劉昌明 劉小莽 田巍

摘 要：黃河是中華民族的母親河、中華文明的重要發(fā)源地。黃河流域地處氣候濕潤(rùn)-干旱過(guò)渡帶，其天然稟賦決定了水資源先天不足且時(shí)空分布極其不均，無(wú)序用水和氣候變化等的疊加影響曾使黃河干流發(fā)生罕見(jiàn)的斷流現(xiàn)象，未來(lái)水資源短缺態(tài)勢(shì)將更加突顯，缺水是黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展面臨的最大挑戰(zhàn)。為解決缺水問(wèn)題，揭示了黃河流域作為濕潤(rùn)-干旱過(guò)渡帶典型流域，其水循環(huán)對(duì)氣候變化的高度敏感性，闡釋了近年來(lái)黃河中游植被恢復(fù)對(duì)徑流和蒸發(fā)等水循環(huán)過(guò)程的影響，評(píng)估了基流補(bǔ)給對(duì)于黃河流域水資源的重要性，指出如何落實(shí)空間均衡理念、實(shí)施引水補(bǔ)源（包括南水北調(diào)西線工程）和科學(xué)調(diào)水是當(dāng)前解決黃河缺水問(wèn)題需要重點(diǎn)研究的課題。

關(guān)鍵詞：生態(tài)保護(hù);高質(zhì)量發(fā)展;缺水;引水補(bǔ)源;黃河流域

中圖分類號(hào)：TV213.4;TV882.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.09.002

Abstract：The Yellow River is the mother river of the Chinese nation and the cradle of Chinese civilization. The Yellow River Basin is located in the humid-arid transition zone. Its natural characteristics determine the shortage and uneven distribution of water resources. The superimposed influence of disorderly water use and climate change has caused zero flow phenomena in the mainstream of the Yellow River. The water shortage situation will become more prominent in the future. Water shortage is the biggest challenge facing the ecological protection and high-quality development of the Yellow River Basin. In order to solve the problem of water shortage， we revealed that the Yellow River Basin is a typical watershed in the humid-arid transition zone and its water cycle is highly sensitive to climate change. We discussed the impact of vegetation restoration in the middle reaches of the Yellow River on water cycle such as runoff and evaporation in recent years and assessed the importance of base flow recharge to the water resources of the Yellow River Basin. We pointed out the key research topics that need to be studied to solve the water shortage problem of the Yellow River， including conducting the concept of spatial balance， carrying out water diversion project （the West Route of the South-to-North Water Transfer Project） and scientific water diversion.

Key words： ecological protection; high-quality development; water shortage; water diversion to supplement the source; Yellow River Basin

黃河是中華民族的母親河和中華文明的重要發(fā)源地。2019年9月18日，習(xí)近平總書記在鄭州主持召開黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)，指出了當(dāng)前黃河流域面臨的突出問(wèn)題，這些問(wèn)題都與水息息相關(guān)。從千年、百年與近幾十年的不同時(shí)間尺度來(lái)看，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的規(guī)模擴(kuò)張及其速度加快，黃河流域水資源先天不足、未來(lái)水資源短缺的態(tài)勢(shì)將更加突顯。根據(jù)全國(guó)水資源調(diào)查評(píng)價(jià)成果，黃河流域水資源量?jī)H為長(zhǎng)江流域的5%，在全國(guó)排序居后。黃河流域地表水開發(fā)利用率和消耗率已分別達(dá)86%和71%，遠(yuǎn)超流域水資源承載能力，缺水已成為黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展面臨的最大挑戰(zhàn)。

1 黃河缺水的主要特征

（1）黃河干流曾發(fā)生罕見(jiàn)的斷流現(xiàn)象。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，黃河流域自然水循環(huán)遭到無(wú)序用水的人為破壞和氣候變化等的疊加影響，喪失了水資源可再生或可更新性，干流曾出現(xiàn)斷流現(xiàn)象。1972—1999年的28 a中黃河下游共有22 a發(fā)生斷流，平均每5 a就有4 a發(fā)生斷流，花園口以下的所有水文站都有斷流記錄，其中利津站有22 a發(fā)生斷流，共計(jì)斷流1 091 d，平均每年約有50 d斷流。從斷流的時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)看，80年代以前斷流的時(shí)間較短，90年代以后斷流的時(shí)間較長(zhǎng)，幾乎每年都發(fā)生斷流，其中在干旱的1997年利津站斷流226 d，累計(jì)330 d無(wú)入海徑流。斷流對(duì)下游灘區(qū)“三生”用水、河道沖淤及防洪等造成極大的影響。自1999年開始，黃河水利委員會(huì)實(shí)施流域水量統(tǒng)一調(diào)度，為黃河干流斷流問(wèn)題的解決做了大量工作并取得巨大成效，黃河干流連續(xù)20多年未再斷流，顯示了基于需水管理的流域水量統(tǒng)一調(diào)度對(duì)黃河治理開發(fā)的重大意義。

（3）對(duì)南水北調(diào)西線工程的認(rèn)知和探討。黃河流域人均水資源量小，但水資源開發(fā)利用率接近80%，居全國(guó)之首，20世紀(jì)70—90年代頻繁斷流是黃河缺水的最明顯表現(xiàn)。2000年以來(lái)，雖然黃河未再斷流，但由于徑流衰減和用水剛性需求增加，流域地下水開采量增加、湖泊和支流河道水量減少，因此缺水是黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展面臨的最大挑戰(zhàn)。目前黃河流域的節(jié)水水平總體高于全國(guó)平均水平，雖然仍有一定的節(jié)水潛力，但潛力不大。在此背景下，南水北調(diào)西線工程被認(rèn)為是緩解黃河流域水資源短缺的重要措施之一。但調(diào)水問(wèn)題復(fù)雜，涉及眾多的自然—人—水關(guān)系及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展戰(zhàn)略和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等方方面面，如何實(shí)現(xiàn)科學(xué)調(diào)水是當(dāng)前需要重點(diǎn)研究的問(wèn)題。

應(yīng)按照國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的長(zhǎng)期目標(biāo)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的迫切需求，在全面深入查勘的基礎(chǔ)上，進(jìn)行調(diào)水的科學(xué)規(guī)劃，采用現(xiàn)代信息技術(shù)系統(tǒng)研究水資源的供需平衡問(wèn)題，包括水資源調(diào)出區(qū)、受水區(qū)和輸水通過(guò)區(qū)三個(gè)區(qū)的水資源研究，確定各區(qū)的取用水性質(zhì)，排除非資源性缺水地區(qū)的調(diào)水需求。關(guān)于調(diào)水線路與規(guī)模等各種調(diào)水方案，應(yīng)在決策科學(xué)理論的指導(dǎo)下來(lái)選擇，需要考慮調(diào)水對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，進(jìn)行分區(qū)生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)。要特別注意長(zhǎng)距離調(diào)水沿線的自然條件與經(jīng)濟(jì)社會(huì)狀況一定有很大的地理差異性，并將其作為“空間均衡”的研究?jī)?nèi)容。

美國(guó)西部缺水地區(qū)的加州調(diào)水工程曾經(jīng)是世界上規(guī)模最大的調(diào)水工程，輸水干渠長(zhǎng)約700 km，年均調(diào)水量為50億m3，調(diào)水工程的成功運(yùn)營(yíng)對(duì)加州和美國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了巨大的作用，被譽(yù)為“重塑加州”，使得加州“富可敵國(guó)”，經(jīng)濟(jì)總量超過(guò)英國(guó)等國(guó)家。我國(guó)南水北調(diào)東中西三條線路的規(guī)劃總長(zhǎng)是加州調(diào)水工程的4倍以上，調(diào)水量是其9倍左右，從南水北調(diào)東中西線的“三縱四橫”的戰(zhàn)略布局看，其構(gòu)成了我國(guó)供水體系的“半壁江山”，工程效益潛力巨大。

水資源合理開發(fā)利用是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。我國(guó)正處于城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段，城鎮(zhèn)生活與工業(yè)需水的日益增長(zhǎng)需要滿足，全國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村與農(nóng)民的用水需要保障，國(guó)家生態(tài)環(huán)境用水也需要保障，水安全涉及的問(wèn)題與面臨的挑戰(zhàn)眾多。采取跨流域調(diào)水“以富濟(jì)貧”，不失為有效之策，但是解決水問(wèn)題的舉措并非只有調(diào)水一種。習(xí)近平總書記提出的新時(shí)期十六字治水方針“節(jié)水優(yōu)先，空間均衡，系統(tǒng)治理，兩手發(fā)力”中，系統(tǒng)治理與空間均衡正是科學(xué)調(diào)水的內(nèi)涵。據(jù)此，水利部提出要“全面節(jié)水、合理分水、管住用水、科學(xué)調(diào)水”。

落實(shí)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展，即既要保護(hù)又要發(fā)展，兩者有矛盾的對(duì)立統(tǒng)一性，可以理解為在保護(hù)中開發(fā)和在開發(fā)中保護(hù)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)與綠色發(fā)展的雙贏。從科學(xué)研究上來(lái)看，需要進(jìn)一步研究氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)黃河流域水循環(huán)及水資源的影響。南水北調(diào)西線工程是緩解黃河流域水資源短缺的重要措施，如何實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化配置、引水補(bǔ)源科學(xué)調(diào)水，是當(dāng)前解決黃河缺水問(wèn)題需要重點(diǎn)研究的課題。

3 結(jié) 語(yǔ)

2019年9月習(xí)近平總書記視察黃河并主持召開黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)后，筆者在《人民黃河》2019年第10期發(fā)表的《對(duì)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)》[11]，探討了黃河長(zhǎng)治久安的一些科研問(wèn)題，本文應(yīng)是前文的后續(xù)，分析了黃河作為國(guó)內(nèi)外典型缺水大河的一些水文地理特征，希望在深入研究這些特征的基礎(chǔ)上，探索黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的途徑。筆者認(rèn)為，建設(shè)幸福河亟待解決缺水問(wèn)題，引水補(bǔ)源是當(dāng)務(wù)之急，應(yīng)在深刻領(lǐng)會(huì)習(xí)近平總書記提出的十六字治水方針的基礎(chǔ)上，分析西線南水北調(diào)的必要性與可行性，進(jìn)行工程規(guī)模與線路等科學(xué)調(diào)水方案的研究論證。

解決黃河流域的缺水問(wèn)題是一項(xiàng)巨大的系統(tǒng)工程，涉及生態(tài)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的多學(xué)科及跨學(xué)科綜合研究。本文僅對(duì)幾個(gè)重要問(wèn)題進(jìn)行了研討，并非全面的論證，因此疏漏與謬誤難免，敬請(qǐng)讀者批評(píng)與指正。

參考文獻(xiàn)：

[1] BAI P， LIU X， ZHANG Y， et al. Assessing the Impacts of Vegetation Greenness Change on Evapotranspiration and Water Yield in China[J]. Water Resources Research， 2020， e2019WR027019.

[2] 劉昌明，李艷忠，劉小莽，等.黃河中游植被變化對(duì)水量轉(zhuǎn)化的影響分析[J]. 人民黃河，2016，38（10）：7-12.

[3] 陳利群，劉昌明，郝芳華，等.黃河源區(qū)基流變化及影響因子分析[J].冰川凍土，2006，28（2）： 141-148.

[4] 陳帥，魯程鵬，李姝蕾，等.長(zhǎng)江干流朱沱站—大通站基流變化特征[J].南水北調(diào)與水利科技，2015，13（5）：823-826.

[5] Institute of Hydrology. Low Flow Studies Report No.1： Research Report[R]. Wallingford， UK： Institute of Hydrology， 1980： 13-18.

[6] SLOTO R A， CROUSE M Y. Hysep： a Computer Program for Streamflow Hydrograph Separation and Analysis[R]. Reston， VA： US Geological Survey， 1996： 38-45.

[7] LYNE V， HOLLICK M. Stochastic Time-Variable Rainfall-Runoff Modelling[C]//Institute of Engineers Australia National Conference.[S.l.][s.n.]， 1979： 89-93.

[8] CHAPMAN T G. Comment on “Evaluation of Automated Techniques for Base Flow and Recession Analyses” by R J NATHAN and T A MCMAHON[J]. Water Resources Research， 1991， 27（7）： 1783-1784.

[9] ECKHARDT K. How to Construct Recursive Digital Filters for Baseflow Separation[J]. Hydrological Processes， 2005， 19（2）： 507-515.

[10] TULARAM G A， ILAHEE M. Exponential Smoothing Method of Base Flow Separation and its Impact on Continuous loss Estimates[J]. American Journal of Environmental Sciences， 2008， 4（2）： 136-144.

[11] 劉昌明.對(duì)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)[J].人民黃河，2019，41（10）：158.

【責(zé)任編輯 張智民】