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黃河河口治理戰(zhàn)略實(shí)踐及其研究綜述

2024-01-01 00:00:00王開榮杜小康王廣州等
人民黃河 2024年6期
關(guān)鍵詞:治理進(jìn)展方向

關(guān)鍵詞:治理;戰(zhàn)略;進(jìn)展;方向;黃河河口

中圖分類號:TV856;TV882.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A doi:10.3969/ j.issn.1000-1379.2024.06.006

引用格式:王開榮,杜小康,王廣州,等.黃河河口治理戰(zhàn)略實(shí)踐及其研究綜述[J].人民黃河,2024,46(6):34-42.

我國對于黃河乃至黃河河口的治理,具有悠久的歷史傳承和深厚底蘊(yùn)。16世紀(jì)初至19 世紀(jì)中葉,黃河河口的治理逐步形成了疏浚(包括挑浚和拖淤)、分洪、筑堤束水攻沙、蓄清刷黃、河口改道等具有典型代表意義的方略。然而,這些治理方略僅涉及河口治理的方式、方法和工程形式,并不屬于“戰(zhàn)略”范疇。一般而言,黃河河口的治理戰(zhàn)略是指全面性、長遠(yuǎn)性和根本性的策略,其對生產(chǎn)實(shí)踐具有導(dǎo)向和引領(lǐng)作用。當(dāng)前情勢下,黃河河口的治理戰(zhàn)略有哪些基本特征? 其架構(gòu)體系、研究進(jìn)展、實(shí)踐效果如何? 目前尚未開展系統(tǒng)全面的概括總結(jié)與評述。鑒于此,本文結(jié)合黃河河口治理進(jìn)程中的實(shí)踐范例,就其治理戰(zhàn)略的相關(guān)研究進(jìn)行分析評述,以期為今后一個時期內(nèi)黃河河口的綜合治理提供借鑒與技術(shù)支撐。

1黃河河口治理戰(zhàn)略的特征及其架構(gòu)體系

基于“戰(zhàn)略”一詞的概念、定義,綜合考慮黃河河口的客觀實(shí)際,可確定黃河河口治理戰(zhàn)略有如下4 個基本特征:1)空間統(tǒng)籌性,即河口治理戰(zhàn)略不能僅局限于河口及其三角洲地區(qū),還應(yīng)統(tǒng)籌考慮其與整個黃河流域系統(tǒng)、相關(guān)濱海區(qū)域間的相互聯(lián)系、相互影響和相互作用;2)導(dǎo)向多樣性,其表征河口治理不僅要立足解決防洪減災(zāi)問題,還應(yīng)兼顧資源、環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、旅游、文化等社會發(fā)展的各個方面;3) 層次宏觀性,即問題的解決在于明確方向和策略,而不是落腳于單一的治理方式、方法和具體工程舉措;4)延續(xù)長久性,即問題的產(chǎn)生和治理的對象有漫長的歷史淵源,對問題的科學(xué)妥善解決需要復(fù)雜而又艱難的歷程。

16世紀(jì)初至今,黃河河口的治理戰(zhàn)略經(jīng)歷了形成、發(fā)展和不斷完善的漫長過程。依照上述治理戰(zhàn)略的4個基本特征進(jìn)行衡量、整理和歸納,可初步得到黃河河口的治理戰(zhàn)略框架,見圖1。需要特別指出的是,在未來相當(dāng)長歷史時期內(nèi),這六大戰(zhàn)略均應(yīng)服從、服務(wù)于黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略。

2防洪減災(zāi)安全戰(zhàn)略

黃河河口的防洪減災(zāi)是黃河治理開發(fā)與保護(hù)的關(guān)鍵一環(huán)。人民治黃以來,經(jīng)過70 余a的悉心探索和不懈努力,已基本形成了包括黃河中游干支流水庫及下游臨黃大堤、分滯洪工程、河道整治工程在內(nèi)的“上攔下排、兩岸分滯”防洪工程體系,取得了連續(xù)75a伏秋大汛堤防不決口的巨大成就和人間奇跡[1] 。

19世紀(jì)末至20世紀(jì)40年代,黃河入海流路一直處于“擺動、改道”的惡性循環(huán)狀態(tài),堤防決口、洪水漫溢災(zāi)害的頻度(平均10 a 一改道)遠(yuǎn)大于黃河下游地區(qū);因特殊的氣候、地理環(huán)境和河道邊界條件,故凌汛災(zāi)害尤為嚴(yán)重。20世紀(jì)50年代黃河河口地區(qū)曾發(fā)生2 次凌汛決堤,造成了人民生命財(cái)產(chǎn)的重大損失。20世紀(jì)50年代以來,以1953年7月首次人工裁彎并汊改造神仙溝流路為標(biāo)志,并伴隨著河口堤防、險(xiǎn)工和控導(dǎo)工程的大量修筑,黃河河口入海流路的任意改道以及由此帶來的大范圍洪水侵襲災(zāi)害得到有效遏制。目前,在寧海至清7 斷面約68.8km 的河段內(nèi),已累計(jì)修筑各類堤防(含民壩)231.52 km,修建各類險(xiǎn)工、控導(dǎo)工程28處,壩垛、護(hù)岸659道。同時,得益于70余a黃河下游防洪工程體系的建設(shè),黃河河口防洪防凌的被動形勢亦得到極大改觀。

風(fēng)暴潮是黃河河口地區(qū)最為頻發(fā)的來自海洋的重大威脅。為應(yīng)對風(fēng)暴潮、海水入侵、海水倒灌等來自海洋的威脅,防潮堤(壩)和防潮閘等各類海岸防護(hù)工程被大量修筑。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),在近代三角洲海岸帶范圍內(nèi),修筑的防潮堤長度已超過250km,防潮閘及各類引排水涵閘22 座。這些工程的建設(shè),為三角洲沿海地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了重要安全保障。

河口河段的河道整治亦是保障河口地區(qū)防洪防凌安全的重要舉措。20世紀(jì)90年代末以來,黃河河口先后實(shí)施了人工改汊(1996年)、挖沙固堤(1997—2004年)、裁彎取直(2011 年) 等類型的河道整治工程,這些工程舉措的實(shí)施,對于緩解當(dāng)時的防洪壓力發(fā)揮了一定的積極作用。

3流路科學(xué)運(yùn)用戰(zhàn)略

之所以把黃河入海流路運(yùn)用納入戰(zhàn)略層次,主要基于如下兩個緣由:一是流路安排從來都是各類、各級黃河河口綜合治理規(guī)劃的重中之重;二是流路的行河格局不僅涉及防洪減災(zāi)問題,而且對黃河三角洲地區(qū)的生產(chǎn)力布局產(chǎn)生重大影響,同時,對三角洲地區(qū)河流資源的時空分配、海岸線演變、水系連通乃至生態(tài)系統(tǒng)的維系也會產(chǎn)生較大影響。當(dāng)前形勢下,黃河入海流路的運(yùn)用戰(zhàn)略主要涉及兩個方面,一是流路的穩(wěn)(固)定與改道,二是流路的行河模式。

3.1流路的穩(wěn)(固)定與改道

在過去相當(dāng)長的時期內(nèi),黃河口入海流路變化的自然規(guī)律總體表現(xiàn)為“淤積—延伸—擺動—改道”。

自20世紀(jì)60年代起,黃河河口入海流路原有的頻繁、無序自然改道已越來越不適應(yīng)當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的要求,從20世紀(jì)80年代中期開始,入海流路的穩(wěn)定問題逐步受到關(guān)注。20世紀(jì)90年代以來,有學(xué)者提出通過若干工程措施實(shí)現(xiàn)黃河河口入海流路“長期固定” 或“長期穩(wěn)定” 的設(shè)想[2-3];也有學(xué)者認(rèn)為,“淤積延伸”和“擺動改道”是因與果的關(guān)系,“淤積延伸”的程度達(dá)到一定閾值以后,必然會“擺動改道”,黃河河口入海流路“長期穩(wěn)定”割裂了兩者之間的內(nèi)在聯(lián)系,與流路“淤積—延伸—擺動—改道”的自然規(guī)律不相適應(yīng),因此不具備實(shí)施的可行性[4] 。

3.2流路行河模式

黃河入海流路行河模式的選擇主要涉及刁口河、馬新河、十八戶等備用流路,見圖2。20 世紀(jì)80年代中期,尹學(xué)良首次提出了在黃河口以1500 m/s為流量標(biāo)準(zhǔn)并利用刁口河流路進(jìn)行大小水分流、以求穩(wěn)定清水溝流路的設(shè)想[5] 。進(jìn)入21世紀(jì),通過建設(shè)西河口水利樞紐實(shí)施清水溝現(xiàn)行流路與刁口河備用流路輪流(交替)行河、同時行河、互為分洪河道的建議相繼被提出[6] 。2010年6月,為有效管理與保護(hù)刁口河備用流路,防止三角洲北部地區(qū)海岸線蝕退,修復(fù)和改善區(qū)域生態(tài)系統(tǒng),黃河三角洲生態(tài)調(diào)水暨刁口河流路恢復(fù)過水試驗(yàn)正式啟動,至2022年的13a間,已累計(jì)向刁口河流路補(bǔ)水約3 億m,補(bǔ)沙約177 萬t。

2013年國務(wù)院批復(fù)的《黃河流域綜合規(guī)劃(2012—2030 年)》提出:“綜合考慮各種因素,規(guī)劃期仍主要利用清水溝行河,保持流路相對穩(wěn)定;清水溝流路使用結(jié)束后,優(yōu)先啟用刁口河備用流路;馬新河和十八戶作為遠(yuǎn)景可能的備用流路。”總體來看,黃河入海流路的行河模式最終可歸納為“獨(dú)流入?!焙汀岸嗔魅牒!眱煞N基本模式(見圖3)。在不考慮馬新河、十八戶遠(yuǎn)景備用流路的情況下,兩種基本模式的區(qū)別主要在于刁口河流路運(yùn)用的目標(biāo)定位及其分水時機(jī)和分水規(guī)模。對此,王春華等[7] 通過研究提出:刁口河恢復(fù)運(yùn)用的不同時期,應(yīng)根據(jù)大河來水來沙情況相機(jī)分水分沙,近期、中期可采取水沙調(diào)控及泄洪通道方式,遠(yuǎn)期可考慮采用清水溝、刁口河流路輪換行河方式。

4泥沙調(diào)控處理戰(zhàn)略

黃河為害的根本癥結(jié)是泥沙問題。從黃河流域水沙運(yùn)移規(guī)律的復(fù)雜性、泥沙災(zāi)害效應(yīng)的寬泛性和嚴(yán)重性、泥沙處理的艱巨性和長期性而言,黃河泥沙的調(diào)控處理屬于戰(zhàn)略問題。歷經(jīng)多年的探索與實(shí)踐,黃河泥沙的處理戰(zhàn)略已逐步形成,即以“攔、排、調(diào)、放、挖”為基本策略的綜合體系[8] 。進(jìn)入21 世紀(jì),在黃河水沙調(diào)控體系建設(shè)的大背景之下[9-10] ,涉及黃河河口泥沙處理的戰(zhàn)略問題主要有三:一是輸送至河口的泥沙量及占比,二是泥沙淤積造陸岸線延伸對黃河下游的反饋影響,三是泥沙處理的基本方略。

4.1輸送至河口的泥沙量及其占比

根據(jù)葉青超[11] 、劉曉燕[12] 的研究成果和《黃河泥沙公報(bào)》的相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),可大體推算出不同時期輸送至河口(利津站)的沙量及其占流域?qū)嶋H產(chǎn)沙量(以潼關(guān)站來沙量為基準(zhǔn)) 的比例:天然時期的1919—1959 年,進(jìn)入河口地區(qū)的年均泥沙量為13.14 億t,約占流域?qū)嶋H產(chǎn)沙量的81.9%,而1987—2020年輸送至河口的年均泥沙量下降至2.45 億t,占流域?qū)嶋H產(chǎn)沙量的比例下降至52.6%;在1919—2020 年平均情況下,輸送至河口的多年平均泥沙量約為8.75 億t,約占流域?qū)嶋H產(chǎn)沙量的78.2%。

黃河河口地區(qū)的來沙量還涉及黃河干流泥沙的調(diào)配比例問題。胡春宏等[13] 、安催花等[14] 基于1950—2005年相關(guān)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果表明:在1950—1959 年多年平均情況下,河口地區(qū)來沙量占黃河總沙量的比例為63.98%,而在1986—2005 年多年平均情況下,這一比例下降至21.45%。在未來實(shí)施黃河干流泥沙空間優(yōu)化配置的前提下,進(jìn)入河口地區(qū)的泥沙數(shù)量(含河口造陸與深海輸沙)占入黃沙量的比例將介于34.7%~36.5%之間[15] 。

4.2河口泥沙淤積反饋影響

圍繞黃河河口泥沙淤積的反饋影響,現(xiàn)代學(xué)者開展了一系列研究,但結(jié)論不盡一致[16] 。對此,應(yīng)從如下幾個方面給予科學(xué)和客觀認(rèn)識:首先,黃河下游河道淤積的根本原因是來沙量巨大,這是毋庸置疑的客觀現(xiàn)實(shí);其次,黃河下游河道的淤積是水沙關(guān)系不協(xié)調(diào)(沿程淤積)、河流侵蝕基準(zhǔn)面抬高(溯源淤積)、前期河床邊界條件耦合作用和相互疊加、互為掩蓋抵消的結(jié)果;第三,從生產(chǎn)實(shí)踐而言,必須從宏觀的角度審視黃河河口的反饋影響,而不能局限于相對短時期的河道沖淤過程。據(jù)此,有學(xué)者強(qiáng)調(diào):由河口延伸所造成的水位抬高,盡管幅度不大(每年約0.10 m),但它是累積性的,與日俱增,從長遠(yuǎn)觀點(diǎn)看問題,累積性的增長遠(yuǎn)較周期性的波動(可至1.0 m 左右)重要[17] 。因此,從某種意義上而言,在未來相當(dāng)長時期內(nèi),黃河流域水沙調(diào)控體系的構(gòu)建不僅要考慮干流泥沙的優(yōu)化配置,還應(yīng)該基于河口泥沙淤積的反饋影響, 統(tǒng)籌考慮“陸—河—海”泥沙調(diào)控(配)問題。

4.3入海泥沙處理的基本方略

基于“攔、排、調(diào)、放、挖”的泥沙處理基本策略,20世紀(jì)70 年代以來黃河河口先后實(shí)施了包括5 次放淤試驗(yàn)(1970—1979 年)、4 次拖淤疏浚試驗(yàn)(1977—1992 年)在內(nèi)的治理措施??v觀黃河河口的治理實(shí)踐進(jìn)程和相關(guān)研究結(jié)果,其泥沙處理最終可歸納為“束水攻沙”“寬河滯沙”“籍清刷黃”三大方略。

1)基于修筑導(dǎo)堤以求“束水攻沙”之效的泥沙治理方略。1988年,面對入海流路河勢散亂、河床嚴(yán)重萎縮、水位持續(xù)抬升的嚴(yán)峻局面,有關(guān)部門在清7 至清10斷面之間累計(jì)修建導(dǎo)流堤44 km,其中左岸23.4km,右岸20.6km。導(dǎo)流堤修筑后,在當(dāng)年集中水流沖刷河道、約攔水勢、保障防洪安全方面發(fā)揮了一定的作用,但在其后的一段時間內(nèi),導(dǎo)流堤“束水攻沙”的效果并未持續(xù)顯現(xiàn),河口河段水位仍處于持續(xù)上升狀態(tài),其中1995年西河口3 000 m/ s 流量級水位較1988年累計(jì)升高了1.19 m,升高速率為0.17 m/ a。直至1996年5月,伴隨尾閭流路改走清8 汊河,改汊點(diǎn)(上距清8 斷面950 m)以下兩岸導(dǎo)流堤遂告廢棄。需要指出的是,結(jié)合導(dǎo)流堤等整治工程的修建并輔以挖沙疏浚,是少沙河流河口航道整治行之有效的泥沙治理方略,但是否適宜于少水多沙的黃河河口,需要深入研究。

2)“寬河滯沙”可理解為擴(kuò)大堆沙范圍。王愷忱等[18] 認(rèn)為,若單純由治黃的角度出發(fā),堆沙的范圍愈大愈好;在同等來沙量的條件下,通過人工改道擴(kuò)大堆沙范圍,對于減緩水位升高速度的作用是顯著的。相關(guān)調(diào)研報(bào)告亦提出,對于相同的輸沙任務(wù),讓更多的流路參與分擔(dān),謀求既輸沙入海,又使流路少延伸或不延伸[19] ?;凇笆ド场焙汀皩捄訙场眱纱蠓铰詫?shí)施的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),白玉川等[20] 提出,對黃河不強(qiáng)行束窄,以期盡量避免走入“束水—決口—束水” 的惡性循環(huán)。王兆印等[21] 認(rèn)為,“束水攻沙”與“寬河滯沙” 兩種治黃方略應(yīng)該是局部與整體、短期與長期的關(guān)系,應(yīng)依據(jù)新水沙條件,實(shí)現(xiàn)兩種治理方略的有機(jī)統(tǒng)一。

3)“籍清刷黃”方略。目前提出的具體工程舉措主要有引用南水北調(diào)水源沖淤、納潮沖淤、引海水沖刷等,但因投資過大或者容易對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響等問題的存在,故至今仍停留在建議和設(shè)想階段。

5河流供給均衡戰(zhàn)略

河流資源供給是河流功能的主要方面之一。對于黃河河口而言,黃河水沙資源的供給狀況如何,不僅直接影響河流對三角洲地區(qū)的社會服務(wù)功能,而且對其地貌塑造、生境及生態(tài)系統(tǒng)演化、生物多樣性保護(hù)、初級生產(chǎn)力維持等也有至關(guān)重要的影響。20世紀(jì)80年代中期以來,伴隨黃河流域人類活動(水土保持、上中游干支流水庫的修建)強(qiáng)度的加大、社會經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展, 其水資源的利用達(dá)到了前所未有的程度。1987—2020年黃河水資源平均開發(fā)利用率高達(dá)71.2%,遠(yuǎn)超國際公認(rèn)的40%警戒線;在同時段內(nèi),進(jìn)入河口地區(qū)的年均水量僅為167.3 億m,其占黃河流域天然產(chǎn)水量的比例由1950—1975年的77.6%下降至28.8%。黃河河流資源供給所發(fā)生的巨大變化,直接導(dǎo)致水資源短缺和失衡態(tài)勢日趨嚴(yán)重,海岸侵蝕加劇,給黃河三角洲地區(qū)的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)的良性維持帶來了極為不利的嚴(yán)重影響。為應(yīng)對這一復(fù)雜態(tài)勢和嚴(yán)峻挑戰(zhàn),相關(guān)機(jī)構(gòu)和眾多專家學(xué)者圍繞法規(guī)制度建設(shè)、生態(tài)需水、平衡臨界沙量、營養(yǎng)鹽輸送等多個方面,有針對性地開展了一系列探索性的生產(chǎn)實(shí)踐和研究工作。

5.1法規(guī)制度建設(shè)行政法規(guī)及制度建設(shè)

是實(shí)施河流供給均衡戰(zhàn)略的原則依據(jù)和根本保障。20世紀(jì)80年代中期以來,圍繞黃河水資源的供給均衡與高效利用問題,國務(wù)院先后制定了一系列行政法規(guī)及條例,主要包括《黃河可供水量分配方案》和《黃河水量調(diào)度條例》等;同時,建立了用水總量控制、用水效率控制和水功能區(qū)限制納污“三項(xiàng)制度”,劃定了用水總量、用水效率和水功能區(qū)限制納污“三條紅線”。基于此,國務(wù)院相關(guān)部委相應(yīng)制定了與之配套的部門規(guī)章和實(shí)施辦法,包括《黃河可供水量年度分配及干流水量調(diào)度方案》《黃河水量調(diào)度管理辦法》《水利工程供水價(jià)格管理辦法》《黃河干流抗旱應(yīng)急調(diào)度預(yù)案》等。2023年4月正式施行的《中華人民共和國黃河保護(hù)法》,將為黃河河流供給的均衡、健康發(fā)展提供根本性的法律保障。

5.2生態(tài)需水研究

進(jìn)入21 世紀(jì)以來,黃河河口的生態(tài)需水問題便成為世人普遍關(guān)注的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)之一,諸多學(xué)者開展了多方面有針對性的研究。在這些研究中,其需水區(qū)域包括三角洲范圍內(nèi)的濕地、河流、近海等地域空間,需水類別則包括植物及土壤蒸騰、棲息地、魚類繁殖、地下水補(bǔ)給、輸沙、防止海水入侵、維持鹽度平衡、濕地滲漏等多個方面。由于需水地域及面積、需水類別、需水時機(jī)、評價(jià)計(jì)算方法不同,因此各家計(jì)算得出的需水量差異較大,尚需要在規(guī)范評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)算方法的基礎(chǔ)上進(jìn)一步甄別校驗(yàn)?;邳S河河口水文情勢對生態(tài)需水的適應(yīng)性問題,于守兵等[22] 在對相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)后指出,從利津斷面徑流量變化過程來看,小浪底水庫運(yùn)用以來,能夠滿足利津斷面生態(tài)需水徑流量要求的年份比例為37% ~58%,且徑流過程缺乏階段性場次洪水;易雨君等[23] 基于生境模擬模型和函數(shù)型線性回歸模型等方法,提出了能夠滿足不同月份濕地生態(tài)需水、河口及近海魚類需水、泥沙輸送等多目標(biāo)的最小、適宜、最大流量過程,并強(qiáng)調(diào)在特定生物的關(guān)鍵生長時期維持特定流量脈沖,可有效改善黃河三角洲濕地、河口及近海區(qū)域生境質(zhì)量。

5.3平衡臨界沙量研究

黃河河口造陸與侵蝕平衡問題事關(guān)黃河下游河道綜合整治、河口河段沖淤演變與水位變化、三角洲社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展布局以及生態(tài)保護(hù)等諸多領(lǐng)域,因此一直得到相關(guān)學(xué)者的高度關(guān)注[16,24-25] 。從相關(guān)研究成果可得到如下基本認(rèn)識:1)河口海岸的沖淤動態(tài)平衡不僅與來沙量有關(guān),而且與水沙搭配存在一定的相關(guān)關(guān)系;2)入海流路位置的不同,其臨界來沙量也有所不同,反映了海洋動力對輸沙的影響,入海流路由三角洲北部入海時,其臨界沙量可達(dá)4.20 億t 或更大,由三角洲東部入海時,其臨界來沙量相對偏小,介于3.17 億~3.31億t;3)單純考慮單一流路的蝕退平衡時,其臨界來沙量更小,介于1.51 億~1.63 億t。

5.4 營養(yǎng)鹽輸送

黃河流域營養(yǎng)鹽的輸送變化,不僅對黃河三角洲近岸海域的水質(zhì)產(chǎn)生直接影響,而且對整個渤海的水質(zhì)(渤海的氮和硅主要由黃河輸入)也有決定性的影響。黃河水體中的營養(yǎng)鹽具有高DIN(溶解態(tài)無機(jī)氮)低DIP(溶解態(tài)無機(jī)磷)濃度、高DIN/ DIP 和DSi/DIP 比值、低DSi/ DIN 比值的特點(diǎn),主要受人類活動顯著影響,其輸送通量及濃度變化一直被諸多學(xué)者高度關(guān)注[26] 。有關(guān)研究表明:黃河氮輸送通量1960—2000年有不斷升高的趨勢,但20 世紀(jì)90 年代后期受黃河斷流影響明顯下降,其變化主要受流域內(nèi)人口、氮肥施用量的影響;黃河總磷含量在1990 年以前沒有明顯的變化趨勢,但在1993—1998 年總磷含量明顯減小,其變化的主要影響因素是黃土高原的水土流失;除此之外,暴雨事件、調(diào)水調(diào)沙與“人造洪峰”、水庫泄洪亦會對入海營養(yǎng)鹽濃度、結(jié)構(gòu)組成比例和通量的變化產(chǎn)生重要影響[27-29] 。同時,綜合分析廖巍等[30] 的研究成果可以發(fā)現(xiàn):營養(yǎng)鹽中的DIN、硅酸鹽(SiO2-3-Si)通量與入海水量、沙量均存在比較密切的關(guān)系,但磷酸鹽(PO3-4 -P)通量與入海水量、沙量關(guān)系不大。

6 生態(tài)系統(tǒng)健康戰(zhàn)略

黃河三角洲生態(tài)系統(tǒng)具有代表性、完整性、多樣性、稀有性、自然性、脆弱性等六大特征,對其開展保護(hù)與修復(fù)是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的系統(tǒng)工程。20世紀(jì)70年代以來,基于地理信息系統(tǒng)、遙感空間信息技術(shù)、“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)”模型應(yīng)用和現(xiàn)場觀(監(jiān))測資料的獲取,眾多學(xué)者針對黃河三角洲的資源與環(huán)境(包括海岸線淤進(jìn)蝕退、土地覆被/ 土地利用、土壤鹽堿化、濕地與景觀、土地生產(chǎn)力、資源與環(huán)境承載力等)、河口生態(tài)系統(tǒng)特征與演替規(guī)律(包括生境變化、生態(tài)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)、三角洲濕地景觀格局與演變、生物多樣性、營養(yǎng)鹽、外來物種入侵、生態(tài)系統(tǒng)健康評價(jià)等)、生態(tài)環(huán)境需水(包括黃河斷流對三角洲地區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響、生態(tài)需水量及脈沖過程等)等多個方面進(jìn)行了大量調(diào)查研究工作,為黃河三角洲地區(qū)的生態(tài)保護(hù)與修復(fù)實(shí)踐提供了重要決策依據(jù)和支撐條件。需要說明的是,生態(tài)保護(hù)與生態(tài)修復(fù)是兩個不同層次的概念,生態(tài)保護(hù)強(qiáng)調(diào)的是非工程措施,而生態(tài)修復(fù)往往落腳于具體的工程措施。

6.1 生態(tài)保護(hù)

從目前的相關(guān)研究及進(jìn)展來看,實(shí)施黃河三角洲生態(tài)保護(hù)的策略按其重要性和集中程度大體可歸納為如下6 個方面:一是完善法規(guī)政策與制度體系,二是實(shí)施分級管控與保護(hù),三是保障水資源供給,四是強(qiáng)化生態(tài)系統(tǒng)尤其是濕地生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)測,五是提高公眾參與意識,六是具有相對個性特征的保護(hù)策略。如:完善濕地生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制,拓寬融資渠道、注重科技引領(lǐng)、加強(qiáng)技術(shù)支撐,優(yōu)先和重點(diǎn)保護(hù)稀有和瀕危物種、防治土壤鹽漬化、合理調(diào)整農(nóng)林牧結(jié)構(gòu)比例,實(shí)施水系連通工程,穩(wěn)定黃河流路等。在上述6個方面的保護(hù)策略中,前三者是主體策略,后三者是輔助策略。

完善法規(guī)政策與制度體系,是絕大多數(shù)學(xué)者強(qiáng)調(diào)的首要的生態(tài)保護(hù)策略[31-32] 。呂芳[33] 認(rèn)為,法律機(jī)制的完善是確保生態(tài)保護(hù)可持續(xù)的重要前提,也是唯一能夠在相對集中的時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)的。就黃河三角洲現(xiàn)有法規(guī)制度而言,仍存在管理范圍交叉重疊、生態(tài)用水保障較弱、配套規(guī)劃滯后等問題,因此應(yīng)著力強(qiáng)化黃河三角洲生態(tài)協(xié)調(diào)機(jī)制建設(shè)、黃河三角洲生態(tài)用水保障制度建設(shè)等[34] 。

關(guān)于分級管控與保護(hù),意指在黃河三角洲整個區(qū)域范圍內(nèi),通過對區(qū)域內(nèi)各生態(tài)系統(tǒng)的重要性、功能性、脆弱性、敏感性與開發(fā)利用程度的科學(xué)評估,并依據(jù)相關(guān)控制標(biāo)準(zhǔn)和約束條件,將三角洲區(qū)分和劃定為一個或數(shù)個特定級別的區(qū)域,而這些定位不同的特定區(qū)域會實(shí)施不同的管控與保護(hù)舉措。在黃河三角洲生態(tài)保護(hù)進(jìn)程中,黃河口國家公園建設(shè)是最典型和最具有代表性的分級管控與保護(hù)實(shí)踐范例。除黃河口國家公園的規(guī)劃建設(shè)外,有關(guān)學(xué)者通過不同的專業(yè)視角圍繞生態(tài)保護(hù)問題對黃河三角洲區(qū)域進(jìn)行分級處理,如任建蘭等[31] 進(jìn)行了生態(tài)功能區(qū)劃、劉佳琦等[35] 進(jìn)行了生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)選劃、孫苑苑等[36] 進(jìn)行了生態(tài)敏感性評估、田靜等[37] 進(jìn)行了自然保護(hù)區(qū)優(yōu)化調(diào)整等。

6.2濕地生態(tài)修復(fù)

所謂濕地生態(tài)修復(fù)就是根據(jù)自然性、可行性等原則,制定生態(tài)修復(fù)目標(biāo),選取生態(tài)修復(fù)策略,恢復(fù)濕地原本的結(jié)構(gòu)、功能,盡量使之達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)[38] 。目前國際上有關(guān)濕地恢復(fù)的方法主要有物理方法、化學(xué)方法和生物-生態(tài)方法,三種方法各有優(yōu)勢和弊端[39] 。從當(dāng)前黃河三角洲濕地修復(fù)實(shí)踐來看,物理方法應(yīng)用較多,而化學(xué)方法和生物-生態(tài)方法的應(yīng)用實(shí)例相對較少[40] 。其中,圍繞物理方法提出和應(yīng)用的工程舉措主要有灌水脫鹽[41] 、筑壩修堤與水資源管控[42-43] 、水量調(diào)度、調(diào)水調(diào)沙與生態(tài)補(bǔ)水[44-45] 、生態(tài)補(bǔ)沙[46] 等。張希濤等[47] 基于黃河三角洲濱海濕地生態(tài)特征及退化趨勢,總結(jié)提出了包括生物組分修復(fù)技術(shù)、水體修復(fù)技術(shù)、土壤改良技術(shù)和綜合生境修復(fù)技術(shù)等在內(nèi)的系列技術(shù)措施。另外,楊薇等[48] 針對黃河三角洲生態(tài)調(diào)水的不確定性以及濕地生態(tài)修復(fù)的不穩(wěn)定性和不可預(yù)測性,提出了加強(qiáng)濕地修復(fù)工程生態(tài)監(jiān)測、建立生態(tài)補(bǔ)水工程適應(yīng)性管理機(jī)制的建議。在未來一定時期內(nèi),謀劃建設(shè)黃河口國家公園,保障河口濕地生態(tài)流量,穩(wěn)步推進(jìn)退塘還河、退耕還濕、退田還灘,實(shí)施清水溝、刁口河流路生態(tài)補(bǔ)水等工程,連通河口水系,加強(qiáng)沿海防潮體系建設(shè),加強(qiáng)鹽沼、灘涂和河口淺海濕地生物物種資源保護(hù),減少油田開采、圍墾養(yǎng)殖、港口航運(yùn)等經(jīng)濟(jì)活動對濕地生態(tài)系統(tǒng)的影響等,將成為保護(hù)修復(fù)黃河三角洲濕地的主要舉措。

6.3互花米草防治

互花米草的防治問題已成為黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的重要內(nèi)容之一。黃河三角洲互花米草的引種試驗(yàn)始于1987年,至1996年初具規(guī)模。根據(jù)任廣波等學(xué)者的監(jiān)測,2011年以前互花米草在黃河三角洲的擴(kuò)張速度較為緩慢,分布范圍較小,而在2011年之后分布范圍快速蔓延[49-50] 。李昱蓉等[51] 分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示:2004年研究區(qū)內(nèi)的互花米草面積僅為175.73hm,至2012年、2016年互花米草面積分別達(dá)到了3028.74 hm和4 406.40 hm。

互花米草的入侵和蔓延擴(kuò)張,直接影響了黃河三角洲國家級自然保護(hù)區(qū)乃至整個現(xiàn)代黃河三角洲的生態(tài)格局,而且導(dǎo)致近海、潮灘區(qū)域生物棲息環(huán)境遭到極大破壞、海水交換能力降低誘發(fā)赤潮、與沿海灘涂本地植物競爭生長空間致使生物多樣性受損、堵塞航道、破壞石油運(yùn)輸管線等一系列生態(tài)安全問題?;诨セ撞莸姆乐?,不同學(xué)者從不同專業(yè)視角進(jìn)行了研究探討[52-53] ,謝寶華等[54] 從物理防治、化學(xué)防治、生物防治、生物替代防治、綜合防治和防控策略6 個方面綜述了互花米草防治的最新研究進(jìn)展,提出了通過生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)防控互花米草的建議。

7人地系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略

人地系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略是融防洪減災(zāi)安全戰(zhàn)略、流路科學(xué)運(yùn)用戰(zhàn)略、泥沙調(diào)控處理戰(zhàn)略、河流供給均衡戰(zhàn)略、生態(tài)系統(tǒng)健康戰(zhàn)略等5 個戰(zhàn)略理念于一體,并充分考慮社會經(jīng)濟(jì)元素的綜合性戰(zhàn)略,其核心本質(zhì)和內(nèi)涵是人地(關(guān)系) 系統(tǒng)中各單元要素尤其是人口、資源、能源、生態(tài)、環(huán)境、安全、經(jīng)濟(jì)、社會等要素的協(xié)調(diào)發(fā)展,人地系統(tǒng)的優(yōu)化是黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵[55] 。顯而易見,人類社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展所面臨的地球表層特定地域單元的結(jié)構(gòu)和功能失衡,歸根結(jié)底都是由人地關(guān)系處理不當(dāng)而引發(fā)的;人地系統(tǒng)作為一個動態(tài)、開放的復(fù)雜巨系統(tǒng),其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、資源環(huán)境承載力包括水資源承載力是衡量、評價(jià)人地關(guān)系的主體要素,也是人地系統(tǒng)耦合研究的核心內(nèi)容。

圍繞黃河河口及其三角洲地區(qū)的人地系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展,劉凱等[56] 在VSD(脆弱性范圍框架)下對1995—2016年黃河三角洲人地系統(tǒng)脆弱性演化特征進(jìn)行了實(shí)證評價(jià),研究表明:自然因素是黃河三角洲人地系統(tǒng)脆弱性的基礎(chǔ)性因素,人文因素在自然因素基礎(chǔ)上進(jìn)一步加劇了黃河三角洲人地系統(tǒng)的脆弱性;黃河三角洲人地系統(tǒng)的脆弱性演化具有明顯的階段性特征,經(jīng)歷了“上升、下降、上升”的過程。朱紋君等[57] 提出:對人地協(xié)調(diào)度的解釋力較高的因子主要有人均水資源量、年均降水量、植被覆蓋率和人口數(shù)量,研究時段內(nèi)各因子間交互作用對人地協(xié)調(diào)度的貢獻(xiàn)度不斷提高,1998—2018年黃河三角洲人地協(xié)調(diào)度由內(nèi)陸向沿海逐漸遞減,人地關(guān)系失調(diào)區(qū)域面積不斷減少,協(xié)調(diào)區(qū)域面積不斷增加,人地關(guān)系逐步緩和。

河口海岸區(qū)域作為人類活動最為劇烈、開發(fā)利用程度最高的區(qū)域之一,其資源環(huán)境承載力一直備受關(guān)注[58-59] 。對于黃河三角洲資源與環(huán)境承載力的研究,因其承載主體、承載區(qū)域和評價(jià)導(dǎo)向性、評價(jià)方法、評價(jià)指標(biāo)選取的不同而導(dǎo)致了評價(jià)結(jié)論的差異[60-62] 。從綜合資源與環(huán)境的角度而言,任建蘭、韓美等的相關(guān)研究具有代表性:任建蘭等[63] 利用層次分析法和多目標(biāo)規(guī)劃評價(jià)預(yù)測模型等,分別對黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)土地資源、水資源、礦產(chǎn)資源和海洋資源承載力以及大氣環(huán)境、水環(huán)境和旅游環(huán)境承載力進(jìn)行了評價(jià)分析,并據(jù)此構(gòu)建了綜合評價(jià)指標(biāo)體系;韓美等[64] 運(yùn)用狀態(tài)空間法,對東營市海岸帶的綜合承載力進(jìn)行了計(jì)算與預(yù)測,結(jié)果表明,在過去的2010—2014年和預(yù)測的2016—2020年,該區(qū)域綜合承載力均處于超載狀態(tài),但總趨勢是向好的。

黃河三角洲“防洪-生態(tài)-社會經(jīng)濟(jì)”協(xié)調(diào)發(fā)展問題屬于人地系統(tǒng)協(xié)調(diào)耦合發(fā)展的典型問題,其涉及“防洪”“生態(tài)”和“社會經(jīng)濟(jì)”三個協(xié)調(diào)要素。從已開展的各要素協(xié)調(diào)發(fā)展研究中,針對生態(tài)與社會經(jīng)濟(jì)兩要素間的研究進(jìn)展最為顯見和突出,而針對防洪與社會經(jīng)濟(jì)、防洪與生態(tài)的研究則相對薄弱,針對防洪、生態(tài)、社會經(jīng)濟(jì)三要素協(xié)調(diào)發(fā)展的研究則處于空白狀態(tài),亟待開展研究。

8結(jié)論與建議

20世紀(jì)80年代以來,黃河河口的治理戰(zhàn)略研究取得了較大進(jìn)展,研究水平亦不斷得以提升。然而,鑒于黃河河口問題的復(fù)雜性,有許多治理戰(zhàn)略研究所涉及的治理方略如入海流路輪流行河等仍處于建議和設(shè)想階段;有些盡管已有試驗(yàn)或?qū)嵺`過程,但效果難以顯現(xiàn)和科學(xué)評估,如挖河疏浚等;有些則因研究結(jié)論有諸多差異而導(dǎo)致治理決策存在較大困擾,如河口淤積反饋影響范圍、河口生態(tài)需水量及脈沖過程等。更為重要的是,在所涉及的防洪減災(zāi)安全、流路科學(xué)運(yùn)用、泥沙調(diào)控處理、河流供給均衡、生態(tài)系統(tǒng)健康等五大治理戰(zhàn)略中,相互之間并未形成有機(jī)和高效的銜接、統(tǒng)籌、協(xié)同關(guān)系。

未來,隨著黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展國家戰(zhàn)略的實(shí)施,黃河河口治理戰(zhàn)略的研究應(yīng)著眼于如下幾個方向:1)黃河河口流路行河格局、水沙調(diào)配、地形地貌塑造、生境與生態(tài)系統(tǒng)演化、生態(tài)系統(tǒng)功能與服務(wù)之間的耦合作用與響應(yīng)機(jī)制研究,這是制定黃河河口治理戰(zhàn)略不可或缺的基礎(chǔ)支撐;2)基于人地關(guān)系(系統(tǒng))和諧的資源環(huán)境、防洪、生態(tài)、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展間的協(xié)調(diào)度研究,此可為不同戰(zhàn)略間的協(xié)同發(fā)展提供決策依據(jù);3)強(qiáng)化科研基礎(chǔ)設(shè)施尤其是物理模型和現(xiàn)場監(jiān)測平臺建設(shè),創(chuàng)新研究方法及研究手段,全力提升治理戰(zhàn)略研究的質(zhì)量和水平,提出符合黃河河口實(shí)際且經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行、行之有效的治理工程舉措和治理方案,為各類治理戰(zhàn)略的實(shí)施提供強(qiáng)大技術(shù)支撐;4)進(jìn)一步研究和完善河口管理政策法規(guī)體系,構(gòu)建系統(tǒng)化、多元化、協(xié)調(diào)與協(xié)同化的長效管理機(jī)制,為黃河河口治理戰(zhàn)略的實(shí)施保駕護(hù)航。

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