木白河流域生態環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計研究院有限公司,貴陽 550002)

0 引 言

改革開放以來,我國不斷以資源消耗與生態環境破壞為代價實現了經濟的快速發展［1-3］。粗放式發展經濟方式導致我國生態環境遭受嚴重的破壞,農村地區河流域逐漸受到社會各界的廣泛關注［4-5］。木白河為長江流域烏江水系六沖河左岸一級支流,主要涉及大方縣六龍鎮、羊場鎮、黃泥塘鎮、理化鄉共1個縣4個鄉鎮。隨著流域內鄉鎮經濟的發展,近年來區域生態環境問題不斷顯現［6-7］。在2021年木白河市級河長巡查及2022年環保督察中,都發現了一系列水環境問題。因此,如何將區域發展與生態環境保護平行推進,筑牢長江上游生態屏障,實現“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環境的問題成為相關研究領域的重點。木白河流域覆蓋面積大,各區域的生態環境與影響因素各不相同。因此,本文以調查所得數據為參照,從木白河生態環境的現狀分析角度入手,建立評價該地工程生態環境治理效果的指標體系。在評價結果的基礎上,探究對河湖流域實際生態環境影響較大的因素,按照制定方案措施治理木白河,旨在為農村生態環境的改善與治理提供全新的視角。

1 研究內容與方法

1.1 木白河流域概況

木白河屬于長江流域烏江水系六沖河左岸一級支流,其流域形狀南北長東西窄,流域面積352km2,干流河長44km。河流發源于貴州省大方縣六龍鎮大坡,干流由北向南流經六龍鎮、羊場鎮、黃泥塘鎮、理化鄉共4個鄉鎮,至大方縣理化鄉鐘家橋匯入六沖河(洪家渡水電站庫區)。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。木白河流域為暖溫帶季風濕潤氣候,主要表現為氣候溫和、四季分明、晝夜溫差大、日照時數少等特點。根據該地氣象站統計結果,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。年平均日照時數約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。流域內巖溶較發育,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;源頭山體植被相對較好,地表水豐富,河網密度高;中下游山體植被相對較差,土壤覆蓋層較薄,水土流失嚴重,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。治理范圍內共包含4個鄉鎮、30個村寨、31 068戶人家,分別為大方縣的六龍鎮、羊場鎮、理化鄉、黃泥塘鎮。根據木白河流域內的整體情況,治理工程所要實現的目標主要有區域內的水污染問題,確保“水環境改善、水生態良好、水資源持續、水安全保障、水文化豐富”。同時,實現區域內所有生活污水處理廠全部達到一級A排放標準,污水收集系統全面完善。此外,有效治理流域范圍內農業面源污染,實現化肥農藥使用量顯著減少、利用率明顯提升,農膜、畜禽糞污綜合利用率提高的目標。最后是切實改善木白河水質,確保木白河流域內居民飲水安全,從源頭改善六沖河、烏江水質,從而使長江流域內水質得到改善,促進長江經濟帶的發展。木白河流域內治理工程所要實現的目標示意見圖2。

圖2 木白河流域內治理工程實現目標

木白河流域治理目標中水資源開發利用是核心,也是生態治理效果評價的中心內容。通過分析木白河的水資源條件、水系結構、主河道比降情況,分上、中、下3段分別進行水力資源理論蘊藏量計算,得到木白河水力資源理論蘊藏量為19.61MW。在工業用水方面,根據現場調查并結合《中小企業劃型標準規定》(工信部聯企業［2011］300號)劃分依據,木白河干流沿線雖然存在2個規模以上工礦企業,但均未向木白河河道中取水,因此木白河無工業規模用水情況。在農業用水方面,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,且種植土地分散,沿河調查發現灌溉渠道較少,農業用水量小。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,位于黃泥村烏溪電站攔水壩處,主要向理化鄉和黃泥塘鎮供水,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個規模以上取水口(烏溪水廠取水口),該取水口位于黃泥村烏溪電站攔水壩處;烏溪水廠內設有3臺水泵,該工程受益范圍為理化鄉和黃泥塘鎮,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1 700kW。

1.3 研究方法

研究根據木白河流域所要實現的生態治理目標,在合理性、可行性、層次性、客觀性和指標數量科學性原則的指導下,篩選出合適的指標,設計出符合木白河生態環境治理效果的評價指標體系。其中,客觀性原指的是能夠真實反映流域內生態治理問題的指標,即根據實際出發、具體情況具體分析地進行指標選擇［8-11］。該流域以水污染治理目標為主,重心在水生態環境的治理效果,研究設計的木白河流域生態環境治理效果評價指標體系見表1。

表1 大方縣木白河流域生態環境治理效果評價指標

從表1可以看出,所設立的一級指標包括水環境安全響應情況和水環境資源。在水環境安全響應情況指標中,分為廢水處理率、廢水投資占比和水資源開發利用投資占比3個二級指標。其中,廢水處理率是總排放量中生活污水和工業廢水量所占的比重;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;水資源開發利用投入占比則是對一條河流進行水資源開發利用的投入與當地GDP的比值［12-13］。在水環境資源指標中,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,人均水資源量是當地水資源總量與流域內總人口的比值;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人口得到;治理水土流失面積包括流域內所有采取相應治理措施進行治理的總面積之和。

在確立木白河流域生態治理效果評價體系的基礎上,研究首先通過熵值法確定各指標的權重。熵值主要針對信息無序化進行度量,當所得熵值越大時,表明該系統中含有的信息量實際上越小,則系統中存在某項屬性具有的變異度同樣越小［13-14］。反之亦然,當該系統的熵值越小時,實際信息量就越大,某種屬性的變異度同樣越大。通過計算各指標的觀測值,得到其包含的信息量大小,熵值法便能以此確定相應的指標權重。熵值法通過式(1)得到各指標的權重值,公式如下:

(1)

式中:i為指標;n為該指標的樣本數量;w為對應該指標的權重;pij為該指標中第j個樣本的占比。

2 木白河流域生態治理效果評價

研究結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際情況確立生態治理效果的評價體系。表2為木白河流域治理效果評價指標的對應權重值。從表2可知,在一級指標中,木白河流域的水資源環境權重為0.4971,占據較大比重,是該地治理效果評價的重點方向。同時,水資源環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。

表2 大方縣木白河流域生態環境治理效果評價指標對應權重值

木白河流域2014-2022年生態環境治理效果的評價結果見圖3。從圖3(a)可以看出,在綜合技術效率均值方面,全國水平在0.2～0.4區間范圍內波動,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,隨后出現明顯的上升趨勢,并且結合當地情況可知,這種上升趨勢還會持續,表明治理能力仍然在繼續提升。在規模效率均值方面,全國水平在0.35～0.45范圍內小幅度波動,總體保持穩定,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,效率均值達到0.4,與全國水平保持一致。同時,木白河流域的規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,木白河流域內的人均水資源量在2014-2022年的評價值逐年增長,在2022年趨近0.6,處于較高水平。同時,廢水治理資金投入占比和廢水處理率的評價值呈明顯的上升趨勢,特別是廢水治理資金投入占比的評價值在2022年已經達到0.8以上,驗證了該地對水污染治理的大規模資金投入,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價值有較大幅度的下降,表明對于植被和水景建筑的重視程度相對匱乏,有待進一步提升。

針對木白河流域內2014-2022年的生態環境治理效果進行綜合評價。為減少誤差造成的影響,每年取3次綜合評價結果進行對比,見圖4。從圖4可以看出,在2014-2017年,綜合評價值的均值分別為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,綜合評價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。同時可以看出,2017-2018年提升較大,為0.064。而在2019-2022年,綜合評價值在0.7左右,相對較為穩定,并且綜合評價值不低。由綜合評價結果可知,木白河流域內的治理效果較為明顯,呈現向好趨勢。

圖3 木白河流域生態治理評價結果

圖4 2014-2022年木白河流域生態環境治理的綜合評價結果

針對木白河流域生態環境治理效果的影響因素進行分析。結合該流域水污染情況,利用Tobit模型對人均GDP、耕地面積、水資源開發利用投入占比、廢水污染投入占比、人均水資源量5個變量進行回歸分析,結果見表3。由表3可知,人均GDP、人均水資源量、水資源開發利用投入占比和廢水污染投入占比與生態治理效果的相關性十分顯著,四者的系數分別為0.3765、0.2478、0.2347和0.0236,均為正數,表明這4種因素能夠對木白河生態治理效果起著明顯的促進作用,是影響其效果的主要因素。因此,應在發展經濟的基礎上,加大水資源開發和廢水污染的投入,同時注重水資源的合理調度,逐步提高人均水資源占有量,從而進一步提升木白河流域的生態環境治理效果。

表3 木白河流域生態環境治理效果的影響因素分析

3 結 論

木白河流域以水環境為中心的生態治理,對當地生態和經濟的發展起著重要作用。本研究通過分析流域內水文、地形及治理工程目標,構建了相應的生態治理效果評價體系。結果表明,木白河流域的水資源環境權重為0.4971,占據較大比重;綜合技術效率均值方面,木白河流域均在0.25以下;2018-2022年綜合評價值的均值分別為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、水資源開發利用投入占比和廢水污染投入占比的系數分別為0.3765、0.2478、0.2347和0.0236。表明該地治理效果較好,但仍要將經濟發展作為基礎,逐步提升治理投入,以進一步優化治理效果。