南水北调中线水源涵养区(河南段)生态功能与高质量发展耦合协调研究

2023-08-27 15:41魏杰程翔刘赞邢昱申进朝朱红雷
人民黄河 2023年7期
关键词:耦合协调度南水北调高质量发展

魏杰 程翔 刘赞 邢昱 申进朝 朱红雷

摘 要:为厘清近年来南水北调中线水源涵养区(河南段)生态功能与经济社会高质量发展的关系,依据遥感资料与水资源、环境、社会经济统计数据,参照《生态环境状况评价技术规范》(HJ 192—2015),构建生态功能和高质量发展评价指标体系,采用耦合协调度模型分析2014—2018 年水源涵养区(河南段)生态功能和高质量发展趋势及耦合协调特征。结果表明:2014—2018 年水源涵养区(河南段)6 县(市)原始生态功能指数均呈增大趋势,增幅范围为1.04~8.07,对于标准化后的生态功能指数,除淅川县和邓州市整体表现为增大外,其他区域均表现为略微减小;6 县(市)高质量发展极不均衡,邓州市经济基础好、发展快,历年高质量发展指数均高于0.650,卢氏县发展平稳但水平较低,2018 年高质量发展指数最小,为0.094,与邓州市差距明显;6 县(市)生态功能与高质量发展耦合协调水平差别较大,西峡县为优质协调,栾川县、内乡县和淅川县为良好协调,邓州市和卢氏县为中度失调。

关键词:水源涵养;生态功能;高质量发展;耦合协调度;南水北调;河南段

中图分类号: X826 文献标志码:A doi:10.3969/ j.issn.1000-1379.2023.07.019

引用格式:魏杰,程翔,刘赞,等.南水北调中线水源涵养区( 河南段) 生态功能与高质量发展耦合协调研究[ J].人民黄河,2023,45(7):103-108.

南水北调中线工程总干渠从河南省淅川县陶岔渠首引水,跨越长江流域、淮河流域、黄河流域、海河流域,经过12 个地级市到达北京、天津,为北京、天津等地饮用水安全提供有力保障,对我国水资源优化配置起到非常大的作用[1-2] 。2015 年河南省人民政府办公厅出台关于丹江口水库(河南辖区)饮用水水源地保护区划的规定,制定了保护措施[3-4] 。2021 年习近平总书记主持召开推进南水北调后续工程高质量发展座谈会并发表重要讲话,强调要加强南水北调工程沿线水资源保护,持续抓好输水沿线区和受水区的污染防治和生态环境保护工作。这一重要讲话为推进南水北调后续工程高质量发展指明了方向。经济社会高质量发展与生态环境保护存在相互耦合的关系,经济社会发展对生态环境保护具有胁迫作用,环境恶化对经济社会发展有约束作用。目前,国内外学者从不同视角对经济社会发展与生态环境保护之间的协调关系进行了研究,研究方法主要有系统动力学法[5-6] 、环境库兹涅茨曲线(EKC)法[7-8] 、PVAR 模型[9-10] 、多元线性回归分析法[11] 、生态足迹法[12-13] 和耦合协调度模型[14-15] 等。其中耦合协调度模型可以定量表征2 个及以上系统间配合得当、和谐一致的程度,既可反映各系统间相互作用的强弱程度,又可反映各系统是在高水平上相互促进还是低水平上相互制约[16] ,目前该模型在城市化与自然灾害评价[17] 、人口空间分布与城市发展评价[18] 、生态系统服务与水资源评价等方面得到了广泛应用。

本文依据遥感影像资料与水资源、环境、社会经济统计数据,参照《生态环境状况评价技术规范》(HJ192—2015),构建生态功能和高质量发展评价指标体系,分析南水北调中线丹江口水源区(河南段)水源涵养生态功能和高质量发展趋势及特征,并对两者的耦合协调度进行研究,以期为丹江口水源区经济社会高质量发展和生态保护提供参考。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

南水北调中线水源涵养区(河南段)位于河南省西南部,西北高东南低,区域地貌类型复杂,以山地、丘陵为主。丹江口水库汇水区域(河南段)涉及南阳市淅川县、西峡县、内乡县和邓州市,三门峡市卢氏县,洛阳市栾川县(分布区域示意见图1),总面积7 815 km2,其中南阳市汇水区面积6 361 km2,占河南段汇水区面积的81%。丹江口水库水源涵养区(河南段)气候属于亚热带季风气候,降水充沛,年平均气温15.8 °C,多年平均降水量804.3 mm,汛期6—9 月降水量占全年降水量的58%。本文以邓州市、淅川县、西峡县、内乡县、栾川县和卢氏县及南水北调中线水源涵养区(河南段)全段为评价单元,构建评价指标体系,对6 县(市)水源涵养生态功能与高质量发展耦合协调关系进行研究。

1.2 数据来源

遥感数据源自2014—2015 年Landsat8 OLI 影像(空间分辨率为30 m)和2016—2018 年高分一号、二号影像(空间分辨率统一重采样至2 m),通过人机交互解译获得土地利用类型数据;数字高程模型(DEM)数据源自分辨率为30 m 的ASTER GDEM 模型;环境数据源自2015—2019 年《河南省环境统计公报》;高质量发展数据源自2015—2019 年《河南省统计年鉴》。

1.3 生态功能与高质量发展耦合协调度模型

1.3.1 评价指标体系构建

1)生态功能评价指标体系。本文参照《生态环境状况评价技术规范》(HJ 192—2015),选择评价指标并确定权重(见表1)。水源涵养区生态功能指数(FEI)计算模型如下:FEI =0.15×水源涵养指数+0.12×受保护区域面积比×100+0.09×林地覆盖率+0.06×草地覆盖率+0.09×水域湿地面积比+0.09×(100-耕地与建设用地面积比) +0.18×(100-主要污染物排放强度)+0.04×污染源排放达标率×100+0.04×城镇污水集中处理率×100+0.08×水質达标率×100+0.04×空气质量达标率×100+0.02×集中式饮用水水源地水质达标率×100。

2 结果分析

2.1 生态功能评价对生态功能指数12 个分指标进行标准化处理,加权计算得到2014—2018 年6 县(市)以及南水北调中线水源涵养区(河南段)全段生态功能指数标准化值(见表4)。生态功能指数标准化值范围为0.080 ~0.842,除淅川县和邓州市的生态功能指数标准化值整体表现为增大外,其他区域均表现为略微减小,邓州市较其他5 县历年指数均明显偏低,栾川县、卢氏县、西峡县和淅川县指数较高,空间分异明显。栾川县、卢氏县和西峡县林草地覆盖率均在80.0%以上,淅川县水域湿地面积比高达44.0%,远高于其他县域5.0%的水平;内乡县处于中等水平,林草地覆盖率达57.0%;邓州市为平原地区,林草地覆盖率低于2.0%,耕地面积比高达78.6%,建设用地面积比为16.0%,远高于整个研究区耕地面积比27.0%、建设用地面积比5.8%的水平。

对未进行标准化处理的分指标值进行加权计算,得到原始生态功能指数(FEI),见表5。按照FEI 值和原始生态功能指数年际变化值(ΔFEI)划分生态功能等级与生态功能变化等级:FEI<40 时生态功能等级为差,40≤FEI<50 时生态功能等级为较差,50≤FEI<60时生态功能等级为一般,60≤FEI<70 时生态功能等级为良,FEI≥70 时生态功能等级为优;ΔFEI≤-4 时生态功能变化等级为显著变差,-4<ΔFEI≤-2 时生态功能变化等级为明显变差,-2<ΔFEI≤-1 时生态功能变化等级为略微变差,-1<ΔFEI<1 时生态功能变化等级为无明显变化,1≤ΔFEI<2 时生态功能变化等级为略微变好,2≤ΔFEI <4 时生态功能变化等级为明显变好,ΔFEI≥4 时生态功能变化等级为显著变好。得到生态功能变化分级空间分布图,见图2。由于2015—2016 年南水北调中线水源涵养区6 县(市)生态功能变化等级均为无明显变化,因此2015—2016 年生态功能变化分级空间分布图省略。2014 年6 县(市)FEI值范围为36.49~70.93,2018 年FEI 值范围为40.96~71.97,2014—2018 年FEI 的最小值和最大值均有所增大。2014 年生态功能等级为优、良、一般和差的县(市)个数分别为1、3、1 和1,这4 种级别的县(市)面积分别占南水北调中线水源涵养区(河南段)总面积的20.2%、52.5%、13.5%和13.8%。至2018 年,优、良和较差的县(市)个数分别为2、3 和1,差类型未出现,这3 种级别的县(市)面积分别占南水北调中线水源涵养区(河南段) 总面积的41.7%、44.5%和13.8%。2018 年等级为优的县(市)面积明显增加,处于较差类型的县(市)面积占比较小。

对原始生态功能指数2014—2018 年变化情况进行分析,所有县(市)的ΔFEI 值均为正值,即FEI 值均呈增大趋势,说明水源涵养功能明显提高。尤其2015年河南省人民政府办公厅出台关于丹江口水库(河南辖区)饮用水水源地保护区划的规定,6 县(市)切实执行该规定,加大污染减排和生态环境治理力度,城镇污水集中处理率明显提高,使得2016—2017 年生态功能变化尤为明显,卢氏县、西峡县、内乡县、邓州市以及南水北调中线水源涵养区(河南段) 的FEI 值升高。总体来看,2014—2018 年6 县(市)原始生态功能指数均呈上升趋势,卢氏县、内乡县、淅川县和邓州市生态功能显著变好,淅川县原始生态功能指数增幅最大(为8.07),栾川县和西峡县的生态功能略微变好,原始生态功能指数增幅较小,都为1.04。

2.2 高质量发展评价

对高质量发展评价指标体系的12 个分指标进行标准化处理,加权计算得到2014—2018 年南水北调中线水源涵养区(河南段)6 县(市)高质量发展指数(见表6)。可以看出,邓州市作为国务院确定的丹江口库区区域中心城市、南阳市區域副中心城市,发展较快,生产总值高,历年高质量发展指数均高于0.650;2020年之前卢氏县属于国家级扶贫开发重点县,基本被崤山、熊耳山、伏牛山覆盖,是河南省面积最大的县,却也是河南最贫穷的县,经济实力排名全省最后,发展平稳但水平较低,2014—2018 年高质量发展指数为0.066~0.098,与邓州市的差距明显;栾川县和西峡县发展水平较高,内乡县和淅川县发展较不显著。

2.3 耦合协调综合评价

通过式(3) ~ 式(5) 计算得到2014—2018 年南水北调水源涵养区(河南段) 各县(市) 生态功能与高质量发展耦合协调度指数,见表7。可以看出,2014—2018 年南水北调中线水源涵养区(河南段)6县(市)D 值为0.191 ~0.858,内乡县、卢氏县和邓州市D 值呈波动增长趋势,其中邓州市D 值增幅最大,为0.234。

各县(市)生态功能与高质量发展耦合协调存在差异,西峡县耦合协调类型为优质协调,说明西峡县生态功能与高质量发展相互作用处于良性阶段,发展均衡。栾川县、内乡县和淅川县为良好协调,说明3 县生态功能与高质量发展耦合协调度较高,发展比较均衡,但生态功能与高质量发展均有提升空间。邓州市整体为中度失调,从表5~表7 可以看出,邓州市经济社会发展迅速,发展水平较其他5 县高,但生态功能相对较弱,两者发展明显失衡。卢氏县整体为中度失调,生态功能作用明显,但高质量发展指数较小,两者耦合协调度低。

从耦合协调发展类型来看,西峡县生态功能与高质量发展耦合协调发展类型为同步型,生态功能与高质量发展相互促进作用明显。其他县(市)均为不均衡发展,内乡县、栾川县和淅川县为生态功能主导型,卢氏县为高质量发展滞后型,邓州市2014—2017 年为生态功能损益型、2018 年为生态功能滞后型。这充分证明近年来国家生态补偿相关政策的实施,极大促进了水源涵养区部分县(市)高质量发展,提升了生态环境质量。但生态功能与高质量发展耦合协调发展类型分级明显,针对所处阶段,建议栾川县、淅川县、卢氏县在提升水源涵养功能的同时,严格产业准入机制,积极调整产业结构,从传统依靠资源的制作业向创新驱动的新产业转型,发展绿色经济。邓州市应创新环境保护和治理模式,发展经济的同时不破坏生态的稳定性和完整性,控制工业和建设用地规模,大力实施生态工程,以生态功能高水平促进经济社会高质量发展。

3 结论与建议

3.1 结论

本文以南水北调中线水源涵养区(河南段)为研究区,构建生态功能和高质量发展评价指标体系,建立耦合协调度模型,分析生态功能与高质量发展之间的耦合协调情况,得出结论如下。

1)通过分析2014—2018 年南水北调中线水源涵养区(河南段)6 县(市)原始生态功能指数变化情况,发现6 县(市)指数均呈上升趋势,增幅范围为1.04~8.07。其中:卢氏县、内乡县、淅川县和邓州市生态功能显著变好,淅川县原始生态功能指数增幅最大,为8.07,栾川县和西峡县生态功能略微变好。然而,对于标准化后的生态功能指数,2014—2018 年除淅川县和邓州市表现为增大外,其他县域均表现为略微减小。

2)分析2014—2018 年南水北调中线水源涵养区(河南段)6 县(市)高质量发展指数变化情况,发现各县(市)发展极不均衡,邓州市经济基础好、发展快,历年高质量发展指数均高于0.650;而卢氏县高质量发展指数最小,2014—2018 年高质量发展指数为0.066 ~0.098。

3)2014—2018 年南水北调中线水源涵养区(河南段)各县(市)生态功能与高质量发展耦合协调类型存在差异,西峡县耦合协调类型为优质协调,栾川县、内乡县和淅川县为良好协调,邓州市和卢氏县整体为中度失调。南水北调中线水源涵养区(河南段)整体耦合协调发展水平较高,但不同县(市)耦合协调发展不均衡,高质量发展有较大提升空间,邓州市水源涵养生态功能质量需稳步提高。

3.2 建议

对于南水北调中线水源涵养区,国家有明确的产业发展要求以及严格的产业准入机制。为弥补国家政策带来的经济损失,提出建议:逐年增加横向生态补偿资金,大力支持发展第三产业;经济社会高质量发展水平较高的受水区积极补偿水源地在生态环境保护中支出的资金成本,加大援助力度;积极开展生态功能提升、生态保护和补偿资金使用的科学评估,为水源涵养区的生态补偿提供科学依据,切实促进水源地生态环境质量提高、乡村振兴和经济社会高质量发展。

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【责任编辑 栗 铭】

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