境质量特征
梳理地区水体700多个国控、省控断面2016—2020年水质状况，不同类别水质的断面占比如图2所示。由图2可以看出，地区近5年国控、省控断面水质逐年向好，Ⅰ类~Ⅲ类水质的断面占比由2016年的80.8%升至2020年的92.8%，Ⅳ类水质的断面占比由10.1%降至4.9%，Ⅴ类水质的断面占比由3.7%降至1.0%，2020年劣Ⅴ类水质的断面占比仅为1.3%。然而，该地区城市水体水质仍较差，Ⅴ类、劣Ⅴ类水质的断面占比还较高。2018年遵义市湘江河有断面水质为劣Ⅴ类，主要支流虾子河、蚂蚁河、礼仪河、舟水河、高泥河等5条河流均为劣Ⅴ类[5]；2019年昆明市35条入滇河流中，广普大沟、姚安河为劣Ⅴ类，沙站河总磷浓度超标3.96倍[6]；2019年重庆市主城九区34条二级支流中，Ⅴ类及劣Ⅴ类水质断面占比达23.61%[4]；2019年大理州金星河长期为劣Ⅴ类[7]；贵阳市水体水质并不稳定，特别是三级支流和四级支流断面总磷浓度在部分月甚至出现Ⅴ类及劣Ⅴ类情况[8]；成都市金马河、锦江、沱江流域的大部分支流水质长期为Ⅴ类~劣Ⅴ类[9]。另外，地区城市黑臭水体的问题也较为突出，被确认的城市黑臭水体有218条。
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图 2 西南地区城市2016—2020年国控、省控断面水质情况Figure 2. Water quality of national and provincial control sections of cities in Southwest China from 2016 to 20202.1.2 水资源状况
地区水资源量较为丰富，但地域分布不均，各城市人均水资源量如图3所示。由图3可知，重庆、达州等14个城市（州）人均水资源量均低于1700 m3的缺水警戒线，成都、内江等9个城市（州）属重度缺水类型城市，自贡市、遂宁市属于极度缺水类型城市。另外该地区部分城市河道水系不连通，生态基流缺乏，枯水季节甚至存在断流的风险。
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图 3 2019年西南地区城市（州）人均水资源量Figure 3. Per-capita water resources of cities in southwestern cities in 20192.1.3 水生态状况
西南地区城市河湖自然结构受损严重，大部分城市水体自净能力差，河湖水生生物的生境遭到破坏，水生植被面积减少，浮游植物种类组成较单一，水生生物多样性下降，底栖动物群落呈现全面退化趋势，水生态健康状况呈现“差”或“亚健康”状态[10-13]。另外，地区城市河湖富营养化现象严重，如昆明市滇池自20世纪90年代以来几乎年年暴发蓝藻水华，2019年出现全年水华[6]；大理州洱海目前处在“草型清水稳态”向“藻型浊水稳态”转换的时期，局部范围的藻类水华时有发生[14]。
2.2 地区城市水环境问题解析
2.2.1 水环境质量解析
城市各类污染源是影响水环境质量的最主要原因。因此，从生活源、工业源和面源3个方面解析城市水环境质量下降的原因。
2.2.1.1 生活污水收集处理系统问题
表1给出西南地区各城市（州）2017年生活源COD、氨氮、TN和TP排放负荷及占各城市（州）污染负荷比例。由表1可知，西南地区各城市（州）生活源排放量占比都很高，是主要污染源，特别是成都、广元、巴中、阿坝州、凉山州、贵阳、六盘水、遵义、铜仁和丽江等城市（州）生活源排放负荷量占比已超过90%。因此，该区域城市生活源是影响水环境质量的重要原因。
表 1 2017年西南地区部分城市（州）生活源污染物排放负荷及占全市污染负荷比例Table 1. Discharge quantity and proportion of domestic wastewater pollutants of some cities in Southwest China in 2017城市（州） COD 氨氮 TN TP 负荷/
(t/a)占比/
%负荷/
(t/a)占比/
%负荷/
(t/a)占比/
%负荷/
(t/a)占比/
%重庆 36 700 66.73 4 400 85.18 16 500 87.49 800 80.45 成都 58 700 93.17 6 700 97.10 19 500 95.59 600 90.65 自贡 4 508 86.19 287 78.28 997 87.75 39 87.96 泸州 20 638 94.66 2 317 96.10 3 400 73.14 214 94.32 绵阳 12 385 87.49 1 826 96.96 3 364 94.36 320 94.76 广元 6 228 94.46 719 98.88 1 042 96.82 75 95.44 遂宁 9 214 85.67 1 034 92.17 1 564 82.08 128 88.99 内江 7 541 78.71 622 87.89 1 303 86.67 82 82.28 宜宾 11 233 54.37 1 266 83.36 1 847 78.75 186 82.18 广安 12 184 77.38 1 521 92.97 2 045 89.35 172 89.23 达州 19 500 83.04 2 481 97.84 3 643 95.87 246 92.45 雅安 7 114 91.47 654 96.41 1 116 94.38 73 72.99 巴中 6 378 92.54 617 98.11 987 97.11 45 91.04 资阳 2 221 55.76 367 84.89 586 80.22 27 61.71 阿坝州 3 761 94.41 489 99.03 614 97.28 56 98.66 凉山州 16 355 96.27 1 739 98.89 2 479 95.28 169 97.55 贵阳 14 122 95.17 2 664 98.37 6 335 98.10 235 96.88 六盘水 13 400 93.69 1 400 99.18 1 900 97.07 177 99.14 遵义 26 200 94.24 2 900 98.29 4 300 96.86 300 96.36 铜仁 8 900 91.93 1 100 98.27 1 400 97.30 151 96.97 昆明 11 709 79.77 3 161 96.11 5 524 91.05 152 68.76 曲靖 14 889 88.23 1 758 96.67 3 297 96.31 178 95.93 丽江 2 327 90.59 347 98.48 661 97.14 56 95.00 临沧 5 033 80.48 526 85.94 943 86.48 74 83.31 楚雄州 8 951 89.98 899 97.09 1 542 95.28 123 92.25 红河州 7 124 81.97 571 84.90 1 467 87.27 88 89.85 排水管网是城市重要的基础设施，是污水收集的关键。该地区城市建成区排水管网密度如图4所示[15]。由图4可知，该地区有26个城市（州）建成区排水管网密度低于全国的平均值（11.11 km/km2），特别是阿坝州马尔康（2.37 km/km2）、遵义市（3.29 km/km2）、黔东南州凯里（3.42 km/km2）、红河州个旧市（4.13 km/km2）和大理州大理市（4.29 km/km2）的排水管网密度很低，表明该地区排水系统建设进度滞后，不能满足城市排水需求。再加上排水管道混接错接、管道老化和破损、内壁腐蚀严重等问题，导致地下水、雨水进入排水管网，挤占管网的输送容量，降低污水处理厂的进水浓度。例如，重庆市江北区排水管道混接错接有416处、缺陷管段共检测缺陷点48 744个[16]。上述2方面问题造成地区城市污水集中收集率偏低，有资料显示，2018年西南地区共有30个城市（州）建成区生活污水集中收集率低于50%（除贵州省外），其中泸水市的生活污水集中收集率仅为9.8%[17-19]。此外，几乎每个城市的城中村、老旧城区和城乡结合部区域都存在大量排水管网留白区，大量生活污水未经处理直排入河湖，给城市水环境带来较大的污染。
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图 4 2020年西南地区城市建成区排水管网密度[15]Figure 4. Density of drainpipe networks in urban built-up areas of cities in Southwest China in 2020城市污水处理厂的稳定运行是削减生活点源的主要保障，该地区城市污水处理厂运行负荷情况如图5所示。由图5可知，该地区凉山州西昌（107.30%）、阿坝州马尔康（107.05%）和临沧市（103.01%）等7个城市污水处理厂运行负荷高于100%，污水处理效果不佳，存在超负荷污水直排问题。究其原因，一是这些城市人口扩增，居民生活水平提高，生活污水量增长迅速，但污水处理厂建设滞后于污水排放量增量，导致污水厂处理能力不足。例如，昆明市近10年人口增长迅速，污水处理厂运行压力较大。二是外水入侵，地区降水量大，城市又大多是雨污合流制排水，雨季时大量雨水进入合流制管网中，造成水质波动较大，导致处理效能下降。例如，西昌、马尔康、铜仁、临沧、瑞丽、保山等城市由于外水入渗导致污水中污染物浓度降低，污水处理厂进水BOD小于100 mg/L[18-19]。
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图 5 2020年西南地区城市污水处理厂运行负荷[15]Figure 5. Operating load of wastewater treatment plants in cities in Southwest China in 2020由图5还可以看出，有部分城市污水处理厂运行负荷过低导致处理效能低下，攀枝花、眉山、都匀、泸水、凯里和遵义等城市污水处理厂运行负荷分别为59.05%、58.77%、57.51%、54.37%、52.87%和46.86%，未能满足不低于60%的要求。究其原因，一是城市厂网建设不配套，城市排水管网覆盖率低，加上管道老旧、漏损等问题，导致污水收集率偏低；二是污水处理厂设计规模和实际情况不符，存在“大马拉小车”问题。另外污水处理设施未进行提标改造，管理制度不健全，维护不到位，也是许多城市污水处理厂处理效能低下的重要原因之一。
2.2.1.2 工业污染源问题
该地区部分城市（州）2017年工业源污染物排放负荷情况如表2所示。由表2可以看出，各城市工业废水排放负荷不容忽视，其中宜宾市、资阳市和重庆市工业源COD排放量分别占该城市总排放量的46%、44%和33%；自贡市工业源氨氮排放量占比为22%；泸州市工业源TN排放量占比为27%；资阳市和昆明市工业源TP排放量占比分别为38%和31%。
表 2 2017年西南地区部分城市（州）工业源污染物排放量Table 2. Industrial wastewater discharge load in some cities in Southwest China in 2017t/a 城市（州） COD 氨氮 TN TP 城市（州） COD 氨氮 TN TP 重庆 18 300 766 2 358 194 资阳 1 762 65 145 17 成都 4 300 200 900 62 阿坝州 222 5 17 1 自贡 722 79 139 5 凉山州 634 20 123 4 泸州 1 163 94 1 249 12 贵阳 716 44 123 7 绵阳 1 770 57 201 18 六盘水 902 12 57 1 广元 365 8 34 4 遵义 1 600 50 139 11 遂宁 1 542 88 341 16 铜仁 781 19 39 5 内江 2 039 86 201 18 昆明 2 969 128 543 69 宜宾 9 426 253 498 41 曲靖 1 986 60 126 8 广安 3 562 115 244 21 丽江 242 5 19 3 达州 3 983 55 157 20 临沧 1 220 86 147 15 雅安 663 24 66 27 楚雄州 997 27 77 11 巴中 514 12 29 4 红河州 1 567 101 214 10 该地区城市（州）工业源主要为农副食品加工业，化学原料及化学制品制造业，酒、饮料和茶制造业等。农副食品加工业COD、氨氮、TN、TP排放量分别占地区城市工业源总量的27.08%、18.97%、16.46%和25.44%；化学原料及化学制品制造业COD排放量占工业源总量的17.25%；酒、饮料和茶制造业氨氮排放量占工业源总量的25.81%。重庆市、眉山市泡菜、调味品加工废水盐度很高，现有废水处理工艺中未能有效除盐；临沧市、德宏州和保山市等8个城市（州）甘蔗制糖废水深度处理技术的使用率只有18%左右，部分企业总氮、总磷仍存在超标排放问题[20]；遵义市、宜宾市和泸州市酿酒行业发达，其废水COD和氮磷浓度高、pH低，处理效果差。由此可看出，这些城市较显著的问题是食品行业生产粗放，废水水质变化大，处理达标率低。重庆市大渡口区、德阳、六盘水等12个城市是地区老工业基地，沿江分布大中型工业企业较多，以化工、机械行业为主，其废水中特征有机污染物浓度高，且含有多种有毒有害物质，本身处理难度大，再加上园区内污水处理设施建设不完善，或建成后也未正常运行，导致外排废水不能稳定达标，使得城市内水体污染负荷超载严重。
磷和磷化工产业是地区特色和优势，这些“三磷”企业大多傍河而建，分布在城市内部及周边，如图6所示。磷矿在开采过程中产生的大量废渣和磷石膏库，防渗措施不到位，经过多年累积堆放，高浓度含磷废水长期进入地下水及地表水中；磷化工企业普遍存在雨污分流不彻底，初期雨水收集设施不完善的问题；含磷农药企业生产过程中产生大量有机磷和难降解有机物，由于回收处理不到位，冲释到地表水体中引起较大的环境风险；磷矿企业矿井废水易超标排放，雨水冲淋磷矿石会产生固体悬浮物和总磷浓度高的废水[21-23]。这些“三磷”企业产生的废水进入到城市水体中，造成城市水体总磷超标和富营养化现象。
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图 6 西南地区城市部分“三磷”企业分布情况[24]Figure 6. Distribution of "Three phosphorus" industries in some cities in Southwest China2.2.1.3 城市面源污染问题
城市面源污染已成为地区城市水环境质量恶化的重要原因之一。研究表明，2019年昆明市面源中COD和TP占全市排放总量的16%和14%；内江市单次降雨COD污染负荷为34.6~73.7 t，面源COD污染负荷则占该市COD总负荷的20%左右[25]。地区全年降水量1 051 mm，高于全国平均年降水量（908.60 mm），且季节性分配不均匀（图7）。
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图 7 2019年西南地区城市（州）月平均降水量及优于Ⅲ类水质的断面占比变化Figure 7. Variation of the monthly-averaged precipitation and the proportion of monitoring sections above level Ⅲ of cities in Southwest China in 2019由图7可知，该地区在1—3月降水量较少，低于全国平均值，随着4月降水量增大，城市水体优于Ⅲ类水质的断面比例大幅度下降，这主要是因为在雨季来临之前，地表累积了大量污染物，初雨径流冲刷地表沉积物进入水体，其浓度远超地表水Ⅴ类标准，导致城市水体水质下降；又因该地区城市多以山地、丘陵地形为主，道路坡度陡，地面径流系数大，污染物被冲刷的速度加快[26]。例如，典型山地城市重庆5月道路降雨径流中总悬浮物（TSS）浓度和COD分别为710和442 mg/L[27]，5月以后城市降水量持续增大，在大量雨水持续冲刷下，地表径流中污染物浓度下降，城市水环境质量上升。由此可见，降雨径流带来的污染是造成雨季城市水体水质下降的重要原因。
根据上述解析可知，导致地区城市水环境质量下降的原因主要来自3个方面：1)生活污水排放负荷量大，污水收集处理设施较为落后，生活污水存在直排现象；2)工业污染严重，食品、化工行业废水排放负荷量较大，废水处理达标率低；3)降雨径流污染造成雨季地区城市水体水质季节性下降。
2.2.2 水资源问题解析
地区城市2019年万元工业增加值用水量如图8所示。由图8可知，有18个城市（州）万元工业增加值用水量超全国平均值（40 m3），其中贵州省和云南省3/4的城市（州）万元工业增加值用水量高于全国平均值，尤其黔东南州和安顺市该项指标高达97和95 m3，究其原因，是该地区产业结构所致。地区化学原料及化学制品制造业、煤炭开采和洗选业和非金属矿采选业等高污染高耗水行业众多，工业用水量大，也导致了工业废水排放负荷大。
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图 8 2019年西南地区城市（州）万元工业增加值用水量Figure 8. Water consumption per unit industrial value added of cities in Southwest China in 2019地区内不少城市缺水状况严重，有效利用再生水能实现水生态的良性循环，减轻水资源供给压力，西南地区城市（州）2020年再生水利用情况如情况如图9所示。由图9可以看出，该地区16个城市（州）再生水利用率远低于全国24.3%的平均水平；从城市缺水程度来看，自贡市属于极度缺水状态，但再生水利用率却只有4.32%；德阳、南充和成都市属于重度缺水城市，再生水利用率也仅为5.45%、12.79%和15.01%，这与《关于推进污水资源化利用的指导意见》中到2025年缺水城市再生水利用率达到25%以上的规定仍有不小的差距。
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图 9 2020年西南地区城市再生水利用率[15]Figure 9. Utilization rate of reclaimed water of some cities in Southwest China in 2020综上，地区城市工业用水浪费，再生水利用率低，导致自贡、遂宁等城市缺水现象更加严重，需大力推动节水措施，解决城市水量型缺水问题。
2.2.3 水生态问题解析
城市化进程的加快也给水生态环境带来了一些负面的影响。其一，城市化过程中对土地的需求持续增加，建设用地不断扩张，不同程度侵占了河湖和湿地面积。例如，近15年间滇中城市群城乡建设用地面积提升了26.23%，而河、湖和湿地面积分别减少了1.92%、1.79%和9.81%[28]。其二，大多数城市为满足防洪泄洪需求，不断修建水利水电项目，一定程度阻断了河道水力联系，导致部分河段水生态受损，城市河湖的高度人工化切断了水生生物和陆地间的联系，破坏了城市河湖动态平衡，使得天然河湖变成城市的排污渠道。其三，伴随城市人口快速增长、工业的发展和生活水平的提高，城市居民生活、工业以及其他城市用水需求逐年增加，导致城市生活点源、工业点源污染负荷持续增加，大量污/废水排入城市水体中，再加上水体周边建设用地不断扩张、河道硬化渠化和矿产资源开发等人类活动加剧了水土流失，破坏了河湖底栖动物群落结构，水体净化能力下降，给城市水生态环境带来严重影响[29-30]。尽管近些年来滇池水质有所好转，但每年蓝藻水华仍会暴发，滇池地区磷矿富集，其水体磷本底值高于一般湖泊，入河污染负荷又不断增加，更加剧了富营养化水平[31-32]；三峡库区蓄水后，重庆市部分自然河流变为类湖泊型水体，平均水速由2.68 m/s降至0.38 m/s，流速缓慢加上氮磷浓度高使蓝绿藻在夏秋季成为优势种类[33]。
水体中外来物种的入侵会影响片区水体水质、水生态食物网结构。外来水生植物不仅易堵塞城市河道，还会因其生长迅速、单一成片的特点造成水体富营养化；外来鱼类则易降低水生生物多样性[34]。例如，滇池在引入凤眼莲后，原有的16种主要水生植物相继消亡，水生动物从68种降到30种，其中鱼类减少了10种[35]；空心莲子草曾入侵成都市水源保护地云桥湿地，不断挤压本地水生植物生长空间，致使当地常见水生植物菱叶凤仙数量急剧减少。
由此可见，城市化进程影响和外来物种入侵破坏了地区城市河湖水生态健康状况，使得水体易发生富营养化，水生生物多样性下降。
2.3 地区城市水环境综合整治目标的确定
西南地区城市水环境治理目标的设置应以城市水生态环境质量现状为基础，结合国家对城市水生态环境的要求和城市发展规划，从水环境质量、水资源、水生态3个方面提出西南地区城市水环境近期（2021—2025年）、中期（2026—2030年）和远期（2031—2035）的水生态环境综合整治目标。
目前，该地区城市内水体水质较差，Ⅴ类、劣Ⅴ类水质断面占比较高。水体水环境质量影响着水体使用功能。《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中，要求2025年全国地表水达到或好于Ⅲ类水体比例达到85%，提出2035年远景目标为生态环境根本好转，美丽中国建设目标基本实现。因此，选用受城市影响控制断面水质达到或优于Ⅲ类比例、劣Ⅴ类水体比例2项指标表征水环境质量，又考虑到地区城市“十四五”控制断面有所增加，目标值设定相比现状值较宽泛。
地区内自贡、遂宁等26个城市（州）处于缺水状态，城市河流断流，水资源压力大，而城区再生水的利用能有效实现水生态的良性循环，减轻水资源供给压力。《关于推进污水资源化利用的指导意见》中提出，到2025年全国地级及以上缺水城市再生水利用率达到25%以上，因此地区26个缺水城市到2025年应达到此目标，其余水资源量较充足的城市可按照实际需求提高再生水利用率。建成区海绵城市建设能最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响，修复城市水生态、涵养城市水资源，就地消纳利用雨水资源。《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》中提出，到2030年城市建成区80%以上的面积要达到将70%的降雨就地消纳利用的目标，考虑到以下因素设定的目标值低于规定要求：1）近10年来地区城镇化率增幅较快，城市建设用地面积的增长是全国平均水平的2倍；2）城市汛期大量降水，非汛期降水量较少，内涝灾害只在汛期明显；3）海绵城市建设经验不足，首批试点海绵城市仅有重庆、遂宁、贵安新区；4）地区城市建设发展较为落后，资金较不充裕。地区内重庆等18个城市万元工业增加值用水量高于全国均值，而万元工业增加值用水量的减少可有效节约城市水资源，《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》中指出，到2030年用水效率达到或接近世界先进水平，万元工业增加值用水量（以2000年不变价计）降至40 m3以下，地区城市应按照现状值41 m3制定出相应目标，其他如黔东南州、安顺、六盘水、毕节、黔西南、怒江州等万元工业增加值用水量高的城市目标值比现状下降30%以上。地区城市内河流存在断流现象，河湖生态流量是指为了维系河流、湖泊等水生态系统的结构和功能，需要保留在河湖内符合水质要求的流量（水量、水位）及其过程，《重点流域水生态环境保护“十四五”规划目标指标体系》中提到，要以解决断流河流“有水”为重点，合理确定生态流量（水位）底线要求，地区各省市的《重点流域水生态环境保护“十四五”规划》中重点河湖生态流量保障率“十四五”目标为90%以上，因此提出地区城市河湖生态流量保障率的目标要求。
地区城市因城市化进程影响导致水生生物多样性下降，富营养化问题严重，需对水生态环境进行保护。《重点流域水生态环境保护“十四五”规划目标指标体系》《长江水生生物完整性指数评价体系》对水生生物完整性指数有所要求。水生生物完整性指数主要以鱼类种类数、重点保护物种、水体连通性3个指标作为限制性指标，分别限定鱼类状况、重要物种状况、生境状况的等级，其他指标还包括岸线硬化度、营养状态等。据此，设立该地区水生态指标的目标。综上，确定的西南地区提升城市水生态环境质量目标及指标如表4所示。
表 4 西南地区城市水生态环境综合整治目标Table 4. Objectives of each term for the comprehensive improvement of urban water environment in Southwest China类别 指标 2025年目标 2030年目标 2035年目标 水环境质量 受城市影响控制断面达到或优于Ⅲ类比例/% 90以上 95以上 99以上 城市水体劣Ⅴ类和黑臭水体比例/% 0 0 0 水资源 再生水利用率/% 20~25 30以上 40以上 建成区海绵城市建设面积占比/% 40 50 60 万元工业增加值用水量/m³ 32~38 27~33 22~31 城市河湖生态流量保障率/% 85 90 95 水生态 水生生物完整性指数 一般 好 好 3. 综合整治对策与路线
为实现上述目标，本研究结合西南地区城市水生态环境质量现状，提出了分阶段综合整治对策和路线。
3.1 近期阶段综合整治对策
西南地区城市近期阶段需将削减污染物排放负荷作为改善城市水环境质量的重点，同时初步构建节水型城市。
3.1.1 污染源控制对策
针对区域各城市生活点源为主要污染源的现实问题，在生活点源减排方面，主要整治对策如下：1）完善城市管网收集系统。对于图4涉及的26个排水管网密度远低于全国水平的城市（州）如阿坝州、遵义市和黔东南州等，加大排水管网建设力度，基本消除城市建成区生活污水直排口和收集处理设施空白区；针对重庆等排水密度较高，但排水管道混接错接、年久失修问题严重的城市，需排查并整改混接、乱接、错接的管网情况，解决围堰堵口、末端截污的粗放管理模式，定期对排水管网系统进行清淤和维护。地区城市的雨污合流管道比例较高，应做好雨污分流，排查雨季溢流点，实行“一点一策”综合治理。2）实施污水处理设施提标改造工程。针对图5反映出的昆明市污水处理厂运行负荷较高的问题，可依实际情况在现有污水处理能力基础上新建、扩建或改建污水处理厂，扩大污水处理能力，凉山州、阿坝州、铜仁、临沧、瑞丽、保山等城市（州）污水处理厂进水浓度偏低，需结合实际情况，运用改良型工艺，检测、修复问题管网，加强雨污分流改造，改善污水厂进水水质状况；对于攀枝花、眉山、遵义等6个污水处理厂运行负荷较低的城市，应加快管网建设，提高污水收集率，扩大纳污范围，提高污水处理厂运行负荷。
工业点源治理对策如下：1）完善工业园区的建设与管控。推进工业园区建设，实现全部工业企业入园，重点关注重庆、眉山和临沧等城市的食品加工企业，遵义、宜宾和泸州等城市的酿酒企业，德阳、六盘水等城市的化工企业入园问题，在工业园区内建设集中污水处理设施，并配套铺设雨水和污水管道；推动沿江化工企业搬迁改造，加强工业园区日常管控，确保工业企业废水零直排，降低环境污染风险。2）不同行业废水应进行专项治理。重庆、眉山、临沧、保山等城市农副食品加工行业废水处理难度大，应根据不同食品加工业，选择对应的工艺处理高氮磷、高盐度废水；针对图6“三磷”污染问题严重的城市，如贵阳、昆明、绵阳等，应开展尾矿库和渣场综合整治，完善磷石膏库防渗措施，收集并回用渗滤液，磷化工企业建设雨污分流管道，严防“跑冒滴漏”现象，加强磷矿企业应急建设，预留突发矿井涌水的污水处理能力；遵义、宜宾和泸州等城市酿酒废水多，应集中改建酿酒小作坊，加强废水深度处理。
面源污染控制对策如下：1）针对各城市的问题，采用源头削减、过程控制和末端处理相结合的方式削减面源污染；2）地区城市应加快推进初期雨水的收集、处理和资源化利用，合理确定截流倍数，可通过建设调蓄池和截流干管来调控初期雨水。
通过对上述污染源的控制，实现到2025年地区城市受城市影响控制断面优于Ⅲ类水质的比例达到90%以上，全面消除劣Ⅴ类水质断面和黑臭水体，建成区海绵城市建设面积占比达40%。
3.1.2 水资源保护对策
水资源保护方面，坚持以水定城、量水发展，初步构建成节水型社会，做好工业、市政、生活节水，增加再生水回用比例，加强水电站管理工作，保证下泄生态流量，尽可能恢复河流的纵向连续性。到2025年地区城区实现再生水利用率达到20%~25%，城市河湖生态流量保障率达到85%以上，万元工业增加值用水量下降到32~38 m3的目标。
3.1.3 水生态修复对策
水生态修复方面，推进黑臭水体的综合治理；减轻入河湖污染负荷，加强滇池、洱海等重点湖库污染防治和生态修复，逐渐恢复城市河湖水生生境。到2025年地区城区实现水生生物完整性指数达到“一般”的程度。
3.2 中期阶段综合整治对策
中期阶段综合整治对策的重点是持续推进各城市深度减排和水资源保护。
3.2.1 水资源保护对策
水资源保护方面，地区各城市应基于水资源、水环境的承载能力，优化城市空间布局、人口规模和产业结构。1）注重合理分配水资源。针对自贡、遂宁2个极度缺水城市以及成都、昆明、贵阳、玉溪、内江、广安、南充、德阳、资阳9个重度缺水城市，要控制水资源消耗总量，新建城区要因地制宜提前规划布局再生水管网；同时对于水质性缺水的城市，加强水资源的保护，减少污染负荷的排放，改善地表水环境质量。2）全面建成节水型城市。生活上推广使用节水型生活用水器具，控制居民用水量，提高居民节水意识；市政上应提升再生水利用率，扩大非常规水资源的回用量和使用范围，特别注重遂宁等16个再生水利用率低的城市的节水建设；针对黔东南州和安顺市等17个高耗水行业发达的城市（州），工业上加快企业节水技术应用，转型升级高污染耗水产业，提升工业用水重复利用率，降低万元工业增加值用水量，根据行业特点使用不同行业节水标准，可在重庆、成都、贵阳和昆明等城市创建一批工业废水循环利用示范企业，带动整个地区城市工业企业提高用水效率。根据以上措施，到2030年城市河湖生态流量保障率达到90%以上，地区城市实现再生水利用率达到30%以上，万元工业增加值用水量下降到27~33 m3。
3.2.2 污染源控制对策
在城市生活点源控制方面，全力提升生活污水集中收集率，加强污水处理厂运行监管能力。在工业点源控制方面，进一步全面推进工业企业清洁生产，引导调整产业结构与工业布局，继续进行工业园区的污水减排。对于城市面源污染问题，实施防洪滞蓄和截洪工程，积极加强海绵措施、径流污染控制设施的建设，全面推进建成区海绵城市的建设，有效控制山洪水对城市排水系统的冲击，增强对雨季合流污水和城市面源的处理能力。重庆悦来新城作为国家第一批海绵城市建设试点之一，积累了工程建设经验和实际的运行数据，可为区域海绵城市的建设和运行提供参考。通过以上污染源控制措施，到2030年力争该地区受城市影响控制断面优于Ⅲ类水质的比例达到95%以上，城市建成区实现海绵设施建设占比达50%。
3.2.3 水生态修复对策
这一阶段是城市河湖水生态修复到恢复的过渡时期，应继续推进城市河湖生态缓冲带的修复，恢复河湖初级生产力，人工引导恢复河湖生物种群，到2030年实现水生生物完整性指数达到“好”的程度。
3.3 远期阶段综合整治对策
各城市在水环境质量大幅度提升和水资源基本得到保障的基础上，长效监管和维护已提升的城市水环境。
全面恢复城市水生态系统的结构和功能，水生生物完整性指数达到“好”的程度。具体治理对策如下：1）完成河湖滨岸缓冲带的构建。恢复与重建河湖滨带植被，并综合考虑湖滨带类型、要实现的生态功能、生态修复目标等，因地制宜地在水陆生态系统过渡带建设具有一定水土涵养和径流过滤功能的林带、草地等。2）提高水生生物多样性。开展水生生物多样性本底调查，对水生植物和动物种群进行合理规划布局，调整水生态系统中的优势物种，建设水生生物多样性观测、评估和预警体系，推进水生生物洄游通道和重要栖息地恢复工程，进一步恢复重点流域水生生物多样性。
到2035年建成区海绵城市建设面积占比达60%，建设能够适应气候变化趋势，具备抵抗雨洪灾害的韧性城市，提升城市水环境在城市景观、经济、文化中画龙点睛的作用，建设外围生态空间充足，主城区、新城邻域生态廊道完整，打造生态宜居城市。
西南地区城市水环境分阶段综合整治路线如图10所示。
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图 10 西南地区城市水环境分阶段综合整治路线Figure 10. Roadmap of comprehensive improvement of urban water ecological environment in Southwest China4. 结论
（1）西南地区城市水体水质较差，仍存在劣Ⅴ类水质断面和黑臭水体，大中型城市人均水资源量较低，城市河湖生态健康状况不佳。
（2）该地区城市水环境质量差的原因多方面，其中生活源是城市主要污染源。地区城市排水基础设施欠账多，大部分城市排水管网建设不完善，污水处理厂运行不稳定；工业废水污染物排放量大，高污染高耗水行业众多；初期地表径流污染严重，同时存在合流制溢流污染；再生水利用率不高；城市水体富营养化风险大，存在外来物种入侵现象。
（3）针对地区城市水生态环境存在的问题，提出分阶段水生态环境质量提升目标及综合整治对策。近期阶段重点是控源减排，提升水环境质量，构建节水型社会，修复水生态系统，加大排水管网收集力度，提升污水处理厂效能，完善工业园区的建设与管控，专项治理不同行业工业废水；中期阶段重点是完成节水型城市的构建，进一步改善水生态系统；远期阶段全面恢复城市水生态系统的结构和功能。
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图 1 西南地区城市（州）及水系分布
注：底图来源于国家自然资源部标准地图服务系统。
Figure 1. Layout of cities and surface water systems in Southwest China
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图 2 西南地区城市2016—2020年国控、省控断面水质情况
Figure 2. Water quality of national and provincial control sections of cities in Southwest China from 2016 to 2020
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图 3 2019年西南地区城市（州）人均水资源量
Figure 3. Per-capita water resources of cities in southwestern cities in 2019
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图 4 2020年西南地区城市建成区排水管网密度[15]
Figure 4. Density of drainpipe networks in urban built-up areas of cities in Southwest China in 2020
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图 5 2020年西南地区城市污水处理厂运行负荷[15]
Figure 5. Operating load of wastewater treatment plants in cities in Southwest China in 2020
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图 6 西南地区城市部分“三磷”企业分布情况[24]
Figure 6. Distribution of "Three phosphorus" industries in some cities in Southwest China
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图 7 2019年西南地区城市（州）月平均降水量及优于Ⅲ类水质的断面占比变化
Figure 7. Variation of the monthly-averaged precipitation and the proportion of monitoring sections above level Ⅲ of cities in Southwest China in 2019
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图 8 2019年西南地区城市（州）万元工业增加值用水量
Figure 8. Water consumption per unit industrial value added of cities in Southwest China in 2019
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图 9 2020年西南地区城市再生水利用率[15]
Figure 9. Utilization rate of reclaimed water of some cities in Southwest China in 2020
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图 10 西南地区城市水环境分阶段综合整治路线
Figure 10. Roadmap of comprehensive improvement of urban water ecological environment in Southwest China
表 1 2017年西南地区部分城市（州）生活源污染物排放负荷及占全市污染负荷比例
Table 1 Discharge quantity and proportion of domestic wastewater pollutants of some cities in Southwest China in 2017
城市（州） COD 氨氮 TN TP 负荷/
(t/a)占比/
%负荷/
(t/a)占比/
%负荷/
(t/a)占比/
%负荷/
(t/a)占比/
%重庆 36 700 66.73 4 400 85.18 16 500 87.49 800 80.45 成都 58 700 93.17 6 700 97.10 19 500 95.59 600 90.65 自贡 4 508 86.19 287 78.28 997 87.75 39 87.96 泸州 20 638 94.66 2 317 96.10 3 400 73.14 214 94.32 绵阳 12 385 87.49 1 826 96.96 3 364 94.36 320 94.76 广元 6 228 94.46 719 98.88 1 042 96.82 75 95.44 遂宁 9 214 85.67 1 034 92.17 1 564 82.08 128 88.99 内江 7 541 78.71 622 87.89 1 303 86.67 82 82.28 宜宾 11 233 54.37 1 266 83.36 1 847 78.75 186 82.18 广安 12 184 77.38 1 521 92.97 2 045 89.35 172 89.23 达州 19 500 83.04 2 481 97.84 3 643 95.87 246 92.45 雅安 7 114 91.47 654 96.41 1 116 94.38 73 72.99 巴中 6 378 92.54 617 98.11 987 97.11 45 91.04 资阳 2 221 55.76 367 84.89 586 80.22 27 61.71 阿坝州 3 761 94.41 489 99.03 614 97.28 56 98.66 凉山州 16 355 96.27 1 739 98.89 2 479 95.28 169 97.55 贵阳 14 122 95.17 2 664 98.37 6 335 98.10 235 96.88 六盘水 13 400 93.69 1 400 99.18 1 900 97.07 177 99.14 遵义 26 200 94.24 2 900 98.29 4 300 96.86 300 96.36 铜仁 8 900 91.93 1 100 98.27 1 400 97.30 151 96.97 昆明 11 709 79.77 3 161 96.11 5 524 91.05 152 68.76 曲靖 14 889 88.23 1 758 96.67 3 297 96.31 178 95.93 丽江 2 327 90.59 347 98.48 661 97.14 56 95.00 临沧 5 033 80.48 526 85.94 943 86.48 74 83.31 楚雄州 8 951 89.98 899 97.09 1 542 95.28 123 92.25 红河州 7 124 81.97 571 84.90 1 467 87.27 88 89.85 
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表 2 2017年西南地区部分城市（州）工业源污染物排放量
Table 2 Industrial wastewater discharge load in some cities in Southwest China in 2017
t/a 城市（州） COD 氨氮 TN TP 城市（州） COD 氨氮 TN TP 重庆 18 300 766 2 358 194 资阳 1 762 65 145 17 成都 4 300 200 900 62 阿坝州 222 5 17 1 自贡 722 79 139 5 凉山州 634 20 123 4 泸州 1 163 94 1 249 12 贵阳 716 44 123 7 绵阳 1 770 57 201 18 六盘水 902 12 57 1 广元 365 8 34 4 遵义 1 600 50 139 11 遂宁 1 542 88 341 16 铜仁 781 19 39 5 内江 2 039 86 201 18 昆明 2 969 128 543 69 宜宾 9 426 253 498 41 曲靖 1 986 60 126 8 广安 3 562 115 244 21 丽江 242 5 19 3 达州 3 983 55 157 20 临沧 1 220 86 147 15 雅安 663 24 66 27 楚雄州 997 27 77 11 巴中 514 12 29 4 红河州 1 567 101 214 10
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表 4 西南地区城市水生态环境综合整治目标
Table 4 Objectives of each term for the comprehensive improvement of urban water environment in Southwest China
类别 指标 2025年目标 2030年目标 2035年目标 水环境质量 受城市影响控制断面达到或优于Ⅲ类比例/% 90以上 95以上 99以上 城市水体劣Ⅴ类和黑臭水体比例/% 0 0 0 水资源 再生水利用率/% 20~25 30以上 40以上 建成区海绵城市建设面积占比/% 40 50 60 万元工业增加值用水量/m³ 32~38 27~33 22~31 城市河湖生态流量保障率/% 85 90 95 水生态 水生生物完整性指数 一般 好 好
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