中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊    黃河流經(jīng)青藏高原、內(nèi)蒙古高原、黃土高原和華北平原等區(qū)域，是中華文明的搖籃，也是受人類活動影響最為劇烈的流域之一。黃土高原人類活動曾導(dǎo)致嚴重的水土流失，使黃河成為全球泥沙負荷最高的河流之一。黃河流經(jīng)華北平原時流速減緩，泥沙沉積，使下游河道不斷抬升，形成“地上懸河”，頻發(fā)的干旱和洪水災(zāi)害也使其成為中國的“憂患之河”。黃河還長期面臨水資源短缺，其徑流量僅占全國年徑流量的2%，但承擔著全國15%耕地和12%人口的供水任務(wù)；水資源的開發(fā)利用率接近80%，遠超全球公認的40%重度用水壓力線。長期以來，黃河水沙異源、水少沙多的基本特征對應(yīng)著諸多生態(tài)問題，如流域上游生態(tài)系統(tǒng)退化、中游水土流失嚴重、下游生態(tài)流量不足等。

黃河水沙調(diào)控能力近年來顯著提升。通過大規(guī)模的水利工程建設(shè)、植被恢復(fù)和水土保持工程，黃河泥沙入海量減少了90%以上，沙多問題得到了大幅度控制。工程措施和嚴格的水資源管理顯著提高了水資源利用效率，緩解了用水增加導(dǎo)致的黃河徑流量下降，基本解決了干流斷流問題，但供需矛盾仍然突出。例如，自小浪底水利樞紐工程運行以來，黃河流域的主要水庫容量已遠超過其多年平均徑流量，能夠有效地調(diào)節(jié)水流和泥沙輸送。生態(tài)恢復(fù)和農(nóng)業(yè)灌溉促進了黃河流域植被綠化趨勢，但也造成了蒸散發(fā)量增加、水分消耗過大等問題。

綜上所述，過去幾十年間強烈的人類活動已深刻改變了黃河流域的水文循環(huán)及水土流失、泥沙運輸和沉積的過程，但黃河人水關(guān)系矛盾突出的基本情勢沒有改變，減沙的同時也減了水，加劇水資源供需矛盾，導(dǎo)致開發(fā)利用程度居高不下，科學提升流域綜合管理能力成為新時期黃河流域高質(zhì)量發(fā)展的重要需求。本文梳理了黃河流域水文要素的顯著變化及其生態(tài)影響，總結(jié)了黃河流域可持續(xù)發(fā)展面臨的重點挑戰(zhàn)，就實現(xiàn)黃河流域人水關(guān)系和諧與高質(zhì)量發(fā)展提出了相關(guān)對策建議。

 黃河水文系統(tǒng)的變化情勢

 輸沙量顯著下降

“水少沙多、水沙異源”一直是黃河治理復(fù)雜性的主要原因。黃河曾是世界上含沙量最大的河流，20世紀最大年輸沙量一度超過16億噸。中游的黃土高原曾是全球水土流失最為嚴重的地區(qū)，是黃河泥沙的主要來源區(qū)。黃河下游泥沙沉積、河床抬高，導(dǎo)致了黃河在歷史時期發(fā)生了頻繁的改道與洪災(zāi)；泥沙在入?？诟浇练e，造成黃河三角洲面積持續(xù)增長。

黃河沙多的問題已通過人為治理得到了大幅度控制。自20世紀70年代以來，大規(guī)模的水土保持工程和植被恢復(fù)措施顯著減少了土壤侵蝕的面積與強度，萬家寨水利樞紐工程、小浪底水利樞紐工程等干流水利工程的建設(shè)運行，大幅減少了泥沙量，并通過水沙調(diào)節(jié)改變了泥沙的時空分布，泥沙含量也大幅度下降。因此，黃河沙多的特征在近年來發(fā)生顯著改變，其主要原因就是人類活動的影響。

黃河輸沙量的大幅減少也引發(fā)了新的挑戰(zhàn)。輸沙量的下降使下游河床淤積抬升問題得到了明顯緩解，2000年以來，河床沖刷下切有效降低了黃河下游洪澇災(zāi)害風險，但也導(dǎo)致下游引水工程普遍面臨取水困難的問題。同時，干流水利工程建設(shè)也導(dǎo)致懸河段不斷向上游回溯，如寧夏段河床已明顯抬升。對黃河三角洲而言，來沙量下降導(dǎo)致了造陸面積下降，部分區(qū)域已轉(zhuǎn)為蝕退，制約濕地擴張并帶來現(xiàn)有濕地損失的風險，進而對生物多樣性造成損害。因此，盡管輸沙量下降在一定程度上緩解了黃河中下游的防洪壓力，但也給生態(tài)、水文、社會多方面帶來了新的挑戰(zhàn)。

水資源短缺加劇

黃河流域一直面臨著嚴重的水資源短缺問題，其人均水資源量約為400立方米，遠低于我國人均2 055立方米和世界人均7 350立方米，也低于國際公認的500立方米極度缺水線。近年來，隨著人口增長、城市化和工業(yè)化的加速，黃河流域的水資源需求持續(xù)增加，大量水庫、引水工程的建設(shè)加劇了水資源的開發(fā)利用。當前，黃河流域的水資源開發(fā)利用率已經(jīng)超過80%，雖然因過度開發(fā)引起的長時間斷流問題已得到解決，但部分河段仍面臨季節(jié)性斷流和功能性斷流的威脅。在以上背景下，黃河流域的水循環(huán)過程發(fā)生劇烈改變，蒸散發(fā)顯著增加，地下水、土壤水分和冰川儲量持續(xù)減少，將過去缺水矛盾從干流轉(zhuǎn)移到支流、從河道轉(zhuǎn)移到坡面、從地表轉(zhuǎn)移到地下、從集中性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蚱茐模@些水資源存量的不斷減少意味著黃河流域的生態(tài)系統(tǒng)在面對未來氣候風險時將變得更加脆弱。

人水關(guān)系顯著改變

人類活動是黃河流域水文系統(tǒng)變化的主導(dǎo)力量，通過大規(guī)模的水利工程建設(shè)和流域綜合管理政策的制定，最大化地利用和調(diào)控水資源，以滿足農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城市生活及生態(tài)保護的多重需求。① 通過水利工程建設(shè)水沙調(diào)控能力大幅提升。20世紀中期的黃河流域治理強調(diào)通過工程手段對流域系統(tǒng)進行全面控制。例如，黃河上游和中游修建的三門峽水利樞紐工程、龍羊峽水利樞紐工程、萬家寨水利樞紐工程等，不僅用于防洪、發(fā)電，還承擔了灌溉、城市供水的功能。這些水利工程在支撐對黃河流量和泥沙的大規(guī)模調(diào)控、服務(wù)經(jīng)濟發(fā)展的同時，也持續(xù)壓縮了維系流域生態(tài)功能的水資源，導(dǎo)致20世紀80年代出現(xiàn)頻繁斷流與嚴重生態(tài)退化的情況，迫使一系列針對黃河水治理改革的制度出臺。② 分水方案和統(tǒng)一調(diào)度政策效應(yīng)明顯體現(xiàn)。1987年制定的黃河水資源分配方案是我國第一個流域分水方案，對于推進水資源科學分配和高效利用具有重大突破和示范意義。進入21世紀后，黃河流域的用水效率和生態(tài)用水優(yōu)先級已得到了顯著提升，并采取“最嚴格水資源管理制度”等措施平衡經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)保護之間的關(guān)系。這些政策有效控制了用水需求過快增長，協(xié)調(diào)了各地區(qū)用水關(guān)系，實現(xiàn)了黃河干流20多年不斷流。然而，當前的水資源分配體系趨于僵化，不再適應(yīng)當下經(jīng)濟形勢及各地區(qū)用水結(jié)構(gòu)的變化，加之制度通常存在路徑依賴，若不及時出臺適宜現(xiàn)狀的管理方案，將難以應(yīng)對未來環(huán)境變化與隨之而來的氣候和生態(tài)風險。③ 用水壓力持續(xù)增大，水少成為主要矛盾。如前所述，黃河沙多的問題得到了大幅度控制，但水少的形勢還在向著更加不利的方向演化。社會經(jīng)濟發(fā)展需水量增加，同時黃河還承擔著流域外的供水任務(wù)，水少問題不僅不能緩解，而且還將越來越嚴重。

黃河流域可持續(xù)發(fā)展重點挑戰(zhàn)

垂向水循環(huán)通量持續(xù)增大

在“自然—人工”二元水循環(huán)框架下，水循環(huán)的垂向通量包括自然過程與社會過程對水的消耗，如蒸散發(fā)與取耗水等。近年來，氣候變化和人類活動影響下，黃河流域生態(tài)需水等的自然過程水消耗量和人類用水等的社會過程水消耗量都在增長，黃河流域垂向水循環(huán)加劇。 自然過程。主要是植被恢復(fù)與農(nóng)業(yè)擴張使植被蒸騰作用增長顯著，導(dǎo)致黃河流域蒸散發(fā)量顯著上升，相應(yīng)增加了降水及水汽循環(huán)率。過去20年間源區(qū)降水量也有所增加，上游徑流量表現(xiàn)穩(wěn)定甚至略有增加，中下游徑流量也逐漸回升并且趨于穩(wěn)定。 社會過程。城市化進程加速和工業(yè)發(fā)展，也使流域內(nèi)人類社會更加依賴于水資源，盡管用水效率也在不斷上升，但年均流域用水需求仍呈總體上升趨勢，用水矛盾以中下游地區(qū)最為嚴峻。據(jù)黃河水資源公報的數(shù)據(jù)顯示，人類用水占天然徑流量的比例已從20世紀50年代的不足20%急劇攀升至21世紀以來的85%以上，并在未來短期內(nèi)無法達到拐點。

自然水資源存量持續(xù)減少

盡管水循環(huán)通量不斷增加，黃河流域的地下水、冰川積雪、土壤水等自然水資源存量卻持續(xù)減少，這些不同形式的自然水資源存量的減少威脅到了流域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性，并加劇了水資源的短缺問題，預(yù)示著未來可能面臨更為嚴重的水資源危機。 地下水。黃河流域地下水被過度開采且開采總量仍呈上升趨勢，同時地表用水增加使能夠給予地下水的補給量下降，因此地下水儲量總體呈顯著下降趨勢。地下水位的不斷下降還引發(fā)了地面沉降等一系列問題，黃河流域的城市和中下游農(nóng)業(yè)目前大量依賴地下水作為主要的供水來源，銀川平原、華北平原等地都出現(xiàn)了嚴重的地下水漏斗區(qū)。 冰川積雪。黃河流域源區(qū)的冰川、凍土等也是徑流的重要來源之一，然而隨著高原氣候變暖的加劇，冰川面積和凍土深度均顯著下降，冰川消退和積雪融化的加速導(dǎo)致黃河源區(qū)的水資源存量呈顯著下降趨勢。 土壤水。生態(tài)恢復(fù)導(dǎo)致的土地利用轉(zhuǎn)換（如從農(nóng)田轉(zhuǎn)為森林/草地）是區(qū)域土壤水分虧缺的主要驅(qū)動力，并且這種虧缺會隨時間逐漸加劇。植被增加在改善生態(tài)環(huán)境方面發(fā)揮了重要作用，但也導(dǎo)致了土壤水的過度消耗。

 局部功能性斷流仍然存在

黃河“垂向通量增大、自然存量減少”的水文情勢是人類影響和壓力持續(xù)增加導(dǎo)致的結(jié)果。目前，局部功能性斷流的現(xiàn)象仍然存在。例如，在枯水季期間的流域中下游地區(qū)，汾河、沁河、大汶河等部分支流的徑流量仍時常不能滿足水體自凈、河道輸沙、濕地維持等方面的需求。黃河的功能性斷流不僅對沿岸的工農(nóng)業(yè)用水和城市供水構(gòu)成威脅，還對河道功能及流域的生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴重影響，以河口三角洲、烏梁素海、開封柳園口等中下游河灘地為代表的關(guān)鍵濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能與生物多樣性受到嚴重威脅。隨著未來干流水庫因不斷淤積而喪失調(diào)蓄能力，黃河的局部功能性斷流的問題將更加嚴峻。

 制度影響的強度與機制分析不足

隨著黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展成為國家戰(zhàn)略，上述人水關(guān)系矛盾突出的問題已得到高度重視。國家層面頒布了《中華人民共和國黃河保護法》，水利部及相關(guān)部委出臺了“四水四定”等相關(guān)條例、開展了水權(quán)交易等政策試點，旨在通過制度建設(shè)促進人水關(guān)系和諧。然而，黃河治理的緊迫性致使制度實踐先于制度分析，目前的制度分析主要基于經(jīng)驗和理論，對政策影響的外溢效應(yīng)及人水互饋機理認識不足。同時，由于流域內(nèi)各方利益相關(guān)者的復(fù)雜性，制度的改革和調(diào)整難度極大，易因路徑依賴造成靈活性和韌性的缺乏。例如，“八七”分水方案是基于1980年用水情況進行的指標分配，如今已與當下社會經(jīng)濟發(fā)展形勢與生態(tài)系統(tǒng)功能維系有所脫節(jié)。因此，對高度依賴于行政手段和工程控制的黃河流域管理過程，應(yīng)及時厘清人水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，定量分析制度建設(shè)與制度改革對人水關(guān)系的短期與長期影響，進而指導(dǎo)相關(guān)制度的優(yōu)化、改革工作，為黃河流域治理提供科學依據(jù)。

 科學推進流域綜合管理以保障黃河人水和諧

重塑人水關(guān)系就是重塑人與自然的關(guān)系，事關(guān)黃河流域的生態(tài)保護與高質(zhì)量發(fā)展。黃河是中國第二長河，全長約5 464公里，流域總面積79.5萬平方公里，但天然年徑流量小于長江、珠江、松花江，是長江的1/17，長期自然條件形成了河道長但徑流少的適應(yīng)性格局。當前，黃河沙多的特點已基本得到改變，但黃河流域水資源通量顯著增大、存量持續(xù)減少，已經(jīng)不再符合細水長流的自然屬性，人水矛盾依然突出。為應(yīng)對上述人水關(guān)系變化及其挑戰(zhàn)，本文提出應(yīng)從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)測與設(shè)施建設(shè)入手，推進地表水與地下水聯(lián)合管理，結(jié)合生態(tài)保護修復(fù)和轉(zhuǎn)移支付等手段，減小通量、保護存量、科學治理，優(yōu)化黃河全流域水資源配置。

 推進水儲量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測

黃河流域的水資源儲量正在持續(xù)減少，資源性缺水的基本情形預(yù)計在未來短時間內(nèi)不會改變，這對水資源可持續(xù)高效利用提出較高要求。在灌區(qū)建設(shè)與城市工業(yè)用水領(lǐng)域的既有經(jīng)驗表明，精細的測量有助于明確核算水資源利用的成本與收益，是支撐高效節(jié)水建設(shè)的基礎(chǔ)。黃河流域在進庫出庫、徑流斷面、灌溉引水渠等通量水的監(jiān)測方面走在全國前列，這是保證生態(tài)安全、社會公平、經(jīng)濟效率的重要基礎(chǔ)，對于落實“四水四定”至關(guān)重要。然而，黃河流域?qū)Ξ斍八Y源存量的評估則主要依賴于大尺度的模型和遙感數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不確定性較高，水存量數(shù)據(jù)不可得、不可見、不可用是制約生態(tài)與水文模型發(fā)展與流域水資源管理實踐的重要因素。因此，建議從2個方面推進水儲量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測。 非常規(guī)水資源存量調(diào)查監(jiān)測。尤其需要注重全流域地下水、冰川水、土壤水等存量水資源的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集，在局部地區(qū)還應(yīng)開展礦井水、冰凌水、再生水等非常規(guī)水資源的存量調(diào)查。 數(shù)據(jù)動態(tài)監(jiān)測與公開共享。進一步完善動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、健全數(shù)據(jù)公開共享機制，讓基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)于支撐流域尺度的高精度水文模型，從而科學建設(shè)覆蓋全流域取用水總量控制體系，合理配置干支流水資源并強化地下水水位管控，助力中下游地下水超采漏斗治理。

加強水利基礎(chǔ)設(shè)施工程與制度建設(shè)

人類活動成為黃河流域水文系統(tǒng)變化的主導(dǎo)力量，水利基礎(chǔ)設(shè)施工程與制度建設(shè)在流域綜合管理中扮演著至關(guān)重要的角色，需隨著經(jīng)濟社會與氣候變化不斷升級和優(yōu)化。 應(yīng)對極端氣候。由于氣候變化引發(fā)的極端降雨事件增加，黃河流域暴雨侵蝕和大洪水風險加劇，現(xiàn)有攔沙基礎(chǔ)設(shè)施的容量正在減小，有必要進一步完善黃河干支流水沙調(diào)控工程體系，從而進一步優(yōu)化水沙關(guān)系，提升河道過流能力，增強下游河道的防洪能力，應(yīng)對未來洪水與凌汛帶來的潛在威脅。然而，由于水庫的不斷淤積，依賴水利工程建設(shè)控制河流存在局限性和不可持續(xù)性，就可通過生態(tài)補償機制等制度建設(shè)引導(dǎo)加強淤沙資源再利用等工作。 應(yīng)對水資源短缺。當務(wù)之急如穩(wěn)步優(yōu)化調(diào)整“八七”分水方案、構(gòu)建高效的水資源保障管理體系，通過建立用戶、部門、省（自治區(qū)）、流域4級水市場，推動跨域調(diào)水機制、季節(jié)性水量交易以及長期水權(quán)交易，結(jié)合水資源費改稅和水價合理化等經(jīng)濟激勵手段促進節(jié)水行為的實施。 水利基礎(chǔ)設(shè)施工程與制度建設(shè)有機融合。將工程與制度設(shè)施利用現(xiàn)代智慧水利技術(shù)結(jié)合，通過水聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生等技術(shù)手段提升決策與調(diào)控效率。

施行地表水與地下水的聯(lián)合管理

地下水的過度開采在黃河中下游地區(qū)形成了嚴重的“漏斗”效應(yīng)，強化地下水水位管控，加快地下水超采區(qū)的治理成為當務(wù)之急。 加強模擬預(yù)測能力。為確保水資源的可持續(xù)利用，應(yīng)建立覆蓋全流域的取水總量控制體系，以精細化的動態(tài)監(jiān)測為基礎(chǔ)，采取數(shù)字孿生等手段，對地表水或地下水開采帶來的水文效應(yīng)進行模擬，對政策制定后的外溢效應(yīng)進行定量評估，全面推進“四水四定”，落實《中華人民共和國黃河保護法》中提出的地下水統(tǒng)一管理策略。 及時治理超采地區(qū)。在流域人地系統(tǒng)耦合模型、數(shù)字孿生等技術(shù)支撐下，針對不同地區(qū)地表、地下水的情況不同制定差異化的治理模式，大力治理銀川平原和華北平原等地下水漏斗地區(qū)。 合理配置域內(nèi)外資源。基于“四橫三縱”國家水資源配置總體格局，科學配置南水北調(diào)東中線水量，合理配置南水北調(diào)的調(diào)水量并置換引黃用水量，及時調(diào)整相應(yīng)的地表、地下水的引水指標，減輕黃河引水的壓力。

完善生態(tài)保護修復(fù)與補償機制

生態(tài)保護修復(fù)需要大量水資源支撐，如黃河河源區(qū)三江源、甘南、祁連山等重點地區(qū)的水源保護，黃河中游黃土高原的水土保持與植被恢復(fù)，黃河下游河口地區(qū)黃河三角洲的濕地保護與生態(tài)修復(fù)等；各地水資源使用效率與回報率存在明顯差異，使得水資源向更具有經(jīng)濟效率的地區(qū)和部門傾斜。以上情況都加劇了黃河流域的水資源分配與使用的不平衡，使流域整體人水關(guān)系矛盾突出，因此在黃河局部功能性斷流的背景下，流域生態(tài)保護與修復(fù)工程需在科學支撐下有針對性地持續(xù)推進。 完善流域生態(tài)補償機制。除逐步優(yōu)化調(diào)整“八七”分水方案等現(xiàn)行的水資源配置外，還可以引入合理的資金轉(zhuǎn)移支付機制，以促進水資源在不同區(qū)域的均衡分配與使用。例如，人均用水量較高（如黃河上游）、單位水資源產(chǎn)出較大（黃河中下游）的區(qū)域提供更多的轉(zhuǎn)移支付資金給生態(tài)保護責任更重的區(qū)域（如黃河源區(qū)），以支持水土保持與水源涵養(yǎng)。 生態(tài)保護修復(fù)與水權(quán)交易相結(jié)合。通過將生態(tài)保護修復(fù)轉(zhuǎn)移支付的義務(wù)與水權(quán)交易相結(jié)合，并在地區(qū)尺度實施，使生產(chǎn)效率較高的地區(qū)在購置水資源發(fā)展經(jīng)濟的同時承擔更多生態(tài)義務(wù)。這種資金調(diào)配不僅能夠緩解區(qū)域水資源壓力，還能促進黃河流域各地市通過地區(qū)間合作實現(xiàn)資源和經(jīng)濟效益的雙贏。

（作者： 王帥、 宋爽、劉焱序、 武旭同，北京師范大學 地理科學學部/地表過程與水土風沙災(zāi)害風險防控全國重點實驗室；江恩慧，黃河水利科學研究院；傅伯杰，中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心 區(qū)域與城市生態(tài)安全全國重點實驗室；《中國科學院院刊》供稿）