魏杰 程翔 劉贊 邢昱 申進朝 朱紅雷
摘 要:為厘清近年來南水北調中線水源涵養(yǎng)區(qū)(河南段)生態(tài)功能與經濟社會高質量發(fā)展的關系,依據(jù)遙感資料與水資源、環(huán)境、社會經濟統(tǒng)計數(shù)據(jù),參照《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術規(guī)范》(HJ 192—2015),構建生態(tài)功能和高質量發(fā)展評價指標體系,采用耦合協(xié)調度模型分析2014—2018 年水源涵養(yǎng)區(qū)(河南段)生態(tài)功能和高質量發(fā)展趨勢及耦合協(xié)調特征。結果表明:2014—2018 年水源涵養(yǎng)區(qū)(河南段)6 縣(市)原始生態(tài)功能指數(shù)均呈增大趨勢,增幅范圍為1.04~8.07,對于標準化后的生態(tài)功能指數(shù),除淅川縣和鄧州市整體表現(xiàn)為增大外,其他區(qū)域均表現(xiàn)為略微減?。唬?縣(市)高質量發(fā)展極不均衡,鄧州市經濟基礎好、發(fā)展快,歷年高質量發(fā)展指數(shù)均高于0.650,盧氏縣發(fā)展平穩(wěn)但水平較低,2018 年高質量發(fā)展指數(shù)最小,為0.094,與鄧州市差距明顯;6 縣(市)生態(tài)功能與高質量發(fā)展耦合協(xié)調水平差別較大,西峽縣為優(yōu)質協(xié)調,欒川縣、內鄉(xiāng)縣和淅川縣為良好協(xié)調,鄧州市和盧氏縣為中度失調。
關鍵詞:水源涵養(yǎng);生態(tài)功能;高質量發(fā)展;耦合協(xié)調度;南水北調;河南段
中圖分類號: X826 文獻標志碼:A doi:10.3969/ j.issn.1000-1379.2023.07.019
引用格式:魏杰,程翔,劉贊,等.南水北調中線水源涵養(yǎng)區(qū)( 河南段) 生態(tài)功能與高質量發(fā)展耦合協(xié)調研究[ J].人民黃河,2023,45(7):103-108.
南水北調中線工程總干渠從河南省淅川縣陶岔渠首引水,跨越長江流域、淮河流域、黃河流域、海河流域,經過12 個地級市到達北京、天津,為北京、天津等地飲用水安全提供有力保障,對我國水資源優(yōu)化配置起到非常大的作用[1-2] 。2015 年河南省人民政府辦公廳出臺關于丹江口水庫(河南轄區(qū))飲用水水源地保護區(qū)劃的規(guī)定,制定了保護措施[3-4] 。2021 年習近平總書記主持召開推進南水北調后續(xù)工程高質量發(fā)展座談會并發(fā)表重要講話,強調要加強南水北調工程沿線水資源保護,持續(xù)抓好輸水沿線區(qū)和受水區(qū)的污染防治和生態(tài)環(huán)境保護工作。這一重要講話為推進南水北調后續(xù)工程高質量發(fā)展指明了方向。經濟社會高質量發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護存在相互耦合的關系,經濟社會發(fā)展對生態(tài)環(huán)境保護具有脅迫作用,環(huán)境惡化對經濟社會發(fā)展有約束作用。目前,國內外學者從不同視角對經濟社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護之間的協(xié)調關系進行了研究,研究方法主要有系統(tǒng)動力學法[5-6] 、環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC)法[7-8] 、PVAR 模型[9-10] 、多元線性回歸分析法[11] 、生態(tài)足跡法[12-13] 和耦合協(xié)調度模型[14-15] 等。其中耦合協(xié)調度模型可以定量表征2 個及以上系統(tǒng)間配合得當、和諧一致的程度,既可反映各系統(tǒng)間相互作用的強弱程度,又可反映各系統(tǒng)是在高水平上相互促進還是低水平上相互制約[16] ,目前該模型在城市化與自然災害評價[17] 、人口空間分布與城市發(fā)展評價[18] 、生態(tài)系統(tǒng)服務與水資源評價等方面得到了廣泛應用。
本文依據(jù)遙感影像資料與水資源、環(huán)境、社會經濟統(tǒng)計數(shù)據(jù),參照《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術規(guī)范》(HJ192—2015),構建生態(tài)功能和高質量發(fā)展評價指標體系,分析南水北調中線丹江口水源區(qū)(河南段)水源涵養(yǎng)生態(tài)功能和高質量發(fā)展趨勢及特征,并對兩者的耦合協(xié)調度進行研究,以期為丹江口水源區(qū)經濟社會高質量發(fā)展和生態(tài)保護提供參考。
1 研究區(qū)概況與研究方法
1.1 研究區(qū)概況
南水北調中線水源涵養(yǎng)區(qū)(河南段)位于河南省西南部,西北高東南低,區(qū)域地貌類型復雜,以山地、丘陵為主。丹江口水庫匯水區(qū)域(河南段)涉及南陽市淅川縣、西峽縣、內鄉(xiāng)縣和鄧州市,三門峽市盧氏縣,洛陽市欒川縣(分布區(qū)域示意見圖1),總面積7 815 km2,其中南陽市匯水區(qū)面積6 361 km2,占河南段匯水區(qū)面積的81%。丹江口水庫水源涵養(yǎng)區(qū)(河南段)氣候屬于亞熱帶季風氣候,降水充沛,年平均氣溫15.8 °C,多年平均降水量804.3 mm,汛期6—9 月降水量占全年降水量的58%。本文以鄧州市、淅川縣、西峽縣、內鄉(xiāng)縣、欒川縣和盧氏縣及南水北調中線水源涵養(yǎng)區(qū)(河南段)全段為評價單元,構建評價指標體系,對6 縣(市)水源涵養(yǎng)生態(tài)功能與高質量發(fā)展耦合協(xié)調關系進行研究。
1.2 數(shù)據(jù)來源
遙感數(shù)據(jù)源自2014—2015 年Landsat8 OLI 影像(空間分辨率為30 m)和2016—2018 年高分一號、二號影像(空間分辨率統(tǒng)一重采樣至2 m),通過人機交互解譯獲得土地利用類型數(shù)據(jù);數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)據(jù)源自分辨率為30 m 的ASTER GDEM 模型;環(huán)境數(shù)據(jù)源自2015—2019 年《河南省環(huán)境統(tǒng)計公報》;高質量發(fā)展數(shù)據(jù)源自2015—2019 年《河南省統(tǒng)計年鑒》。
1.3 生態(tài)功能與高質量發(fā)展耦合協(xié)調度模型
1.3.1 評價指標體系構建
1)生態(tài)功能評價指標體系。本文參照《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術規(guī)范》(HJ 192—2015),選擇評價指標并確定權重(見表1)。水源涵養(yǎng)區(qū)生態(tài)功能指數(shù)(FEI)計算模型如下:FEI =0.15×水源涵養(yǎng)指數(shù)+0.12×受保護區(qū)域面積比×100+0.09×林地覆蓋率+0.06×草地覆蓋率+0.09×水域濕地面積比+0.09×(100-耕地與建設用地面積比) +0.18×(100-主要污染物排放強度)+0.04×污染源排放達標率×100+0.04×城鎮(zhèn)污水集中處理率×100+0.08×水質達標率×100+0.04×空氣質量達標率×100+0.02×集中式飲用水水源地水質達標率×100。
2 結果分析
2.1 生態(tài)功能評價對生態(tài)功能指數(shù)12 個分指標進行標準化處理,加權計算得到2014—2018 年6 縣(市)以及南水北調中線水源涵養(yǎng)區(qū)(河南段)全段生態(tài)功能指數(shù)標準化值(見表4)。生態(tài)功能指數(shù)標準化值范圍為0.080 ~0.842,除淅川縣和鄧州市的生態(tài)功能指數(shù)標準化值整體表現(xiàn)為增大外,其他區(qū)域均表現(xiàn)為略微減小,鄧州市較其他5 縣歷年指數(shù)均明顯偏低,欒川縣、盧氏縣、西峽縣和淅川縣指數(shù)較高,空間分異明顯。欒川縣、盧氏縣和西峽縣林草地覆蓋率均在80.0%以上,淅川縣水域濕地面積比高達44.0%,遠高于其他縣域5.0%的水平;內鄉(xiāng)縣處于中等水平,林草地覆蓋率達57.0%;鄧州市為平原地區(qū),林草地覆蓋率低于2.0%,耕地面積比高達78.6%,建設用地面積比為16.0%,遠高于整個研究區(qū)耕地面積比27.0%、建設用地面積比5.8%的水平。
對未進行標準化處理的分指標值進行加權計算,得到原始生態(tài)功能指數(shù)(FEI),見表5。按照FEI 值和原始生態(tài)功能指數(shù)年際變化值(ΔFEI)劃分生態(tài)功能等級與生態(tài)功能變化等級:FEI<40 時生態(tài)功能等級為差,40≤FEI<50 時生態(tài)功能等級為較差,50≤FEI<60時生態(tài)功能等級為一般,60≤FEI<70 時生態(tài)功能等級為良,FEI≥70 時生態(tài)功能等級為優(yōu);ΔFEI≤-4 時生態(tài)功能變化等級為顯著變差,-4<ΔFEI≤-2 時生態(tài)功能變化等級為明顯變差,-2<ΔFEI≤-1 時生態(tài)功能變化等級為略微變差,-1<ΔFEI<1 時生態(tài)功能變化等級為無明顯變化,1≤ΔFEI<2 時生態(tài)功能變化等級為略微變好,2≤ΔFEI <4 時生態(tài)功能變化等級為明顯變好,ΔFEI≥4 時生態(tài)功能變化等級為顯著變好。得到生態(tài)功能變化分級空間分布圖,見圖2。由于2015—2016 年南水北調中線水源涵養(yǎng)區(qū)6 縣(市)生態(tài)功能變化等級均為無明顯變化,因此2015—2016 年生態(tài)功能變化分級空間分布圖省略。2014 年6 縣(市)FEI值范圍為36.49~70.93,2018 年FEI 值范圍為40.96~71.97,2014—2018 年FEI 的最小值和最大值均有所增大。2014 年生態(tài)功能等級為優(yōu)、良、一般和差的縣(市)個數(shù)分別為1、3、1 和1,這4 種級別的縣(市)面積分別占南水北調中線水源涵養(yǎng)區(qū)(河南段)總面積的20.2%、52.5%、13.5%和13.8%。至2018 年,優(yōu)、良和較差的縣(市)個數(shù)分別為2、3 和1,差類型未出現(xiàn),這3 種級別的縣(市)面積分別占南水北調中線水源涵養(yǎng)區(qū)(河南段) 總面積的41.7%、44.5%和13.8%。2018 年等級為優(yōu)的縣(市)面積明顯增加,處于較差類型的縣(市)面積占比較小。
對原始生態(tài)功能指數(shù)2014—2018 年變化情況進行分析,所有縣(市)的ΔFEI 值均為正值,即FEI 值均呈增大趨勢,說明水源涵養(yǎng)功能明顯提高。尤其2015年河南省人民政府辦公廳出臺關于丹江口水庫(河南轄區(qū))飲用水水源地保護區(qū)劃的規(guī)定,6 縣(市)切實執(zhí)行該規(guī)定,加大污染減排和生態(tài)環(huán)境治理力度,城鎮(zhèn)污水集中處理率明顯提高,使得2016—2017 年生態(tài)功能變化尤為明顯,盧氏縣、西峽縣、內鄉(xiāng)縣、鄧州市以及南水北調中線水源涵養(yǎng)區(qū)(河南段) 的FEI 值升高??傮w來看,2014—2018 年6 縣(市)原始生態(tài)功能指數(shù)均呈上升趨勢,盧氏縣、內鄉(xiāng)縣、淅川縣和鄧州市生態(tài)功能顯著變好,淅川縣原始生態(tài)功能指數(shù)增幅最大(為8.07),欒川縣和西峽縣的生態(tài)功能略微變好,原始生態(tài)功能指數(shù)增幅較小,都為1.04。
2.2 高質量發(fā)展評價
對高質量發(fā)展評價指標體系的12 個分指標進行標準化處理,加權計算得到2014—2018 年南水北調中線水源涵養(yǎng)區(qū)(河南段)6 縣(市)高質量發(fā)展指數(shù)(見表6)??梢钥闯?,鄧州市作為國務院確定的丹江口庫區(qū)區(qū)域中心城市、南陽市區(qū)域副中心城市,發(fā)展較快,生產總值高,歷年高質量發(fā)展指數(shù)均高于0.650;2020年之前盧氏縣屬于國家級扶貧開發(fā)重點縣,基本被崤山、熊耳山、伏牛山覆蓋,是河南省面積最大的縣,卻也是河南最貧窮的縣,經濟實力排名全省最后,發(fā)展平穩(wěn)但水平較低,2014—2018 年高質量發(fā)展指數(shù)為0.066~0.098,與鄧州市的差距明顯;欒川縣和西峽縣發(fā)展水平較高,內鄉(xiāng)縣和淅川縣發(fā)展較不顯著。
2.3 耦合協(xié)調綜合評價
通過式(3) ~ 式(5) 計算得到2014—2018 年南水北調水源涵養(yǎng)區(qū)(河南段) 各縣(市) 生態(tài)功能與高質量發(fā)展耦合協(xié)調度指數(shù),見表7。可以看出,2014—2018 年南水北調中線水源涵養(yǎng)區(qū)(河南段)6縣(市)D 值為0.191 ~0.858,內鄉(xiāng)縣、盧氏縣和鄧州市D 值呈波動增長趨勢,其中鄧州市D 值增幅最大,為0.234。
各縣(市)生態(tài)功能與高質量發(fā)展耦合協(xié)調存在差異,西峽縣耦合協(xié)調類型為優(yōu)質協(xié)調,說明西峽縣生態(tài)功能與高質量發(fā)展相互作用處于良性階段,發(fā)展均衡。欒川縣、內鄉(xiāng)縣和淅川縣為良好協(xié)調,說明3 縣生態(tài)功能與高質量發(fā)展耦合協(xié)調度較高,發(fā)展比較均衡,但生態(tài)功能與高質量發(fā)展均有提升空間。鄧州市整體為中度失調,從表5~表7 可以看出,鄧州市經濟社會發(fā)展迅速,發(fā)展水平較其他5 縣高,但生態(tài)功能相對較弱,兩者發(fā)展明顯失衡。盧氏縣整體為中度失調,生態(tài)功能作用明顯,但高質量發(fā)展指數(shù)較小,兩者耦合協(xié)調度低。
從耦合協(xié)調發(fā)展類型來看,西峽縣生態(tài)功能與高質量發(fā)展耦合協(xié)調發(fā)展類型為同步型,生態(tài)功能與高質量發(fā)展相互促進作用明顯。其他縣(市)均為不均衡發(fā)展,內鄉(xiāng)縣、欒川縣和淅川縣為生態(tài)功能主導型,盧氏縣為高質量發(fā)展滯后型,鄧州市2014—2017 年為生態(tài)功能損益型、2018 年為生態(tài)功能滯后型。這充分證明近年來國家生態(tài)補償相關政策的實施,極大促進了水源涵養(yǎng)區(qū)部分縣(市)高質量發(fā)展,提升了生態(tài)環(huán)境質量。但生態(tài)功能與高質量發(fā)展耦合協(xié)調發(fā)展類型分級明顯,針對所處階段,建議欒川縣、淅川縣、盧氏縣在提升水源涵養(yǎng)功能的同時,嚴格產業(yè)準入機制,積極調整產業(yè)結構,從傳統(tǒng)依靠資源的制作業(yè)向創(chuàng)新驅動的新產業(yè)轉型,發(fā)展綠色經濟。鄧州市應創(chuàng)新環(huán)境保護和治理模式,發(fā)展經濟的同時不破壞生態(tài)的穩(wěn)定性和完整性,控制工業(yè)和建設用地規(guī)模,大力實施生態(tài)工程,以生態(tài)功能高水平促進經濟社會高質量發(fā)展。
3 結論與建議
3.1 結論
本文以南水北調中線水源涵養(yǎng)區(qū)(河南段)為研究區(qū),構建生態(tài)功能和高質量發(fā)展評價指標體系,建立耦合協(xié)調度模型,分析生態(tài)功能與高質量發(fā)展之間的耦合協(xié)調情況,得出結論如下。
1)通過分析2014—2018 年南水北調中線水源涵養(yǎng)區(qū)(河南段)6 縣(市)原始生態(tài)功能指數(shù)變化情況,發(fā)現(xiàn)6 縣(市)指數(shù)均呈上升趨勢,增幅范圍為1.04~8.07。其中:盧氏縣、內鄉(xiāng)縣、淅川縣和鄧州市生態(tài)功能顯著變好,淅川縣原始生態(tài)功能指數(shù)增幅最大,為8.07,欒川縣和西峽縣生態(tài)功能略微變好。然而,對于標準化后的生態(tài)功能指數(shù),2014—2018 年除淅川縣和鄧州市表現(xiàn)為增大外,其他縣域均表現(xiàn)為略微減小。
2)分析2014—2018 年南水北調中線水源涵養(yǎng)區(qū)(河南段)6 縣(市)高質量發(fā)展指數(shù)變化情況,發(fā)現(xiàn)各縣(市)發(fā)展極不均衡,鄧州市經濟基礎好、發(fā)展快,歷年高質量發(fā)展指數(shù)均高于0.650;而盧氏縣高質量發(fā)展指數(shù)最小,2014—2018 年高質量發(fā)展指數(shù)為0.066 ~0.098。
3)2014—2018 年南水北調中線水源涵養(yǎng)區(qū)(河南段)各縣(市)生態(tài)功能與高質量發(fā)展耦合協(xié)調類型存在差異,西峽縣耦合協(xié)調類型為優(yōu)質協(xié)調,欒川縣、內鄉(xiāng)縣和淅川縣為良好協(xié)調,鄧州市和盧氏縣整體為中度失調。南水北調中線水源涵養(yǎng)區(qū)(河南段)整體耦合協(xié)調發(fā)展水平較高,但不同縣(市)耦合協(xié)調發(fā)展不均衡,高質量發(fā)展有較大提升空間,鄧州市水源涵養(yǎng)生態(tài)功能質量需穩(wěn)步提高。
3.2 建議
對于南水北調中線水源涵養(yǎng)區(qū),國家有明確的產業(yè)發(fā)展要求以及嚴格的產業(yè)準入機制。為彌補國家政策帶來的經濟損失,提出建議:逐年增加橫向生態(tài)補償資金,大力支持發(fā)展第三產業(yè);經濟社會高質量發(fā)展水平較高的受水區(qū)積極補償水源地在生態(tài)環(huán)境保護中支出的資金成本,加大援助力度;積極開展生態(tài)功能提升、生態(tài)保護和補償資金使用的科學評估,為水源涵養(yǎng)區(qū)的生態(tài)補償提供科學依據(jù),切實促進水源地生態(tài)環(huán)境質量提高、鄉(xiāng)村振興和經濟社會高質量發(fā)展。
參考文獻:
[1] 劉占坤,路祥翼,陳軍,等.南水北調中線工程沿線地區(qū)用水空間競合關系研究[J].中國農村水利水電,2021(6):191-196.
[2] 仲志余,劉國強,吳澤宇.南水北調中線工程水量調度實踐及分析[J].南水北調與水利科技,2018,16(1):95-99,143.
[3] 邢領航,范治暉,陳進,等.南水北調中線水源地飲用水源保護區(qū)劃分研究[J].人民長江,2015,46(19):83-89.
[4] 黃文清,谷樹忠.南水北調中線水源地保護法制保障能力分析[J].人民長江,2017,48(23):18-21,39.
[5] 陳華君,褚鈺,付景保.南水北調中線水源區(qū)生態(tài)產業(yè)與環(huán)境耦合發(fā)展情景分析[J].水資源保護,2022,38(6):194-201.
[6] WU D S,NING S.Dynamic Assessment of Urban Economy?Environment?Energy System Using System Dynamics Model:A Case Study in Beijing[J].Environmental Research,2018,164:70-84.
[7] 張陳俊,章恒全.新環(huán)境庫茲涅次曲線:工業(yè)用水與經濟增長的關系[J].中國人口·資源與環(huán)境,2014,24(5):116-123.
[8] KOONDHAR M A,SHAHBAZ M,MEMON K A,et al.A Vi?sualization Review Analysis of the Last Two Decades for En?vironmental Kuznets Curve “ EKC” Based on Co?CitationAnalysis Theory and Pathfinder Network Scaling Algorithms[J].Environmental Science and Pollution Research,2021,28(13):16690-16706.
[9] 李茜,胡昊,羅海江,等.我國經濟增長與環(huán)境污染雙向作用關系研究:基于PVAR 模型的區(qū)域差異分析[J].環(huán)境科學學報,2015,35(6):1875-1886.
[10] CHARFEDDINE L,KAHIA M.Impact of Renewable EnergyConsumption and Financial Development on CO2 Emissionsand Economic Growth in the MENA Region:A Panel VectorAutoregressive (PVAR) Analysis[J].Renewable Energy,2019,139:198-213.
[11] 杜鑫,許東,付曉,等.遼河流域遼寧段水環(huán)境演變與流域經濟發(fā)展的關系[J].生態(tài)學報,2015,35(6):1955-1960.
[12] DESTEK M A,SINHA A.Renewable,Non?Renewable EnergyConsumption,Economic Growth,Trade Openness and Ecolog?ical Footprint:Evidence from Organisation for Economic Co?Operation and Development Countries[J].Journal of CleanerProduction,2020,242:118537.
[13] DOGAN E,ULUCAK R,KOCAK E,et al.The Use of Eco?logical Footprint in Estimating the Environmental KuznetsCurve Hypothesis for BRICST by Considering Cross?SectionDependence and Heterogeneity [J]. Science of The TotalEnvironment,2020,723:138063.
[14] 孫斌,徐渭,薛建春,等.黃河流域城市群城鎮(zhèn)化與生態(tài)保護耦合協(xié)調研究[J].人民黃河,2022,44(6):16-21.
[15] SHI T,YANG S Y,ZHANG W,et al.Coupling CoordinationDegree Measurement and Spatiotemporal Heterogeneity Be?tween Economic Development and Ecological Environment:Empirical Evidence from Tropical and Subtropical Regionsof China[J].Journal of Cleaner Production,2020,244:118739.
[16] 王成,唐寧.重慶市鄉(xiāng)村三生空間功能耦合協(xié)調的時空特征與格局演化[J].地理研究,2018,37(6):1100-1114.
[17] ZHANG Z X,LI Y.Coupling Coordination and SpatiotemporalDynamic Evolution Between Urbanization and GeologicalHazards:A Case Study from China[J].Science of The TotalEnvironment,2020,728:138825.
[18] HAN H L,LI H.Coupling Coordination Evaluation BetweenPopulation and Land Urbanization in Ha?Chang Urban Ag?glomeration[J].Sustainability,2020,12(1):357.
[19] 唐曉靈,杜莉.基于引力模型的區(qū)域經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調研究:以陜西省為例[J].生態(tài)經濟,2020,36(7):164-169.
[20] 逯進,常虹,汪運波.中國區(qū)域能源、經濟與環(huán)境耦合的動態(tài)演化[J].中國人口·資源與環(huán)境,2017,27(2):60-68.
【責任編輯 栗 銘】