流域可持续发展和保障河流用水权是一个非常重要的概念,澳大利亚称之为健康工作的河流。这需要更好地平衡人类对河流的需求以及健康河流的自然环境需求。然而,这种平衡很难把握,尤其是像黄河这样防洪任务相对较重的河流。一方面需要建堤防工程,使人民群众免受洪水侵害,保证他们的生命财产安全;但另一方面,如果过度建设,自然生态环境将会受到严重的破坏。所以,需要找到两者的平衡点。实现这种平衡,更进一步统筹考虑权衡工程措施与自然系统措施两种方案。我们不能在河流上任意地建造工程,需要认识到河流的一些天然特性,比如防御洪水,可以利用湿地、预留洪泛区等方式。我们不能过度开发河流,因为过度开发意味着死亡,河流健康才能保障人类健康。
黄河和墨累—达令河两者分别作为一个独立的系统,存在很多相似之处,比如流域面积相近,径流量稀少等。同时也存在过度承载、水资源短缺、应对气候变化以及洪涝灾害相对脆弱等严重的问题。为改善这一现状,澳大利亚政府实施了一项新政策,即可购买水权。在黄河流域以及中国也进行了这种机制的转变以及水权转换理论的实施。这不仅意味着不同农户之间可以进行用水交易,也包含了农业和工业用水的交易。水资源可由低效利用转向高效利用,节约的水资源可以补偿给生态,用来保护生态系统,促进人水和谐。所以,水权转换是一种高效、经济的水资源利用方式。
中华保护黄河基金会的工作运行,最重要的是与政府、一些农业组织以及沿河居住的城市居民等建立平等、开放的对话交流平台,同时和世界上其他流域的河流基金会分享先进的理念和成功的经验。一些国际性的组织会评选国际治水先进奖项,奖项的得主需要承担一些培训的项目,与不同国家交流知识,共享治水成功经验等。比如,黄河流域就有很好的治水经验和技术,可以和世界上其他河流共享。
国际河流基金会是一个国际性的平台,项目总监来自澳大利亚、加拿大以及欧洲一些国家等等,可以说,它是世界河流的代言人。一个人来自于一个地方,一个团队的人就可以来自世界各地。而且,这些人又可以是不同的身份,工程师,环保人士,等等。这样,可以有更广阔的视角去应对河流现在以及未来出现的种种问题。
基金会运行遇到最大的问题就是资金。主要是通过与政府合作获得一些项目资助,同时也会受到一些企业和慈善者的资助,这样才能更好地为保护河流多做一些事情。
黄河不仅是中国的母亲河,在世界文明史上也享有盛誉。先进的管理机制,技能专业的团队,这是水利部黄河水利委员会给我留下的深刻印象。
全球变化的驱动因子主要有人口增长、迁移以及年龄结构问题、区域地理政策及其调整、贸易往来、科技的进步、气候变化等。全球变化不仅仅只是气候的变化,还包括自然环境的变化与人类社会的影响。比如,气温升高、二氧化碳浓度增加、沿海地带氮通量增加、固氮增加、生物物种灭绝加剧等。地球是一个整合了物理、生物地球化学、人类等各种因素的复杂系统。2002年以来,世界范围内暴发了很多严重的水旱灾害。因此,迫切需要建立更精准的预报模型以及最优的水资源管理模式,比如水旱灾害风险管理,确保人民生命财产安全以及社会经济的可持续发展。
然而,水循环是否在加剧?对于气候变化,我们又了解多少?我们所知道的是,全球平均气温呈现增加趋势。温室气体起到一定的作用,但是仅仅靠减排也无法避免这些影响。因为有很多原因是导致气候变化速率的改变。所以,应对气候变化需要建立一种考虑气候不确定因素的适应性水资源管理策略。
需要提高我们整个系统的恢复能力,适应性的选择有:更多丰富的蓄水量,它是联系水资源、粮食和能源的纽带;还需要更多充沛的水电能源,当然这其中会面临很多的挑战,比如技术问题、生态问题;同时还需要更多可靠的地下水资源以及有序的内河航运。
这就需要更丰富准确的监测,更好的预测模式工具,掌握不确定性的方法,适应性管理实践及其设计的改革,各个层面培训项目的改革。没有有关地球及其环境的充足信息,就没有可持续的发展。水信息学的信息流从地理信息的监测开始,到数字化的数字预测模式,再到整合水力学和水文学的模型、数据的结果以及决策支持。
模型是水信息学的心脏,可应用于河流、城市的防洪预报与管理、水库调度、二维洪水预报、风暴潮预报以及疏散预警等方面。很多情况下,数据问题是导致模型风险和脆弱性的主要原因。卫星数据,数据同化,模拟模型以及空间数据分析等高精度地球监测系统工具已经取得了很大的进步,但我们的监测能力依旧薄弱,需加强监测能力建设,提高预测水平。
为加强水资源管理,世界上各个国家根据其国情制订了适合本国的水资源管理模式。美国采用行政区域和流域相互协调的管理模式,形成了全方位的水资源管理模式;日本水资源管理采用权责清晰的分部门管理,并进行集中协调,完善“多龙治水”,成为多部门管理水资源的典范;新加坡以其特有的统一部门管理模式,在职责划分上分工明确,覆盖管理职责范围细致,有效地保障了水资源管理的实施;英国采用流域水资源统一管理的模式;澳大利亚也推行水行政和流域相结合的水资源管理体系,并实施“全流域管理”的综合治理战略;法国的水资源所有权与使用权相互分离,实施水资源的分权管理,规范水资源管理的法制手段比较健全,并实施以流域为单元的水量水质综合管理,通过市场手段优化配置水资源;中国水资源管理采用的是流域管理和区域管理相结合的模式。黄河作为中国北方最大的河流,通过实施水资源统一管理和调度,实现了流域社会经济生态环境的协调发展和黄河的岁岁安澜。国务院实施最严格水资源管理制度对黄河水资源提出了新要求,在借鉴国外水资源管理成功经验的基础上,结合黄河流域的实际情况,提出要制定适合本国国情的水资源管理模式,强化黄河流域统一管理和调度,严格总量控制,提高用水效率,加强法制建设,强化基础研究,加强基础设施建设,促进公众参与等。水利部黄河水利委员会副主任廖义伟、黄河流域水资源保护局局长司毅铭等:
21世纪初水利部黄河水利委员会从可持续发展的战略高度提出“维持黄河健康生命”新的治河理念,并将其确定为黄河治理的终极目标。总体构想是:①以科学发展观为指导,以全国重要江河湖泊水功能区划和关于实行最严格水资源管理制度的意见为依据,建立和完善“以流域为单元,流域管理与区域管理相结合”的管理制度,做好流域水资源与水生态保护规划等顶层设计,构建水资源与水生态保护工程体系;②以“水功能区限制纳污红线管理”为主要手段,实现水质保护目标;③以黄河水量统一调度为主要平台,实现河道环境流量保证目标;④以生态补水为主要途径,实现水生态保护与修复目标。深化基础规律与关键技术研究,加快基础支撑能力建设,逐步形成有黄河流域特色的、水质水量水生态“三水”并重的水资源保护和河湖健康保障体系。
近年来,全球高温、极寒、干旱、暴雨洪水等极端气候事件频发,气候变化影响日益显现,对世界各国产生了不同程度的影响,引起了国际社会的普遍关注。黄河流域大部分地区属于干旱半干旱地带,水少沙多、水沙异源、水沙关系不协调是其主要特点。流域气候条件复杂,水资源缺乏,生态环境脆弱,社会经济发展很不平衡,流域的基本特点决定了流域水资源系统对气候变化的敏感性和脆弱性。
受气候变化影响,加上人类活动的干扰,黄河流域水资源时空分布产生了较大的影响。预测结果也显示黄河流域未来的气候变暖趋势将进一步加剧,黄河径流量将进一步减少,水资源供需矛盾也将进一步加大,将对流域经济社会发展产生重要影响。
为应对气候变化对流域经济社会发展的影响,近年来,水利部黄河水利委员会采取了一系列应对气候变化的对策和措施,包括:①加强水文监测预报,有力支撑黄河水沙调度;②黄河干流水沙调控工程体系初步形成;③强化水资源的有效管理,实行最严格的水资源管理制度;④加强水资源配置管理,推进节水型社会建设。
随着气候变化和流域经济社会的迅速发展,流域水资源管理将面临更加复杂的形势,应对气候变化能力建设急需进一步加强和完善。重点加强的领域包括:①完善黄河水沙调控体系;②加强黄河水资源监测预测预报能力建设;③加强洪水管理和水资源配置研究,应对未来水资源短缺;④深化气候变化影响研究。
当前我国正面临日益恶化的水危机,水量短缺,干旱频繁,水质恶化。在水资源日益紧缺、水危机日益严峻的今天,世界各国都在寻求解决办法,转变其原有的管理模式,其重要转变之一就是鼓励公众和利益相关者参与到水管理当中来,以期待能提高水管理的绩效和满足不同利益相关方的诉求。通过对河南黄河水管理公众参与情况的分析,认为加强宣传吸引公众关注和参与,全面推进政府信息公开工作,按照法律规定依法保障公民的知情权以及陈述、申辩、听证权,实行取水许可听证制度,建立黄河水事管理联动机制,向公众发布信息等,是公众参与水管理的有效形式。建议设立公众参与流域管理的基本制度,进行广泛的社会宣传,建立畅通的信息渠道,逐步完善公众参与模式,积极推进水权转让,逐步建立水市场,建立相应的补偿机制等,以最大限度地发挥水的效能,实现对水的可持续利用最优管理。
黄河实行流域管理与区域管理相结合的管理体制,通过建立流域管理议事协商机制、干流及支流重要水利枢纽工程的管理和调度机制、水资源统一管理和调度机制、省界断面水量水质责任监督机制、河道管理范围内建设项目管理机制、突发水事事件预警和应急管理机制等,实现对黄河流域的良性、高效、规范化管理。流域综合规划是实现流域综合管理的重要途径和手段。结合黄河实际情况的政策法规体系建设是实现依法治水管水的基础。水行政执法、监督、工程管理、科技、人才等能力建设是实现有效管理的保障。通过加强流域综合管理,确保防洪安全,使有限的水资源更好地支撑流域经济社会可持续发展,实现黄河的长治久安,更好地造福中华民族。河南黄河河务局局长牛玉国、河南黄河河务局总工程师端木礼明等:
近20年来,随着黄河水资源的高度开发利用,特别是小浪底水库建成运用后,黄河下游的水沙条件发生重大变化,下游河道与滩区状况也随之发生了很大的变化。在坚持黄河下游“宽河固堤、稳定主流、调水调沙、政策补偿”治理方略下,寻求“宽河”和“窄河”之间的结合点,在黄河下游宽滩区开展分区运用研究和试点。所谓滩区分区运用,是指按照其排洪、滞洪沉沙和群众生产生活的不同功能需求,依据河道自然形态和特点将现行的宽河道划分为主行洪区和分滞洪区。主行洪区宽度划分遵循的原则是:高村以上不小于2.5km,高村至陶城铺不小于1.5km。分滞洪区是在河道范围以内,在人工控制条件下进行分洪、滞洪、沉沙的独立滩区,能够人为地控制分洪时机、分洪流量、分洪的位置,一旦投入使用,就能够起到减小整个河道的防洪压力、促进滩槽水沙交换、改善河道断面的作用;其划分原则是:面积大于50 km2,人口相对集中的滩区。以划分滩区不同功能为主要特点的滩区运用模式,尽可能地减少滩区淹没概率和损失,支持滩区经济社会发展,并与引洪淤滩结合起来,治理“二级悬河”,同时也有利于滩区运用政策的顺利实施。建议对分区管理洪水标准、防洪堤建设、进退水设施、分区运用控制与调度原则等开展研究;开展分区运用试点工程研究与建设,探索分滞洪区运用的具体操作模式、调度运行办法等,既保障了黄河滩区的安全,又实现了滩区经济的可持续发展。
黄河下游输送泥沙的水量不足,是河道淤积难以遏制的根本原因。河道淤积,河床抬高,形成地上悬河,以致决溢灾害频繁发生。由于堤防和设防水位的限制,河道容纳泥沙的空间是有限的。人们虽然采取过宽河固堤、束水攻沙、“拦排调放挖”综合治理等许多减缓和处理泥沙的措施,但相对于年复一年的泥沙淤积,其数量仍然是有限的。在泥沙无法容纳的情况下,决溢甚至改道仍会发生。要实现黄河下游长治久安,必须寻找新的泥沙处理途径。根据以往对高含沙水流输沙能力的研究和陕西省引黄灌区的实践经验,可以把小浪底水库作为水沙调节的枢纽,利用高含沙水流的输沙特性,在现行河道以外修建渠道或管道,将泥沙直接输送至其他海域,形成高效的泥沙输送通道。这样不但能有效解决河道淤积问题,实现黄河下游的长治久安,而且能大大减少输沙用水,缓解黄河流域水资源严重短缺的矛盾。
由于时代的局限,历史上的治河方略存在两大缺陷:一是无法彻底解决河道淤积,实现长治久安;二是把泥沙作为“包袱”来处理,耗费大量的人力、物力,形成沉重的社会和经济负担。应实现泥沙的资源化利用,借鉴迪拜、曹妃甸等地的经验,将输送入海的泥沙在连云港附近海域建造人工岛、深水港,形成新的经济增长极,为黄河治理和经济发展开拓巨大空间。同时改变黄河治理单纯依靠国家投资的传统模式,把历史上黄河的独特灾害变成得天独厚的发展优势,为经济发展和民族振兴作出更大的贡献。
确保资源的可持续利用不是一件容易的事情,特别是因为这方面的分析大多集中在单一的资源上。由于人口增长和气候变化会影响到食物、水和能源等资源的需求和供给,因此需要将这三种资源进行整体的规划决策。美国加利福尼亚在21世纪上半叶水资源的供应和需求,以及与其他资源的联系方面,采用多元动态桑基图来分析水资源、土地资源和能源关系,并提供一个未来降雨随机模型,用来评价加利福尼亚水资源利用趋势与水资源流向,同时分区域追踪不同形式的水资源的流向,从水资源的加工、运输和服务到循环利用再到最终的损耗。通过对水、能源和土地资源的分析,包括用于水处理与抽水所需要的能源、用于发电的水量以及消耗水资源用于生产粮食的土地资源,以确定如环境卫生、食品生产、园林绿化等的用水情况,可以有利于决策者更好地了解水资源在各行业(生态环境、农业以及城市用水)中的利用情况。
目前,黄河流域水利规划管理仍存在着诸多困难,尤其是国家在黄河流域重大区域发展战略出台的基础上,对黄河水利规划管理工作提出了更高要求,主要体现在:一是黄河流域水利规划体系还不够完善,《流域综合规划》《黄河下游滩区综合治理规划》等重要专业或专项规划尚未批复或编制,重要支流规划工作刚刚启动;二是水利规划管理薄弱,缺乏强有力的手段监督规划的执行情况;三是规划编制及批复涉及的方面多,要求高,协调难度大,且越来越大。鉴于此,治黄规划首先要围绕构建水沙调控、防洪减淤、水土流失治理综合方式、水资源高效利用及综合调度、水资源和水生态保护、流域综合管理等六大体系,以黄河流域综合规划等重大规划的编制和报批为主线,以跨省区河流和重要支流、重要中小河流、西北内陆河规划的编制为重点,进一步完善规划体系;其次,要以水工程规划同意书制度为抓手,通过加强制度的贯彻落实,确保流域内涉水活动符合流域规划要求。同时,规划编制过程中要加强与相关行业、相关部门的沟通,提高公众对规划编制的参与度,充分吸收、采纳各方面意见和建议。
水资源需求增长迅速、水资源紧缺、水资源浪费和水质污染严重是目前黄河水资源利用中所要面临的实际问题。如何科学合理地对黄河水资源进行规划,保持黄河水资源的可持续利用,维持黄河健康生命,加强水资源规划显得尤为重要。水资源规划就是指在掌握水资源的时空分布特征、地区条件、国民经济对水资源需求的基础上,协调各种矛盾,对水资源进行统筹安排,制定出最佳开发利用方案及相应的工程措施。空间信息技术是20世纪60年代兴起的一门新兴技术。以卫星遥感技术、地理信息系统技术、全球卫星导航系统技术以及卫星通信技术为核心的空间信息技术,观测范围广,重复观测频率高,具有全天候、全天时观测能力,使人类对空间的观测能力和水平有了显著的提高。而水资源的分布、蓄量、需求、后期预测都与空间有关,这使得把空间信息技术应用在水资源规划中成为可能。目前空间信息技术已在农业、交通、水利、测绘等行业的规划、管理、分析和辅助决策方面得到了广泛应用。做好黄河水资源规划,要充分利用空间信息技术掌握黄河水资源的时空分布特征。
1987年,世界环境与发展委员会将可持续发展的理念提上全球议程,并很快得到广泛认可。自此,各国专家学者致力于诠释不同领域可持续发展的内涵,以及开发衡量工具。
在河流系统的研究领域,提出了河流的健康状况与经济发展和社会效益统一的河流可持续性理念。量化河流可持续性的综合方法,将综合河流可持续发展指数(CRSI)应用于黄河研究,旨在为流域统一管理的多目标决策提供科学依据。
综合指数提供了一个衡量多维概念的方法,如衡量环境质量 (阿特金森等人,1997;经济合作与发展组织,2004)。通过开发一个CRSI,充分利用其灵活、强大和界面友好的特性,用过程分析方法(PAM)生成具有正式且透明优点的可持续指标,用该方法来构建一个CRSI。
1999年金堤河治理后,河槽下挖1~3m,南北小堤普遍加高2~3 m,堤顶高程与北金堤滞洪水位持平,张庄闸改建后,闸底板抬高了3 m,金堤河大量的洪水囤积在北金堤刘海以下的河道内,因无排水出路,在北金堤滞洪区末端金堤河河槽内(103+500以下)形成了“死水”,蓄水量达1.2亿m3,积水长达3~7个月,堤根水深达5~6 m,给北金堤防洪带来压力,也严重影响到当地群众生活。若能把金堤河末端1.2亿m3洪水资源化,将有效缓解当地的供水压力。通过首次系统整理多年来金堤河上游来水情况、范县站的年径流量、张庄闸多年泄洪量以及阳谷县陶城铺引黄闸多年引黄水量资料,得出近20年来范县站累计径流36.82亿m3,经过充分论证,得出了金堤河上中游来水是有效的可利用水资源,正常年份可满足金堤河末端河槽蓄水量;张庄闸及下游明堤各闸泄洪能满足阳谷县灌溉用水需求。即金堤河洪水资源化有利于金堤河末端农业灌溉用水,更有利于生态环境需求,能够保持生态平衡,促进人水和谐,对节水型社会建设具有重要意义。
河流为人类社会提供了赖以生存的一系列产品和服务,河流健康评价致力于评价河流的生态状况,进而评价河流持续提供这些宝贵产品和服务的能力。基于科学的评价可以帮助发现处于不良健康状况的河流,并确定造成这些河流生态状况恶化的可能原因。这样的信息可以帮助政府对改善河流健康的行动和投资进行优化排序并评价措施的有效性。
河流健康评价设计指标的制定反映了人为活动的影响。黄河下游研究采用了多尺度方法,指标从推动生态变化的过程指标到反映生态响应的指标。所有指标的分支都是从0到1,以易于比较,而且所有指标都基于与参照状况的比较,尽管不同指标选择参照值的方法各不相同。
针对生态、三角洲植被、水质、水文、物理形态和社会指标,进行了指标的设计和选取。综合起来的指标得分显示,水质是控制生态健康的主要指标。
黑河流域属资源性缺水地区,区域水资源难以满足当地经济发展和生态平衡的需要。黑河流域综合规划以生态建设和环境保护为根本,以水资源的科学管理、合理配置、高效利用和有效保护为核心,综合考虑流域较长时间的生态环境建设和区域经济社会发展要求,实现生态环境保护和经济社会发展的双赢,逐步形成具有黑河流域特点的水资源统一管理和生态环境保护体系,维持黑河健康生命。通过采取工程措施、产业调整结构来协调当地经济发展和生态环境用水的平衡,为提高规划的科学性,从源头预防环境污染和生态破坏,促进经济、社会和环境的全面协调可持续发展;利用对比评价法、专家咨询法等对流域综合规划中的工程措施涉及的各种环境因子进行影响分析,从环境保护角度论证规划与国家相关法律法规、政策及所在区域其他相关规划的协调性和可行性,对工程布局、规模、结构、方式和开发的合理性以及规划环境目标的合理性进行分析,提出科学调整意见,实现从源头开始的、全过程的预防,针对规划实施可能造成的水资源配置、水环境、生态环境、土地资源、社会环境等影响,进行了控制和对策措施的探索;将有效预防和减少规划方案实施对环境造成的不利影响,为黑河流域综合规划方案提供科学的决策依据。
黄河水沙调控体系包含有大量的随机性和不确定性因素,加上人类认识客观世界的局限性,对黄河水沙进行调控必然存在一定的风险。基于黄河长治久安和流域经济社会可持续发展,平衡水沙调控效益与风险,进行黄河水沙调控体系运行方案风险分析意义重大。
制定风险应对策略的主要内容:制定必须应对的风险清单,主体抗风险能力,达成一致的风险应对措施,制定可供选择的风险应对策略。风险应对策略制定原则:适当性、及时性、一致同意、责任明确、最佳方案。风险应对策略可以从以下几个方面着眼:风险管理程序、风险控制策略、风险的工程控制、风险的人为因素控制、风险的管理控制。风险应对策略选择需要充分掌握风险损失和风险应对成本的性质、构成,对风险损失及风险应对成本进行分析。风险应对的方法——风险缓解对策、风险转移对策、风险自留措施。
对主要风险因素进行敏感性分析,依照逐步回归分析得出的确定性函数中的回归系数,分析出各种风险中风险因素对调控目标影响强烈程度的排列顺序,进而分析黄河水沙调控体系整体风险,给出风险清单,并且提出多种风险应对策略。从长远黄河生命健康出发,选择可以改善黄河水沙风险问题的措施,以达到黄河长治久安的目的。
以现代黄河三角洲为研究单元,利用1976年、1986年、2000年和2008年的多源遥感影像数据,以较大的时空尺度反映现代黄河三角洲的湿地景观变化情况,对湿地景观的破碎化进行研究,了解黄河三角湿地的破碎化程度及其在1976—2008年间的变化情况,并根据区域社会经济、降水和黄河来水来沙等数据,来分析湿地景观破碎化的驱动力。
研究表明,1976—2008年的33年间,现代黄河三角洲人工湿地面积不断增加,自然湿地面积、湿地最大斑块面积和平均斑块面积明显减少。1976—1986年间,现代黄河三角洲人工湿地面积共增加了37753.20 hm2,自然湿地面积减少59755.23 hm2;整体湿地斑块密度和自然湿地的斑块密度呈不断增大趋势。区域湿地景观MPI值总体上呈现出减小趋势,至2008年,研究区域湿地MPI值较1976年相比,减少了约64%。
总体上,现代黄河三角洲人工湿地和自然湿地景观破碎化表现出不同的变化特征,人工湿地的分布由内陆向沿海趋于集中,斑块间连通性呈变好趋势,景观破碎化呈减轻特征;自然湿地在人为因素的干扰下,30多年来受到较严重的扰动,其景观面积减少,斑块个数增多,连接性降低,破碎化程度加重。
在黄河三角洲湿地景观破碎化驱动力中,自然因素和人类活动是两大主要驱动因素。从长期来看,黄河径流量和输沙量减少对黄河三角洲湿地景观破碎化具有决定性作用;短期内农业开垦、沿海水产养殖和油田开发等因素导致湿地的景观破碎化。总之,现代黄河三角洲湿地景观破碎化是在自然和人为因素综合作用下湿地系统的一个复杂变化过程。
长期以来黄河滩区群众的生产生活与行滞洪、沉沙存在着很大的矛盾,这一矛盾随着流域经济社会的发展和对防洪安全要求的提高表现得更加突出。由于滩区滞洪沉沙后得不到相应补偿,导致滩区群众为了生存、发展需要,不断违章修建“生产堤”。为解决这一矛盾,作好政策补偿成为解决防洪与滩区群众生产之间矛盾的有效途径。2004年、2005年黄委连续向国家防总和水利部上报了 《关于黄河下游滩区享受蓄滞洪区运用补偿政策的请示》,引起国家有关部门的高度重视,2006年专门成立了由水利部、财政部、国家发展改革委、河南、山东和黄委组成的黄河下游滩区洪水淹没补偿政策研究工作组,开展黄河下游滩区补偿政策研究工作。自2006年至2010年5年中,工作组先后组织了19个单位200余人参加研究工作,召开了5次专家咨询会,一致认为:黄河下游滩区淹没后实行政策补偿不仅是189.5万滩区人民的要求,也是实施黄河下游治理方略的要求,更是维持滩区补偿政策延续性、建设社会主义新农村的迫切要求;统计计算表明,国家财政能够承担滩区洪水淹没后的经济补偿。当前条件下,对黄河下游滩区洪水淹没后实行政策补偿是必要的,也是可行的。参照国家蓄滞洪区运用补偿办法,结合黄河下游滩区实际情况,确定了补偿内容、标准和资金分摊比例,即在黄河下游滩区运用后,仅对滩区受淹的秋季农作物和常住居民住房损失进行补偿;农作物按滩区所在地前三年平均年产值的60%~80%比例补偿,住房按主体部分损失价值的70%补偿;补偿资金中央负担总额的80%,地方负担20%。
黄河流域大部分地区位于干旱半干旱地区,流域水资源缺乏,生态环境脆弱,水资源系统对气候变化影响极为敏感。随着黄河流域人口增长和社会经济发展,对水资源的需求快速增加,但是流域水资源有限,加大了水资源对气候变化影响的敏感性。
研究表明,黄河流域在过去50年气候发生了较显著变化,黄河流域气温呈明显的上升变化趋势,流域大部分地区年降水量呈减少变化趋势。预测结果表明,黄河流域未来的气候变暖趋势将进一步加剧。
由于气候变化,流域天然径流量出现明显下降变化趋势,高温、极寒、干旱、暴雨洪水等极端气候和水文事件现象增多,说明气候变化已经对黄河流域水资源产生了重大影响,改变了流域水资源系统的结构。根据预测,黄河水资源短缺情况将进一步加剧,水资源供需矛盾也将更加突出,对流域生态系统和经济发展将产生重要影响。
面对气候变化应采取相应的适应性对策,以增强水资源系统的适应能力和减少水资源系统对气候变化的脆弱性,主要的适应性对策包括:①健全流域水资源管理的政策法规,加强水资源综合管理;②尽快实施西线调水工程和“引江济渭入黄”等调水工程,解决黄河水资源短缺;③建设节水型社会,提高水资源的利用效益;④加强水利基础设施建设,提高抵御自然灾害的能力;⑤加强污水处理和雨水资源利用;⑥调整产业结构,提高水资源利用效益;⑦应用现代科技手段,加强流域水文气象监测和预报水平。
黄河流域地处干旱半干旱地区,水资源系统对气候变化十分敏感,随着流域社会经济的迅速发展,水资源供需矛盾日益突出,气候变化对水资源影响研究越来越受到关注。基于1960—2005年气象数据,采用多种统计方法,分析黄河流域气温与降水的基本特征和变化趋势;综合多种气候模式研究结果,讨论流域未来气候变化的可能情景,为黄河流域气候变化影响研究提供参考。
黄河流域是全球气候变暖的显著区域,最近几十年黄河流域气候发生明显变化,且气候变化的区域性差异较大。流域气温总体呈上升趋势,增温速率约为0.307℃/10 a;20世纪80年代中期以来,黄河流域气温明显升高,且以冬季增温为主,流域北部增温尤其显著;黄河流域气温变化存在明显的10~13年的周期,与北半球气温变化周期基本一致。北半球与黄河流域气温变化趋势和周期的一致性说明全球气候变暖是黄河流域气候变化的背景,而黄河流域明显增温也是全球变暖的重要组成部分。最近几十年黄河流域降水变化主要呈减少趋势,且自西北向东南降水减少愈加严重;20世纪90年代流域降水减少最为明显,降水变化引起对径流影响较为明显,个别支流河段在汛期频频断流;进入21世纪,降水略有增加;黄河流域降水周期变化较为复杂,但以8~12年周期为主。气温升高和降水减少是黄河流域径流锐减的重要原因。综合多种气候模式预测结果,未来2050年,黄河流域气温呈上升趋势,降水可能略有增加,水资源供需矛盾将会进一步加剧,需要制定适应性对策,以减少气候变化对水资源的不利影响。
黄河是中国西北、华北地区主要的供水水源,然而黄河流域水资源贫乏,水资源总量不足,难以支撑经济社会的可持续发展和生态环境良性维持。近些年,随着经济社会发展和生态环境保护建设,流域水资源需求旺盛,加上黄河流域河川天然径流量呈减少趋势,黄河流域水资源供需矛盾日益突出。开展气候变化对黄河流域水资源供需形势的影响,可为气候变化背景下流域水资源合理利用和开发提供技术支撑,并已成为近年来研究的热点。在分析黄河流域现状用水结构和效率的基础上,依据国家、相关省(自治区)以及流域相关规划,并考虑未来气候变化导致水资源条件变化的影响,预测了黄河流域不同水平年需水量,构建了黄河流域水资源供需分析模型,通过长系列逐月计算,分析多年平均和典型枯水年的水资源供需形势。结果表明:与未考虑气候变化相比,流域内多年平均年缺水量增加了42.1亿m3,缺水率增加8个百分点,入海水量减少21.8亿m3,其中汛期减少17.3亿m3,按汛期输沙用水量150亿m3要求,入海水量缺口增加到32.9亿m3;P=75%和P=95%枯水年流域缺水量达到了150.55亿m3和210.22亿m3,缺水率分别达到28%和37%。气候变化使得黄河流域枯水年水资源供需矛盾进一步加剧。
以黄河源区为研究区,采用Mann-Kendall非参数检验和Spearman秩次检验相关法分析了过去60年降水、气温及径流的变化趋势;利用十套情景数据驱动大尺度分布式VIC模型,分析了黄河源区未来径流和土壤含水量的可能变化。结果表明,在过去60年黄河源区年平均气温呈显著上升趋势,平均上升约0.23℃/10 a,高于全球地表平均升温速率0.13℃/10 a;日最低气温比日平均气温和日最高气温的增加趋势显著;年降水量呈微弱增加趋势,年径流量呈微弱减少趋势,两者变化趋势都不显著;可变下渗容量模型能较好地模拟黄河源区的水文过程,率定期及检验期的水量相对误差都在5%以内,月径流过程的Nash效率系数达到0.9以上。采用四个全球气候模式,四种排放情景组成的共十个情景系列来驱动水文模型得到结果分析表明,未来黄河源区径流和土壤含水量将有可能呈减少趋势,未来唐乃亥流域的年内日径流量分配的不均匀性将增加,发生干旱的可能性进一步加大,将会对工农牧业生产构成威胁,应及早采取措施。
黑河是中国第二大内陆河,为了遏制并逐步恢复黑河流域的生态系统,根据流域人口、资源、生态环境与经济社会协调发展的客观要求,针对流域上、中、下游不同的生态特点,在对生态环境现状及存在问题分析的基础上,研究提出了流域生态修复的主要措施。上游生态修复措施主要包括水源涵养工程和生态移民工程等,其中水源涵养工程包括禁牧区生态建设和非禁牧区生态建设,禁牧区主要是对自然条件较差、草场退化严重的地区,采取禁牧育草措施,通过对禁牧区边界围封,禁止人畜破坏,为草场自然修复、涵养水源创造条件。同时,结合毒草、鼠害治理和人工补种等措施,使禁牧区的天然草地得以恢复。非禁牧区是对自然条件相对较好、草场具有一定覆盖度的地区,采取围栏封育、轮牧等措施防止过牧,并结合毒草、鼠害治理和人工补种等措施,促进草场的自然修复。生态移民工程包括移民安置及其配套的饲草料地建设工程等。中游生态修复措施主要包括农田防护林体系更新、退耕还林还草、湿地保护、绿洲边缘天然植被封育保护和盐碱地改造等。下游生态修复措施主要包括生态输水工程、生态修复工程、生态移民工程和东居延海生态修复等,其中生态输水工程包括河道疏浚工程、归顺河道及灌溉埂坝建设,生态修复工程包括天然林围封、草原灌溉配套工程、工程管理道路及病险水闸改建等,生态移民工程包括牧民安置、饲草料地建设和机电井建设等,东居延海生态修复措施包括人工补种林草、围栏封育等。
流域城市河段在城市形成和发展过程中发挥了重要的服务功能,对其功能的评估必须与城市发展的区位联系起来。通过借鉴当前价值评估方法基础上,尝试建立包括定性、定量与定位相结合的城市生态系统服务功能综合评估方法,并应用于松花江哈尔滨段生态系统服务功能的评估中。综合评估方法以现状调查为基础,将生态系统服务功能分为提供产品、调节、文化和支持4大类,通过定性分析,总结和描述流域城市河段生态系统服务功能;定量分析运用适当的定量分析方法,对其中可量化的服务功能进行评估并确定其价值;定位分析对生态系统服务功能进行定位分区,基于流域城市河段生态系统服务功能利用现状,将区域内生态系统划分为提供产品、调节、文化和支持四个一级区,依据生态功能重要性划分生态功能二级区,参照《全国生态功能区划》中三级区的划分方法,充分考虑地形、坡度等因素,划分生态系统服务功能三级区。研究结果表明:松花江哈尔滨段生态系统服务功能全面,比较起来,调节功能价值所占比例较大,其他三种功能价值所占比例相当,该段河流生态系统服务功能主要分布于三种类型的区域,即河流水体、远郊滩涂地和城区段滩涂地。通过综合评估方法了解河流生态系统服务功能的价值和定位情况,为适度开发流域城市河段生态资源,合理保护与修复水生态系统提供支撑。
在流域内实施调水工程,通过借助水资源的合理配置,对湖泊水环境的改善有着显著效益,对于城市浅水型湖泊的水环境治理尤其适用。科学评估调水水量,定量预测水环境改善效果,是合理规划调水工程的核心问题。城市湖泊体积较小,边界条件简单,可视为均匀混合水体,建立简单的完全混合数学模型代替复杂的多维水动力和水质模型来模拟湖泊水质的总体情况和大致变化趋势是可行的。将该类零维模型用于调水工程改善水质的预测和评估,在计算精度和成本上均有独特的优势,因此仍是目前常见的水环境管理工具。针对不同典型年份实施调水效果的简易评估方法,结合一典型城市湖泊的引调水工程实例,通过建立湖泊零维水质模型,以COD浓度和总磷TP浓度作为关键分析指标,以平水年和枯水年汛期调水工况为例开展了工程实施效果的数值评估。其中,根据物质质量平衡原理可推求COD平均浓度,而TP浓度以藻类生长呼吸过程为依据,通过叶绿素浓度变化方程推导得出,其浓度值只决定于水生态循环物质守恒和水力停留时间。此外,为了验证该评估模式的可靠性,借助实测资料和已建三维水质模型计算结果与零维模型数值结果进行对比,分析表明,该模型可靠性良好,与三维模型计算的平均值误差约5%。该评估模式既可以用于工程效果的快速预估,也可以用于多维模型预测能力的初步验证。
黄河水资源及生态环境问题成为黄河流域社会经济发展的制约因素,急需建立流域生态补偿机制,调整流域上下游、左右岸不同相关利益者关系,保护和恢复流域生态环境,维持流域社会经济的可持续发展。以黄河流域为研究对象,通过深入分析黄河流域与水有关生态环境问题及黄河流域生态补偿的现状;借鉴国内外生态补偿研究的理论与实践,结合黄河流域实际及生态保护需求,提出黄河流域生态补偿包括保护与修复类、开发与建设类及其他类三大类,限制与禁止开发区域、重要水生态修复治理区域、矿产资源与能源开发类、水能开发、水源开发和一般性生产生活排水六种类型及不同生态补偿类型分布的重点区域;分别对上述不同类型生态补偿的补偿主体、客体、补偿方式、补偿资金来源及补偿项目进行初步研究;在此基础上提出加强黄河流域生态保护立法、建立生态补偿组织实施和协调机构、建立生态补偿的技术支撑体系、建立流域生态补偿基金、建立流域生态补偿激励与奖惩制度、健全生态补偿资金使用、审计与监督管理制度等黄河流域生态补偿的保障体系,形成黄河流域生态补偿基本框架;最后对黄河流域生态补偿机制的研究与建立提出了加强黄河流域生态服务功能价值评估研究、黄河流域生态补偿主客体、补偿标准补偿方式、补偿实施效果等基础研究和重点领域的案例研究与实施的建议。
近年来,河道岸线资源开发利用呈逐步加大的趋势,对河道生态系统造成了破坏。对岸线生态服务功能进行评估,并建立生态补偿机制,是控制生态系统遭受破坏的有效方法。以黄河宁夏段为例,运用生态经济学的理论和研究方法,对该段河道岸线生态服务功能价值进行评价;依据生态服务补偿基础理论——生态服务功能价值理论、环境外部性理论、生态资产理论和公共物品理论,在生态补偿框架相关研究的基础上,构建宁夏黄河河道岸线资源开发利用的生态补偿机制。结果表明:黄河宁夏段河道岸线的生态服务功能的间接使用价值(调节功能、生物多样性保护和信息功能)远远大于直接使用价值(产品提供功能),保护岸线资源的生态价值远比直接开发的价值高;在宁夏沿黄经济区的发展和城市扩张的过程中,必须重视生态服务功能价值的持续性,要均衡考虑区域内各项生态系统服务功能,从整个生态系统的角度出发,科学合理地保护和利用黄河河道岸线资源;河道岸线开发利用应建立在功能区划的基础上,严禁在禁止开发利用区从事开发利用活动;在河道管理部门设立岸线生态保护基金,对在河道内从事岸线资源开发利用活动的个人和单位征收生态补偿费,用于恢复人类活动带来的河道岸线生态系统服务功能退化和生态环境的破坏,实现岸线资源可持续利用;为保障生态补偿机制的运行,还应建立政策保障和监督体系。
刁口河是黄河1976年以前的入海故道,其河口三角洲是山东黄河三角洲国家级自然保护区的重要组成部分。为拯救日益退化的刁口河湿地生态,2010年,黄河水利委员会决定利用调水调沙对刁口河湿地进行生态补水。采用地下水模拟、遥感解译、野外观测与试验等方法,从地下水、土壤含盐量、植被演变、湿地面积与质量、鸟类及其栖息地状况等方面对2010年黄河三角洲生态调水的效果进行了评估。结果表明,①生态补水使湿地恢复区1500 m以内的地下水水位明显抬升,最大抬升幅度达65 cm,遏制了刁口河退化湿地区域地下咸水入侵的发展态势。②生态补水使刁口河沿线土壤盐度明显下降,尤其是0~30 cm层土壤含盐量显著降低,为淡水湿地水生和湿生植被的发育生长奠定了基础,土壤盐渍化快速发展趋势得到了一定控制。③初步遏制了刁口河区域植被逆向演替趋势,受损的敏感生境和湿地植被结构得到了修复,芦苇沼泽与芦苇草甸等水生鸟类的主要植被生境初步形成。④鸟类栖息地植被的变化使湿地生境明显改善,在原有天鹅保护物种的适宜生境基础上,大型涉禽类的保护生境得到了显著修复,水生鸟类数量显著增加,比2009年同期增加了1.45倍,尤其是喜淡水湿地和对繁殖生境要求苛刻的东方白鹳在刁口河栖息繁殖,彰显了刁口河湿地生态补水后的生境改善效果。