流域發展指數

流域是由河流、生態環境、社會經濟等子系統構成的開放的遠離平衡態的複雜巨系統，其本身就是或近似是耗散結構。利用流域發展指數（BDI）表征流域發展質量，它是基於熵值和耗散結構的綜合評價指標，表征了流域發展指標的不確定性和系統的穩定性。BDI數值越大表示流域發展質量越高，越趨於良性循環；數值越小表示流域發展質量越低，所處狀態存在一定的問題，需要加強監管，並採取一定的措施進行治理。

基本介紹

• 中文名：流域發展指數
• 外文名：BDI,Basin Development Index
• 提出：黃河勘測規劃設計研究院有限公司張金良董事長及其研究團隊  

定義

流域發展指數（BDI）是基於熵值和耗散結構的綜合評價指標，表征了流域發展指標的不確定性和系統的穩定性。

基本介紹

黃河流域是一個巨系統，其中要素多，關係複雜，既相互聯繫又相互制約。人民治黃以來，流域保護治理成效顯著，但仍存在一些突出問題，流域高質量發展需要打破傳統“頭痛醫頭、腳痛醫腳”的流域治理模式，從綜合治理、系統治理、源頭治理的角度開展更深入的研究，亟需流域發展質量綜合評估的研究。本研究基於系統科學和資訊理論等基礎理論，提出流域發展質量綜合評估理論，構建了流域發展指數（Basin Development Index，BDI），探索流域巨系統演變規律，為流域保護治理提供技術支撐和理論依據。

提出背景

黃河流域是一個生命共同體，其組成包括自然、經濟、社會、生態等各方面的要素，應以統籌“山水林田湖草沙”系統治理的思想開展流域保護治理工作。本研究從黃河流域生態保護和高質量發展頂層設計角度出發，將系統科學、資訊理論、耗散結構等經典理論與黃河流域保護治理工作實際相結合，提出以流域發展指數（BasinDevelopment Index, BDI）為決策依據的流域發展質量綜合評估理論，綜合評價流域巨系統演變狀態和發展質量，為黃河流域綜合治理、系統治理、源頭治理提供技術支撐。

研究過程

2021年4月6日下午，黃河水利委員會與國務院發展研究中心簽署戰略合作協定，在此合作框架下，黃河勘測規劃設計研究院與國務院發展研究中心資源與環境政策研究所在北京簽訂了戰略合作協定。簽約儀式結束後，雙方還舉行推進黃河流域生態保護和高質量發展研討會，就國家高質量發展評估指標體系、流域發展指數、生態文明和美麗中國建設評估指標體系進行了交流研討。

實踐套用

通過熵權模型和耗散結構模型（布魯塞爾器）計算，得到如下結果：

黃河流域在1980~2019年40年間的BDI值變化及與流域內治水相關的歷史大事件關聯情況，如圖所示。

流域發展指數演變與歷史大事件關聯圖

在40年內，BDI的均值為58.5分，最低值為1996年的50.5分，最高值為2019年的66.6分，總體趨勢為先降低後升高。在20世紀80年代，我國處於改革開放初期，流域內的經濟發展屬於起步階段，流域生態環境受到人類活動的負面影響有限。在1985以前，BDI都處在均值以上的水平，流域生態環境質量較高，流域綜合發展質量相對較好。1985年以後，BDI波動性下降，1996年達到最低值。該階段流域經濟發展水平逐步提高，但由於經濟發展的同時沒有足夠重視生態環境的保護和流域承載力的維持，導致流域生態環境狀況欠佳。在1996年之後，雖然發展波動性仍然存在，但由於流域科學決策、系統治理和重大工程的積極影響，流域系統總體發展趨勢向好。尤其在最近10年間，BDI指數的波動性減小，數值也較高。

結合黃河流域發生的重大歷史事件進一步分析黃河流域BDI指數變化。1982年和1984年，黃河水量豐沛，水沙關係協調度相對較好，致使河流健康指數較優，BDI受其影響較大，也相對較優。1992年8月，渭河支流發生洪水災害，花園口出現高水位、高含沙洪水，這一年黃河斷流現象加劇，其中利津斷面斷流82天。1995年，黃河全年斷流更長達122天。1996年8月，黃河發生96·8特大洪水。這一系列重大事件都導致了BDI的連續下降，至1996年達到最低值。1997年之後，隨著黃河萬家寨和小浪底水利樞紐相繼下閘蓄水，黃河水量統一科學調度初見成效，加之黃土高原水土流失治理、北方防沙帶治理及自然保護區建設等生態工程逐漸發揮作用，黃河流域BDI逐漸向好發展，至2000年左右達到了一個階段發展的高峰。2000年開始，黃河實現全線不斷流，並得到了較好的維持。2005年國家設立了三江源自然保護區，對黃河源頭區域的生態保護起到了關鍵作用，一定程度上維持了黃河總水量的穩定。2010年開始的黃土高原綜合治理工程，配合下游小浪底等水利樞紐的調水調沙，持續控制著中下遊河段的來沙量，使得下游水沙關係相對和諧。這些措施都為流域內經濟社會的可持續發展創造了較好條件，BDI指數持續上升。可以看到，黃河流域BDI指數的變化規律與流域內發生的若干重大事件有很強的關聯性，存在數值和時間上的回響關係。

需要特別指出的是，在近20年時間內，雖然黃河流域經過了持續不斷的治理，水沙關係和生態環境得到了一定程度的改善，但黃河複雜的自然條件、特殊的河情，決定了黃河保護治理的長期性、艱巨性和複雜性，尤其是在在消除洪水風險、保護生態環境、保障水資源等方面需要外界採取措施，持續進行治理和維護。

研究成果

發表相關論文EI一篇，申請專利三項。