基于水生态系统结构特征的滇池流域水生态功能三级分区

水生态功能分区的目的是为了实现中国流域的"分区、分类、分级、分期"管理的精细管理理念,而水生态系统结构是水生态系统完整性的基础,也是区分不同区域生境特征与功能差异的重要指标.因此,为了实现更精细化的湖泊流域管理,在滇池流域完成水生态功能二级分区基础上,基于水生态系统结构特征进一步对滇池流域进行三级区划,进而反映流域水生态功能的空间异质性.以反映水生态系统结构的物理、化学与生物特征为依据,分别构建了滇池流域陆域与湖体的三级分区指标体系;通过对三级分区单元指标综合值进行聚类分级,最终将滇池流域的水生态功能三级分区划分为20个陆域区和4个湖体区,并利用底栖与藻类的生物数据对分区进行合理性评价.最后基于生态服务功能理论,结合滇池流域自身特点与管理需求,将滇池流域三级分区定义为不同的水生态功能类型.通过对滇池流域水生态功能三级分区的划分以及主体功能的确定,不仅为滇池流域水生态健康管理构建了空间管理单元,而且为湖泊水生态功能分区的研究提供了案例.     

辽河流域水生态分区研究

依据河流生态学中的格局与尺度理论,对流域水生态分区的内涵进行辨析,从理论上对区划方法进行了研究.通过对辽河流域自然要素及水生态特征的分析,建立了辽河流域水生态分区体系.明确了各级分区的主要内容与分区依据,提出了各级分区的特征指标,从而建立了流域水生态分区的指标与方法体系.结果表明,辽河流域包括2级水生态区,一级区可根据流域水资源空间特征差异进行划分,其目的是反映大尺度水文格局对水生态统的影响规律,二级区是根据地貌、植被、土壤和土地利用等自然要素进行划分,目的是反映流域尺度的地形、地貌及植被对河流栖息地环境特征的影响.在GIS技术支持下,采用多指标叠加分析和专家判断方法,将辽河流域划分为3个一级区、14个二级区,对不同分区的水生态系统特征及其所面临的生态环境问题进行了总结.对水生态分区在流域管理中的应用进行研究,提出了基于水生态区的环境管理技术支撑体系.     

流域水生态功能Ⅲ级区划分技术

流域水生态功能Ⅲ级区划分的目的是反映水生态功能Ⅱ级区内水生态系统功能差异,识别区划单元的主导水生态功能类型,为制订水生态保护目标提供支撑. 其划分方法:①确定划分流域的水生态功能备选类型;②选取典型的功能评价指标;③采用定量和半定量评价、功能等级划分、空间叠加、分区校验等方法,完成流域水生态功能Ⅲ级区划分. 以太子河流域为例,先确定5个水生态功能类型(生物多样性维持功能、生境维持功能、水资源支持功能、营养物循环维持功能和社会承载功能),按照划分方法最终将太子河流域划分为17个水生态功能Ⅲ级区. 水生态功能Ⅲ级区的划分应兼顾水体和陆地生态系统的功能要求,构建流域水生态管理模式的基础.      

流域水生态功能分区方法与指标体系探讨

水生态功能分区是识别流域水生态系统特征、结构与功能的主要依据,它能够反映区域水生态系统的主要生态功能状况及其所面临的潜在压力。因此,建立基于生态功能分区的水质管理技术体系,是中国水生态管理的必然发展趋势,也是国际水质管理的前沿方向。拟从水生态功能分区的研究现状,比较国内外相关的研究工作,探讨不同等级生态分区方法及指标体系的构建依据。     

三峡库区水生态分区初探

通过分析国内外水生态分区、水环境功能分区现状,研究了各种分区指标选取依据及指标体系特点。通过对比三峡库区已有的生态功能分区依据及指标体系特点,提出了已有分区指标体系的不足之处,即尚未充分考虑水生要素。在三峡库区流域自然要素及水生态特征的分析的基础上,建立了三峡库区流域水生态分区体系.明确了各级分区的主要内容与分区依据,提出了各级分区的特征指标,从而建立了流域水生态分区的指标与方法体系。结果表明,三峡库区流域包括2级水生态区。该研究在GIS技术支持下,采用多指标叠加分析和专家判断方法,将三峡库区流域划分为6个一级区,对不同分区的水生态系统特征及其所面临的生态环境问题进行了总结,为基于水生态区的环境管理提供了技术支撑。     

流域水生态功能区概念、特点与实施策略

我国正处在从传统的水质管理向水生态管理转变的关键阶段,水生态功能区是实施流域水生态系统管理的基本单元. 结合区划理论的发展,对国内外区划研究进展进行了系统总结,界定了水生态功能区的基本概念,提出了水生态功能区的基本特点及其在环境管理中的主要作用,辨析了水生态功能区与水功能区、生态功能区和主体功能区的关系,提出了水生态功能区实施的政策保障体系. 结果表明,水生态功能区是开展水生态系统健康评估、识别水生态功能和确定水生态保护目标的基本单元,具有基于流域单元进行划分、以水生态系统等级结构为主线、区域区划与类型区划相统一、陆地与水体保持一致性等特点;不同功能区在基本概念、法律和政策依据、分区目的、分区体系、分区指标和方法及其在管理中的作用等方面差异显著,水生态功能区是对上述功能区的发展、补充和完善;作为一个崭新概念,水生态功能区的实施需要从法律、机构、政策和技术等方面全面保障,在此基础上构建流域水环境综合管理技术体系,支撑流域生态文明建设.      

基于生态管理的流域水环境功能区划——以浑河流域为例

从环境战略管理的高度,提出了一种基于生态管理的流域水环境功能区划分方法.在现行水环境功能区划的基础上,结合生态管理理念及相关理论,并充分考虑我国水环境管理能力及发展趋势,进行流域水环境功能区划分.流域水环境功能区划以流域水生态分区为基础,根据参考条件评估水体的生态状况,考虑水体生态保护功能和最小生态需水量,提出新的流域水环境功能区划的理论基础和技术方法体系.首次将水生态分区、水生态保护目标和生态需水量引入水环境功能区划之中,对原水环境功能区划的内涵进行了拓展.该方法以浑河流域为案例做了实证研究.     

山西省沁河流域农村生活污水入河水质研究

针对农村生活污水管理的需求,在水生态功能区和水环境控制单元的基础上提出了农村生活污水入河水质核算方法.具体步骤包括:①根据地貌类型、降水蒸发量、植被和土壤类型等指标,进行水生态功能区划分;②在水生态功能分区基础上,结合水文单元和行政区边界,划定水环境控制单元;③对控制单元内的水环境容量进行计算,并调查核算各类污染源污染物排放入河量,然后基于水环境容量和污染物入河量确定农村生活污水污染物排放限值.结果表明,沁河流域可划分为2个一级水生态功能区和7个二级水生态功能区,并划分为15个水环境控制单元.以控制单元内沁河上游水质改善区为例,区域内农村生活污水COD排放限值为134.05 mg·L~(-1),且此标准下河流不满足接纳农村污水进行NH_3-N消减的条件.在以上研究成果基础上,提出了农村生活污水分区分级管理措施建议.     

太子河流域水生态功能Ⅱ级区的划分

流域水生态功能Ⅱ级区是实施流域层面水生生物多样性保护的重要依据. 以太子河流域为研究对象,开展分区指标筛选技术方法研究,通过指标的空间变异性、主导性及其与水生态因子相关性分析,从年均气温、年降水量、年蒸发量、高程、坡度、坡向和NDVI(归一化植被指数)等备选分区指标中筛选出适宜分区指标,在此基础上采用ISODATA(迭代自组织数据分析方法)非监督分类方法划分了太子河水生态功能Ⅱ级区. 结果表明,高程和NDVI具有良好的空间敏感性、主导性以及与水生态因子的相关性,可以反映地貌和植被对太子河水生态系统的影响,是太子河流域水生态功能Ⅱ级区划分的适宜指标. 采用上述指标可将太子河流域划分为3个水生态功能Ⅱ级区:①上游山地森林河流水生态亚区,平均海拔511m,区内以浅水性鱼类和激流性大型底栖动物为主;②中游丘陵森林河流水生态亚区,平均海拔282m,区内以溪流性鱼类和缓流性大型底栖动物为主;③下游平原农业河流水生态亚区,平均海拔65m,区内多受人类活动干扰,以耐污性大型底栖动物为主,少见鱼类.      

入海河口区水环境管理问题与对策

入海河口(简称“河口”)既是河流的终端又是海洋的起点,水动力特征、水质特征和水生态特征均既不同于近岸海域也不同于河流,对近岸海域水环境质量至关重要.自20世纪50年代以来,我国河口海岸管理工作经历了重大发展与变革,各涉海管理部门提供了一定的管理支撑,但也存在多个问题亟待解决.如多个功能区划作用于同一河口水域;咸淡水水质功能类别不一致,水质指标体系存在显著差别;重要河口水环境质量评价结果长期“一片红”,不能客观反映公众、地区及国家水质目标责任主体需求;未明确河口的管理范围,造成与《环境保护法》相应的管理措施无法相适应等问题.针对上述问题,并在详细分析河口生态环境特征的基础上,借鉴国际河口水环境管理经验,提出了科学划分河口水体单元并纳入流域管理;以河口为纽带,开展我国重点流域及海域水生态分区工作;协调多个标准在河口区域差异,同步考虑GB 3838—2002《地表水环境质量标准》和GB 3097—1997《海水水质标准》修订工作;陆海统筹,河海兼顾,充分发挥从山顶到海洋的营养盐控制策略等相关衔接建议.      

典型喀斯特地区国土空间生态修复分区研究——以贵州猫跳河流域为例

国土空间生态修复是实现生态系统服务可持续供给的重要保障,明确其空间分区是开展生态修复的前提条件。针对现有生态修复分区方法的层级单一、结果针对性欠佳等问题,以典型喀斯特地区贵州猫跳河流域为研究区,构建“自然立地条件—主导生态功能—生态胁迫问题”生态修复分区框架。选取海拔、坡度、地形起伏度、植被类型等自然立地条件指标分析流域内地域分异规律,进而划定生态修复一级分区;基于水源涵养、土壤保持、生物多样性维护、粮食供给等主要生态系统服务功能评价结果识别区域主导生态功能,据此划定生态修复二级分区;结合石漠化敏感性、水土流失敏感性及生态退化度等关键生态胁迫问题指标构建生态修复分区指数识别生态修复重点区域,进而开展生态修复三级分区划分。最终,将猫跳河流域划分为3个生态修复一级分区、10个生态修复二级分区及30个生态修复三级分区,并提出了相应的生态修复策略。研究可为猫跳河流域生态修复实践提供参考,并为西南喀斯特地区生态修复分区提供理论借鉴。     

我国七大流域河道生态用水现状评价

从河流生态用水的基本属性出发,提出了河道生态用水"量"与"质"的评价方法,其中量的评价方法包括水资源利用率法、实测径流法、消耗系数等3种方法,质的评价是基于污径比指标进行评价,并确定了"量"与"质"的评价标准。以我国松花江、辽河、海河、黄河、淮河、长江、珠江等7个流域为例,采用上述方法进行实证分析,结果表明,如果单纯从量的角度进行评价,仅海河、黄河流域存在河道生态用水短缺现象,其它流域总体上为基本不短缺。但是如果对生态用水的质进行评价,只有松花江、长江和珠江的水质可以满足生态用水的要求,其它流域均在较差等级以下。结果表明只有从量和质两个方面进行评价,才能够揭示出我国生态用水的水量性或者水质性短缺的现实状况。     

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.     

石羊河流域生态环境的变迁与水资源利用对策

本文对石羊河流域水资源开发利用中存在的问题提出新观点,认为:①人们以往只注意强化地表水控制,削弱了天然地下水库的调节作用;②只注意农田用水,忽视了绿洲生态用水;⑧目前采用的落后灌溉方式造成水资源的严重浪费。针对这些问题,本文提出石羊河流域水资源管理综合决策方案,建立多目标管理决策模型,把该流域划分为16个管理亚区,以绿洲农田生态系统和植被生态系统的需水量为决策变量,对经济发展、开发水资源投资、生态环填改善等方面的9个目标作综合考虑。通过模型的模拟运转,展示了该流域生态环境日趋恶化的状况可以得到有效的控制。     

基于水量平衡的流域生态耗水量计算——以海河为例

论文提出一个基于水量平衡的流域生态耗水量的计算方法。以海河流域为例,利用流域多年年降雨、入海水量、引黄水量、地下水超采水量、工业用水量、农业用水量、生活用水量、工业废污水排放量和生活污水排放量等资料,得出1956～1998年流域生态耗水量的多年变化。计算结果显示,虽然流域在1956～1998年的43年间环境发生明显变化,然而流域生态耗水总量没有呈明显的上升或下降趋势。最后通过对比研究,给出了论文提出的算法与基于当地水资源的算法结果的物理解释。     

基于"源""汇"景观格局指数的海河流域总氮流失评价

土地利用类型及其格局能够影响非点源污染时空特征,而景观格局分析方法是评价非点源污染的重要技术手段,但是传统的景观格局指数较少考虑景观之间的位置关系,导致生态意义不明确.＂源＂＂汇＂景观格局理论中的＂源景观＂和＂汇景观＂指的是促进和阻碍非点源污染发生的景观类型.通过收集海河流域2009年夏季26个子流域的总氮浓度数据,并结合1∶25万DEM和1∶10万土地利用图,构建了融合景观类型、面积、空间位置等信息在内的源汇景观格局指数,发现源汇景观格局指数与总氮浓度有很好的相关性,在燕山山区、太行山区和下游平原区的相关系数分别为0.86、0.67和0.65.结果表明,源汇景观格局指数能够很大程度上反映总氮的空间变异特征,可以为其它流域的非点源污染评价提供参考,也有可能作为输入参数提高现有水质模型的模拟精度.     

风域视角京津冀生态廊道空间格局识别

在风域视角下,分析大尺度生态廊道形成的关键因子,构建最小累计阻力模型和通风效益评测模型,以京津冀为研究区,利用气象、遥感及其他基础地理数据等,阐述研究区近地面风场特征,识别区域内生态廊道空间格局,结果表明：研究区全域近地面多年平均风速为2.07m/s.冬季,研究区多年平均风速呈张家口坝上—北京—天津沿海高两侧低格局,主导风向为偏北风;夏季,多年平均风速呈现西北部和东南部高,中东部和西南部低的格局,主导风向为偏南风.冬季,在研究区筛选出34个社会经济源地,识别出5条一级生态廊道,走向从西北向东南或从北向南,7条二级生态廊道,走向主要从西向东;夏季,在研究区筛选出68个生态源地,识别出5条一级生态廊道,走向从东南向西北或从南向北,6条二级生态廊道,走向主要从东向西.合并精简冬夏连通性能较好的生态廊道,优选出5条一级生态廊道,总长度3073.04km,以南北向为主,5条二级生态廊道,总长度1582.06km,以东西向为主,初步形成京津冀“五纵五横”生态廊道格局.     

流域、生态区和景观构架及其在海河流域生态评价中的应用

流域、生态区和景观是评估大尺度区域生态质量的构架,阐述了三者合理结合的理论基础. 流域是解决水生态环境问题的整体性构架,但是流域研究的成果缺乏外推的依据. 生态区提供了合适的外推机制,与流域结合使用,可以解决小尺度成果的尺度上推和预测问题. 景观范围界定的主观随机性,使其可以与行政区、生态区和流域等空间范围结合,用于区域生态质量评估. 以海河流域为例,验证了流域、生态区、景观相结合的区域生态质量评估方法体系,包括3个步骤:流域生态区划分;建立以遥感影像为数据源的景观生态质量评价指标体系,并对生态区内的典型行政区开展景观生态质量评估;将评估结果外推到所在生态区. 以流域生态过程为核心整体统筹各生态区,提出上游山区水土保持、平原节水并修复河流和地下水系统、下游湿地保护并增加入海流量的水生态系统恢复对策.      

新时代生态文明背景下中国草原分区与功能辨析

草原是重要的自然资源和生态系统,具有十分重要的生态功能（如水源涵养、水分调节、水土保持、初级生产、气候调节和生物多样保护）和社会经济价值（如牧业生产、牧民生计维持、牧区文化传承等）。科学保护、合理利用和有效恢复是草原资源和生态系统可持续管理的根本基础。2018年国家机构改革后草原主体功能从生产转向生态,草原在生态文明建设中的地位凸显。在新时代生态文明建设快速推进过程中,对标国家“山水林田湖草”生命共同体系统治理的总体战略,聚焦绿色发展和美丽中国建设的基本理念,提出基于地理分异和功能特征的草原分区方案,是推进草原资源高质量管理亟待解决的核心问题之一。利用文献调研、专家问卷调查和会议咨询等方法,构建以“生态保护优先、兼顾绿色发展”为主导思想的中国草原分区体系,提出生态地理单元分异原则、主体功能优先原则、产业布局协调性原则、历史传统相结合原则、行政边界完整性原则,提出了区、亚区和小区三级分区体系的主要指标、命名方式、功能判定及产业布局的厘定方法,将全国草原分为5个区（内蒙古高原草原区、西北山地盆地草原区、青藏高原草原区、东北华北平原山地丘陵草原区、南方山地丘陵草原区）、47个亚区、2899个小区,并给出了不同分区的主导生态功能及产业发展方向。分区结果具有综合性、协调性和时代性,可以为新时代草原生态文明建设和山水林田湖草系统治理提供科学支撑。     

天津市不同后备水资源对比评价研究

为了缓解天津水资源严重短缺的困境,利用层次分析法,从水资源保证程度、调水协调难度、可供水量、工程成本、供水管网改造成本、水质、水处理成本、污水处理难度、生态环境风险等角度对天津市主要后备水源进行了综合对比评价。评价结果认为海水淡化、南水北调中线调水、地下咸水开发、海水直接利用可以作为天津市理想的后备水资源开发方案;上游水库调水、南水北调东线调水、引黄调水可以作为应急后备水源方案;污水处理后主要用作灌溉、生态、景观用水。