海河流域平原河流非常规水源补给特性及其成因分析

统计分析海河流域水资源量和污废水入河量数据(2001—2012年)、降水量数据(1956—2012年),以及水资源利用、污废水排放、社会经济、人口等数据(1980—2012年),探究了海河流域平原河流非常规水源补给的特性及成因.结果表明,非常规水源补给的河流具有污径比高的特性:海河流域河流污径比高,平均污径比为35.7%,其中海河北系污径比最高,达到90.5%,滦河及冀东沿海污径比最低,为25.6%.降水量的持续减少、山前水库带对水资源的截留以及平原区水资源开发利用率的增加导致河流径流量减少,是海河流域平原河流非常规水源补给的一个主要原因:降水量持续减少,1956—1980年平均降水量为559 mm,至2012年平均降水量降低至502 mm;水库、闸坝等水利设施的建设使得73%的山区河流流量被水库截留;流域地表水资源平均开发利用率高达63%,这些均导致平原河流径流量持续减少.人口和社会经济快速发展导致污废水排放量增加,是海河流域平原河流非常规水源补给形成的另一个主要原因:工业产值、城镇人口数量均与污废水排放量显著正相关,复相关系数均超过50%.海河流域中部平原区河流以非常规水源补给将长期存在,考虑非常规水源水质水量的协同保障,对满足生态需水量、改善缺水河流生态环境等具有积极的作用.     

海河流域河流生态系统健康评价

随着经济发展,人类活动对河流生态系统的胁迫日益强烈,生态系统健康状况受到严重威胁.本研究以海河流域2010年73个采样点的水质、营养盐和底栖动物指标为例,采用指标体系法,从化学完整性和生物完整性两方面评价了流域内河流生态系统健康.结果表明,海河流域河流生态系统健康状况整体较差,有72.6%的样点处于"极差"健康状态,同时表现出明显的地区集聚效应;河流水质与人类活动强度密切相关;海河流域水体富营养化趋势明显;流域内底栖动物多样性低,清洁物种较少.氨氮、总氮、总磷等营养盐指标是影响河流生态系统健康的关键因子,应从控制上述指标入手,遏制海河流域河流生态系统健康恶化.对于河流生态系统健康评价,多因子的综合评价法优于单因子评价法.     

社会经济驱动的环境水质问题研究进展

社会经济活动驱动水污染物排放并影响环境水质,进而威胁人体健康和生态安全.单一从自然环境系统视角研究水污染过程难以充分揭示产生环境水质问题的根源,有必要同时从社会经济-自然环境复合生态系统视角揭示社会经济活动对环境水质问题的驱动作用.本文从复合生态系统视角对环境水质问题研究进行系统梳理.分析发现,现有研究从生产、消费等多视角识别了驱动水污染物排放的关键地区和行业,并探究了水污染物排放变化的社会经济影响因素（如排放强度、经济发展水平）.过量水污染物排放加剧了环境水质恶化,已有研究采用灰水足迹、污染物浓度等多种指标表征水污染程度,进而分析了社会经济活动对水质变化的驱动作用.此外,现有研究探究了水质变化对社会经济系统的直接和间接反馈作用,揭示了水质变化影响的跨区域-跨行业传导过程.这些研究为优化调控社会经济因素以改善环境水质提供了决策依据.目前,水污染数据仍存在精度不高、时间序列较短等问题,且相关研究缺少水污染环境影响的社会经济溯源分析、社会经济系统与环境水质之间动态闭环模拟等.     

社会经济发展对永定河流域(北京段)与温榆河流域地下水的影响分析

以永定河流域（北京段）和温榆河流域为对象,通过历史数据收集、整理和统计分析,研究流域内地下水环境的历史变迁和社会经济发展对其的影响.结果表明,1978—2008年间永定河流域（北京段）和温榆河流域均存在地下水埋深加深、地下水资源和地下水开采量略增、地下水水质恶化的趋势.1940—2008年间两流域的地下水埋深、地下水资...     

缺水地区人类活动净氮输入与河流响应特征——以海河流域为例

人类活动净氮输入(NANI)是影响河流氮输出的重要因素,研究两者的响应关系对制定氮污染的削减策略具有重要意义.基于NANI核算模型,评估了海河流域人为氮输入强度,并采用实测数据估算了同期的河流氮输出,最终得到干旱缺水区河流氮输出对NANI的响应特征.结果表明,海河流域2008—2012年均NANI输入强度为13258 kg·km~(-2)·a~1,化肥施用、食品与饲料输入、大气沉降和农作物固氮分别占76%、17%、5%和2%;在空间分布上,黑龙港运东子流域的NANI负荷最高,达到24238 kg·km~(-2)·a~(-1),最小的是永定河子流域,为5320 kg·km~(-2)·a~(-1);海河流域主要河流的氮通量与子流域NANI输入呈现显著正相关关系(p0.05),NANI变化可解释67%的河流氮通量变化.然而,仅2%的NANI由河流输出,这一比例低于其他地区研究成果,表明缺水地区河流作为氮输出的功能被削弱,河流不是流域氮输出的主要途径.     

海河流域农村非点源污染现状及空间特征分析

采用污染排放系数法估算了2008年海河流域农村生活源、畜禽分散养殖、农田化肥流失3个主要农村非点源COD、TN、TP和NH3-N 4种污染物的排放量,并对其排放强度和空间分布特征进行了分析.结果表明,海河流域农村非点源污染源排放COD、TN、TP和NH3-N总量分别为2435826, 3042079, 540568, 1798760t/a,平均排放强度分别为11.10, 13.97, 2.98, 8.28t/(km2·a).海河流域内河北省的3个农村非点源的4种污染物排放量均居首位,农村居民生活源对海河流域非点源污染贡献最大,是流域非点源污染控制最主要的对象;子牙河水系农村非点源污染物排放总量最大,而徒骇马颊河水系排放强度最大,是海河流域内污染最严重的水系,其首要非点源污染源是山东省的农村生活源.流域内非点源污染排放量和排放强度均呈现区域性分布,山区和平原区分别呈现出低污染等级和高污染等级.     

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.     

海河70年治理历程梳理分析

海河是中国华北地区最大的水系,承载着京津冀城市群经济社会的发展.为总结海河水生态环境的变化趋势,梳理海河水污染防治与保护的经验,采用文献调研等方法系统整理分析了新中国成立以来海河流域旱涝灾害、水污染事件以及治理和管理措施,将海河治理分为4个阶段:第一阶段（1949—1971年）旱涝灾害频繁发生,遵循“上蓄、中疏、下排、适当滞”思路,进行抗旱防洪等水利工程建设;第二阶段（1972—1995年）流域经济快速发展,水质急剧恶化,以提升防洪标准和强力治理污染源为思路,进行旱涝灾害和水体污染的共同治理;第三阶段（1996—2005年）水体污染趋势得到遏制,以“关、停、并、转”为主要手段进行污染物的源头削减;第四阶段（2006年至今）海河被列入水体污染控制与治理科技重大专项（简称“水专项”）重点示范流域,在“控源减排、减负修复、综合调控”思路指导下,以水专项科技成果为支持,推动流域水体污染的系统治理.与20世纪90年代相比,2019年海河水质明显改善,GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅰ~Ⅲ类水质断面比例从1998年的25.3%升至2019年的51.9%,劣Ⅴ类水质断面比例从59.6%降至7.5%.但是海河水污染形势仍然严峻,依然存在水资源短缺、水污染压力大、水生态受损等问题,海河治理应遵循流域水质目标管理的思路,统筹好水资源、水环境、水生态,保障海河生态基流,改善水环境质量,恢复和维护健康河流生态系统功能.      

基于水质模拟的不确定条件下两阶段随机水资源规划模型

针对流域内不同企业的水资源分配及企业生产污染排放导致的水环境问题,运用区间两阶段随机规划的方法,耦合区间两阶段模型（ITSP）和区间水质模型（IS-P）,建立不确定两阶段随机水质-水量耦合规划模型（ITSP-SP）.该模型以流域内系统利益最大为目标函数,模拟了流域内各个企业的水量分配及排污过程中河道水质变化,并在保证河流水质达标前提下优化预计分配水量,调整企业生产规模.通过模型运算得到区间解,为管理者提供了多样的决策方案.并且,该模型充分考虑不确定因素对系统利益的影响,能够有效的规避系统决策失误及方案缺失现象.     

深圳市40年河流水质变化及影响因素研究

为掌握深圳市河流水质状况及其变化趋势,文章开展了深圳市近40年河流水质变化特征研究,并对深圳市河流水环境质量变化与社会经济发展和水环境治理的相关性进行了分析。结果表明:随着社会经济的快速发展,深圳市河流水质经历了先不断下降后持续改善的历程。受流域经济发展和水污染治理进程的不同影响,各主要河流水质变化拐点不尽相同,全市整体拐点出现在2002年左右。人均地区生产总值对河流水质整体污染水平影响最大,污染程度与经济增长符合环境库兹涅茨曲线的倒U型关系,脱钩点出现在人均地区生产总值65 000元左右。     

土地利用类型及其社会经济特征对河流水质的影响

流域尺度上土地利用类型与水体水质之间存在相关关系,这种相关关系同时会受到各种社会经济活动的影响.在自然或半自然区域内,土地利用类型与水质的相关关系比较显著.然而,在城市区域内社会经济活动将会影响土地利用类型与水质的相关关系.为证实这一现象的存在,选取京津地区11个小流域为研究对象,分别从小流域综合分析和小流域聚类分析2个角度,分析土地利用类型及其社会经济特征与河流水质的关系,并以温榆河小流域情景分析进一步探讨社会经济因素对土地利用类型与河流水质关系的影响,结果显示,聚类分析中,半自然区域中小流域的TN、TP、NH4+-N均与土地利用类型相关,而城市区域中小流域的TN、TP、NH4+-N均与社会经济因素相关,社会经济因素的差异改变甚至削弱了土地利用类型与河流水质的相关性,验证了假设现象的存在.因此,在跨域城乡梯度的区域尺度研究水体水质及其影响因素的相关性时,需要综合考虑土地利用类型及其社会经济特征.     

上海宝山快速城市化进程对河网演变影响分析

以我国快速城市化区域——上海宝山区为例,基于近20 a经济发展和河系水网变化相关数据,探讨区域河网水系的时空变化规律,不同功能区的河网变化分异特征及其驱动因子。分析结果表明:(1)宝山区的河网水系数量变化经历了基本稳定(1994-2003年)、快速消亡(2003-2006年)、缓慢回升(2006-2008年)3个阶段,这与其城市化发展进程有较好的对应关系;(2)不同功能区域河网数量和水环境质量变化具有分异性,其中水面率大小关系为Ⅲ区>Ⅰ区>Ⅱ区,有机污染综合指数和总磷为Ⅱ区7Ⅰ区7Ⅲ区;(3)不同功能区的河网水系数量和水环境质量对城市化响应具有明显差异,居住用地、工业用地和设施用地的增加是各功能区河网水系变化的主要驱动因素。在此基础上,对于区域防洪除涝问题提出建议,即在城市化进程中,不仅应重视河道数量,更应重视河道长宽度的保护,才能改善河网水质和水生态环境。     

城市污水回用及其途径研究

随着经济的快速发展,城市的发展步伐越来越快,居民对生活质量水平要求急剧增高,这就导致了工业、居民用水量大幅度增大,工业废水和城市污水排放量逐渐增加,城市的水资源质量受到污染、水资源短缺,对生活环境带来了较大的负面影响.因此,城市污水管理工作日益重要起来,对于城市污水的处理,利用现代化技术提高回用效率是关键,但现阶段城市污水的回用中还存在一些问题.研究针对城市污水的回用及其途径技术进行研究,并对其中的问题提出建议.     

经济集聚对中国三大城市群土地利用生态效率的影响

基于非期望产出的超效率EBM模型,测算2005—2016年京津冀、长三角和珠三角等中国三大城市群土地利用生态效率,采用核密度函数对其演变特征进行分析,并运用面板门槛回归模型和面板向量自回归模型,从产业和人口两个角度分析经济集聚对城市群土地利用生态效率的非线性影响和直接冲击。结果表明：（1）2005—2016年间中国三大城市群土地利用生态效率总体呈现先收敛后分化的演化特征,不同城市群之间的土地利用生态效率时空演变具有显著差异;（2）第三产业集聚水平和人口集聚水平对城市群土地利用生态效率表现出单门槛效应,表明适度产业集聚和人口集聚对城市群土地利用生态效率具有正向促进作用,反之则会导致促进作用下降甚至出现负向影响;（3）第三产业集聚水平和土地利用生态效率自身对土地利用生态效率的直接冲击都是从开始就达到顶峰而后收敛为0,而第二产业集聚水平和人口集聚水平则是先负向冲击后持续正向冲击。城市群在制定经济发展政策和土地利用政策时,既要充分发挥经济集聚的正面环境效应,也要重视不同经济集聚的适度性和动态性。     

东江下游河网区土地利用变化及其对水体的生态影响

论文以东莞市为研究区域,基于1990、2000、2009年3期遥感影像,采用土地利用变化速率、土地利用转移矩阵及景观指标,分析了近20 a东莞市土地利用变化过程及其对水体的生态效应。研究结果表明:①近20 a东莞市土地利用结构由农业用地、林地为主向城市建设用地为主迅速转变,耕地、园地、林地比例由1990年的23.56%、13.39%和28.73%下降为2009年的11.35%、3.26%和17.39%,与此同时建设用地面积比例则由20.21%增加为53.62%,此外,2000—2009年土地利用变化程度较1990—2000年更为剧烈;②东莞市农业用地面积逐年降低,单位面积化肥施用量减少58.30%,单位面积农药施用减少32.35%,表明农业面源污染在过去一段时间内具有减弱趋势,与此同时城镇建设用地下垫面增加导致的城市非点源污染威胁则逐渐增强,这一情形将随着城市化用地的继续扩展和水体总面积的减少而愈加严重;③东莞市水体景观优势程度逐渐下降,水体受人为干扰强烈。水库、河流缓冲带内建设用地比例明显增加,河道被人工化、渠道化程度增强。综合以上研究结果,东莞在城市化建设中应加强水资源的保护和管理;水污染防治中,在治理点源污染的基础上,加强城市下垫面非点源污染的防控。     

城市用地扩张、规模经济与经济增长质量

城市用地扩张不仅影响经济增长数量,还通过产业结构升级、城市化、生态环境变化和规模经济等路径影响区域经济增长质量。城市用地扩张,促进市场范围扩大,有利于区域内与区域间开展分工合作,提升城市的集聚经济效益与规模经济水平;但若城市用地扩张使区域突破最优规模经济状态后,因管理与服务成本、交通成本和环境成本等快速增加,城市规模效率会下降,对经济增长质量产生负影响。实证研究结果表明:在全国、中部和西部地区3个空间维度,城市用地扩张与规模效率间存在倒U型关系,而在东部地区此关系并不成立;在4个空间维度,城市用地扩张通过规模经济路径对全要素生产率的影响都为负,表明城市用地扩张已使各区域突破最优规模经济状态,土地要素投入存在冗余现象,与资本、劳动等要素配置比例非最优。研究结果还表明,人力资本、城市化、产业结构升级、基础设施等变量对经济增长质量有正影响。     

Wastewater reclamation and reuse in China: Opportunities and challenges

The growing water stress both in terms of water scarcity and quality deterioration promotes the development of reclaimed water as a new water resource use. This paper reviewed wastewater reuse practices in China, and the opportunities and challenges of expanding reclaimed water use were analyzed. Rapid urbanization with the increasing of water demand and wastewater discharge provides an opportunity for wastewater reuse. The vast amount of wastewater discharge and low reclaimed water production mean that wastewater reuse still has a great potential in China. Many environmental and economic benefits and successful reclamation technologies also provide opportunities for wastewater reuse. In addition, the overall strategy in China is also encouraging for wastewater reuse. In the beginning stage of wastewater reclamation and reuse, there are many significant challenges to expand wastewater reuse in China including slow pace in adopting urban wastewater reuse programs, the establishment of integrated water resources management framework and guidelines for wastewater reuse programs, incoherent water quality requirements, the limited commercial development of reclaimed water and the strengthening of public awareness and cooperation among stakeholders.     

An approach and preliminary model of integrating ecological and economic constraints of environmental quality in the Guayas River estuary, Ecuador

We describe conceptual and simulation models of land use within the intertidal zone of the Guayas River estuary to quantify the contribution of mangrove wetlands to maintaining environmental quality of a tropical estuary. The goal of this exercise is to demonstrate the important consideration of ecological constraints in determining economic and management decisions; and how modeling can be used to quantify impacts of land use such as loss of mangrove wetlands on environmental quality. Our conceptual model treats solar energy, river flow, and tides as forcing functions that control the properties of estuarine ecosystems, but also describes market forces and cultural policies as constraints on properties of socioeconomic systems. The controversy of coastal resource management in Ecuador centers around the relative impacts of shrimp pond construction and management as negative feedbacks to the environmental quality of the Guayas River estuary. Unique oceanographic processes and land use changes contribute to complex issues of water and habitat quality in this tropical estuary, the largest estuarine complex on the Pacific coast of South America. A dynamic box model was developed for the estuary and calibrated with data collected from a 14 month survey of water quality parameters throughout the estuary. Scenarios included conversion of mangroves to shrimp ponds in three regions of the estuary, and the construction of a dam by varying three different rates of river discharge at 100, 50 and 10% of 1989 base flow. Good water quality is maintained by the low residence time of water in the estuary (11 d) because of seasonally high river flow and tidal exchange. With a 90% reduction of mangrove forests in the estuary caused by shrimp pond construction, total nitrogen concentrations increased 5 fold. However, as river discharge decreased to 10%, the same construction caused a 60 fold increase in nitrogen concentrations to 250 μM. Increases in nitrogen concentrations were higher in the upper estuary region, with much less change in the lower estuary. Thus the sensitivity of environmental quality to changes in land use in the intertidal and upland zone are linked to the hydrography of the estuary and is site specific. In the future, the combinations of these ecological models together with economic analyses of the goods and services of mangroves may provide better techniques to evaluate the economic impacts of specific coastal zone management decisions.     

淮河下游小流域空间开发功能分区研究-以江苏沿海地区为例

基于区域开发与水环境保护的相互作用关系,以江苏沿海地区某小流域为研究对象,在流域层面上,建立定性与定量相结合,环境、经济、社会紧密结合的区域分析方法。选取水体使用功能、水质目标、清水通道、水体通达性、现状水质达标情况5项指标,将流域分为强约束区、较强约束区、中等约束区、弱约束区4类空间开发功能区。以此为依据,对各分区针对性提出了空间开发和产业发展的导向。其中水环境约束较弱的地区可以适当布局酿造、造纸、化工等水污染物排放量相对较大的产业;水环境约束较强的地区需要严格控制乃至禁止水污染物排放量大的产业,而适度发展编织品制造等不排水的农副产品加工业,或清洁生产水平先进、中水回用率高、排水量小的家具制造、木材加工等。     

石家庄地区近70年来伴随经济发展的水文环境变化分析

论文系统分析了石家庄地区70年来伴随社会经济发展的水资源开发历史,结合水文资料探讨了人类活动对区域水文环境变迁的影响。并通过对地下水采样,结合室内水化学和氚同位素测定,确认区域地下水补给来源主要是通过河道得到线状的垂向补给,和上游含水层的侧向补给两种天然途径。城市及工农业发展改变了区域水循环系统的补排结构。河流断流减少了地下水的垂向补给,造成地下水的补给源从原来的天然垂向补给和上游的侧向补给,变为单一的侧向补给。另一方面,大量开采地下水已成为区域地下水排泄的主要方式。其中用于农业灌溉的大部分以蒸发、蒸腾的形式耗散于大气,无法回补。地下水位的持续下降、地下水化学类型转变及其空间分布显示了水量和水质以及生态环境的变化。