木白河流域生態(tài)環(huán)境治理效果及影響因素

萬曉安,余紅敏

(貴州省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司,貴陽 550002)

0 引 言

改革開放以來,我國不斷以資源消耗與生態(tài)環(huán)境破壞為代價(jià)實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展［1-3］。粗放式發(fā)展經(jīng)濟(jì)方式導(dǎo)致我國生態(tài)環(huán)境遭受嚴(yán)重的破壞,農(nóng)村地區(qū)河流域逐漸受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注［4-5］。木白河為長江流域?yàn)踅盗鶝_河左岸一級(jí)支流,主要涉及大方縣六龍鎮(zhèn)、羊場鎮(zhèn)、黃泥塘鎮(zhèn)、理化鄉(xiāng)共1個(gè)縣4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。隨著流域內(nèi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,近年來區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題不斷顯現(xiàn)［6-7］。在2021年木白河市級(jí)河長巡查及2022年環(huán)保督察中,都發(fā)現(xiàn)了一系列水環(huán)境問題。因此,如何將區(qū)域發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)平行推進(jìn),筑牢長江上游生態(tài)屏障,實(shí)現(xiàn)“綠水青山就是金山銀山”,是目前亟待解決的問題。

鑒于此,解決木白河流域生態(tài)環(huán)境的問題成為相關(guān)研究領(lǐng)域的重點(diǎn)。木白河流域覆蓋面積大,各區(qū)域的生態(tài)環(huán)境與影響因素各不相同。因此,本文以調(diào)查所得數(shù)據(jù)為參照,從木白河生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)狀分析角度入手,建立評(píng)價(jià)該地工程生態(tài)環(huán)境治理效果的指標(biāo)體系。在評(píng)價(jià)結(jié)果的基礎(chǔ)上,探究對(duì)河湖流域?qū)嶋H生態(tài)環(huán)境影響較大的因素,按照制定方案措施治理木白河,旨在為農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的改善與治理提供全新的視角。

1 研究內(nèi)容與方法

1.1 木白河流域概況

木白河屬于長江流域?yàn)踅盗鶝_河左岸一級(jí)支流,其流域形狀南北長東西窄,流域面積352km2,干流河長44km。河流發(fā)源于貴州省大方縣六龍鎮(zhèn)大坡,干流由北向南流經(jīng)六龍鎮(zhèn)、羊場鎮(zhèn)、黃泥塘鎮(zhèn)、理化鄉(xiāng)共4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn),至大方縣理化鄉(xiāng)鐘家橋匯入六沖河(洪家渡水電站庫區(qū))。木白河流域位于E105°41′-E105°41′,N26°57′-N27°11′之間,地處貴州省西北部大方縣東部,有國道321、縣道004橫穿而過,交通條件較好。木白河流域?yàn)榕瘻貛Ъ撅L(fēng)濕潤氣候,主要表現(xiàn)為氣候溫和、四季分明、晝夜溫差大、日照時(shí)數(shù)少等特點(diǎn)。根據(jù)該地氣象站統(tǒng)計(jì)結(jié)果,流域平均氣溫11.8℃,最熱月為7月份,最冷月為1月份。流域多年平均降雨量1 112.9mm。年平均日照時(shí)數(shù)約1 335.5h,夏季最多,冬季最少。木白河流域地勢呈北高南低分布,決定了主要河流的流向。流域內(nèi)屬中山切割地貌,以丘陵谷地和巖溶地形為主。地勢北高南低,高程差異大,最高2 093m,最低1 010m。流域內(nèi)巖溶較發(fā)育,形成溶洞、溶蝕裂隙、洼地、落水洞和地下暗河等巖溶地貌。河谷一般呈V形,山高谷深,峰谷高差較大;源頭山體植被相對(duì)較好,地表水豐富,河網(wǎng)密度高;中下游山體植被相對(duì)較差,土壤覆蓋層較薄,水土流失嚴(yán)重,地表水缺乏。木白河流域水系基本情況見圖1。

圖1 木白河流域水系基本情況

1.2 木白河治理工程

木白河工程治理范圍包含木白河干流(44km)及其支流干河(10.1km)、朱仲河(3.5km),治理總河長57.6km。治理范圍內(nèi)共包含4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、30個(gè)村寨、31 068戶人家,分別為大方縣的六龍鎮(zhèn)、羊場鎮(zhèn)、理化鄉(xiāng)、黃泥塘鎮(zhèn)。根據(jù)木白河流域內(nèi)的整體情況,治理工程所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)主要有區(qū)域內(nèi)的水污染問題,確保“水環(huán)境改善、水生態(tài)良好、水資源持續(xù)、水安全保障、水文化豐富”。同時(shí),實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)所有生活污水處理廠全部達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn),污水收集系統(tǒng)全面完善。此外,有效治理流域范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)面源污染,實(shí)現(xiàn)化肥農(nóng)藥使用量顯著減少、利用率明顯提升,農(nóng)膜、畜禽糞污綜合利用率提高的目標(biāo)。最后是切實(shí)改善木白河水質(zhì),確保木白河流域內(nèi)居民飲水安全,從源頭改善六沖河、烏江水質(zhì),從而使長江流域內(nèi)水質(zhì)得到改善,促進(jìn)長江經(jīng)濟(jì)帶的發(fā)展。木白河流域內(nèi)治理工程所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)示意見圖2。

圖2 木白河流域內(nèi)治理工程實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

木白河流域治理目標(biāo)中水資源開發(fā)利用是核心,也是生態(tài)治理效果評(píng)價(jià)的中心內(nèi)容。通過分析木白河的水資源條件、水系結(jié)構(gòu)、主河道比降情況,分上、中、下3段分別進(jìn)行水力資源理論蘊(yùn)藏量計(jì)算,得到木白河水力資源理論蘊(yùn)藏量為19.61MW。在工業(yè)用水方面,根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查并結(jié)合《中小企業(yè)劃型標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定》(工信部聯(lián)企業(yè)［2011］300號(hào))劃分依據(jù),木白河干流沿線雖然存在2個(gè)規(guī)模以上工礦企業(yè),但均未向木白河河道中取水,因此木白河無工業(yè)規(guī)模用水情況。在農(nóng)業(yè)用水方面,木白河干流沿線取用水戶主要為灌溉取水和生活取水,不涉及大面積灌區(qū),且種植土地分散,沿河調(diào)查發(fā)現(xiàn)灌溉渠道較少,農(nóng)業(yè)用水量小。在生活用水方面,木白河干流存在1處飲水安全工程的飲用水源取水點(diǎn),位于黃泥村烏溪電站攔水壩處,主要向理化鄉(xiāng)和黃泥塘鎮(zhèn)供水,日供水量3 700m3。干流沿線村民飲用水主要為天然水井、兩岸山泉水。在取排水方面,木白河干流存在1個(gè)規(guī)模以上取水口(烏溪水廠取水口),該取水口位于黃泥村烏溪電站攔水壩處;烏溪水廠內(nèi)設(shè)有3臺(tái)水泵,該工程受益范圍為理化鄉(xiāng)和黃泥塘鎮(zhèn),主要解決19 000戶居民飲水問題,日取水量為3 700m3。在河道利用方面,木白河上興建有小水電站3座,分別為晶晶電站、烏溪電站、木柏河電站,總裝機(jī)1 700kW。

1.3 研究方法

研究根據(jù)木白河流域所要實(shí)現(xiàn)的生態(tài)治理目標(biāo),在合理性、可行性、層次性、客觀性和指標(biāo)數(shù)量科學(xué)性原則的指導(dǎo)下,篩選出合適的指標(biāo),設(shè)計(jì)出符合木白河生態(tài)環(huán)境治理效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。其中,客觀性原指的是能夠真實(shí)反映流域內(nèi)生態(tài)治理問題的指標(biāo),即根據(jù)實(shí)際出發(fā)、具體情況具體分析地進(jìn)行指標(biāo)選擇［8-11］。該流域以水污染治理目標(biāo)為主,重心在水生態(tài)環(huán)境的治理效果,研究設(shè)計(jì)的木白河流域生態(tài)環(huán)境治理效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見表1。

表1 大方縣木白河流域生態(tài)環(huán)境治理效果評(píng)價(jià)指標(biāo)

從表1可以看出,所設(shè)立的一級(jí)指標(biāo)包括水環(huán)境安全響應(yīng)情況和水環(huán)境資源。在水環(huán)境安全響應(yīng)情況指標(biāo)中,分為廢水處理率、廢水投資占比和水資源開發(fā)利用投資占比3個(gè)二級(jí)指標(biāo)。其中,廢水處理率是總排放量中生活污水和工業(yè)廢水量所占的比重;而處理該部分廢水所需要的資金投入與該地GDP的比值即為廢水治理資金投入占比;水資源開發(fā)利用投入占比則是對(duì)一條河流進(jìn)行水資源開發(fā)利用的投入與當(dāng)?shù)谿DP的比值［12-13］。在水環(huán)境資源指標(biāo)中,分為人均水資源量、植被覆蓋率、治理水土流失面積和人均水景面積。其中,人均水資源量是當(dāng)?shù)厮Y源總量與流域內(nèi)總?cè)丝诘谋戎?植被覆蓋率通過綠化覆蓋面積與總建成面積的比值得到;人均水景面積通過水景建筑總面積除以總?cè)丝诘玫?治理水土流失面積包括流域內(nèi)所有采取相應(yīng)治理措施進(jìn)行治理的總面積之和。

在確立木白河流域生態(tài)治理效果評(píng)價(jià)體系的基礎(chǔ)上,研究首先通過熵值法確定各指標(biāo)的權(quán)重。熵值主要針對(duì)信息無序化進(jìn)行度量,當(dāng)所得熵值越大時(shí),表明該系統(tǒng)中含有的信息量實(shí)際上越小,則系統(tǒng)中存在某項(xiàng)屬性具有的變異度同樣越?。?3-14］。反之亦然,當(dāng)該系統(tǒng)的熵值越小時(shí),實(shí)際信息量就越大,某種屬性的變異度同樣越大。通過計(jì)算各指標(biāo)的觀測值,得到其包含的信息量大小,熵值法便能以此確定相應(yīng)的指標(biāo)權(quán)重。熵值法通過式(1)得到各指標(biāo)的權(quán)重值,公式如下:

(1)

式中:i為指標(biāo);n為該指標(biāo)的樣本數(shù)量;w為對(duì)應(yīng)該指標(biāo)的權(quán)重;pij為該指標(biāo)中第j個(gè)樣本的占比。

2 木白河流域生態(tài)治理效果評(píng)價(jià)

研究結(jié)合木白河流域基本情況和治理工程,以該地面臨的水污染實(shí)際情況確立生態(tài)治理效果的評(píng)價(jià)體系。表2為木白河流域治理效果評(píng)價(jià)指標(biāo)的對(duì)應(yīng)權(quán)重值。從表2可知,在一級(jí)指標(biāo)中,木白河流域的水資源環(huán)境權(quán)重為0.4971,占據(jù)較大比重,是該地治理效果評(píng)價(jià)的重點(diǎn)方向。同時(shí),水資源環(huán)境中的人均水資源量和水土流失治理面積是該流域治理效果的重要體現(xiàn)。

表2 大方縣木白河流域生態(tài)環(huán)境治理效果評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)權(quán)重值

木白河流域2014-2022年生態(tài)環(huán)境治理效果的評(píng)價(jià)結(jié)果見圖3。從圖3(a)可以看出,在綜合技術(shù)效率均值方面,全國水平在0.2～0.4區(qū)間范圍內(nèi)波動(dòng),而木白河流域均在0.25以下,表明其綜合治理水平相較于全國仍然存在一定差距。但全國水平整體上呈下降趨勢,木白河流域的治理水平僅在2018年有較大的下降,隨后出現(xiàn)明顯的上升趨勢,并且結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r可知,這種上升趨勢還會(huì)持續(xù),表明治理能力仍然在繼續(xù)提升。在規(guī)模效率均值方面,全國水平在0.35～0.45范圍內(nèi)小幅度波動(dòng),總體保持穩(wěn)定,而木白河流域有著顯著的增加趨勢,自2016年開始呈曲折式緩慢增加,直至2022年,效率均值達(dá)到0.4,與全國水平保持一致。同時(shí),木白河流域的規(guī)模效率均值仍然呈上升趨勢,治理效果較好。

從圖3(b)可以看出,木白河流域內(nèi)的人均水資源量在2014-2022年的評(píng)價(jià)值逐年增長,在2022年趨近0.6,處于較高水平。同時(shí),廢水治理資金投入占比和廢水處理率的評(píng)價(jià)值呈明顯的上升趨勢,特別是廢水治理資金投入占比的評(píng)價(jià)值在2022年已經(jīng)達(dá)到0.8以上,驗(yàn)證了該地對(duì)水污染治理的大規(guī)模資金投入,廢水處理率的提高也表明其治理水平得到明顯提高。此外,該地植被覆蓋率和人均水景面積的評(píng)價(jià)值有較大幅度的下降,表明對(duì)于植被和水景建筑的重視程度相對(duì)匱乏,有待進(jìn)一步提升。

針對(duì)木白河流域內(nèi)2014-2022年的生態(tài)環(huán)境治理效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。為減少誤差造成的影響,每年取3次綜合評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,見圖4。從圖4可以看出,在2014-2017年,綜合評(píng)價(jià)值的均值分別為0.419、0.458、0.564和0.543,總體水平較低,并且變化不大。從2018年開始,綜合評(píng)價(jià)值的均值呈逐年上升趨勢,2018-2022年的均值分別為0.607、0.688、0.732、0.737和0.733。同時(shí)可以看出,2017-2018年提升較大,為0.064。而在2019-2022年,綜合評(píng)價(jià)值在0.7左右,相對(duì)較為穩(wěn)定,并且綜合評(píng)價(jià)值不低。由綜合評(píng)價(jià)結(jié)果可知,木白河流域內(nèi)的治理效果較為明顯,呈現(xiàn)向好趨勢。

圖3 木白河流域生態(tài)治理評(píng)價(jià)結(jié)果

圖4 2014-2022年木白河流域生態(tài)環(huán)境治理的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

針對(duì)木白河流域生態(tài)環(huán)境治理效果的影響因素進(jìn)行分析。結(jié)合該流域水污染情況,利用Tobit模型對(duì)人均GDP、耕地面積、水資源開發(fā)利用投入占比、廢水污染投入占比、人均水資源量5個(gè)變量進(jìn)行回歸分析,結(jié)果見表3。由表3可知,人均GDP、人均水資源量、水資源開發(fā)利用投入占比和廢水污染投入占比與生態(tài)治理效果的相關(guān)性十分顯著,四者的系數(shù)分別為0.3765、0.2478、0.2347和0.0236,均為正數(shù),表明這4種因素能夠?qū)δ景缀由鷳B(tài)治理效果起著明顯的促進(jìn)作用,是影響其效果的主要因素。因此,應(yīng)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上,加大水資源開發(fā)和廢水污染的投入,同時(shí)注重水資源的合理調(diào)度,逐步提高人均水資源占有量,從而進(jìn)一步提升木白河流域的生態(tài)環(huán)境治理效果。

表3 木白河流域生態(tài)環(huán)境治理效果的影響因素分析

3 結(jié) 論

木白河流域以水環(huán)境為中心的生態(tài)治理,對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要作用。本研究通過分析流域內(nèi)水文、地形及治理工程目標(biāo),構(gòu)建了相應(yīng)的生態(tài)治理效果評(píng)價(jià)體系。結(jié)果表明,木白河流域的水資源環(huán)境權(quán)重為0.4971,占據(jù)較大比重;綜合技術(shù)效率均值方面,木白河流域均在0.25以下;2018-2022年綜合評(píng)價(jià)值的均值分別為6.07、6.88、7.32、7.37和7.33;影響因素的回歸分析中,人均GDP、人均水資源量、水資源開發(fā)利用投入占比和廢水污染投入占比的系數(shù)分別為0.3765、0.2478、0.2347和0.0236。表明該地治理效果較好,但仍要將經(jīng)濟(jì)發(fā)展作為基礎(chǔ),逐步提升治理投入,以進(jìn)一步優(yōu)化治理效果。