小流域管理与规划信息系统研制

以江苏省溧阳市同官片流域为例,通过建立小流域管理与规划信息系统,探求流域治理新模式,以促进流域经济的良性发展。简要介绍了基于小流域的系统设计和建立方法,系统的功能及其应用实例。     

南方红壤侵蚀区生态清洁小流域评价研究——以江西省为例

自试点工程以来,生态清洁小流域建设在中国已实施了10余年时间,许多小流域建设已完成,而且近期的国家水土保持重点建设工程的小流域治理大多要求按照清洁小流域的标准进行设计和实施,然而目前对于生态清洁小流域评价的研究较少。小流域生态清洁评价是了解小流域生态与环境问题的基础,有助于提高小流域治理的针对性和治理效益。在综合生态清洁小流域相关评价方法及各项表征指标的基础上,通过主评指标筛选,建立了包括水环境、土壤、生态、人与社会等四方面14个评价指标的江西省红壤侵蚀区生态清洁小流域的评价指标体系。提出了生态清洁小流域的模糊综合评价方法,将小流域按生态清洁程度分为"好"、"较好"和"差"3个等级,按照确定评价指标权重、构造指标隶属度评价矩阵、基于生态清洁度指数的综合评价的步骤进行评价。以江西省赣县枧田小流域和上犹县园村小流域为例,对评价方法和评价结果进行了分析与说明。随着生态清洁小流域建设的实施,枧田小流域和园村小流域分别由实施前的"差"、"较好"提高到实施后的"好"的状态;在实施后,园村小流域的生态清洁状况(生态清洁度指数0.869)优于枧田小流域(0.847);而在实施前,园村小流域(0.726)进行生态清洁小流域建设的基础条件更好,枧田小流域实施前(0.570)后,生态清洁程度的提高幅度更大。根据评价结果,可以有针对性地提出改进措施和建议。该评价过程可为南方红壤侵蚀区生态清洁小流域建设的效果评价提供依据。     

缺资料小流域非点源磷素输出关键源区识别方法初探

为控制水体污染,改善水质,最大效率地降低磷素污染,迫切需要寻找非点源磷素流失的关键源区。采用半定量、经验性的流域尺度磷素流失危险分级方案,通过分析确定以土地利用类型为源因子,以坡度和区域至河流的距离为迁移因子,最大限度地识别缺资料小流域非点源磷素输出关键源区,并以辽宁社河农业小流域为例,通过GIS技术探索小流域磷素流失的关键源区。结果表明,社河流域大部分区域地表径流磷素流失风险等级为低,该部分区域面积占流域总面积的80%;河流两侧大部分农田非点源磷素流失风险等级属于中,该部分区域面积占流域总面积的13%;非点源磷素输出高风险等级的区域占流域总面积的7%,主要分布在流域内坡度较大、与河流距离较近的山区旱地和丘陵旱地等区域。需要对磷素输出关键源区域加强土地管理,降低非点源磷素负荷输出。     

植被-侵蚀动力学模型参数的确定及在黄土高原的应用

植被-侵蚀动力学是研究流域植被与侵蚀在人类活动影响下演变规律的一门新的边缘学科。由植被-侵蚀动力学模型可绘制植被-侵蚀状态图,以预测停止人为干扰后植被及侵蚀变化趋势,评价水土保持措施成效,提出小流域优化治理方略。植被-侵蚀动力学模型4个参数a、c、b、f是流域重要特征参数,其值的确定是进行植被-侵蚀动力学模拟及绘制植被-侵蚀状态图的前提和基础。它们依赖于流域气候、土壤和地形地貌。本文以黄土高原典型小流域为例,采用试算法确定了它们的取值,通过相关分析发现参数a与P、T,参数c、b、f与D50、S之间存在明显的相关关系,并得到了相关关系式。将其用于吕二沟小流域植被-侵蚀动力学模拟,结果与实际情况符合较好。绘制了各参数的取值分布图。最后以燕儿沟小流域为例,将以上相关关系式用于植被-侵蚀状态图的绘制,及小流域自然状况、植被-侵蚀状态及水土保持效果的评价。     

黄土高原丘陵沟壑区小城镇建设的生态经济学意义及其特点

论述了小城镇建设与区域小流域治理之间的相互关系,阐明了小城镇建设在黄土丘陵沟壑区的生态经济学意义,即发展小城镇,不仅能促进和加快区域产业结构调整,缓解人口对土地的压力,有利于小流域生态环境的恢复和保护;而且还将大大提高流域的各种基础设施建设水平,加强流域与外部的经济活动联系,促进区域经济发展。进一步讨论了黄土丘陵沟壑区小城镇建设的特点:以小流域为基础的小城镇建设呈"袖珍型"发展状态;在很长一段时间内以加工业和制造业为主;建设中心城镇,加强区域小城镇之间的联系。     

基于小流域尺度的目标抗生素排放量估算方法——以梅江流域为例

抗生素的大量使用和排放造成的环境污染和生态风险问题日益突出,抗生素排放量的估算是评价流域内抗生素污染程度的重要指标,但目前抗生素排放量估算方法尚不完善。本研究以梅江流域为例,建立了适合小流域尺度的典型抗生素排放量估算方法,计算了四环素类抗生素(TCs)向不同环境相的排放量并分析了其主要来源。结果表明:2016年梅江流域TCs排放量为8 558.1 kg,不同行政区抗生素排放量差异较大,其中梅江镇受人口密度及养殖密度影响,抗生素排放量最大,高达1 224.4 kg;同时流域内不同抗生素的排放量也有所不同,其大小顺序为强力霉素(DXC)土霉素(OTC)四环素(TC)金霉素(CTC);TCs受排放源、排放途径等因素影响,以进入环境水相及土壤相为主,其中进入水相中的抗生素主要来自人类及生猪粪便,进入土壤相中的抗生素主要来自生猪及三黄鸡粪便。梅江小流域抗生素具有潜在的生态风险,应加强抗生素使用管理。该研究为我国小尺度流域目标抗生素排放量的估算提供了十分有效的方法。     

黄土高原丘陵沟壑区小城镇建设的生态经济学意义及其特点

论述了小城镇建设与区域小流域治理之间的相互关系，阐明了小城镇建设在黄土丘陵沟壑区的生态经济学意义，即发展小城镇，不仅能促进和加快区域产业结构调整，缓解人口对土地的压力，有利于小流域生态环境的恢复和保护；而且还将大大提高流域的各种基础设施建设水平，加强流域与外部的经济活动联系，促进区域经济发展。进一步讨论了黄土丘陵沟壑区小城镇建设的特点：以小流域为基础的小城镇建设呈“袖珍型”发展状态；在很长一段时间内以加工业和制造业为主；建设中心城镇，加强区域小城镇之间的联系。     

半干旱黄土丘陵沟壑区小流域生态经济可持续发展研究

为了探讨半干旱黄土丘陵沟壑区小流域综合治理措施对生态经济可持续发展所起的作用,根据大量的实地调研数据,利用生态足迹理论与方法对庙坪小流域生态环境治理前后的生态足迹需求与供给进行了定量计算.结果表明:该流域生态足迹一直大于生态承载力,小流域生态经济为不可持续状态,但人均生态赤字由治理前的0.798 9 hm2下降到治理后的0.552 5 hm2.由于流域水土保持综合治理成效显著,导致流域生态承载力的增幅大于生态足迹的增幅,生态足迹需求及亏缺主要源于化石能源用地和耕地类产品的消费.     

黄土高原小流域水土保持决策系统研究

以陕西省米脂县泉家沟流域为例,在黄土高原小流域水土保持实用技术的基础上,应用USLE修正式对梁峁边线以上梁峁坡地进行了水土保持技术决策;并在PCARCINFO系统支持下,设计了决策系统。     

亚热带典型花岗岩小流域径流化学特征与化学风化

为了解小流域尺度下生物地球化学过程对径流水体的影响及花岗岩化学风化对CO2的吸收,对亚热带典型花岗岩区不同利用条件下的2个相邻小流域(F-森林、FA-森林/农田)的地表径流及其常量离子和溶解Si含量进行了连续3年的定期观测和分析.结果表明,溶解Si,Na+和HCO3-构成地表径流的主要化学成分,FA流域离子总量高于F流域,反映了流域内农业活动对其化学径流的贡献.皖南典型花岗岩小流域(F、FA)径流中Sidiss/Na+和NO3-/SO24-比值均远高于同一生物气候带内富含碳酸盐岩的太湖流域径流中的相应值,揭示了区域岩性差异和人类活动导致的大气酸沉降组成差异是决定径流化学组成的主要因素.皖南花岗岩小流域(F、FA)径流化学组分约43%和38%来源于大气降水,57%和50%来源于岩石风化,FA流域内农业活动对其化学径流的贡献约为12%.皖南小流域(F、FA)花岗岩化学风化过程对CO2的消耗通量分别为(0.67—0.96)×105 mol.km-.2a-1和(0.64—1.05)×105 mol.km-.2a-1,远低于同一生物气候带内石灰岩母质流域.     

亚热带与温带森林小流域生态系统汞的生物地球化学循环及其同位素分馏

汞是通过大气进行长距离传输的全球污染物,引起国际社会和学术界高度关注.陆地森林生态系统是全球物质循环最为活跃的地方,但其对全球汞的生物地球化学循环影响的认识还不清楚.同时,森林生态系统汞的生物地球化学循环过程可能对全球大气汞同位素组成产生重要的影响,但目前这两方面的研究还非常缺乏,制约了对全球尺度汞的生物地球化学循环深化规律的把握.本课题组拟在我国温带和亚热带选择3个森林小流域,首先系统开展森林小流域汞的质量平衡研究工作,深入刻画森林流域汞的生物地球化学演化规律,在此基础上开展流域汞的生物地球化学循环过程中汞同位素的分馏特征研究,最终建立流域尺度森林系统汞及其同位素的生物地球化学模型.该项目将极大推进对森林流域尺度汞的生物地球化学循环的认识,探讨森林生态系统与大气汞交换过程对全球尺度汞生物地球化学循环和对大气汞同位素组成的影响,为最终建立基于汞同位素的全球汞生物地球化学循环模型提供基础数据.     

黄土高原小流域水土保持决策系统研究

以陕西省米脂县泉家沟流域为例，在黄土高原小流域水土保持实用技术的基础上，应用ＵＳＬＥ修正式对染峁边线以上梁峁坡地进行了水土保持决策，并在ＰＣＡＲＣ／ＩＮＦＯ系统支持下，设计了决策系统。     

调整生态结构是小流域水土保持综合治理的有效措施

笔者根据辽宁西北部太平沟小流域水土保持综合治理实践,阐述了通过调整小流域生态结构,即流域内植物群落水平结构、垂直结构、物质循环结构,再配合适当的工程措施,使水土流失大幅度减少,同时改善了饲料、肥科、燃料供求状况,提高了土壤肥力,增加了粮食产量和群众收入,使生态功能不断提高,实现了治理目的。     

氮沉降影响下酸性森林土壤中水溶性有机氮的分布特征

选取贵州雷公山（LGS）和重庆铁山坪（TSP）两个氮沉降量具有明显差异的森林小流域,对土壤中水溶性有机氮（WSON）的分布特征进行了对比研究.在氮沉降较低的LGS流域土壤水中WSON占总氮的比例可达30%—60%,显著高于氮沉降高的TSP流域.TSP流域土壤浸提液中WSON的比例相较于土壤水有显著增加,说明该流域中WS...     

赣南小流域的水文地球化学特征和主要风化过程

对赣南花岗岩小流域进行采样、测试及分析,发现其河水含有较低的矿化度,水化学组成以Na ,Ca2 ,Cl-1和HCO-3为主,溶解性Si的含量明显较高,代表了典型硅酸盐地区河流的相应化学组成.通过Gibbs图分析,赣南流域大部分地区受大气降水的影响比较显著,"蒸发-浓缩"类型的小流域也较多.根据主成分分析和因子分析的结果,定量地估算了大气中CO2和三类岩石对河水中各种离子的贡献比例.与黄河相比,赣南流域受硅酸盐岩风化作用强烈,但主要影响因素仍是碳酸盐和蒸发盐岩,二者对赣南流域溶解质的贡献率分别为42.8%和29.2%,大气中CO2对河水溶解质的贡献率为21.4%,低于世界平均水平.主要风化反应以岩盐和方解石的溶解为主,Si/(Na* K)比值较低,说明风化反应在表生环境中进行,其产物是富含阳离子的次生矿物.     

不同源类型农业非点源负荷特征研究——以新田小流域为例

以珠江三角洲北部新田小流域为研究对象,采用源类型法,在流域范围内建立林地、果园、旱地和水田四个全封闭的农业用地单元,并对四个单元出口处的径流量进行同步采样,分析COD、BOD、氨氮、总氮和总磷等污染物的负荷特征.结果表明:(1)流域地表水存在着明显非点源污染现象,不同源类型,地表径流的污染程度不同.(2)不同源类型农业非点源污染负荷强度不同,其中水田、旱地单位面积非点源负荷强度较大,果园、林地各项污染物的负荷强度相对最小.受地表扰动、施肥等人类活动影响,流域内水田、旱地是农业非点源污染发生的关键源区.(3)流域范围内,不同源类型农业非点源负荷总量不同,其中,果园各项污染物非点源负荷总量最大,其次是林地,水田、旱地非点源负荷输出总量较小,流域范围内,源面积成为影响非点源负荷总量的主要因素.(4)相应的非点源污染治理不仅是关键源区,同时应关注大面积流失区.     

浙江省武义县石龙头流域开发治理的生态环境问题分析

系统地分析了浙江省武义县石龙头流域的气候资源、土地资源、水资源和水土流失状况 ,指出了资源的优势和劣势 ,提出了南方红壤小流域开发治理的基本原则 ,总结了开发治理的技术措施与效益     

加拿大最佳管理措施流域评价项目评述

可持续农业的目的是在保持良好环境质量的同时获得较高的农业生产率。最佳管理措施(BMPs)在世界范围内已得到广泛应用,以减少农业污染物对水环境的影响。自2004年以来,加拿大农业部实施了最佳管理措施流域评价(WEBs)项目,在全国各地选择了有代表性的9个小流域,对BMPs的环境和经济效益进行评价。笔者对过去几年来WEBs项目的进展、研究方法及主要成果进行简要的回顾,并对在中国开展类似项目的必要性和启示进行了探讨。     

调整生态结构是小流域水土保持综合治理的有效措施

笔者根据辽宁西北部太平沟小流域水土保持综合治理实践，阐述了通过调整小流域生态结构，即流域内植物群落水平结构、垂直结构、物质循环结构，再配合适当的工程措施，使水水流失大幅度减少，同时改善了饲料、肥科、燃料供求状况，提高了土壤肥力，增加了粮食产量和群众收入，使生态功能不断提高，实现了治理目的。     

长三角地区典型稻作农业小流域氮素平衡及其污染潜势

江苏省句容市陈武镇水库流域是以稻作为主的农业小流域,在长三角地区颇具典型性。于2007年5月至2008年4月在该流域进行定位观测与现场调查,通过估算氮素平衡来分析预测流域农田氮污染潜势。结果表明,研究时段内流域氮素输入量为1 589.1 t,输出量为1 168.4 t。化肥氮输入是农田氮素的最主要来源,占氮输入总量的67.2%;而作物收获是农田氮输出的主要方式,占氮输出总量的46.7%。水田和旱地氮平衡均处于盈余状态,盈亏率分别为20.5%和52.4%,氮素利用率分别为33.6%和34.9%,利用率较低。水田47.8%的氮素以气态形式损失,气态氮和储存在土壤中的氮素极易导致大气和水体污染。