渭河生态流域评估

黄 强，李 沛，冯 刚，黄生志，方 伟，杨 程

(西安理工大学 西北旱区生态水利国家重点实验室，陕西 西安 710048）

黄河是中华民族的母亲河,保护黄河是事关中华民族伟大复兴的千秋大计。生态文明建设是实现流域经济社会可持续与高质量发展的基础。2019年9月18日,习近平总书记在郑州主持召开黄河流域生态保护和高质量发展座谈会,发出“让黄河成为造福人民的幸福河”的伟大号召。渭河作为黄河的第一大支流,滋养着陕西60%以上的人口,是陕西的母亲河[1］。渭河流域在区域发展和西部大开发中起着重要作用,具有战略意义。然而,渭河流域水资源匮乏,用水供需矛盾突出,同时存在水旱灾害频发、水土流失严重、水环境超载、水质恶化和水沙关系不协调等问题,生态环境出现严重危机[2］。随着经济社会发展,需水量急剧增加,而水资源管理手段相对落后,水资源开发利用过度,地区水利政策法规不完善,水问题已成为渭河生态流域发展的瓶颈。

水是生态系统的控制性要素,水的良性循环是健康生态(绿水青山)的基本保障,是美好生活(金山银山)的重要基础,保护利用好水资源,是生态流域建设的重要举措[3］。曹宝等[4］从系统协调发展的角度,定义了生态流域的概念:生态流域指在保持流域生态系统结构和功能健康的前提下,通过制定和实施流域总体规划,使流域内的一切生产及生活活动与流域生态系统的承载力相协调。黄强等[5］基于生态水利的内涵,提出了生态流域的构建思路,即从水安全、水资源、水环境、水生态、水景观、水文化、水管理、水经济8个维度进行顶层设计,满足水资源再生、生态多样、环境优美、经济发达、社会文明的需求,寻求流域生态保护与高质量发展之间的权衡点。生态流域是为实现生态保护和高质量发展而提出的新概念,相关研究刚刚起步,可参考借鉴的文献资料较少。笔者参考中国水利水电科学研究院幸福河湖研究课题组提出的评价指标体系[6-7］,从水安全、水资源、水环境、水生态、水景观、水文化、水管理、水经济8个维度,评估渭河陕西段的生态流域现状,以期为黄河流域生态保护和高质量发展提供参考。

1 生态流域评价指标体系

1.1 概念解析

生态流域各个维度的内涵[3,5-6］如下。

(1)水安全。流域内各项水利工程和措施要能够防洪抗旱、除涝,保障人民群众的生命财产安全。

(2)水资源。满足流域内社会、经济可持续发展需求,以水定城、以水定地、以水定人、以水定产,实现水资源供需平衡,并有效保护水资源。

(3)水环境。保护与改善流域内自然河流湖泊的水环境质量,全面提升与百姓日常生活密切相关的城乡水体环境质量,让人民群众生活得更方便、更舒心、更美好。

(4)水生态。即水生植物系统、动物系统、微生物系统三大系统相互依存,相互制约,形成生生不息的动态平衡的系统。维护与修复健康水生态,维持河流生态系统健康,提升河流生态系统质量与稳定性,实现人与自然和谐共生。

(5)水文化。推进先进水文化建设,尊重自然、保护河流,调整人的行为,纠正人的错误行为,实现绿色发展、绿色生活、人水和谐,传承好历史水文化并丰富现代水文化内涵,更好地满足人民日益增长的文化生活需要。

(6)水景观。要把滨河、滨湖所有滨水的地方建设成产业高地、人才高地,变成城市“橱窗”和城市景区。

(7)水管理。将数字水务变成智慧水务、数字流域变成智慧流域,利用大数据、云计算、物联网等技术进行精细化管理,实现水利信息化。

(8)水经济。在节约优先、保护优先的前提下,把水资源作为重要生产要素,创造、转化与实现水资源的量、质、温、能的潜在价值。水资源发展要满足人民群众对水资源、水环境、水生态的需求,既要发挥水资源的生态价值,又要打通生态价值与经济价值转化的通道,实现既要绿水青山、也要金山银山的目标。

1.2 指标体系构建

根据生态流域的内涵,在全面调研国内外有关流域水资源承载力和生态环境承载力评价成果的基础上,参考《中国河湖幸福指数报告2020》《河湖健康评估技术导则》和《生态文明建设考核目标体系》等技术标准与报告[6-7］,按照数据的可获取性和指标选取的科学性、可操作性、广泛性、完备性等原则[8］,结合渭河流域的发展现状,选取水安全保障度、水资源支撑度、水环境宜居度、水生态健康度、水景观满足度、水文化繁荣度、水管理完善度、水经济发达度8个一级指标和28个二级指标(部分二级指标细化为几个三级指标),构建了渭河陕西段生态流域评价指标体系。依据各指标对高质量发展的促进或抑制作用,将其分为正向(促进)、负向(抑制)两种属性,见表1。

表1 渭河陕西段生态流域评价指标体系

续表1

1.3 评价方法

采用专家咨询法和层次分析法,以2020年为现状年,评估渭河陕西段生态流域发展水平。借鉴《中国河湖幸福指数报告2020》[6］中的幸福指数划分标准,将生态流域各评价指标得分划分为优秀(90分≤指标值≤100分)、良好(80分≤指标值＜90分)、中等(70分≤指标值＜80分)、合格(60分≤指标值＜70分)、不合格(0≤指标值＜60分,其中30分≤指标值＜60分为较差、0≤指标值＜30分为很差)。评价过程如下。

(1)确定各项指标基准值。基准值参考《中国河湖幸福指数报告2020》[6］,该报告中没有的指标,基准值参考区域规划和国内国际先进水平以及专家咨询与公众评价(见表2)。

表2 生态流域评价指标部分基准值

(2)计算各项指标分值。根据本研究数据来源确定各项指标实际数值,并与基准值对比,选择合理的手段进行数据无量纲化处理,求得最终的指标分值。

(3)确定各项指标权重。综合考虑流域现状,应用专家咨询法和层次分析法确定各项指标权重。

(4)计算生态流域现状程度得分。各项指标分值与各自权重的乘积为各项指标得分,全部累加得到生态流域现状程度总得分。

(5)根据得分情况划分生态流域等级。

1.4 数据来源

渭河陕西段生态流域评价指标相关数据主要来源于《陕西统计年鉴2020》《陕西省水资源公报2020》《陕西省国民经济和社会发展统计公报2020》《中国河湖幸福指数报告2020》《陕西省国民经济和社会发展第十四个五年规划和二○三五年远景目标纲要》《陕西省“十四五”水利发展规划》《2020年第七次全国人口普查数据》《2020年陕西省生态环境状况公报》、流域内各市统计年鉴、文献资料、20世纪80年代和2020年陕西省遥感数据、全国第一次水利普查资料、陕西省物质与非物质自然遗产名录、公众问卷调查、陕西省水文水资源信息网、陕西省政府部门报告等。

2 研究区概况

渭河是黄河第一大支流,发源于甘肃省渭源县鸟鼠山,流经甘肃天水和陕西宝鸡、杨凌、咸阳、西安、铜川、渭南等地,于渭南潼关县汇入黄河[9］。渭河干流总长度818 km,其中陕西段长度502.4 km,流域面积6.71万km2,占陕西境内黄河流域总面积的50%[10］。渭河流域地处温带大陆性季风气候区,全年降水的60%～70%集中在7—10月[11］,水面蒸发量为800～1200 mm,多年平均径流量为97.11亿m3。渭河陕西段主要水库有冯家山水库、石头河水库、黑河金盆水库、羊毛湾水库、桃曲坡水库、石堡川水库等,主要的灌溉工程有宝鸡峡引渭工程、洛惠渠灌溉工程、泾惠渠灌溉工程、交口抽渭渠等[12］。

根据《陕西省国民经济和社会发展统计公报2020》,陕西省2020年国内生产总值为26181.86亿元,比2019年增长2.2%,其中:第一产业增加值2267.54亿元,增长3.3%,占生产总值的8.7%；第二产业增加值11362.58亿元,增长1.4%,占43.4%；第三产业增加值12551.74亿元,增长2.8%,占47.9%。全省常住人口中,城镇人口为2477万人,占常住人口的62.66%；乡村人口为1476万人,占常住人口的37.34%。

据《2020年陕西水利发展统计公报》,陕西省2020年水利建设投资为353.9亿元,较2019年增加7.7%。其中:防洪工程建设投资40.6亿元,重点水源及枢纽工程投资81.7亿元,灌排工程投资27.6亿元,水土保持生态建设投资14.1亿元,城乡排水工程投资54.2亿元,农村小水电投资15.2亿元,库区移民后期扶持投资11.1亿元,项目前期、科技、机构能力建设等专项工程投资5.3亿元,水生态及水环境项目投资104.0亿元。

本研究以渭河陕西段流域(北纬33°37′3″—37°20′15″、东经104°38′4″—110°28′10″)为研究区,包含西安、铜川、宝鸡、咸阳、渭南、延安、榆林7个地级市的部分区域。

3 结果与讨论

3.1 结果分析

渭河陕西段生态流域评价一级和二级指标权重见表3。

表3 渭河陕西段生态流域评价指标权重与评分

(1)水安全保障度总体得分为87.7分,总体为良好水平。其中:大中型水库及蓄滞洪区防洪标准达标率为100%,小型水库防洪标准达标率为98%,堤防防洪标准达标率为77.9%；防洪工程达标率为90.68%,表明具有较好的防洪工程基础；洪涝灾害人员死亡率(0.31人/百万人)得分为93.8分,处于优秀等级；洪涝灾害经济损失率(0.25%)得分为83.3分,处于良好等级；洪涝灾后恢复能力得分为73.7分,处于中等等级。渭河陕西段整体水安全保障度有待提高,尤其需要提升堤防建设水平和灾害防治及应对水平。

(2)水资源支撑度得分为59.7分,总体处于不合格水平。其中:城乡自来水普及率为98.39%,实际灌溉面积比例为41.7%,用水保障率得分为74.0分,仅为中等等级,流域内用水情况不容乐观；水资源开发利用率为80%,单方水国内生产总值为364.1元,水资源支撑高质量发展能力得分为48.0分,均处于较差等级；居民幸福指数得分为72.7分,为中等等级,人民群众幸福感有待提高。整体来看,渭河陕西段水资源支撑度有待提高,需要全面提升民众节水意识,加强各行业节水管理。

(3)水管理完善度得分为82.0分,总体处于良好水平。其中:水法律法规建设程度得分为64.5分,处于合格等级,流域依法治水需要加强,以支撑生态文明建设；流域人均受教育年限得分为90.7分,达到优秀等级；水利投资实现“十三五”规划目标,得分为100分,达到优秀等级；流域水利信息化率为70%,水资源监控能力得分为70分,处于中等等级。综上,虽然渭河陕西段水管理处于良好发展水平,但水利信息化程度不高,亟须提升水资源监管监控能力。

(4)水经济发达度得分为62.6分,处于合格水平。其中:第一、第二和第三产业国内生产总值占比分别为7.7%、43.6%和48.7%,三次产业国内生产总值比重得分为45.1分,处于较差等级；万元GDP用水量得分为60.2分,处于合格等级；水电消费占比为7.9%,得分为65.9分,处于合格等级；水资源税入库占最低水资源税比重为79.1%,水权市场建设程度得分为79.1分,接近良好水平。整体而言,渭河陕西段水经济发展水平较低,亟待提高,尤其需要提高第三产业发展规模,完善水权市场。

(5)水环境宜居度得分为86.9分,处于良好水平。其中:Ⅰ～Ⅲ类水河长比例为90%,劣Ⅴ类水河长比例为2.8%,湖库富营养化比例为25%,河湖水质指数得分为81.4分,为良好等级；地下水开采系数为0.532,西安、咸阳地下水超采严重,地下水资源保护指数为79.7分,接近良好水平；亲水设施完善指数为30.46%,城乡居民亲水指数得分为82.6分,处于良好等级；地表水集中式饮用水水源地合格率得分为100%,达到优秀等级。综上,渭河陕西段水环境宜居度有待提升,地下水保护力度需要加强,亲水设施有待完善。

(6)水生态健康度得分为77.9分,处于中等水平。其中:水域面积保留率为1.06,主要河流纵向连通性指数为0.61,河湖主要自然生境保留率得分为90.8分,为优秀等级；重要河湖生态流量达标率得分为91.3分,为优秀等级；水土保持率为0.737,得分为93.1分,为优秀等级；而水生生物完整性指数得分仅为22.6分,处于很差等级。综上,渭河陕西段水生态处于亚健康状态,需要加强河湖水质监管力度,减少河流污染,合理建设水利工程,提升河流连通性水平。

(7)水景观满足度得分为70.3分,处于中等水平。其中:自然水景观保护利用指数为3.56个/百万人,水景观影响力指数得分为64.3分,为合格等级；公众水意识普及率为75%,公众水治理参与度为78.25%,公众水治理认知参与度得分为76.3分,处于中等等级。综上,公众对渭河陕西段水景观满足度不高,需要加强公众水意识宣传普及工作,加大城市绿地和湿地公园建设力度。

(8)水文化繁荣度得分为75.5分,处于中等水平。其中:历史水文化保护传承指数得分为100.0分,达到优秀等级；但现代水文化创造创新指数得分较低,仅为51.1分,处于较差水平。因此,渭河陕西段水文化建设需要从现代江河保护治理创新力和现代水文化品牌创造力两方面发力,促进区域水文化繁荣度向高水平等级发展。

综合生态流域8个维度的得分情况可知,水安全保障度、水环境宜居度、水管理完善度为良好,水生态健康度、水文化繁荣度及水景观满足度为中等,水经济发达度为合格,水资源支撑度为不合格。综上,渭河陕西段生态流域发展程度最终得分为75.6分,处于中等等级。

3.2 讨 论

渭河流域陕西段经过2005—2020年16 a的综合治理,取得了可喜的成绩,生态流域得分75.6分,主要得益于“十二五”期间国家投入600多亿元进行大规模渭河河道综合治理,包括生态环境治理。经过治理,目前渭河干流防洪问题已经取得阶段性成果,城市防洪标准达到百年一遇(西安段达到300 a一遇),农村防洪标准达到30～50 a一遇,基本形成了较为完备的防洪体系[1］。“十三五”规划启动了泾河等主要支流防洪治理项目,实施了260条中小河流治理。2016年,陕西省出台了《陕西省渭河生态区建设总体规划》。“十三五”规划完成后,渭河由堤防水毁应急修复发展到全线多目标综合整治,进而转入生态区建设阶段,全面完成了灾后水利薄弱环节建设任务。

渭河生态流域评估为中等水平,离黄河流域生态保护和高质量发展的要求还有一定距离,主要表现在以下几方面。

(1)渭河流域陕西段骨干调蓄工程不足(如引汉济渭工程、泾河东庄水利枢纽工程等尚未完工),水系连通性较差,供水保证率偏低,主要河流部分河段尚未达到设防标准,中小河流防御能力偏低且缺乏系统治理,山洪沟治理程度低,水利建设任务依然十分艰巨。

(2)流域治理相关部门面临资金不足的困境,专项资金仅能部分用于生态区建设；大数据、云计算应用尚处于起步阶段,信息化基础设施不健全,信息资源开发利用不充分,水资源管理、河湖保护、水保监测、水工程运行等难以满足水利现代化的需要,智慧化管理水平亟待提高；涉水事务监管基础薄弱,水利监管的政策法规体系不健全,标准规范尚不完善；监管能力建设滞后,监管手段相对落后,距离治理体系和治理能力现代化尚有较大差距。

(3)自然及人为因素导致河道生态水量不足,出现水生态功能退化甚至断流。河湖生态空间被侵占,水源涵养能力偏低,局部地下水超采严重。一些地区水土流失严重,水土保持率不高,治理任务仍很艰巨。

4 结论及建议

4.1 结论

本文以2020年为现状年,基于研究区各地级市统计年鉴、公报等资料,在生态流域概念的基础上,从水安全、水资源、水环境、水生态、水景观、水文化、水管理、水经济8个维度进行顶层设计,初步构建了渭河陕西段生态流域评价指标体系,提出了生态流域评估标准,并采用专家咨询法和层次分析法,评估了渭河陕西段生态流域发展水平,主要结论如下。

(1)渭河陕西段生态流域评分为75.6分,发展水平为中等。

(2)从8个维度评估情况看:水安全、水环境、水管理3个维度为良好,水生态、水文化、水景观3个维度处于中等,水经济维度为合格,水资源维度不合格。这说明各个维度之间协调程度较低,水资源禀赋差、水经济发展缓慢、人水关系不和谐、水景观建设力度不足等问题较为突出,水文化建设及区域可持续发展水平较低。

(3)从8个维度发展排序看:水安全＞水环境＞水管理＞水生态＞水文化＞水景观＞水经济＞水资源,说明需要将水资源和水经济两个维度作为突破口,加快生态文明建设,支撑黄河流域生态保护和高质量发展。

4.2 建议

(1)加大水利投资,进一步提升流域防洪工程的达标率,加快流域水利信息化全覆盖。

(2)严格控制水污染,保护水环境,合理开发水资源,各行各业高效用水。

(3)完善水文化事业基础设施,大力发展水文化产业,着力提升水文化发展水平。

(4)加快创新驱动步伐,加快产业转型升级,加大科技创新投入,逐步减弱对资源型产业的依赖,以协同治理推进生态流域高水平发展,助力黄河流域生态保护和高质量发展。