黄河流域生态保护和高质量发展研究框架

左其亭

（1.郑州大学水利科学与工程学院，河南郑州450001；2.郑州市水资源与水环境重点实验室，河南郑州450001）

1 引 言

黄河是中华民族的母亲河，孕育了灿烂的中华文化。然而，随着全球气候变化和人类活动的发展，黄河出现了水资源短缺、水环境污染等问题，严重影响区域经济社会可持续发展。2019年9月18日，习近平总书记在河南考察期间主持召开了黄河流域生态保护和高质量发展座谈会，并发表重要讲话，提出了黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略。这是黄河流域生态保护和发展的重大战略布局，也是黄河治理史上的一个里程碑。黄河复杂难治，黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略的顺利实施需要全社会有关方面的共同努力，涉及多学科的理论基础和重大科技问题，有些理论和问题需要进一步攻克，有些需要综合集成研究，有些需要多学科交叉研究。因此，进一步集中研究其理论基础和重大科技问题具有重要意义。

关于黄河的研究由来已久，取得的成果不计其数，涉及自然科学、社会科学许多方面。从目前的研究来看，多集中在黄河水沙科学与泥沙治理［1-3］、河道和滩区治理［4-5］、洪水及灾害治理［6-7］、水资源配置及调控［8-9］、生态环境［10-11］、河流健康［12-13］、黄河文化［14］、生态景观［15］、流域和区域发展［16］、法制和制度研究［17］等方面，局限于某些专业研究领域。如何从生态文明建设需求、重大国家战略需求高度，用科技支撑黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略的实施，则急迫需要开展有针对性、系统性、宏观层面、多学科交叉的深入研究。

基于上述背景，笔者在分析已有研究成果的基础上，深入理解习近平总书记2019年9月18日的讲话精神，从贯彻落实重大国家战略的高度，总结提出黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略的理论基础和重大科技问题研究框架，并给出其研究方向和发展路线图，以期为黄河流域国家战略的进一步研究和顺利实施提供参考。

2 对黄河流域生态保护和高质量发展战略的理解和认识

2.1 战略的提出背景及目标定位

根据笔者的理解和分析，认为黄河流域生态保护和高质量发展战略的提出主要基于以下背景：①黄河流域水资源保障形势严峻，河流水环境恶化、生物多样性受损、流域生态环境脆弱，生态环境亟待改善和保护；②黄河流域水问题日益突出，已经影响到经济发展、小康社会建设，不能满足人民对美好生活的要求，发展质量有待提高；③新时代中国特色水利的历史使命［18］，保障河流安全、支撑经济社会高质量发展、传承中华水文化，需要在黄河流域具体落实；④黄河问题复杂，治理难度大，不是一个部门能够解决的，非一日之功，需要从国家层面，像长江经济带发展一样，上升到重大国家战略，下大力气综合治理。

根据对该战略提出背景和发展目标的分析，笔者把该战略的目标定位表述为：针对黄河流域生态和发展问题，着眼于生态文明建设全局，以生态保护为基础，以水旱灾害治理为要务，以高质量发展为落脚点，坚持山水林田湖草综合治理、系统治理的思想，尊重自然规律和经济社会发展规律，共同抓好大保护，协同推进大治理，实现高质量发展，让黄河造福人民。

2.2 战略实施的主要指导思想

（1）人水和谐思想。人类活动或多或少都会影响到自然，包括水系统。无数的发展教训告诫人们，人类不能凌驾于自然之上，人类必须限制自己的行为，使人与自然和谐相处。人类开发利用水资源，必须限制在其承载能力范围内，走人水和谐之路是必然选择。

（2）可持续发展思想。人类社会的发展不能破坏人类赖以生存的自然界，当代人的发展还要考虑子孙后代的发展，这就是可持续发展思想。

（3）生态文明思想。生态文明是继原始文明、农业文明和工业文明之后逐渐兴起的社会文明形态。在伴随经济社会发展的同时，把生态放在优先地位，加强生态环境保护，树立生态兴则文明兴的理念，走生态文明建设之路。

（4）系统治理思想。治理好黄河，需要统筹考虑上下游、干支流、左右岸，需要兼顾开发与保护的协调和不同地区、不同行业、不同阶段的协调，另外还需要选择最佳治理途径，这都要坚持系统治理思想。

（5）节水优先思想。水资源是有限的，必须把水资源作为最大的刚性约束，坚持节水优先思想，建设节水型社会。节水型社会体现了人类发展的现代理念，代表着高度的社会文明，也是现代化的重要标志。

（6）高质量发展思想。流域内人民群众生活水平有待进一步提高，仍然存在防洪安全、饮水安全、生态安全等问题，需要推动更高质量、更有效率、更加公平、更可持续的发展，促进全流域高质量发展。

（7）文化自信思想。文化自信是对自身文化价值的充分肯定、积极践行和坚定信心。黄河流域是中华文化的发祥地，保护好、传承好黄河文化对坚定文化自信具有重要意义，这是治理好黄河的精神力量和灵魂所在。

2.3 战略实施的主要抓手

习近平总书记在讲话中指出，黄河问题表象在黄河，根子在流域，治理黄河重在保护，要在治理，并从5个方面提出战略要求，这也正是战略实施的主要抓手。

（1）加强生态环境保护。生态系统是自然界的生命共同体，是生态文明建设的载体，是保护黄河的基本点和着眼点，是该战略实施的第一抓手、直接抓手。如果生态环境保护不好，黄河就不可能保护好，更谈不上高质量发展。

（2）保障黄河长治久安。“黄河宁，天下平”，从古至今，黄河治理都是安民兴邦的一件大事。黄河水少沙多、水沙关系不协调，是黄河复杂难治的症结所在。只有紧紧抓住水沙关系调节这个“牛鼻子”，完善水沙调控机制，减缓黄河下游淤积，才能确保黄河安澜。

（3）推进水资源节约集约利用。一方面，水资源量是有限的，必须走节约集约利用的道路，坚持节水优先是我国新时代治水的指导思想；另一方面，科学调控好水资源分配，最大限度地发挥水资源在促进人民生活水平提高、经济发展和生态环境保护中的作用。通过优化配置水资源，获得最大的综合效益，为人民造福。

（4）推动黄河流域高质量发展。按照从实际出发、因地制宜、科学施策、分类施策的思路，探索黄河流域高质量发展路线，既要保证流域生态环境健康发展，又要改善民生、促进经济社会可持续发展。

（5）保护、传承、弘扬黄河文化。黄河文化是中华文明的重要组成部分，是中华民族的根和魂。首先要保护好黄河文化遗产，其次要传承好黄河文化，讲好“黄河故事”，延续历史文脉，这是我们这个时代应负的历史责任。此外，还要弘扬好黄河文化，坚定文化自信，为实现中华民族伟大复兴凝聚精神力量。

3 战略实施的理论基础

实施黄河流域生态保护和高质量发展国家战略，是一项非常庞大的系统工程，涉及社会众多部门和领域，许多理论问题和科技问题需要综合多学科进行研究。按照笔者的理解，分类总结了实施该战略需要的理论基础和需要解决的重大科技问题，如图1所示。

3.1 水文学与水资源

（1）水循环理论。自然界中的水经历着周而复始的循环运动，这是水系统的基本原理，也是水能够被持续利用的基本特征。人类活动对水系统的所有作用都应遵循自然界水循环规律，所有的研究都要符合水循环理论。

（2）水量平衡理论。一定区域一定时间内水量输入减去输出等于储水量的变化量，即水量是守恒的，这是物质守恒定律在水资源系统中的具体反映。人类开发利用水资源都符合水量平衡理论，比如一个地区用水增加必然会减少另一相关地区用水，生产生活用水增加必然会减少生态用水。这也是“量水而行”“合理用水”“节约用水”的理论依据。

（3）水资源空间均衡理论。推行空间均衡是我国治水方针之一。水资源分布的空间不均衡性导致人类用水在空间上的不匹配，需要在一定条件下实施跨区域、跨流域调水。当然，调水需要遵循自然规律，不能超出水资源承载能力，要维系水资源开发、利用与保护在空间上的相对稳定的平衡状态［19］。

（4）水资源适应性利用理论。自然界和人类社会时刻处在变化之中，水资源的开发利用也应适应气候变化和人类活动变化，适时改变治水策略，依据水资源适应性利用理论［20］，对水资源进行科学调配。

（5）水资源可持续利用理论。水是人类生存和发展不可或缺的资源，必须保持水资源可持续利用。因此，在水资源开发利用和保护中都要考虑水资源可持续利用，即遵循水资源可持续利用理论。

3.2 水工程与水安全

（1）水工程优化布局系统理论。水工程是人类从古至今利用水的一种最普通的方式。随着人类活动加剧和水工程规模不断扩大，水工程建设的问题越来越复杂，需要进行优化布局。这就需要用到系统理论，实现在一定约束条件下达到工程建设综合效益最大。

（2）水沙关系调控理论。黄河的水沙问题历来是难以攻克的难题，既是理论技术问题，也是实践问题。几千年的治黄历史也是调控水沙关系的历史，前人积累了大量的经验，为水沙关系调控理论研究奠定了基础。黄河水沙调控和治理需要依据水沙关系调控理论，但黄河水沙关系复杂，水沙关系调控理论研究任重而道远。

（3）水安全理论。水安全与粮食安全、能源安全并列为世界三大安全问题，保障水安全是国家安全的重要方面。水安全包括水资源安全、水环境安全、水生态安全、水工程安全、供水保障安全、洪涝防御安全等。在流域层面上进行任何人类活动，都要确保水安全，保证河流安澜、人民安宁。

3.3 水环境与水生态

（1）水污染防治理论。一般来讲，人类生活、生产都会产生一定量的污染物质，排放的污染物数量如果在自然界的承受能力范围内，就不会引起太大的污染问题；反过来，如果超过其承受能力范围，就会带来环境污染问题。随着人口增长、经济发展，带来的污染越来越严重，因此首先要预防污染，其次要治理污染。

（2）水生态修复理论。水生态系统一旦遭到破坏，就应该及时进行人工修复，创造一个近自然、良性循环、生物链完整的水生态系统，提高水体的自净能力，实现人与自然和谐共生。

（3）河湖健康理论。该理论认为，河湖像一个生命体一样，具有生命。为了实现河湖功能永续利用，就必须维持河湖生命健康。河湖健康理论是加强河湖管理、保护河湖的理论依据。

3.4 水经济法律与社会发展

（1）水经济学理论。人类对水资源的开发利用伴随着多种多样的经济活动，不断产生和丰富了水经济学理论，包括水资源价值理论、水市场理论、循环经济理论等，是人类从事水资源经济活动、以经济为杠杆管理水资源的理论依据。

（2）资源环境法基础理论。流域治理和发展涉及较多的法律，其中关于保护资源、保护环境方面的一系列法规，对保护资源、利用资源、防治污染和其他公害等具有重要作用。资源环境法具有特殊性，既调整人与人之间的关系，又调整人与自然之间的关系，是一类内容丰富的法律体系。

（3）高质量发展理论。高质量发展理论是新时代针对经济转型提出的新理论，追求的是效率更高、供给更有效、结构更高端、生产更绿色、社会更和谐的经济增长，为了高质量发展甚至可以牺牲一定的经济增长速度。

3.5 水文化与黄河文化

（1）文化价值理论。传统观点认为，只有经济领域能够创造财富，文化领域只进行价值消费，不能直接产生经济财富；文化价值理论认为，文化是有价值的，文化是整个民族或整个人类长期积累的产物，对促进社会团结、集中人类智慧、确保经济持续发展都具有重要价值。

（2）文化保护传承弘扬基础理论。包括文化遗产保护、文化传承、文化弘扬的方法和途径，文化背后的历史、艺术、科学价值挖掘方法，文化的继承、借鉴与创新思路，传统文化的保护政策、制度、行政管理体系、宣传教育体系等。

4 战略实施的重大科技问题

4.1 生态环境保护

（1）生态环境区划及分区目标优化。黄河流域地理空间跨度大，气候和地理特征差异显著，生态环境表象具有明显的空间地域性。需要在现代流域发展思想指引下，充分考虑全国国土空间格局，对黄河流域生态环境格局进行空间优化，合理划定生态环境保护分区；充分考虑上中下游的差异和空间格局生态功能的不同要求，优化分区保护目标，实现上中下游、不同空间格局因地制宜治理黄河生态的目标。

（2）生态红线指标及阈值确定。根据现代发展理念，制定生态红线指标选择原则，针对不同区域和类型的生态，选择合适的红线指标；通过大量研究，确定生态红线指标的阈值，比如纳污能力、生态流量、生态水位、森林面积、湿地面积、生物多样性指标等。

（3）重点水域保护目标及保护修复。通过大量调查和试验，分析确定黄河干流和支流主要河段、水库、湿地、湖泊生态保护目标，提出黄河源区、上中下游以及河口水生态保护与修复的措施。

（4）生态环境保护技术研发与集成。生态环境保护涉及多种技术，比如不同污染物治理、农村面源污染治理、节水、清洁生产、水土保持、生态健康评价、环境风险评估与防治等技术，需要继续开展各种生态环境保护技术的研发和应用；系统解决全流域生态环境保护问题，需要集成多种技术，进行分类施策、系统治理、综合治理。

4.2 水沙调控与水安全

（1）水沙关系及调控机制。通过大量连续观测，揭示黄河泥沙分布规律、产生过程、影响因素、水沙关系以及作用机制等；基于观测数据和理论分析，揭示水沙调控机制，构建水沙演变模拟模型和水沙调控模型；建设以骨干水库为主体的水沙调控工程体系，研发水沙联合优化调度系统。

（2）河道和滩区综合提升治理。为了进一步提升河道和滩区治理能力，实现河道和滩区安全运行，需要深入研究河势稳定控制与洪水行洪控制、河槽输沙能力提升、滩区综合整治、堤防加固与生态廊道融合一体化建设、综合治理方案优化以及决策支持系统建设等技术方法。

（3）工程安全与防护。工程安全是第一要务，首先要研究大坝工程安全评估与风险防控，其次要解决堤防无损检测、评价与防护技术问题，此外要开展结构性能加固修复等技术方法研究和应用。

4.3 水资源节约集约利用与管控

（1）节水技术与节水型社会建设。开展工业、农业、生活各种用水的节水技术研发及集成研究；研发节水计量技术、监测装置，开展节水效果评价，探索节水管理途径；研究以经济手段为主的节水机制与制度建设；继续开展节水型社会建设规划与推行实施。

（2）水资源集约与高效利用。研究各种用水效率分析方法和水资源集约利用评价方法，研发不同行业各种用水方式的水资源集约利用技术；研究水资源高效利用评价方法，研发水资源高效利用相关技术方法。

（3）水资源配置与空间均衡管控。研究水资源分析相关技术方法，比如水资源系统分析、承载能力计算、水资源配置需求分析、跨界河流分水方法、水资源配置模型等；研究满足水沙调控的水资源调度模型方法、气候变化下水资源适应性利用调控方法，创新研究水资源空间均衡管控理论方法及模型。

4.4 高质量发展途径

（1）高质量发展布局与途径优化。在高质量发展理论指导下，分析国土资源-生态环境-经济社会和谐关系，研究高质量发展布局方法；基于多方面影响因素分析，提出高质量发展途径优化方法。

（2）资源利用与生态保护和谐。研究资源利用与生态保护和谐平衡理论方法，构建和谐平衡模型，制定兼顾经济社会发展、资源高效利用、生态环境保护协调的发展方案。

（3）产业链提升与布局。在分析产业链发展趋势及影响因素的基础上，研究产业链提升方法；研究产业链优化布局方法、分区优化产业布局方法，以及黄河流域与“一带一路”倡议、大运河文化带等战略对接方案。

（4）重点产业布局与高质量发展。在高质量发展理念指导下，研究流域内对生态保护和经济社会发展有重要影响的重点产业（如煤炭、化工等）的优化布局；探索重点行业高质量发展新路子，最终实现用黄河水来支撑全流域高质量发展。

4.5 黄河文化挖掘与保护传承

（1）文化整理、挖掘及前景分析。基于历史资料收集和整理，讲好“黄河故事”，深入挖掘黄河文化蕴含的时代价值，分析黄河文化开发前景。

（2）文化保护与传承。提出推进黄河文化遗产系统保护的思路和方法，保护好黄河文化；研究文化传承思路和方法，制定完善的黄河文化传承制度，保障历史文脉世代延续。

（3）文化弘扬与传播途径优选。研究黄河文化弘扬思路和方法，探索文化传播途径优选方法，促进黄河文化进一步发扬光大。

4.6 人与自然和谐发展战略选择

（1）资源-环境-经济和谐发展研究方法。针对流域国土资源开发、生态环境保护、经济社会发展存在的不和谐因素，总结提出全流域及分区人与自然和谐发展思路，以及资源-环境-经济和谐发展量化研究方法。

（2）资源-环境-经济和谐发展现状评估与分析。采用资源-环境-经济和谐发展量化研究方法，对全流域及分区和谐发展水平进行评估，并分析其空间变化规律、时间演变规律。

（3）资源-环境-经济和谐发展路径优选。从国土资源开发、生态环境保护、经济社会发展三方面和谐发展角度，提出流域资源-环境-经济和谐发展路径优选方法。

4.7 战略实施规划及保障体系

（1）战略实施的规划方法。基于研究成果总结、国家需求分析，综合考虑生态环境保护支撑体系、水资源空间均衡调控方案、高质量发展策略，研究提出黄河流域国家战略实施的规划方法及规划方案。

（2）战略保障体系。国家战略的实施是一个庞大的系统工程，需要一系列的保障作支撑。需要从技术创新、行政管理、政策、制度等方面，提出黄河流域国家战略保障体系的构建思路和方法。

5 研究展望和路线图

5.1 研究展望及实施计划

（1）多学科交叉融合，开展黄河问题综合研究。黄河问题的研究涉及众多学科，需要多学科交叉融合，开展综合研究。

（2）组建跨行业多单位科技联盟，攻克难点问题。各部门的学科特点和优势各异，应当发挥各自优势，实现优势互补。其中一种有效方法是组建国际、国内多单位科技联盟，针对难点科技问题进行联合攻关。

（3）通过高层次深入研讨，谋划重大研究项目。组织高层论坛、专家论坛、学术沙龙等不同层次研讨会，从不同层面研讨发展问题。从目前的研究体系来看，可以组织国家重点研发项目黄河专项、国家社会科学基金黄河重大项目、国家自然科学基金黄河重大计划等，针对黄河关键基础理论问题、科技问题、管理问题、战略问题进行研究。

（4）从国家／国际层面，制订科学研究计划。在充分利用现有黄河水利科研机构、高校和科研院所所属黄河研究机构的基础上，组织和制订国家／国际层面的黄河科学研究计划，建议设黄河监测网和大数据研究计划，监测数据面向全球开放（除保密数据外）；黄河实验室建设计划，建设对外开放的综合实验平台；黄河水沙调控研究计划、黄河水资源调配研究计划、黄河典型区生态环境保护研究计划等。

（5）加快人才培养和平台建设，推动学科发展。进一步优化黄河问题研究学科队伍，加快人才培养，建设学科基地、工程技术研究中心、重点实验平台。支持现有省部级重点实验室的进一步发展，谋划层次更高、研究更综合的黄河国家实验室。

5.2 发展路线图

（1）2020—2025年：谋划阶段。进一步扶持优化黄河问题研究学科队伍，逐步形成多学科交叉融合的黄河综合研究团队，筹建黄河国家实验室，初步实施黄河监测网和大数据计划，组建跨行业多单位科技联盟，主办高层论坛、专家论坛、学术沙龙等不同层次研讨会，组织国家重点研发项目黄河专项、国家社会科学基金黄河重大项目、国家自然科学基金黄河重大计划。重点开展黄河流域生态保护和高质量发展战略研究、战略规划纲要编制，关键技术研发及集成示范、文化保护传承与弘扬方案制定。

（2）2025—2030年：发展阶段。继续培育壮大研究团队，充分发挥科技联盟作用，深入研讨黄河科技发展需求，继续组织黄河重大项目，基本完成黄河监测网和大数据计划，初步建成黄河国家实验室，重点开展黄河综合治理关键技术集成与应用研究。

（3）2030—3035年：完善阶段。形成力量雄厚的研究团队和高水平的学科体系，建设成世界一流的黄河国家实验室；基本解决黄河难点技术问题，80%以上技术处于世界领先水平；通过科技创新，实现黄河生态环境良好、水旱灾害基本得到控制、工程安全风险管控能力满足需求、水资源可持续利用得到保障、流域高质量发展、黄河文化传承弘扬体系完善的目标。

6 结 语

本文围绕黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略的实施，提出了初步研究框架，总结了该战略实施的指导思想、主要抓手；从水文学与水资源、水工程与水安全、水环境与水生态、水经济法律与社会发展、水文化与黄河文化5个方面阐述该战略实施需要研究的理论基础；从生态环境保护、水沙调控与安全、水资源节约集约利用与管控、高质量发展途径、黄河文化挖掘与保护传承、人与自然和谐发展战略选择、战略实施规划及保障体系7个方面提出了该战略实施需要解决的重大科技问题；从黄河问题综合研究、联合攻关、重大研究项目、科学研究计划、学科建设5个方面分析了未来该战略实施需要开展的研究工作，并对未来15 a发展路线提出初步设想。

本文是在习近平总书记提出黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略后短时间内写出的一篇框架性文章，缺乏进一步的思考和深入研究，更没有在实践中应用和检验，希望能起到抛砖引玉的作用，欢迎更多的学者加入到黄河流域国家战略研究中，为黄河流域保护和发展贡献智慧，也欢迎对本文提出宝贵意见和建议。