内容正文:
第三节黄河流域内部协作讲义
一、黄河流域概况
(一)基本地理特征
黄河是中国的第二长河,发源于青藏高原巴颜喀拉山北麓的约古宗列盆地,干流流经我国9个省级行政区(青、川、甘、宁、内蒙古、晋、陕、豫、鲁),全长5464千米,注入渤海。
黄河流域位于东经96°~119°、北纬32°~42°,东西长约1900千米,南北宽约1100千米,流域面积79.5万平方千米(包括内流区面积4.2万平方千米)。
图1 黄河流域水系图
(二)上中下游划分
黄河以河口镇、桃花峪为界,划分为上游、中游、下游三个河段:
河段
起止点
主要特征
上游
源头——河口镇(内蒙古)
流经青藏高原、内蒙古高原和黄土高原西部;水量大、落差大,水能资源丰富;龙羊峡、刘家峡等大型水库集中分布
中游
河口镇(内蒙古)——桃花峪(河南郑州)
流经黄土高原,含沙量剧增;晋陕峡谷段落差大,壶口瀑布等著名景观;水土流失严重
下游
桃花峪(河南郑州)——入海口(山东东营)
进入华北平原,水流平缓;泥沙大量淤积形成"地上悬河";历史上黄河多次改道
图2 黄河上中下游分界示意图
(三)水文特征
径流量:黄河年均径流量约580亿立方米,约占全国河川径流量的2%,但年内分配很不均匀,约60%的径流量集中在7—10月的汛期。
含沙量:黄河是世界上含沙量最大的河流之一。中游黄土高原水土流失严重,河水含沙量极高,在壶口瀑布等处可清晰看到浑黄的河水咆哮而下。
水能资源:黄河干流落差约4480米,水能资源丰富,集中分布在玛曲至青铜峡、河口镇至花园口两个河段,已建成龙羊峡、刘家峡、三门峡、小浪底等大型水利枢纽。
图3 黄河壶口瀑布(河水含沙量极高,呈泥黄色)
(四)流域内资源与经济发展
农业资源:华北平原、汾渭平原和河套平原是我国的粮食主产区,黄河为这些地区提供了重要的灌溉水源。
能源资源:黄河流域矿产资源尤其是能源资源十分丰富。中游地区的煤炭资源、中下游地区的石油和天然气资源在我国占有极其重要的地位。黄河流域已探明煤产地(或井田)685处,保有储量约5500亿吨,约占我国煤炭储量的50%。
图4 内蒙古河套灌区——黄河水灌溉的农业区
二、黄河流域开发面临的问题
(一)水资源开发问题
黄河是中国西北、华北地区最大的供水水源,以占全国2%的水资源量,承担了全国约12%的人口、13%的粮食生产以及50多座大中城市的供水任务。黄河是全国开发程度较高的河流之一。
但受气候变化等自然因素影响,黄河上游降水偏少,而流域内及相关地区随着经济社会的发展,用水需求量依然很大,已超过黄河水资源的承载能力。目前,黄河水资源开发率已接近极限,缺水将成为黄河水资源管理面临的常态问题。
黄河下游断流问题
黄河的不合理开发,严重时还会造成黄河的断流。1855—1971年,黄河下游从未发生过自然断流现象。1972年,黄河下游利津河段首次出现自然断流。1972—1999年的28年中,黄河下游有22年出现断流。
1997年是黄河断流最严重的一年,创下多项历史之最:
断流指标
数据
断流河段最长
从河口上延至开封,河段长约700余千米
断流频次最高
利津水文站全年累计断流13次
断流天数最多
利津水文站全年断流共计226天
断流月份最多
达11个月
黄河断流的原因主要有:
自然因素:黄河流域水资源相对匮乏,时空分布不均;气候干旱导致降水量减少、径流量减少。
人为因素(主要原因):流域内工农业和城市生活用水量大,尤其是宁夏、内蒙古引黄灌区和下游引黄灌溉用水量大;缺乏统一管理,沿黄引水口无序取水,缺乏协调调度。
黄河断流的影响:
造成相关地区生活、生产供水危机,严重影响沿黄地区居民生活和工农业生产。
破坏河流生态系统和区域生态环境的平衡,河口湿地萎缩,生物多样性减少。
给当地带来巨大的经济损失和社会影响。
黄河水电建设存在的问题
水库大量拦蓄汛期水量,导致水库下游河道主槽泥沙淤积加剧;水电开发不平衡,上游开发较快,中游开发速度相对缓慢;小型水电站无序开发,破坏环境。
(二)流域环境问题
黄河流域生态环境脆弱,人类活动干扰强烈,水土资源开发过度,加上水资源量持续减少,水污染日益严重,河流连通性遭到破坏,导致黄河水生态功能退化。主要环境问题包括:
湿地面积减少
湿地有利于维持流域生态平衡和河流健康,是流域生态系统的优先保护对象。受来水减少、人为干扰等因素影响,黄河流域湿地面积减少。1990年至2004年间,黄河源区湿地出现持续萎缩,共萎缩40000多平方千米。
图5 黄河三角洲国家级自然保护区湿地
水生生物减少
黄河水生生物种类和数量相对较少,许多特有土著鱼类具有重要保护价值。受人类活动影响,特别是在水电资源开发集中的河段,鱼类生存环境发生较大改变,导致黄河珍稀濒危及土著鱼类资源严重减少,生物多样性减少。
水质污染
黄河干流大部分河段天然水质良好,但一些主要支流普遍受到污染。污染物主要来自工矿企业排放的废水和城镇居民生活污水,以及随地面径流进入黄河水体的农药、化肥和工业废渣、垃圾中的有害物质等。
三、黄河流域的内部协作
(一)协作的必要性(原因)
在同一流域内,上游的用水及水环境会影响下游的用水及水环境,同样,支流会影响干流,河流会影响湖泊、水库、河口等。因此,流域内需协作开发水资源、保护水环境。
黄河流域协作开发水资源、保护水环境,需要做好全流域、全过程的水资源统一管理,明确流域内协同主体间的利益关系,建立协作互利机制,协调河流治理、环境保护与社会经济发展之间的关系。
(二)水量统一调度
黄河流域由于水资源地区分配、季节分配不均,为了保证全流域水资源的可持续利用,必须实行水量统一调度。
水量统一调度考虑的因素:
沿岸各省的城乡居民生活用水、农业用水、工业用水、生态用水。
河流生态系统安全,尤其是要保证基本入海河流流量。
河流的防汛要求。
1999年,国务院授权黄河水利委员会实施黄河水量统一调度,这是我国首次实行河流统一管理。黄河水量统一调度后,没有再出现过断流。
水量统一调度的成效:
城乡居民生活用水、农业用水、工业用水、生态环境等方面都得到了改善。
保证了下游居民正常的生产生活秩序。
在鱼类洄游、繁殖及幼苗生长关键期,保证了基本入海河流流量。
受断流破坏的200多平方千米河口湿地也逐渐得到了修复。
截至目前,黄河已实现连续20多年不断流,有效保障了流域供水安全和干支流重要控制断面生态流量达标,为世界江河治理与保护提供了"中国范例"。
(三)水沙调控
黄河水沙不协调是威胁黄河下游防洪安全的重要因素。黄河水少沙多、水沙关系不协调,这是黄河复杂难治的症结所在。
水沙调控的主要措施:
河段
措施
上游地区
修建水库,进行水量调节,保障供水安全和防洪安全
上中游地区
保持水土,减少入黄泥沙
中游地区
修建大型水库(如小浪底、三门峡),拦蓄洪水,调节水沙,提高水流的挟沙能力
下游河道
排洪排沙入海
下游两岸
选择适当地点开辟滞洪区,处理河道不能排泄的洪水
黄河干流已建成龙羊峡、刘家峡、三门峡和小浪底4座水沙控制性骨干工程,基本形成了以中游干支流骨干水库、河防工程、蓄滞洪区工程为主体的下游防洪体系。
小浪底水利枢纽调水调沙:每年汛期来临前,小浪底水库开闸泄洪,通过利用"人造洪峰"将下游河床淤积的泥沙送入大海,减少了下游河床的泥沙淤积,提高了黄河下游主河槽的河水通过能力。21世纪以来,持续20多年开展调水调沙,黄河下游河道主槽最小过流能力由2002年的1800立方米每秒提升至5000立方米每秒以上。
图6 小浪底水利枢纽调水调沙现场
(四)流域生态治理
黄河流域中游地区大力开展水土流失防治。通过植树造林与大规模的蓄水保土工程,减少了水土流失面积及入黄泥沙量,有效缓解了下游泥沙淤积状况,同时也改善了当地的生态环境和生产生活条件,取得了显著的经济、生态和社会效益。
具体措施包括:
工程措施:修建梯田、淤地坝、水库等。
生物措施:植树造林、退耕还林还草等。
耕作措施:沿等高线耕作、留茬少耕、免耕等。
黄河流域各省份积极采取多种措施,努力改善水源地水质。各省份积极建立流域生态保护管理和制度体系,建立生态保护协调机制和水生态补偿机制,建立合力治污的工作联动机制;加强对全流域污染源的监管,加大重点工业污染源治理力度,加快城市污水处理厂建设步伐,建立和完善重大水污染事件的预警、快速反应和沟通协作机制。
图7 黄土高原梯田式水土保持治理工程
(五)成立内部协作组织
成立内部协作组织是黄河流域内部协作的重要保障。主要组织包括:
时间
组织
作用
1949年
黄河水利委员会
对流域内部的工程建设、水沙调控、生态治理等起到了积极的组织作用;负责全流域的规划、管理、协调、监督和服务工作
1988年
黄河经济协作区
推动各方资源相互开放、联合开展黄河流域的综合治理、进行污染物排放总量控制等;坚持优势互补、平等竞争、互惠互利、共同发展的原则
—
专门负责黄河流域内水电站规划、建设和管理的组织
实现流域内部水电资源的有序开发
(六)黄河流域内部协作的意义
黄河流域合理、有序、协作开发水资源,保护环境,有利于:
优化水资源配置。
减轻环境污染。
保护流域生态环境。
促进区域经济的可持续发展。
实现生态效益、社会效益、经济效益的统一。
建设区域生态文明。
四、案例研究:莱茵河流域的综合治理
(一)莱茵河流域概况
莱茵河是欧洲的重要航道及沿岸国家的供水水源,流经瑞士、列支敦士登、奥地利、法国、德国、荷兰等多个国家,被称为欧洲的"黄金水道"。莱茵河流域面积广阔,沿岸国家经济发达,工业密集。
(二)工业化与城市化阶段出现的主要问题
1850年以后,莱茵河沿岸人口增长、工业化加速。第二次世界大战后,随着工业复苏和城市重建,莱茵河流域工业化再度加速,莱茵河周边建起密集的工业区,以化学工业和冶金工业为主。伴随着一个多世纪的工业化进程,莱茵河流域先后出现了严重的环境污染和生态退化问题。
此外,在欧洲工业化进程中,莱茵河沿岸各国对莱茵河进行了大规模的开发,采取了大量的工程性措施,如筑坝、河道疏浚,以及裁弯取直、截断小支流等。这些改造使得原先自然的、动态的河流转变为静态的、可以设计的人工河道。河流空间因此遭到蚕食,引发许多不良后果。
主要问题包括:
水体污染严重:氯化物等污染物超标,鱼类大量死亡,部分河段溶解氧几乎为零。
生态退化:水利和航运基础设施建设,以及人工裁弯取直等工程措施,导致天然洪泛区域面积减少。
生物多样性锐减:鲑鱼等溯河洄游鱼类因水坝阻隔和污染而彻底消失。
洪灾频发:人工改造使得雨水汇入莱茵河的速度加快,洪灾越来越频繁。
图8 德国科隆莱茵河畔风光
(三)莱茵河氯化物污染的责任分析
调查结果显示,法国、德国是莱茵河氯化物污染排放的主要国家。根据"谁污染,谁治理""谁受益,谁付费"的基本原则:
法国、德国作为最大的污染国,应承担污染治理的主要责任。
荷兰位于莱茵河下游,是污染的受害国和受益国,应承担污染治理的资金提供责任(向法国、德国缴纳费用作为经济补偿)。
(四)莱茵河水污染防控的手段
手段类型
具体措施
行政手段
成立莱茵河国际保护委员会(ICPR,1950年成立);签署《莱茵河氯化物污染治理公约》等相关公约
经济手段
莱茵河各国投资约40亿美元修建污水处理厂
技术手段
发展污染治理技术;开发"莱茵河预警模型"进行实时监测;建立水质监测网络
(五)莱茵河流域综合治理的主要措施
1. 建立流域多国间高效合作机制
1950年成立了保护莱茵河国际委员会(ICPR),经过60多年发展,已成为全球流域治理领域的一个多国间高效合作的典范。ICPR具有多层次、多元化的合作机制,既有政府间的协调与合作,又有政府与非政府的合作,以及专家学者与专业团队的合作。
2. 分阶段编制并联合实施流域治理规划
1987年"莱茵河行动计划"(RAP)获得通过,该计划从河流整体生态系统出发来考虑莱茵河治理。1998年,"莱茵河洪水管理行动计划"获得通过。2001年,"莱茵河2020计划"获得通过,该计划包含4个方面的治理目标:生态系统改善、防洪、水质改善和地下水保护。
3. 树立一体化生态修复理念,建立量化指标体系
莱茵河流域治理注重工程和非工程措施的结合,以及源头控制、分散治理,注重河流生态恢复,从而为河流中各种生物改善了生存环境。同时制定了许多量化考核指标及需要各国共同参与、公众能够直观感受到的恢复性指标。
4. 推进流域地质调查,建立监测预警体系和信息互通平台
莱茵河沿岸各国开展了基础地质调查、水文地质调查与填图工作。ICPR在莱茵河及其支流建立了水质监测站,形成监测网络。每个监测站还设有水质预警系统,能及时对短期和突发性的环境污染事故进行预警。ICPR建立了"国际警报方案",当发现污染物时,在瑞士、法国、德国和荷兰设置的警报中心能够及时沟通,迅速确认污染物来源,并发布警报。
(六)莱茵河流域内部协作的体现
莱茵河流域的内部协作主要体现在:
可以将治理、环保、防洪和发展融为一体,合理有效地开发利用水资源。
对流域生态环境的治理和保护可以从河流整体生态系统出发进行有效协调。
河流沿岸各国可以形成水质监测网络,发现问题能够及时沟通、密切协调,确保了水体保护和治理的有效性。
五、黄河与莱茵河流域治理对比分析
黄河与莱茵河在流域治理方面既有相似性,也有差异性。对比分析两大流域的治理经验,有助于深入理解流域内部协作的意义和方法。
对比维度
黄河流域
莱茵河流域
流经区域
中国9个省级行政区
欧洲多个国家(瑞士、法国、德国、荷兰等)
核心问题
水资源短缺、断流、水土流失、泥沙淤积、水污染
水体污染、生态退化、洪灾频发
协作组织
黄河水利委员会(1949年)、黄河经济协作区(1988年)
保护莱茵河国际委员会ICPR(1950年)
水沙/水污染调控
水量统一调度、调水调沙(小浪底)、水土保持
污染物总量控制、修建污水处理厂、水质监测网络
治理规划
黄河水量统一调度制度
"莱茵河行动计划""莱茵河2020计划"等
生态恢复
黄土高原水土保持、湿地修复、河口湿地恢复
一体化生态修复、修建鱼道、鲑鱼重返莱茵河
协调机制
行政手段为主,辅以法律和经济手段
行政、经济、技术手段并重,多国合作
莱茵河治理对黄河流域的启示
①构建流域内多主体协同治理机制,形成共商共建共享的流域治理格局。
②健全流域治理的法律制度体系,完善河长制、生态补偿机制。
③统筹流域生态空间治理,注重水域、岸线和陆域的生态系统保护和系统修复。
④加强绿色发展制度体系建设,坚持因地制宜、以水定业。
⑤推进流域基础地质调查,建立监测预警体系和信息互通平台。
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