流域水环境承载力聚类分区方法研究——以湟水流域小峡桥断面上游为例

流域内社会经济发展水平与水资源环境条件存在空间差异,导致水环境承载力具有空间差异特征.因此,有必要在流域水环境承载力分区基础上,实施差异化监管.以湟水河流域小峡桥监测断面上游为例,基于国家控制单元划分16个子单元,从水环境承载力大小、水环境承载状态、水系统脆弱程度及水环境承载力开发利用潜力4个角度,构建水环境承载力聚类分区指标体系,并对其进行量化.在此基础上,利用k-均值聚类法对控制子单元进行合并分区.通过轮廓系数验证,将研究区划分为4类最合理,即重点保护水环境敏感区、限制开发水资源约束区、控制开发水环境超载区和优化开发高开发潜力区.针对不同分区特点,提出具有针对性的水环境承载力双向调控措施,为流域水系统精细化管理及可持续发展提供科学依据.     

面向控制单元的北运河水环境承载力预警研究

北运河流域水环境承载力严重超载，危及流域可持续健康发展.为了响应“水十条”关于建立水环境承载力监测预警的需求，基于径流模拟模型与河流一维水质模型的水资源量和水环境容量核算，构建了基于人工神经网络法的北运河流域水环境承载力预警模型，并面向水污染控制单元，开展北运河流域水环境承载力预警研究.结果表明：多变量的神经网络预警模型相较于单变量模型拟合程度更高；2018年北运河1/2以上控制单元的水环境承载力呈超载状态，其中心城区及下游地区的超载情况较为严重.最后，针对超载严重的地区，基于双向调控提出排警对策，为北运河流域水系统规划提供科学依据.     

基于结构方程的流域水环境承载力评价——以湟水流域小峡桥断面上游为例

针对流域水环境承载力评价中指标体系构建及权重确定缺乏客观依据的问题,以湟水流域小峡桥断面上游为例,通过兼顾压力与水环境承载力的控制断面水质影响路径分析,建立了面向水环境承载力评价的结构方程模型(Structural Equation Modeling, SEM);在此基础上,构建了湟水流域的水环境承载力综合评价体系,并获得各指标权重,进而利用向量模法对流域水环境承载状态进行了综合评价.结果表明:SEM模型能够定量反映土地利用/景观格局及污染物排放因素与水环境承载状态的相关关系;SEM模型的路径分析可为水环境承载力综合评价指标体系的建立提供科学依据;由SEM模型得到的路径影响相关系数,可为权重的确定提供新的科学方法;研究区16个控制子单元呈上、中、下游水环境承载状态逐渐变差的梯度特征;最后,针对湟水流域不同区域的社会、经济、环境和资源差异,从流域水环境承载力双向调控的角度,提出改善水环境承载状态的相关建议,进而为流域水系统持续协调发展提供精细化管理支撑.     

小流域水环境承载力评估预警分析

水环境承载力是衡量流域可持续发展的重要指标之一.文章以亮子河流域水环境现状为基础,建立了基于水资源-水环境-水生态的复合评价体系,并应用于小尺度优控单元的水环境承载力的评估、预警工作.结果表明,亮子河流域在2012年为临界超载-黄色警情,2013年水环境承载力转好,变为蓝色警情,2014～2018年均为超载-橙色重警,...     

基于系统动力学和向量模法的亮子河流域水环境承载力评价

文章以亮子河流域水环境现状为基础,建立了基于系统动力学模型和向量模法的水环境承载力评价体系,从水资源、社会经济和水环境3个方面对水环境承载力的变化情况进行评估,并提出超载流域水环境承载能力的调控对策。结果表明,亮子河流域在2013年承载力情况最好,2015年承载力最差,2014～2018年属于轻度超载。以2018年为调整起点,4种调整方案均可以实现水环境承载力的提升。通过总结提升方案可知,提升对策应该以水资源量提高为主,社会经济指标提高为辅,兼顾提升水环境质量,可以有效的提高亮子河流域的水环境承载力整体水平。     

流域水环境风险评估进展及其调控研究

基于流域水环境风险因子辨析,进行流域尺度水环境风险评估研究,并提出水环境风险调控策略。依据社会经济发展与流域水环境质量的相关关系,梳理和辨析流域水环境风险源及其相关因素,从企业和工业园区2个层面探讨了水环境风险来源、风险指标体系构建、风险等级划分及风险评估方法;结合流域特征和污染物成分、数量等与水环境风险水平的响应关系,从氮磷、有机物、重金属三个方面对流域水环境风险指数选用、风险分级评估等进行了探讨;最后,从预防、预警和应急处置等方面提出流域水环境风险调控策略。     

基于BP神经网络的水环境承载力预警研究——以北运河为例

为了预测水环境承载力未来可能出现的超载状态并提出警告,达到水环境风险管控的目的,本文构建了基于BP神经网络的水环境承载力预警方法体系,并在北运河流域开展了实证研究.所构建预警模型包括COD、氨氮、总磷承载力预警子模型和水资源承载力预警子模型,且模型拟合效果较好（平均绝对百分比误差在20%左右）.研究结果表明：朝阳区、海淀区等8个行政区落在了红灯重警区域,水环境承载力超载状况最为严重;位于北运河中下游的石景山区、广阳区、北辰区和香河县处于橙灯中警区域;昌平区、顺义区等5个行政区处于黄色轻警区域;怀柔区和延庆区处于绿色无警区域,状况较好.最后,为了排除警情,基于双向调控的原则,本文从水环境全过程控制角度,分别对各区域提出了调控区域人口规模及经济发展方式、治理面源污染等具体排警措施.     

流域总量控制下赣江流域控制单元划分技术

作为“控制单元的总量控制技术”的关键环节,控制单元的概念、内涵及划分方法一直存在较大分歧,其重要性没有得到应有的体现. 在分析欧美控制单元的基础上,提出了控制单元的概念(基于“控制单元的总量控制技术”的理念,为实现水环境容量总量的计算、分配和管理等目标,综合考虑水文、水环境、水生态和水体使用功能等因素而人为划分的水质目标管理单元),并阐述了其内涵. 基于GIS技术,采用多指标空间叠加分析和专家判断方法,提出了不同尺度流域的控制单元的划分原则、指标体系及技术路线,并以赣江和锦江流域为例进行了控制单元的划分,赣江流域划分为17个1级控制单元、57个2级控制单元;锦江流域划分为4个控制单元. 对锦江流域开展了非点源参与下动态水环境容量计算及控制单元总量动态分配,丰水期COD_Mn和NH₄+-N水环境容量分别占研究区年总容量的63.4%和60.6%. 假设总量利用率为70%,将控制单元的分配结果作为SWAT(soil and water assessment tool)模型的点源输入,验证控制单元划分方案的可行性,模拟结果显示,良田和均车断面的ρ(NH₄+-N)均满足GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类水质标准的要求,说明划分方案可行.      

2008年滇池流域水环境承载力评估

自20世纪70年代以来,随着经济迅猛发展以及人口的快速增长,滇池流域的水环境问题日益突出. 为深入了解造成当前水环境问题的根本原因,以水资源承载力和水环境承载力作为广义水环境承载力的基础进行综合分析,并且利用水资源供需平衡和水资源承载压力度反映水资源承载力,利用水环境承载率反映水环境承载力. 结果表明:滇池流域TN和TP的水环境承载率分别为0677和0355,处于超载状态,是导致滇池流域严重富营养化的主要原因;水资源承载压力度为145,远大于供需平衡,同样也处于超载状态,实际水资源盈亏为-59 037×104 m3,缺失严重. 因此,滇池流域水质型和资源型缺水问题共同存在.      

基于水质和水量视角下的水环境承载力研究——以高淳固城湖流域为例

以江苏高淳固城湖流域为例,从"水质"和"水量"不同角度综合分析流域水环境承载力。选取COD和NH_3-N为主要污染因子,通过一维稳态水质模型与物料衡算模型计算固城湖流域纳污能力,进而推算"水质"角度固城湖流域承载力;通过综合计算流域内可利用的水资源量推算其对流域内社会经济系统的支撑能力,即"水量"角度的承载力。结果表明,固城湖流域COD和NH3-N的纳污能力分别为8 483.97和622.47 t/a;不同水功能区纳污能力差别较大;基于水资源量的承载力基于COD的水环境承载力基于NH_3-N的水环境承载力;NH_3-N污染是目前固城湖流域发展的主要限制性因子;基于水资源量的承载力虽然较高,但存在季节性缺水的风险;应从多角度、有重点地提高固城湖流域水环境承载力。     

台州市流域水环境承载力研究

采用指标体系评价法研究台州市椒江水系和金清河网水环境承载力,选取了水资源开发利用水平、经济社会发展水平、环境纳污水平、环境保护与治理水平四大类17个评价指标,通过层次分析法对椒江水系、金清河网两大流域水环境承载力现状进行评价,研究结果表明两大流域现状水环境承载力综合指数分别为0.7644和0.5808,属于山溪型流域的椒江水系水环境承载力能力远大于平原河网型的金清河网.并进一步设置了四种中远期情景方案,预测不同发展模式下水环境承载力变化情况,结果表明四种方案对提高流域水环境承载力贡献大小关系为:方案2>方案3>方案4>方案1,提高环保投入、加强环境治理水平的方案对流域水环境承载力提升最有利.     

沁河流域水环境约束分区与景观格局优化

以沁河流域(山西省晋城市段)为例,将流域划分为2个一级评价单元和14个二级评价单元,从自然环境因素和社会经济因素选择相应指标进行评价;在此基础上,基于GIS技术和生态因子叠置法,从水环境敏感性和水环境压力2个方面综合考虑了流域水环境现状,根据水环境敏感性和水环境压力的等级划分,将流域水环境划分为低压低敏感区域、低压高敏感区域、高压低敏感区域和高压高敏感区域4类区域,针对各类区域的现状提出了相应的景观格局调整方案并提出了全流域的景观格局布置思路.山地生态系统和平原生态系统有机结合的生态网络格局,将有力改善沁河流域的水环境现状.      

基于时差相关分析和模糊神经网络的白洋淀流域水环境承载力评价预警

为实现水环境承载力评价和预警,运用耦合DPSR模型和时差分析方法构建了白洋淀流域水环境承载力监测预警指标体系,并结合神经网络与模糊数学构建了T-S模糊神经网络模型,根据控制图法确定了监测预警指标阈值,解决了水环境系统的随机性和模糊性问题,最终实现了白洋淀流域水环境承载力的有效评价和预警。结果表明:1)白洋淀流域水环境承载力在2012-2015年处于较弱承载状态,在2016,2017年处于中等承载状态,现状评价等级由Ⅳ级(橙色警灯)转变为Ⅲ级(黄色警灯);2)在现状发展趋势下,2018-2035年白洋淀流域水环境承载力整体呈先上升后下降趋势,自2026年以后流域水环境整体呈恶化状态,水环境承载力逐渐从中等承载(黄色警灯)向较弱承载(橙色警灯)和弱承载状态(红色警灯)转变;3)未来区域人口的增长和雄安新区的快速发展会给白洋淀流域水环境带来巨大压力,因此可加大区域水环境保护力度,实施基于空间单元的精细化环境管控方案,推动区域经济绿色转型,促进区域水环境质量全面改善和良性发展,以提高区域可持续发展水平。     

宁夏水环境承载力的定性研究——以COD和氨氮为例

主要介绍水环境承载力的研究背景、水环境承载力的定义、研究现状,以宁夏的水资源状况、自然条件、经济技术水平、科技水平建立水质水环境承载力评价指标体系,确定评价准则.根据统计年鉴、年报、调查的水文资料,选取宁夏地区的五个城市作为宁夏水环境承载力评价单元,分析宁夏市级水环境承载力状况,给出了技术路线图,根据水质水环境承载能力的评价结果,可知宁夏各区(除固原市)及宁夏全区的水质水环境承载力处于"临界超载"状态,其中固原市严重超载.     

三峡库区突发性水环境风险分区应用研究

流域水环境风险分区是区域风险管理的重要技术支撑,从突发性水环境风险作用及响应控制角度出发,提出了风险分区指标体系和量化分级方法,涵盖风险源危险性、受体敏感性及应急能力等3类要素10项指标;以三峡库区重庆辖区为研究对象,完成了区县级行政单元的突发性水环境风险分区。研究结果表明,三峡库区重庆辖区突发性水环境风险的高风险区主要分布在长寿等8个区县,区域以高风险企业、敏感目标均密集为主要特点;中风险区主要分布在璧山等10个区县,大部分属都市功能拓展区;低风险区主要分布在城口等20个区县,集中在渝东南、渝东北区域。结合分区分级结果,提出了相应的突发性水环境风险管理对策。     

信阳市水环境承载力评价及优化对策建议

选取社会经济、水资源、水环境、水生态4个子系统的18个指标,构建了信阳市水环境承载力评价指标体系。通过确定指标的标准值及权重,采用模糊综合评价法,建立了信阳市水环境承载力综合评价体系,并对信阳市水环境承载力进行了评价。结果表明:2017年信阳市水环境承载力处于轻度与濒临超载临界状态,接近危机状态,但总体上呈现上升趋势;根据水环境承载力预测因素,基于综合评价指标,预测2020年信阳市各县(区)水环境承载力处于濒临超载状态,至2030年仍处于濒临超载状态,但水环境综合评价值有较大幅度提高;结合水环境承载力评价结果,针对性地提出了信阳市水环境承载力优化对策和建议。     

基于环境质量标准的长江经济带水环境承载力评价

长江经济带是我国重要的生态安全屏障,也是我国经济发展的重心所在,开展水环境承载力评价对于促进长江经济带绿色发展具有重要意义。本文基于环境质量标准的承载力评价方法对长江经济带的11省(市)各区县单元的水环境承载力进行评价,并进行超载成因分析。结果表明,2016年长江经济带水环境形势整体上处于临界超载状态,其中上海市超载程度最为严重。从单项水污染物指标数值来看,长江经济带除湖北省(无数据)外的10省(市)中总氮(TN)超标指数超载状态最为严重,超载率为70%;从污染物超载状态在地市(州)的空间分布来看,总氮和总磷(TP)是长江经济带的首要污染物,其中安徽省亳州市、宿州市和阜阳市等市超载严重,整体呈现出长江中下游地区超载严重的空间格局。     

流域水污染防治“十二五”规划分区方法与实践

流域规划分区管理是国内外流域治理的普遍经验,为逐步改变中国流域管理与区域管理“两张皮”的局面并促进两者的真正结合,阐述了进行流域规划分区的必要性和意义。《重点流域水污染防治规划（2011-2015年）》强化了分区、分级和分类防治的策略,构建了流域一控制区一控制单元的三级规划分区管理体系,提出了分区原则和方法,明确了流域、控制区和控制单元的范围及边界的划分方法,将8个重点流域划分为37个控制区、315个控制单元,确定了“十二五”水污染防治格局。同时筛选出118个重点控制单元,分为水质维护型、水质改善型和风险防范型3种类型,分类制定差异性的水污染防治综合治理方案,为未来流域的精细化水环境管理奠定了基础。     

甘肃白龙江流域景观生态风险评价及其时空分异

以我国典型生态环境过渡带——甘肃白龙江流域为对象,借助GIS技术和Fragstats软件,基于土地利用变化的生境脆弱度和景观生态损失度构建了流域景观生态综合生态风险评价模型,并利用空间自相关分析方法,开展了土地利用变化及其生态风险评价与时空分异研究.结果表明:1990~2010年白龙江流域土地利用变化明显,林地和建设用地呈现增长趋势,耕地和草地面积呈现减少,未利用地和水域则呈波动变化.研究区景观生态风险空间分布差异明显,白龙江流域西北部和北部的生态风险高于流域的西部、东部和南部.同时,各风险等级上呈现“两头小中间大”的趋势,即中等风险区面积呈扩张的态势,低风险区和高风险区呈减弱的趋势.流域景观生态风险具有显著的空间集聚特征,其生态风险值呈现显著的空间正相关关系,这可能是流域生态风险时空分布与土地利用强度、土地利用结构及人类活动之间关系密切.     

济南市水环境承载力评价研究

为了切实提高水环境承载力,更好地为经济、社会、环境复合生态系统的可持续发展提供依据,对济南市水环境承载力进行分析与评价.通过分析不同学者对水环境承载力内涵的界定,给出基于经济学和环境学角度的水环境承载力定义.从其自然特性和社会特性,分析城市水环境承载力的主要影响因素,建立城市水环境承载力的评价指标体系.利用层次分析法对...