黄河流域多尺度区域界定及其应用选择

左其亭 ，吴青松，姜 龙，张 伟

(1. 郑州大学 水利科学与工程学院，河南 郑州 450001； 2. 郑州大学 黄河生态保护与区域协调发展研究院，河南郑州 450001； 3. 河南省水循环模拟与水环境保护国际联合实验室，河南 郑州 450001)

黄河是中华民族的母亲河，孕育了世界上最古老灿烂的中华文明，保护黄河是实现中华民族伟大复兴的重要举措[1]。黄河流域具有丰富的战略性和基础性资源，在促进我国经济社会发展和保障生态、粮食、能源安全方面均发挥着十分重要的作用[2-3]。黄河流域涉及区域广阔，研究范围难以统一，为切实支撑和贯彻黄河重大国家战略，要求相关研究应具有针对性和目的性，因此多尺度界定流域空间研究范围并研究其应用选择具有重要意义。关于黄河流域的研究历来是热点问题，尤其是黄河重大国家战略提出以来，涌现出一大批研究成果，包括生态治理[4]、高质量发展[5]、水资源开发利用[6]等诸多方面。已有研究涉及了黄河流域不同的空间研究范围：高歌等[7]以自然流域为研究区，评估了流域内的降雨侵蚀力特征及其未来潜在变化；李贝歌等[8]将流域研究范围界定为除去四川和内蒙古东四盟市的8个省区，并以地市尺度测度了其工业生态效率。由上可知，由于不同学者的研究目的和考虑范围的差异，导致经常出现不同文献中研究范围和分区不一致的问题，故有必要系统梳理并进行流域多尺度区域界定。黄河流域的各种空间研究范围有着各自的特点，范围之间也不是彼此独立的，在诸多方面均呈现出明显的联系和区别，目前研究缺乏对上述内容的对比和讨论[9]。此外，黄河流域问题复杂多样、涉及学科庞杂，相应的研究内容较为丰富[10]，在开展流域保护与发展等相关科学研究时，应结合研究需求针对性选择合适的空间范围。针对不同的研究内容，依据什么原则选择相应的范围，哪些情况下可以或应该选择某个特定的范围，仍有待进一步探索。

综上，本文考虑不同研究目的和需求，结合文献分析和GIS技术，提出黄河流域的多尺度空间研究范围，按照不同方法和标准对其进行区域界定，并从多个角度对比分析不同区界方案，系统梳理研究内容对空间范围的选择情况，以期为黄河流域后续研究工作提供统一标准、参考依据和基础支撑。

1 多尺度研究范围及分区

1.1 不同尺度研究范围

以黄河流域自然范围为基础，同时考虑流域与行政区在资源开发利用、经济社会发展和生态环境保护等方面的关联性，总结得到黄河流域研究范围的4种界定方案，分别是黄河流域区、黄河干流流经区、黄河流域涉及区和黄河全行政区（图1）。黄河流域区（Yellow River basin）指黄河从源头到入海区间内水系所影响的地理上流域范围的区域（包括内流区），是以黄河干支流为骨干、控制面积为空间范围而划定的区域，主要依据水系特征和地形地貌进行确定。黄河干流流经 区（administrative regions that the Yellow River mainstream flows through）指九个省区境内黄河干流流经的所有地级行政区（市、州、盟）组成的区域，其主要地理特征是由黄河干流向两侧扩张。黄河流域涉 及 区（prefectural regions involved in the Yellow River basin）指黄河流域自然边界涉及到的所有地级行政区，包括干流流经区的同时向外侧进一步辐射，将整个流域全部包括在内。黄河全行政区（entire provincial regions that the Yellow River flows through）是指黄河流经的9个省区全境的所有行政区域。

图1 黄河流域多尺度研究范围Fig. 1 Multi-scale research ranges of Yellow River Basin

1.2 不同尺度的研究分区

1.2.1 黄河流域区流域区是研究黄河干支流及流域的自然地理范围和贯彻黄河重大国家战略的最直接区域，东西长约1 900 km，南北宽约1 100 km，地势西高东低，海拔差异明显。从西到东横跨青藏高原、内蒙古高原、黄土高原和黄淮海平原4个地貌单元，以内蒙古河口镇、郑州桃花峪为界，分为上中下游3部分，在此基础上又细分为8个二级流域区（表1）和29个三级流域区。其中，上游流域包括龙羊峡以上、龙羊峡至兰州、兰州至头道拐、内流区4个二级流域，面积约占52.5%；中游包括头道拐至龙门、龙门至三门峡、三门峡至花园口3个二级流域，面积约占44.6%；下游流域主要为花园口以下区域，占比仅约2.9%。黄河流域区涉及的九省区中，豫、鲁两省省会紧邻黄河，青、甘、宁、蒙、晋、陕六省区的省会或自治区首府均在流域内，与黄河的关系十分密切。流域内共有龙羊峡、刘家峡、海勃湾、万家寨、三门峡、小浪底等大中型水库219座，包括小型水库共计3 100余座，总库容约580亿m3。河套平原、汾渭盆地及引黄灌区等诸多农业生产基地遍布于流域内，同时也是我国重要的水电、煤炭、石油、天然气、有色金属储备基地。

表1 黄河流域区范围及基本情况[11]Tab. 1 Scope and basic condition of Yellow River Basin[11]

1.2.2 黄河干流流经区黄河干流自河源至入海口流经了青海1市4州、四川1个州、甘肃2市2州、宁夏4个市、内蒙古5市1盟、山西4个市、陕西3个市、河南8个市、山东9个市，共计44个地级行政区（表2）。从地形地貌上看，黄河流经了黄土高原水土流失区、五大沙漠地区，沿河两岸分布有东平湖和乌梁素海等湖泊、湿地，跨越了我国的青藏地区、西北地区和北方地区三大地理区域，涉及了干湿分区中的干旱、半干旱和半湿润地区。干流流经区总面积142.18万km2，是黄河流域面积的1.79倍，约占九省区总面积的39.8%，其中河南和山东流经的地级行政单元较多，而四川则仅有阿坝州。该区域是九省区的人口相对聚集地和重要的经济带，也是高新产业发展中心和创新示范区重点发展基地，拥有多个国家公园、水利风景区和重点生态功能区。区域内各地级行政区在充分享受黄河带来的发展机遇和综合效益的同时，也担负着河流生态环境治理、洪涝灾害防控、物种多样性保持等诸多责任，其对黄河的管理水平和能力直接影响河流的健康状态。

表2 黄河干流流经区及流域涉及区范围及其基本情况[12]Tab. 2 Scope and basic condition of administrative regions that the Yellow River mainstream flows through and prefectural regions involved in the Yellow River Basin[12]

1.2.3 黄河流域涉及区 如表2所示，黄河流域涉及区包括69个行政单元，总面积228.23万km2，约占九省区总面积的64.0%，其中包括了青海和宁夏的全部区域，其他省区的大多数地市也均被划分在内。该区遵循的划分原则是“行政区划与黄河流域范围存在重叠部分”的所有地级行政区均包括在内。需要补充说明的是，有些单元与流域关系不太密切，在研究时又被忽略掉，比如，有些文献把玉树州、海西州、甘孜州、武威市、陇南市、阿拉善盟和大同市去掉，针对最具代表性的62个行政单元进行研究[13]。黄河流域涉及区是黄河开发利用与保护的主要影响范围，因此，进行该区域界定是十分必要的。具体来说，二次开发工程（水力发电、防汛抗旱工程等）将使黄河带来的经济、社会、生态效益惠及流域涉及地区；反过来，各地区在黄河重大国家战略贯彻落实中也发挥着重要的作用，均需将黄河流域保护与发展纳入各自发展规划中，结合区位特点切实开展相关工作，将其一体化考虑有利于实现多地区的协同发展。

1.2.4 黄河全行政区黄河流域涉及九省区的全行政区总面积约356.86万km2，是黄河流域面积的4.49倍，大多数省区的流域面积远小于行政区面积，如四川和山东，而宁夏、陕西和山西的流域面积占行政区面积较大，均超过了60%（表3）。流域尺度上，青海和山东的流域面积分别为最大值（15.22万km2）和最小值（1.36万km2），占流域总面积的19.1%和1.7%。全国尺度上，九省区行政面积、人口、耕地面积和粮食产量均占全国30%以上，但GDP仅占25.0%，甘、青、宁和蒙四省区的风能和光伏发电装机总和均占到全国总量的45%以上[14]。九省区经济社会发展差异明显，呈阶梯状分布，上游地区发展相对滞后，黄河源头的青海玉树州与入海口的山东东营市人均地区生产总值相差超过10倍。从系统的角度看，黄河流域生态保护和高质量发展目标的实现，不只是某些地区或某个省份的事情，政策制度、法律法规、文化教育、科技创新、工程建设等诸多方面都需要九省区共同行动、团结合作。尽管部分省区黄河干流河段较短，且仅有小部分流域面积，但把九省区作为一个研究整体考虑，能够有效解决涉及多部门、多行业、多层次、多区域的复杂现实问题。

表3 黄河九省区范围及基本情况[11, 15]Tab. 3 Scope and basic condition of nine provinces along the Yellow River[11, 15]

1.3 其他研究范围及分区说明

除上述4种界定方案外，还存在黄河供水区、干支流及其缓冲区、涉及县级行政区、流域城市群等不同尺度研究范围。其中，黄河供水区是指将黄河水作为供水水源的所有地级行政区组成的区域，除九省区外还应将河北和天津考虑在内，包括干流流经区和跨流域调黄河水的地区，例如河南省除沿黄8市外还包括安阳、鹤壁、平顶山、许昌、商丘和周口6市[16]，山东省主要为沿黄9市和胶东4市（青岛、烟台、威海、日照）。干支流及其缓冲区主要是指黄河干支流河道水体及受其直接影响的岸边区域，相较于其他尺度可视为线型单元，范围相对较小。主要包括黄河干流，湟水、白河、黑河、洮河等13条主要支流和数百条溪川，及其对应的河床、河漫滩、阶地、谷坡等，是黄河环境状态和健康水平的直接反映区域。涉及县级行政区指黄河干流流经和行政区划内有黄河流域面积的县级行政单元，是对地级行政区的进一步细化，以该尺度开展相关研究的成果精度更高，对黄河流域保护与发展借鉴意义更大。但县级尺度的统计资料不完整、数据不易获取，部分县级行政区尚未形成完善的资料库，且由于涉及区域较多，工作量非常大。流域城市群是指位于黄河两岸、与黄河流域有较大重叠面积、主要由流域涉及地级行政区组成的七大城市群，分别为兰西、宁夏沿黄、呼包鄂榆、晋中、关中平原、中原和山东半岛城市群。城市群建设能够增强中心城市的辐射带动作用，带动城市群内部其他城市的发展，实现资源的优化配置，以城市群尺度进行研究能够揭示黄河周边城市的经济、社会、政治、文化发展在空间上的集聚现象和差异程度。

2 不同尺度区域界定方案对比分析

2.1 空间范围方面

基于以上4种尺度划分的区域，其面积的大小关系为：黄河全行政区＞流域涉及区＞干流流经区＞流域区，在范围上具有明显的阶梯性。但在地理位置上，四者之间并不是严格的包含关系，其中流域区为自然地理范围，最能体现流域的河湖水系、水文气象、生态环境等特征，干流流经区遵循“黄河干流流经的地级行政区”的原则确定，主要反映黄河沿岸地级行政区的情况，因此并未完全包括流域区，即流域区内部分地级行政区由于离干流较远未被划入。相较而言，流域涉及区同时包括了流域区和干流流经区，并在二者的基础上进一步扩大，黄河全行政区是目前黄河流域研究的最大行政区单元，完全将流域区包含在内，呈现出由流域区向四周发散的空间特征。

2.2 研究内容方面

一般而言，流域区直接以流域整体或流域内不同地段、分区为研究对象，不以行政区划来近似反映其基本情况，研究内容旨在分析流域的各种自然特征和科学解决流域特有的复杂问题，如资源数量调查评价，流域水沙关系、水文气象特征分析等。干流流经区和流域涉及区则以各自对应的地级行政区为研究单元，立足于“干流流经”和“流域涉及”两个基本原则，考虑黄河的作用和影响，分析各地区对黄河的开发利用和保护情况。黄河全行政区主要把沿黄九省区作为研究对象，是目前常用和较易开展研究的尺度，研究内容丰富，重点关注不同省区之间空间分布和时间演变的对比分析[17]。

2.3 行政管理方面

目前，黄河流域各方面工作的协调管理由黄河水利委员会总体负责，其作为水利部的派出机构，在发挥水利行业特色和优势的同时也存在着行业局限性，不能全面解决黄河流域保护和发展的诸多问题。黄河全行政区中九省区的行政管理体系均已十分完善，有些也已经针对黄河流域成立了专门的综合性部门或机构，但上下游、左右岸如何系统保护与治理，不同省区之间如何协同发展仍尚未明确，“条块分割”、“多龙治水”的局面依旧存在。由于干流流经区和流域涉及区主要由九省区的地级行政区组成，各地区虽然能够依据自身条件贯彻好黄河重大国家战略，但地区之间存在着受辖于不同省区政府的隔阂，难以实现区划范围的统一管理。因此，在黄河流域生态保护和高质量发展方面，既要基于流域区范围，又要考虑行政区范围，统筹考虑，协同治理，统一管理。

3 不同研究内容对空间范围的选择

开展黄河流域相关研究时，应针对不同的研究内容或需求选择合适的空间范围。不同空间范围的选择建议如下，供研究参考和横向对比。

3.1 选择黄河流域区的情况

（1）自然地理特征研究：包括气候（气候类型、气温、降水、干湿变化）、地形（地形类型、海拔、地貌）、土壤（分类、肥力、特点）、植被（种类、分布状况）等。（2）资源禀赋调查评价：包括水资源、耕地、能源、粮食、矿产、有色金属等资源数量、质量和开发利用情况调查，再分析其格局变化与分异趋势，评估其带来的经济、社会及生态效益。（3）水沙调控与水安全保障：包括黄河泥沙（产生原因、形成过程、分布规律、水沙关系、作用机制、和谐调控）分析、水土流失防控与治理、水利工程空间布局优化、重大工程间水资源联合调度、流域水资源供需关系分析、水安全保障布局和措施等。（4）流域生态环境保护：如“山水林田湖草沙冰”共同体构建及治理平台搭建、生态监测-预警系统构建及风险防控、生态环境区划及分区目标优化、水源涵养能力保护及修复等。（5）其他方面：如流域横向生态补偿机制和制度、土地利用变化与生态系统服务价值响应、植被演变格局与气候变化关系、流域径流演变特征分析与模拟等[18]。

3.2 选择黄河干流流经区的情况

（1）分析黄河对地区发展的作用：如防洪工程滩区移民安置和补偿、洪涝灾害防控及洪水资源化利用、沿岸风土聚落及地域分布特征等。（2）研究地区发展对黄河的影响：如污废水排放特征及空间格局分析、污染密集型产业集聚与河流健康关系评估、人为净磷输入对水体危害、河流污染成因分析及系统治理等。（3）黄河沿线资源开发与保护：包括沿黄生态廊道建设与管理、水利风景区开发建设、国家生态功能区建设、文化旅游融合发展等。（4）其他方面：主要是内容与黄河存在关联、同时又具有地区特色的一些研究，如黄河经济带协同发展策略制定、生态足迹与经济增长关系分析、产业生态化评价及路径优化等。

3.3 选择黄河流域涉及区的情况

（1）内容与黄河流域存在关联，同时具有地区特色的研究：如虚拟水消费与贸易核算、区域生态安全评估、农业面源污染影响因素辨识、信息联系网络空间结构架构、区域发展优势与经济带生成可能剖析等。（2）高质量发展产业布局和绿色发展研究：包括产业结构调整和高新技术产业发展、重点产业（如煤炭、化工等）布局优化、匹配黄河国家战略的工业布局模式研发、现代化经济体系和创新体系建设等。（3）国家战略导向下相关措施对地区发展影响研究：如环境规制对绿色全要素生产率和经济增长、环境治理激励对生态效率提升、技术创新对城市绿色发展等方面。（4）其他方面：主要是考虑行政区内流域影响和战略目标实现的一些研究，如经济-人口-资源-环境和谐发展水平评估[19]、水资源承载能力评估及调控、城镇化与生态安全交互作用分析、生态保护与高质量发展耦合关系等。

3.4 选择黄河全行政区的情况

（1）需要打破省区行政壁垒的研究：如上、中、下游协同推进高质量发展对策制定及实施、跨省区污染联防联控法律机制设计、碳达峰与碳中和实现路径优选、黄河流域国家级综合性立法等。（2）涉及诸多方面的复杂问题研究：空天地一体化大数据平台构建、水-能源-粮食协同优化及和谐调控、流域高质量发展“内外循环”建设、省区间经济协同发展合作机制构建、绿色产业与“一带一路”和大运河文化带协同发展、水资源税改革等。（3）保护、传承、弘扬黄河文化：包括黄河文化遗产保护、黄河国家文化公园建设、文化传承思路方法及制度体系探索、黄河文化传播途径塑造、河流-景观-遗产互联式保护等。（4）其他方面：如高质量发展水平评估及预测、经济社会发展空间均衡程度量化、科技创新水平和能力提升等。

3.5 其他情况

（1）选择黄河供水区的情况。主要是推进水资源节约集约利用的相关研究：包括水权市场建设及交易管理、黄河水量综合-动态-和谐分配、水资源综合规划与管理、水资源科学调度、水资源适应性利用、水资源系统评价体系构建等。（2）选择干支流及其缓冲区的情况。①针对干支流河道的研究：如河湖水系格局演变及均衡管控，河流水质[20]、水环境、水生物调查评价，河流健康评估及生态流量保障，河流水体遥感提取及径流量反演等。②针对干支流缓冲区研究：如典型岸线保护与利用、区间河段植被恢复和物种保育、下游滩区及三角洲协同治理、淤地坝拦沙作用及效果评估等。（3）选择涉及县级行政区的情况。①以县级尺度开展更为合适的研究：如黄河水患与社会响应剖析、县乡村三级国土空间规划、生态系统服务供需关系分析等。②旨在摸清县级行政区情况的研究：如农业水土资源利用评价及均衡优化调控、碳排放格局演变及空间效应测度、居民脱贫情况及幸福感调查等。（4）选择流域城市群的情况。主要是科学认识流域城市群协同发展状况、助力流域整体乃至全国经济发展的相关研究，如中心城市带动作用量化评估、城市群经济联系和网络结构比较、城市群合作格局优化、“几”字湾都市圈协同发展路径优选等。

4 结 语

立足于黄河重大国家战略目标任务和不同研究需求，依据不同的界定标准和方法，将黄河流域空间研究范围界定为黄河流域区、干流流经区、流域涉及区、全行政区4个尺度，还考虑了黄河供水区、干支流及其缓冲区、涉及县级行政区、流域城市群4种范围；从空间范围、研究内容、行政管理3个方面对不同尺度的区域界定方案进行了对比分析，明确了不同方案之间的差异性和一致性；分析了不同空间范围的应用选择情况并给出了相应的原因，为将来针对性开展黄河流域研究提供借鉴和参考。

本文探索性地提出黄河流域区域界定方案并分析其应用选择，由于认知的局限和文献检索的不充分，所述内容可能不全面，未来仍有待进一步完善。需要特别说明的是，文章主要提出流域空间研究范围的界定方法，受行政区划调整、数据不一致等客观因素的影响，具体结果可能与其他文献有所偏差；此外，黄河流域研究内容涉及方面较多，虽然尽力搜集整理，但在应用选择中提到的可能只是一部分，开展其他研究时可参考选择对应的空间范围。