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。     

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.     

基于贝叶斯网络的流域水环境承载力超载风险评价——以北运河流域为例

现有流域水环境承载力评估研究大多从确定性角度进行评价,从流域水环境承载力超载风险角度评价的较少.为弥补以上不足,本文从不确定性分析角度,耦合水环境和水资源两个水环境承载力分量超载风险及其对应的概率,构建了基于贝叶斯网络的流域水环境承载力超载风险评价模型,并依据超载风险的概率分布确定流域各控制单元的超载风险指数.最后以北运河流域为例,对其水环境承载力超载风险进行了评价,并依据评价结果进行超载风险分区.结果表明：中度超载风险区包含清河闸、榆林庄、大红门闸上、东堤头闸上4个控制单元,重度超载风险区包含南沙河入昌平、前侯尚村桥2个控制单元;基于“卸荷”和“强载”的双向调控理念,在产业结构、技术手段和环保意识等方面从全过程控制角度提出降低流域水环境承载力超载风险的调控措施.     

基于水量-水质耦合过程的流域水生态承载力优化方法与例证

水质与水量是影响水生态系统健康的重要因子,开展以生态需水和功能区水质达标为核心的水生态承载力研究对改善流域生态用水不足和水污染具有重要意义.当前流域水生态承载力优化方法将水量和水质作为独立系统处理,忽视了其耦合关系.基于河流水质模型和水资源模型,建立了流域水环境容量与环境流量的函数关系,并作为水生态承载力优化模型的约束条件,构建了以人口与产业规模最大化为目标的水生态承载力的优化模型.最后,对水污染严重且水资源短缺的盘龙江流域进行了实证研究.结果表明:建立的水生态承载力模型能够反映水量与水质的耦合作用,从而提高了流域水生态承载力决策的科学性;盘龙江流域的水生态承载力为20.56万人和119.24亿元GDP,2014年的流域现状值超载了234%;流域水生态承载力与环境流量比例具有显著的补偿关系,呈现倒V型非线性变化过程;当外流域调水的水质高于或等于受水区水质时,受水区的水生态承载力可得到一定程度的提高.     

山地流域资源环境承载力与区域协调发展分析:以贵州乌江流域为例

贵州乌江流域是典型的山地流域,对流域内资源环境承载力及其动态演变关系进行探究,对于今后推动山地流域可持续发展具有重要意义。文章截取2004-2016年贵州乌江流域43个区域资源环境承载力相关数据,运用熵值法、综合指数模型、空间自相关分析和协调发展度模型对流域资源环境承载力进行时空2个维度的探究,研究结果表明:(1)在时间序列上,贵州乌江流域资源环境承载力水平处于波动上升阶段;在空间上,流域资源环境承载力水平存在明显的空间分布差异,东北部资源环境承载力水平普遍较高,中部和西南部资源环境承载力水平普遍较低,东北部区域和中部区域资源环境承载力水平上升趋势明显。(2)在全域空间上,贵州乌江流域资源环境承载力水平空间分布存在自相关性且空间自相关性不断增强,空间独立性不断减弱;在局部空间上,各区域资源环境承载力水平高低集聚明显。(3)贵州乌江流域资源环境承载力协调发展度处于波动上升阶段,协调发展度由中度协调发展水平上升到较高度协调发展水平,流域资源环境承载力协调发展水平不断提高。     

生态环境承载力的一种量化方法研究——以海河流域为例

在可持续发展原则的指导下,基于多因素关联分析理论,提出一种生态环境承载力的定量分析方法。内容包括:①建立指标体系和多级关联评价模型,量化社会、经济、生态环境的发展质量;②提出可持续发展的综合测度函数,量化研究区可持续发展质量;③建立生态环境承载力量化分析模型。通过模型调整人口数量和GDP,在保持一定生态环境质量前提下,在满足水资源量供需平衡和可持续发展的要求下,得到适宜研究区生态环境的人口数量和GDP。将模型应用到海河流域,以1998年为现状年,考虑到南水北调工程、生态环境的修复和用水效率的提高,设计出6种情景方案。结果表明,提高海河流域的可供水能力(如南水北调工程等)和用水效率,是解决海河流域水生态环境危机的一个重要途径。     

澜沧江流域云南段道路网络对生态承载力的影响研究

澜沧江流域道路工程的建设影响着区域土地利用格局和生态系统的空间分布,并进一步影响着区域的生态承载力,辨析道路对生态承载力的影响对区域生态管理具有重要意义.以谰沧江流域各县(市)为研究对象,利用生态足迹法研究了澜沧江流域生态承载力的时空及动态变化;以县域、市域为尺度.提取流域道路网络的结构特点,并进一步利用回归分析研究了道路的网络结构与生态承载力的关系.结果表明,谰沧江流域生态承载力存在着空间分布的不均衡,并呈现逐年降低的趋势;流域道路阿络中不同等级道路的组合结构变化明显,道路密度空间差异显著;县域尺度的回归分析表明,生态承载力与不同等级道路长度符合Gaussian模型、Reciprocal模型.与道路密度均能用ExponentiM Fit模型表示,生态承载力随道路密度的增加而减小;市域尺度上,生态承载力与道路密度的关系与县域尺度相一致.     

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。     

产业结构调整对流域供需水平衡及水质改善的影响

基于系统动力学(SD)模型和水质(WQ)模型建立了描述深圳河流域社会、经济、水资源和水环境系统的耦合模型(SD-WQM).定量分析了三产比例调整、工业结构内部调整及产业技术提升对流域供需水平衡和水质改善的影响.结果表明,三产比例调整对流域水资源平衡有一定改善作用,但对流域水质变化不敏感;工业调整中劳动密集型产业的比重减少或技术提升、第三产业技术提升对流域的水资源平衡和水质改善作用明显.根据各措施的敏感性,设计了可以满足流域供需水平衡与水质要求的综合调整方案.     

水资源安全的度量:水资源承载力的研究与挑战

水资源承载力是对水资源安全的一个基本度量,研究水资源承载力对于认识和建设水资源安全保障体系具有重要意义。基于水资源承载力的定义和水资源承载力系统关系,论文给出了水资源承载力的度量与计算方法,包括可利用水资源量、水资源需求量的计算,流域水资源承载力平衡指数、水资源承载力分量的测度等。西北干旱区是我国水资源极为短缺的地区,因此,论文就西北干旱区水资源承载力综合研究的一些关键问题,如变化环境下的流域水循环模拟研究、生态需水研究等进行了重点讨论,并认为水资源承载力的进一步研究应加强水文基础与水资源、社会经济学科的综合研究,促进RS、GIS等信息技术和现有模型方法的结合,并重视区域差异研究。     

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.      

公共资源类旅游景区水环境承载力研究 ——以武汉市东湖风景区为例

公共资源类旅游景区水环境受到社会经济系统和旅游系统两方面影响,本文通过选取人口、GDP、灌溉面积、游客量、宾馆日接待人数、TP、COD、BOD等指标,构建水环境承载力多目标模型.同时,选取水果湖、汤菱湖和郭郑湖3个子湖对东湖风景区水环境承载力进行评价,并运用层次分析法(AHP)确定各指标对东湖风景区水环境承载力的权重,采用典型水环境承载力概念模型计算了2011年武汉市东湖风景区水环境承载力.结果表明,东湖风景区水资源承载力表现为灌溉面积和GDP承载度超标,而人口和旅游指标承载度未达到饱和,水质承载力各指标的承载度超标.水果湖、汤菱湖和郭郑湖的水环境承载力分别为4.03、3.86、3.95,均大大超出负荷.     

可持续性约束下开放流域系统氮磷环境承载力研究

随着我国有机污染物控制力度不断加大,氮磷营养盐逐步凸显为流域环境质量改善与经济社会发展的重要约束因子.如何以流域氮磷环境承载力为约束,实现经济社会优化发展已成为我国流域环境管理面临的主要难题.传统的环境承载力研究局限于流域内部的自然资源约束和经济社会优化,忽略了流域内外物质交换对承载力的影响,结果往往以牺牲外部可持续性为代价.基于开放系统视角,本研究提出可持续性约束下的流域氮磷环境承载力概念与测度方法,认为流域氮磷环境承载力是指在流域内外氮磷营养盐交换平衡的前提下,流域水环境氮磷含量达标情况下所能承载的最大人口规模.以氮磷污染严重的滇池流域为例,构建了氮磷环境承载力优化模型,得到滇池湖体氮磷达标和流域内外氮磷交换平衡约束下流域的最大人口承载能力为538万人,相对于现状2010年可提升32%;此外,外流域调水、氮磷循环利用率和污水外排等措施对承载力有显著影响.     

巢湖流域和太湖流域沉积物中苄氯菊酯和高效氰戊菊酯的生态风险评价

分析了巢湖流域和太湖流域表层沉积物中苄氯菊酯和高效氰戊菊酯,并结合毒性单元法(Toxic Unit,TU)和物种敏感性分布法(Species Sensitivity Distributions,SSD)评价了两种拟除虫菊酯的生态风险.结果显示,两大流域沉积物中均广泛检测出两类污染物.总体而言,巢湖流域苄氯菊酯含量较高,而太湖流域高效氰戊菊酯含量较高.同时,两种污染物在巢湖流域呈现显著的正相关,但太湖流域二者之间没有相关关系.3种风险评价方法(TU法、沉积物SSD法、水体SSD法)均揭示苄氯菊酯对巢湖流域水生环境影响较大,而高效氰戊菊酯对两个流域影响均较大.因此,需要加强对流域高效氰戊菊酯污染的关注.其中,TU法预测的风险最小,沉积物SSD法预测的风险最大,主要原因在于TU法采用的毒性数据为LC50,而SSD法则选用了NOEC/LOEC,同时沉积物SSD法是出于保护大部分底栖生物为目的的方法.各种方法对于评价沉积物毒害污染物的生态风险均存在不足,尽管沉积物SSD法最为合理,但由于其毒性数据较少,最终预测结果存在一定的不确定性.因此,需要进一步加强对底栖生物毒性的研究和数据积累.     

黄河流域水资源承载力评价

定量评价水资源承载力,可为有效调控水资源,提高水资源承载力和消除水资源超载区提供依据。从水资源承载力新内涵出发,构建“量—质—域—流”的四维水资源承载力评价指标体系,确定指标评价等级标准。针对水资源承载力评价涉及许多不确定因素以及指标间存在耦合关系等特点,采用可考虑指标间耦合关系的EFAST算法计算权重,结合可处理评价不确定性问题的联系熵模型进行水资源承载力评价。以黄河流域为例,计算得权重与熵权法进行比较,对2015年流域61个地市的水资源承载力状况进行了综合评价。结果表明：EFAST算法计算权重比熵权法更合理;黄河流域水资源承载力处于Ⅰ级（极高）、Ⅱ级（较高）、Ⅲ级（中等）、Ⅳ级（较低）和Ⅴ级（极低）的地市数量占评价总地市数的比例分别为0、4.9%、18.1%、63.9%和13.1%,其中Ⅳ级和Ⅴ级分布在除青海省外的其他省区的地市。     

水环境承载力中长期预警研究-以昆明市为例

基于系统动力学动态模拟仿真方法,构建水环境承载力预警方法体系,并以昆明市为研究对象,对其水环境承载力超载状态进行预警.研究结果显示：在目前发展情景（BAU）下,2015~2025年10a间,昆明市水环境承载力超载状态综合指数从1.78逐渐增大到2.22,水环境超载状态不断恶化;昆明市系统耦合协调度一直处于0.5~0.8之间,且社会总功效大于水环境总功效,社会经济子系统与水环境子系统互相拮抗;警度自中警转为巨警,信号灯由橙灯转化为红灯,昆明市未来面临着严峻的水环境承载力超载问题.     

土地资源承载力在规划环评中的应用研究

土地资源是人类社会发展的基础,开展土地资源承载力研究,并将其引入规划环评中,对于完善规划环评技术方法,更好的发挥其战略指导作用,协调土地资源开发与经济发展和环境保护之间的关系具有重要的意义。本文对土地资源系统进行分析,重新框定土地资源承载力的概念和内涵;建立规划环评土地资源承载力分析的理论模型,并基于DSR模式,构建出一套可操作性强的规划环评土地资源承载力分析指标体系;开展广州南沙区规划环评土地资源承载力分析的应用研究,提出规划调整建议。     

引江济太前后太湖水质变化研究

根据1998年-2003年每月对太湖9个区域的水质监测数据以及水质和富营养化评价结果表明,20世纪90年代中期开始的各项太湖水环境治理工程明显地改善了TP、TN、CODMn等主要污染指标,但,IP还是超过地面水环境3类标准,TN、CODMn单项指标指示水体为中一富营养化状态。引江济太对太湖局部水域（主要是贡湖）有一定的改善作用,水质由4类水体上升至3类水体,并对富营养化状态也有一定的改善作用。研究表明,治理同时引入清水,流域水生态系统才能最终得到恢复。     

景区动态承载力估算方法及其应用

景区承载力是旅游学研究的重要领域,由于现有景区承载力估算模型以景区由“均质的可游览空间”构成为假设前提,通过面积和游客单位游览面积进行景区承载力的估算,未涉及游客进入景区游览行为的动态性。由于游客不能瞬时填满整个景区,景区承载力具有时空特性,故建立景区动态承载力计算的概念模型,并构建以停留区、通道以及出入口等要素为空间实体的网络结构逻辑模型,从而提出基于网络结构的景区动态承载力估算方法,选取南京总统府景区作为实验区域,验证所提出的模型和算法。将地理信息科学应用于旅游管理,有利于确定景区承载力的具体量化水平,使景区管理分时管控措施得到有效发挥,进而促进旅游景区实现更高质量的经济社会效益。     

马踏湖富营养化年度变化分析及对策

选取总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn)、透明度(SD)和叶绿素a五项,利用综合营养状态指数法评价马踏湖富营养化程度,并选取总氮、氨氮、化学需氧量、五日生化需氧量、高锰酸盐指数等主要指标年均值的比值作图分析,得出马踏湖污染状况。在此基础上分析马踏湖水体富营养化原因,并提出降低马踏湖富营养化现象的措施、对策。