木白河流域生态环境治理效果及影响因素

万晓安,余红敏

(贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司,贵阳 550002)

0 引 言

改革开放以来,我国不断以资源消耗与生态环境破坏为代价实现了经济的快速发展［1-3］。粗放式发展经济方式导致我国生态环境遭受严重的破坏,农村地区河流域逐渐受到社会各界的广泛关注［4-5］。木白河为长江流域乌江水系六冲河左岸一级支流,主要涉及大方县六龙镇、羊场镇、黄泥塘镇、理化乡共1个县4个乡镇。随着流域内乡镇经济的发展,近年来区域生态环境问题不断显现［6-7］。在2021年木白河市级河长巡查及2022年环保督察中,都发现了一系列水环境问题。因此,如何将区域发展与生态环境保护平行推进,筑牢长江上游生态屏障,实现“绿水青山就是金山银山”,是目前亟待解决的问题。

鉴于此,解决木白河流域生态环境的问题成为相关研究领域的重点。木白河流域覆盖面积大,各区域的生态环境与影响因素各不相同。因此,本文以调查所得数据为参照,从木白河生态环境的现状分析角度入手,建立评价该地工程生态环境治理效果的指标体系。在评价结果的基础上,探究对河湖流域实际生态环境影响较大的因素,按照制定方案措施治理木白河,旨在为农村生态环境的改善与治理提供全新的视角。

1 研究内容与方法

1.1 木白河流域概况

木白河属于长江流域乌江水系六冲河左岸一级支流,其流域形状南北长东西窄,流域面积352km2,干流河长44km。河流发源于贵州省大方县六龙镇大坡,干流由北向南流经六龙镇、羊场镇、黄泥塘镇、理化乡共4个乡镇,至大方县理化乡钟家桥汇入六冲河(洪家渡水电站库区)。木白河流域位于E105°41′-E105°41′,N26°57′-N27°11′之间,地处贵州省西北部大方县东部,有国道321、县道004横穿而过,交通条件较好。木白河流域为暖温带季风湿润气候,主要表现为气候温和、四季分明、昼夜温差大、日照时数少等特点。根据该地气象站统计结果,流域平均气温11.8℃,最热月为7月份,最冷月为1月份。流域多年平均降雨量1 112.9mm。年平均日照时数约1 335.5h,夏季最多,冬季最少。木白河流域地势呈北高南低分布,决定了主要河流的流向。流域内属中山切割地貌,以丘陵谷地和岩溶地形为主。地势北高南低,高程差异大,最高2 093m,最低1 010m。流域内岩溶较发育,形成溶洞、溶蚀裂隙、洼地、落水洞和地下暗河等岩溶地貌。河谷一般呈V形,山高谷深,峰谷高差较大;源头山体植被相对较好,地表水丰富,河网密度高;中下游山体植被相对较差,土壤覆盖层较薄,水土流失严重,地表水缺乏。木白河流域水系基本情况见图1。

图1 木白河流域水系基本情况

1.2 木白河治理工程

木白河工程治理范围包含木白河干流(44km)及其支流干河(10.1km)、朱仲河(3.5km),治理总河长57.6km。治理范围内共包含4个乡镇、30个村寨、31 068户人家,分别为大方县的六龙镇、羊场镇、理化乡、黄泥塘镇。根据木白河流域内的整体情况,治理工程所要实现的目标主要有区域内的水污染问题,确保“水环境改善、水生态良好、水资源持续、水安全保障、水文化丰富”。同时,实现区域内所有生活污水处理厂全部达到一级A排放标准,污水收集系统全面完善。此外,有效治理流域范围内农业面源污染,实现化肥农药使用量显著减少、利用率明显提升,农膜、畜禽粪污综合利用率提高的目标。最后是切实改善木白河水质,确保木白河流域内居民饮水安全,从源头改善六冲河、乌江水质,从而使长江流域内水质得到改善,促进长江经济带的发展。木白河流域内治理工程所要实现的目标示意见图2。

图2 木白河流域内治理工程实现目标

木白河流域治理目标中水资源开发利用是核心,也是生态治理效果评价的中心内容。通过分析木白河的水资源条件、水系结构、主河道比降情况,分上、中、下3段分别进行水力资源理论蕴藏量计算,得到木白河水力资源理论蕴藏量为19.61MW。在工业用水方面,根据现场调查并结合《中小企业划型标准规定》(工信部联企业［2011］300号)划分依据,木白河干流沿线虽然存在2个规模以上工矿企业,但均未向木白河河道中取水,因此木白河无工业规模用水情况。在农业用水方面,木白河干流沿线取用水户主要为灌溉取水和生活取水,不涉及大面积灌区,且种植土地分散,沿河调查发现灌溉渠道较少,农业用水量小。在生活用水方面,木白河干流存在1处饮水安全工程的饮用水源取水点,位于黄泥村乌溪电站拦水坝处,主要向理化乡和黄泥塘镇供水,日供水量3 700m3。干流沿线村民饮用水主要为天然水井、两岸山泉水。在取排水方面,木白河干流存在1个规模以上取水口(乌溪水厂取水口),该取水口位于黄泥村乌溪电站拦水坝处;乌溪水厂内设有3台水泵,该工程受益范围为理化乡和黄泥塘镇,主要解决19 000户居民饮水问题,日取水量为3 700m3。在河道利用方面,木白河上兴建有小水电站3座,分别为晶晶电站、乌溪电站、木柏河电站,总装机1 700kW。

1.3 研究方法

研究根据木白河流域所要实现的生态治理目标,在合理性、可行性、层次性、客观性和指标数量科学性原则的指导下,筛选出合适的指标,设计出符合木白河生态环境治理效果的评价指标体系。其中,客观性原指的是能够真实反映流域内生态治理问题的指标,即根据实际出发、具体情况具体分析地进行指标选择［8-11］。该流域以水污染治理目标为主,重心在水生态环境的治理效果,研究设计的木白河流域生态环境治理效果评价指标体系见表1。

表1 大方县木白河流域生态环境治理效果评价指标

从表1可以看出,所设立的一级指标包括水环境安全响应情况和水环境资源。在水环境安全响应情况指标中,分为废水处理率、废水投资占比和水资源开发利用投资占比3个二级指标。其中,废水处理率是总排放量中生活污水和工业废水量所占的比重;而处理该部分废水所需要的资金投入与该地GDP的比值即为废水治理资金投入占比;水资源开发利用投入占比则是对一条河流进行水资源开发利用的投入与当地GDP的比值［12-13］。在水环境资源指标中,分为人均水资源量、植被覆盖率、治理水土流失面积和人均水景面积。其中,人均水资源量是当地水资源总量与流域内总人口的比值;植被覆盖率通过绿化覆盖面积与总建成面积的比值得到;人均水景面积通过水景建筑总面积除以总人口得到;治理水土流失面积包括流域内所有采取相应治理措施进行治理的总面积之和。

在确立木白河流域生态治理效果评价体系的基础上,研究首先通过熵值法确定各指标的权重。熵值主要针对信息无序化进行度量,当所得熵值越大时,表明该系统中含有的信息量实际上越小,则系统中存在某项属性具有的变异度同样越小［13-14］。反之亦然,当该系统的熵值越小时,实际信息量就越大,某种属性的变异度同样越大。通过计算各指标的观测值,得到其包含的信息量大小,熵值法便能以此确定相应的指标权重。熵值法通过式(1)得到各指标的权重值,公式如下:

(1)

式中:i为指标;n为该指标的样本数量;w为对应该指标的权重;pij为该指标中第j个样本的占比。

2 木白河流域生态治理效果评价

研究结合木白河流域基本情况和治理工程,以该地面临的水污染实际情况确立生态治理效果的评价体系。表2为木白河流域治理效果评价指标的对应权重值。从表2可知,在一级指标中,木白河流域的水资源环境权重为0.4971,占据较大比重,是该地治理效果评价的重点方向。同时,水资源环境中的人均水资源量和水土流失治理面积是该流域治理效果的重要体现。

表2 大方县木白河流域生态环境治理效果评价指标对应权重值

木白河流域2014-2022年生态环境治理效果的评价结果见图3。从图3(a)可以看出,在综合技术效率均值方面,全国水平在0.2～0.4区间范围内波动,而木白河流域均在0.25以下,表明其综合治理水平相较于全国仍然存在一定差距。但全国水平整体上呈下降趋势,木白河流域的治理水平仅在2018年有较大的下降,随后出现明显的上升趋势,并且结合当地情况可知,这种上升趋势还会持续,表明治理能力仍然在继续提升。在规模效率均值方面,全国水平在0.35～0.45范围内小幅度波动,总体保持稳定,而木白河流域有着显著的增加趋势,自2016年开始呈曲折式缓慢增加,直至2022年,效率均值达到0.4,与全国水平保持一致。同时,木白河流域的规模效率均值仍然呈上升趋势,治理效果较好。

从图3(b)可以看出,木白河流域内的人均水资源量在2014-2022年的评价值逐年增长,在2022年趋近0.6,处于较高水平。同时,废水治理资金投入占比和废水处理率的评价值呈明显的上升趋势,特别是废水治理资金投入占比的评价值在2022年已经达到0.8以上,验证了该地对水污染治理的大规模资金投入,废水处理率的提高也表明其治理水平得到明显提高。此外,该地植被覆盖率和人均水景面积的评价值有较大幅度的下降,表明对于植被和水景建筑的重视程度相对匮乏,有待进一步提升。

针对木白河流域内2014-2022年的生态环境治理效果进行综合评价。为减少误差造成的影响,每年取3次综合评价结果进行对比,见图4。从图4可以看出,在2014-2017年,综合评价值的均值分别为0.419、0.458、0.564和0.543,总体水平较低,并且变化不大。从2018年开始,综合评价值的均值呈逐年上升趋势,2018-2022年的均值分别为0.607、0.688、0.732、0.737和0.733。同时可以看出,2017-2018年提升较大,为0.064。而在2019-2022年,综合评价值在0.7左右,相对较为稳定,并且综合评价值不低。由综合评价结果可知,木白河流域内的治理效果较为明显,呈现向好趋势。

图3 木白河流域生态治理评价结果

图4 2014-2022年木白河流域生态环境治理的综合评价结果

针对木白河流域生态环境治理效果的影响因素进行分析。结合该流域水污染情况,利用Tobit模型对人均GDP、耕地面积、水资源开发利用投入占比、废水污染投入占比、人均水资源量5个变量进行回归分析,结果见表3。由表3可知,人均GDP、人均水资源量、水资源开发利用投入占比和废水污染投入占比与生态治理效果的相关性十分显著,四者的系数分别为0.3765、0.2478、0.2347和0.0236,均为正数,表明这4种因素能够对木白河生态治理效果起着明显的促进作用,是影响其效果的主要因素。因此,应在发展经济的基础上,加大水资源开发和废水污染的投入,同时注重水资源的合理调度,逐步提高人均水资源占有量,从而进一步提升木白河流域的生态环境治理效果。

表3 木白河流域生态环境治理效果的影响因素分析

3 结 论

木白河流域以水环境为中心的生态治理,对当地生态和经济的发展起着重要作用。本研究通过分析流域内水文、地形及治理工程目标,构建了相应的生态治理效果评价体系。结果表明,木白河流域的水资源环境权重为0.4971,占据较大比重;综合技术效率均值方面,木白河流域均在0.25以下;2018-2022年综合评价值的均值分别为6.07、6.88、7.32、7.37和7.33;影响因素的回归分析中,人均GDP、人均水资源量、水资源开发利用投入占比和废水污染投入占比的系数分别为0.3765、0.2478、0.2347和0.0236。表明该地治理效果较好,但仍要将经济发展作为基础,逐步提升治理投入,以进一步优化治理效果。