基于景观格局演变的流域生态风险评价与管控——以贵州赤水河流域为例

以岩溶地区典型流域——赤水河流域为研究对象,以2000、2005、2008、2013年4期遥感数据为基础,结合Arc Map的空间分析功能,对流域景观格局演变过程进行分析,构建流域生态风险评价体系与管控措施。研究表明:2000~2013年赤水河流域无风险区、潜在风险区、轻度风险区分别由1.66、2.95、75.41 km~2上升至5.63、21.81、115.45 km~2,而中度、重度风险区却分别下降了35.6和40.27 km~2;历年生态风险演变格局为以城乡建设用地为中心,生态风险由轻度、中度、重度向潜在或无风险区过渡,轻度、中度、重度主要以点状扩散或增加,潜在及无风险区则连片分布于农田区和山地丘陵区;基于不同生态风险区的风险源管控对策,对建立流域生态风险预警机制、降低流域生态环境风险、维护流域生态服务功能具有十分重要的意义。     

汉江流域生态系统服务权衡与协同关系演变

汉江流域是我国南水北调工程的水源地,也是国家重要的生态功能区,定量分析其生态系统服务关系对协调区域发展与保护环境有重要意义。综合利用RS与GIS技术对该区域2000～2015年的土壤保持、碳储量与食物供给服务进行空间制图,并基于空间采样法对3种生态系统服务间的权衡与协同关系进行研究。结果表明:(1)在2000～2015年,汉江流域土壤保持量在波动中下降,高值区位于汉江上游林地、草地交叉分布区域,低值区位于汉江中下游林地、耕地等单一聚集地类区;碳储量年际变化较小,其高低值分布与土壤保持量基本相同;食物供给量增长迅速,高值区位于中下游的平原区,低值区位于上游的山地和盆地区。(2)在权衡与协同分析中,碳储量与食物供给、土壤保持与食物供给之间以权衡关系为主,而碳储量与土壤保持以协同关系为主,各生态系统间权衡与协同关系存在空间异质性。(3)空间热点制图显示,2000～2015年0类服务热点区占比减少,主要地类为草地;1类服务热点区占比最大且呈增加趋势,主要地类为耕地,生态服务类型以食物供给为主;2类服务热点区有所减少,多分布在上游林地区域,服务类型为碳储存和土壤保持;3类服务热点区占比很少。该研究结果对揭示生态系统服务之间的区域差异有重要作用。     

汉江上游小流域土地利用及水土流失初探

汉江流域丹江口库区是南水北调中线工程的水源地，其周边及上游流域生态环境对于保证库区生态安全具有重要意义。利用汉江上游流域的数字高程模型进行子流域划分，分析了汉江上游及子流域的土地利用／土地覆盖特征，并结合利用土壤侵蚀强度分级标准和数字高程图（DEM），对流域的水土流失进行初步估算。研究结果表明，除丹江口库区周边及汉中盆地的森林灌丛覆盖率相对较低之外，其它亚流域的森林覆盖率都在50％以上。上游中部地区的水土流失现象较为严重，尤其是大巴山的北坡和秦岭的旬河流域，而汉中盆地与丹江口库区周边的水土流失相对较轻。研究结果可为流域的环境治理及生态恢复提供支撑，对南水北调中线工程水源地保障具有重要意义。     

汉江上游古洪水与现代洪水滞流沉积物地球化学特征对比分析

对汉江上游古洪水和现代洪水滞流沉积物(SWD)地球化学元素对比分析，并与上陆地壳UCC含量比较。结果表明：与现代洪水SWD对比，古洪水SWD处于脱钙去钠的初级阶段，而其他常量元素含量没有明显变化。两者的常量元素UCC标准曲线相近，表明洪水SWD物源都是汉江流域内地表松散碎屑物。古洪水SWD的化学风化指数(CIA)平均值为64，现代洪水SWD是60。古洪水SWD化学风化程度略大于现代洪水SWD。但是现代洪水SWD的重金属元素Zn、Co、Cr、V和Ba含量都明显高于古洪水SWD，其UCC标准曲线累积最明显，这些表明汉江上游受现代人类活动影响明显。这些成果有助于更好理解汉江上游环境变化与人类活动之间的关系，同时为汉江上游流域内洪水期间水土保持和生态环境保护等方面提供重要的科学依据     

汉江流域气象水文变化趋势及驱动力分析

汉江流域作为南水北调中线工程的水源地，流域水文情势因调水工程和一系列补偿工程发生了重大且长期的调整，分析汉江流域气象水文变化趋势及驱动力对汉江流域水资源的可持续利用和制定合理的水资源管理政策有着重要意义。综合应用Mann-kendall法、累积距平法、降雨-径流双累积曲线法分析了汉江流域近50 a的气象水文资料。结果显示：年降雨量在汉江上游和下游流域呈增加趋势，中游呈减少趋势。年均气温和年蒸发量在全流域呈上升趋势。1965 ~2016年期间汉江上游流域的水资源基本能满足人类活动的用水需求，但汉江中下游流域水资源不足，且人类活动的用水需求在1977年以后一直呈增加趋势。确定汉江流域水文突变年为1990年和2008年，据此划分汉江流域的水文期为基准期，变异Ⅰ期和变异Ⅱ期。采用累积量斜率变化率得出气候波动和人类活动对汉江上游和全流域水文变化的贡献率在变异I期分别为26.1%和73.9%，33.8%和66.2%，在变异Ⅱ期分别为19.3%和80.7%，43.7%和56.3%。人类活动是汉江流域径流变化的主要驱动力，汉江上游的径流受人类活动的影响大于汉江全流域。在变异Ⅱ期，人类活动对汉江上游流域径流影响增加了6.8%，但对全流域径流的影响减少了9.9%。     

气候变化下汉江上游林地植被生态需水量的时空演变

研究气候变化下林地植被生态需水量的时空变化,对于保护涵养水源的林地植被系统,合理规划管理流域水资源有着重要作用。以汉江上游流域11个气象站点1971~2010年的气象资料为依据,采用结合[1]土壤含水量与植物类型修正蒸散发量得到植被生态需水量的方式,从时空角度定量研究了在生长季4~10月份流域林地植被生态需水量及其趋势性变化,并且分析了生态需水量对各气象因子变化的敏感性程度。结果表明:汉江上游流域林地植被多年平均生长季生态需水量为6.915 8×109 m3,整体上呈现非显著性增加趋势,在空间分布上具有明显的地带性特征。生态需水量对不同气象因子有不同程度的敏感性:最高温度水汽压太阳辐射风速最低温度,生态需水量对各气象因子敏感程度的地带性分布特征还与各区域的纬度、海拔、植被类型和下垫面情况有关。     

基于MODIS叶面积指数的大渡河流域作物生态需水研究

利用大渡河流域30年的气象资料，采用FAO最新修订的Penman Monteith方程计算流域参考作物腾发量。同时获取大渡河流域2007年内45期MODIS LAI数据，根据叶面积指数与作物系数的经验关系得到作物系数2007年年内的变化情况，利用GIS中的Zonalmean函数对大渡河流域平均作物生态需水量年内变化进行估算。在根据年干燥度进行干湿区划的基础上，对作物生态需水来源进行分析。结果表明：大渡河流域2007年内生态需水总量为6188 mm，月平均值为516 mm。其中作物生态需水量年内变化过程为夏季最高，占全年总需水量的357%，春季、秋季、冬季生态需水量逐渐减少分别占全年总量的304%、201%和138%。在雨季，降水完全可以满足流域生态需水量，降水是这一时期生态需水的主要来源。在旱季，半干旱区的生态需水来源受区域干燥度的影响较大，越干燥的地区降水占作物生态需水百分比就越高；半湿润区作物生态需水来源仍以降水为主，但降水占作物生态需水百分比除了受区域干燥度影响之外，可能还受到其它因素如：陡坡耕地占耕地总面积的比例的影响。     

基于GIS分析的生态清洁小流域治理思路——以陕西省石泉县饶峰河小流域为例

生态清洁小流域建设对于维护重要水源区水生态安全具有极其重要的意义。以汉江上游的陕西省石泉县饶峰河小流域为研究对象,在对该小流域自然因素和社会经济因素进行调查的基础上,采用GIS空间分析方法,对该小流域治理区域进行精细划分。研究表明饶峰河小流域可划分7个不同的治理区域,分别为:生态修复区、坡耕地修复区、坡面治理区、坡耕地治理区、农田治理区、村镇综合治理区及河(沟)道周边整治区。根据各区域的污染产生特点,针对性地提出各区域治理方向,并进行治理措施配置。该研究可为生态清洁小流域精准治理提供一种新的建设思路。     

南水北调中线水源地汉江上游流域主要生态环境问题及对策

汉江上游是南水北调中线水源地,流域生态环境建设是保障水源地水质安全的关键.针对上游流域水环境污染、土地利用以及水土流失等重大生态环境问题,结合流域数字高程模型及水质调查对其进行了系统分析.结果表明:(1)丹江流域、库区流域及汉中盆地水质较差,COD<,Mn>和氨氮成为水源区主要污染物;(2)各子流域区植被覆盖占各自面积的71.2%～95.7%,表明流域植被覆盖较好,但沿河岸100 m范围内农业用地占29.2%～43.4%,且多为坡耕地;(3)流域水土流失严重,2000年左右流域侵蚀图显示汉江源头、秦岭南及大巴山北均出现了大片年均侵蚀模数>2 200 t/km2的区域,且有日益增强的趋势.提出加大水环境污染整治力度、加强农业用肥管理及河岸带建设、水土保持建设以及加强流域水环境及水土保持监测和科研工作等对策.     

40年来洞庭湖流域耕地利用变化及其水分平衡效应

明确我国关键粮食产区水土资源平衡状况,有利于粮食生产结构调整及保障国家粮食安全。以南方洞庭湖流域为研究区,在多期土地利用数据、常规气象站点数据和DEM数据支持下,从耕地的新增、类型转换、存续和灭失4方面系统识别耕地利用变化特征,并运用Penman-Monteith公式、有效降水量模型等揭示其气候水分平衡特征及耕地利用下水土资源平衡效应。结果表明：(1)40年间,洞庭湖流域的水田处于较为稳定的空间分布状态,而旱地重心向西北方向移动了17.36 km²。耕地存续的相对面积比例达到70.63%,灭失类型多分布于怀化、湘西州等地,新增的耕地来源主要是林地,内部转换集中于衡邵娄等地;(2)流域南端以及洞庭湖区的蒸散能力较强,而西部至西北端偏弱,有效降水量呈西北至东南逐渐增大的特点;(3)1980年水分亏缺区面积比例仅为1.79%,至2020年该比例已增至32.84%,洞庭湖区以及永州市等地水分亏缺风险较高;(4)耕地的气候水分平衡历经了以水分盈余为主到水分亏缺与盈余并存阶段,亏缺区主要分布于洞庭湖区、湘江流域西北部以及永州等地,且亏缺区扩张更多围绕以水田为核心的耕地利用变化...     

汉江中下游干流水质变化趋势及持续性分析

汉江是长江中游最大的支流,近年来水质污染日趋严重,且范围有逐渐扩大趋势。随着流域内经济社会发展用水量增长以及2014年南水北调中线一期工程建成引水,汉江中下游流域水资源、水生态环境压力日益显现,流域管理面临较大挑战。利用汉江中下游干流襄阳、仙桃和汉口3个主要的水质监测控制断面1998~2011年实测水质资料中5个水质项目,采用季节性肯达尔检验法对其项目进行了变化趋势检验与分析,并用叠加型指数法验证趋势分析的合理性;结合Hurst指数分析了趋势变化的持续性,结果表明季节性肯达尔检验法方法合理,持续性分析结果可预测未来水质变化,并为水环境保护和管理提供技术参考。     

汉江流域水权初始配置模型研究

水权管理的关键和难点是水权的初始分配。做好初始水权的分配,能够促进水资源的优化配置,达到以水资源的可持续利用支持国民经济和社会的可持续发展。根据水权初始分配有效性、公平性、可持续性发展的原则,分析了水权初始分配的主要影响因素,主要是经济发展、用水效益、平均分水、现状用水、水源地优先、生态环境以及社会发展;构建了水权初始分配的层次结构图;采用多目标半结构性模糊优选模型研究流域水权初始分配,该模型根据人的经验知识量化原理确定定性指标的相对优属度和各指标的目标权重,为确保模型的实用性,目标值重要性比较时采取了专家咨询手段;定量指标则根据实际情况采用越大越优型的相对优属度公式或越小越优型相对优属度公式。     

基于水量分配方案的抚河流域最小控制需水量研究

鄱阳湖流域水资源丰富，在非汛期尤其是用水高峰期，存在供需水矛盾和河道外用水挤占河道内用水现象。基于水量分配方案，以控制断面为节点，考虑河道外需水，兼顾河道内生态环境需水，系统提出计算流域控制断面最小控制需水量方法。在此基础上，以抚河流域为例，把流域划分为12个控制断面，分别为沙子岭、黎川、南城、洪门、廖坊、石门、廖家湾、娄家村、马圩、焦石、柴埠口和李家渡，各断面的最小控制需水量分别为740、380、2873、1200、4981、261、5085、7168、050、10894、1556 和1030 m3/s。通过水文监测控制流域断面流量，为落实水量分配方案、保护流域水环境和维持河流生态系统健康提供保障。同时，以最小需水量并与实测流量比较，确定各用水区余缺水量，为实施流域非汛期水量调度提供依据     

丹江口水库典型库湾及支流沉积物重金属污染分析及生态风险评价

对丹江口水库上游汉江支流及库湾沉积物中6种重金属元素的污染特征进行分析,采用效应阈值标准(NYSDEC)和Lars Hkanson潜在生态风险指数评价重金属的污染程度和环境风险。研究表明,库湾沉积物与支流沉积物中Ni、Pb含量较为接近;库湾沉积物中Cd、Cr、Cu、Zn含量分别高达186、2712、9991、4783 mg/kg,均超过支流沉积物中相应重金属含量2倍以上。各采样点表层（0~10 cm）沉积物中Pb含量均低于LEL值（最低效应阈值）,Cd、Ni含量均介于LEL值和SEL值（最高效应阈值）之间,而Cr、Cu、Zn含量均有超过SEL值的现象发生。考察沉积物重金属的富集程度发现各采样点表层沉积物中Ni和Pb均未发生富集,而Cd、Cr、Cu和Zn均存在不同程度的富集,其平均富集系数分别为712、180、163和284。根据重金属含量的相关性可知Ni和Pb主要来自于天然地球化学来源,而Cd、Cr、Cu和Zn则主要受人为源影响。以丹江口库区土壤（黄棕壤）中重金属背景值为参比,发现表层沉积物总体处于高生态风险,且以Cd生态风险为主;参与评价的5种重金属潜在生态风险程度顺序为Cd＞Cu＞Cr＞Zn＞Pb     

金华市高山与平原无公害蔬菜生产的环境质量比较

对金华市高山、低山和平原无公害蔬菜基地的水、大气和土壤等环境质量的系统监测及对蔬菜生产现状的调查分析结果表明：三地环境优良，均适宜发展无公害蔬菜生产、高山区气候独特，昼夜温差大，蔬菜产量高，品质好，是发展经济途径之一，但山地环境脆弱，应加强环境保护。     

长江流域治理开发对生态与环境的改善和保护作用

长江流域治理开发是长江治理、开发、保护和管理的总称，包括流域治理、水资源开发利用、水资源保护、水土保持生态建设以及流域管理等内容，经过建国以来半个多世纪的发展和努力，长江流域治理开发取得了巨大的成就。在可持续发展战略和和谐社会思想的指导下，流域治理开发与生态环境建设息息相关，正确评价长江流域治理开发对生态与环境的改善和保护作用，对于促进治江事业的健康发展，充分发挥其生态环境效益具有十分重要的意义。通过对长江流域近五十多年来治理开发的总结归纳，分别从治理、开发、保护和管理等角度分析和总结了其对生态环境的保护和改善作用，认为长江流域治理开发总体上对生态、环境保护发挥了充分和积极的作用。     

汉江流域可持续发展的思考

汉江流域地跨陕、鄂、豫三省，所在均为三省较发达的农业区和产业区，是我国经济承南启北、连接东西的中部枢纽。由于在区位条件、自然地理环境等方面有着独特的优势，其经济总量在长江流域举足轻重，若干产品在全国占有突出地位，尤其是粮食生产在全国粮食生产战略中占有重要地位，加之南水北调中线工程等大型水利工程的带动作用，流域经济有着良好的发展前景。未来汉江流域经济发展应在向沿海经济为主的基础上，突出流域产业特色和中西部结合的区位优势，全方位对外开放，以武汉为流域经济发展的龙头，以襄樊为流域中心发展极，沿汉江、铁路、公路为发展轴，形成在全国有影响的产业集团，地方经济创名牌效应，抓好水电梯级开发，发展绿色产业和教育，消灭贫困。尤其要注意经济与环境的协调发展，加强流域的环境管理，重点作好水土流失的治理和河流水体的保护，搞好自然保护区的建设，在全流域的层次上建立资源环境数据库，对流域实行科学管理。     

赤水河流域产业状况与综合流域管理策略

赤水河流域位于川、滇、黔3省接壤地带，流域面积 18 932 km2，流经贵州、云南、四川的13个县市。目前，赤水河流域依然是长江上游生态环境、水质最好的一级支流。促进流域环境保护与经济的协调发展，是地区在进行流域管理的难题。通过研究发现，赤水河流域上、中、下游具有显著的产业特点。上游主要以煤电行业为主，污染大，过度垦殖导致水土流失严重；中游以优质白酒为主导的轻工产业为主，但政府发展规划上却突出了重工业发展的重要性；下游地区具有良好的生态环境并开展了初步规模的自然生态旅游，但在产业发展上受到上、中游地区的严重影响和限制。因此，流域的产业发展对整个流域的环境保护和经济可持续发展的影响很大，而现行的流域管理却忽视了产业布局的整体考虑。通过赤水河流域环境问题和产业发展以及相互之间关系的分析，通过综合流域管理的思想，提出建立全流域统一的环境保护机制的策略，把流域的环境特点转化为经济发展的要素，促进流域环境的保护和经济的协调发展。