Ecological and environmental water demand of the lakes in the Haihe—Luanhe Basic of North China

The purpose of this paper is to present a brief concept of the ecological and environmental water demand of lake. The present situation and affecting factors of lake ecological system in the Haihe-Luanhe Basin of North China was analyzed. The calculating method of the ecological and environmental water demand of the lake basis on the water body and the calculating method of the ecological and environmental water demand of the lake basis on the aquatic ecosystem, wetland and vegetation were compared and discussed. As the examples of Baiyangdian Lake and Beidagang Lake in Haihe-Luanhe river basin, the ecological and environmental water demand of the two lakes was calculated to be 27 x 10(8) m3. It is 6.75 times to the water demand according to the calculating method of the ecological and environmental water demand of the lake basis on the water body. The research result indicated: (1) The calculating methods of the ecological and environmental water demand of the lake basis on the aquatic ecosystem should be better than only basis on the water body of lake. (2) The data, such as area of the vegetation kind around and in the lake, the vegetation coefficient, the evaporating amount of the vegetation and the vegetation water demand itself around and in the lake are lack and urgent need. Some suggestions for controlling and regulating the water resource of the lake in North China were proposed.     

江汉湖群典型湖泊生态系统健康评价——以梁子湖、洪湖、长湖、斧头湖、武湖为例

湖泊生态系统健康评价对湖泊生态健康状况评定、环境问题诊断和湖泊生态系统管理具有重要意义.根据江汉湖群实际情况和生态特点,选取江汉湖群五大湖泊—梁子湖、长湖、洪湖、斧头湖和武湖为研究对象,采用野外调查、资料收集并结合GIS技术的研究方法,从生物、水质、生境特征及生态压力4个方面选择15个代表性评价指标,构建江汉湖群典型湖泊生态系统健康评价指标体系,并利用基于模糊综合评价模型的评价方法,对江汉湖群五大湖泊生态系统健康进行评价.结果表明,江汉湖群五大湖泊生态健康综合评价得分值为5.47~7.46,梁子湖得分最高,其余依次为斧头湖、洪湖、长湖和武湖.从湖泊生态系统健康等级看,五大湖泊中梁子湖和斧头湖处于比较健康状态,而洪湖、长湖和武湖处于亚健康状态.通过实例分析表明,本研究建立的湖泊生态系统健康评价方法能够较客观系统地评价江汉湖群生态系统健康状况,具有较高的可行性和可靠性,可作为江汉湖群健康诊断的评价方法.本文研究结果可为江汉湖群的分类管理提供较为重要的参考依据.     

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.     

基于熵值法的云南高原浅水湖泊水生态健康评价

随着社会经济发展,人类活动对湖泊水生态系统的胁迫日益加剧.以云南高原浅水湖泊——星云湖为研究对象,采用现场取样结合GIS技术,从水质、富营养化、沉积物、水生生物等方面选择12个代表性指标,构建星云湖水生态健康评价指标体系,并基于熵值法对湖泊水生态健康状况进行现状评价及历史变化分析.结果表明,2018年星云湖水生态综合健康指数(CHI)为44.51,综合健康状态一般,水质、富营养化、水生生物指标对系统的影响权重分别为0.28、0.29、0.27.差异性分析表明,水质、富营养化、沉积物、水生生物4类因素层评价指标的健康状况时空差异显著,雨季沉积物指标健康状况较差,水生生物指标健康状况极差,旱季水质、富营养化、水生生物指标健康状况均较差;在空间上,水质、富营养化指标健康状况在西北湖区相对较差,水生生物指标健康状况在北部及东北湖区相对较差,沉积物指标健康状况在南部湖区及中北部湖区相对较差.相较于2008年,2018年星云湖水生态系统综合健康状况好转,但湖区中东部分区域系统综合健康状况略有恶化.研究显示,基于熵值法的湖泊生态系统健康评价方法能够较客观系统地评价星云湖水生态系统健康状况.      

Multi-indicator assessment of water environment in government environmental auditing

This study focused on a multi-indicator assessment methodology for governmental environmental auditing of water protection programs. The environmental status of Wuli Lake in China was assessed using the global indicators （driver-status-response） developed by the Commission on Sustainable Development, and four additional indicators proposed by the author： water quality, pollution load, aquatic ecosystem status, and lake sediment deposition. Various hydrological, chemical, biological and environmental parameters were used to estimate the values of the indicators for assessment of environmental status of the lake based on time series data sets for twenty years. The indicators proposed can be customized to meeting the needs for particular assessment of water protection programs. This method can be used to evaluate the performance of national environmental protection programs and provide technical support for environmental auditors.     

内陆湖泊富营养化内源污染治理工程对比研究

湖泊富营养化是重大水环境污染问题,目前我国正在开展富营养化的研究及其综合治理。本文分析了底泥疏浚工程、生态引水工程和水生植物修复三种典型的内陆湖泊内源污染治理工程技术在治理湖泊富营养化过程中的作用,综述了三种工程措施在国内外的运用现状,比较了三种措施在改善湖泊水环境过程中的优点和不足,指出在解决湖泊富营养化问题时单独使用其中一种方法都存在的局限性,在此基础上,以滇池为例,对三种工程措施的治理效果和结合途径进行探讨。     

东北湖区典型流域生态安全评估

为评估东北湖区湖泊生态安全,在山口湖流域水质特征分析的基础上,分别采用模糊综合评价法、层次分析法和DPSIR（驱动力-压力-状态-影响-响应）模型对山口湖流域水环境质量、陆域生态系统健康状况和流域生态安全进行综合评估.结果表明:①2014年山口湖水体氮、磷、有机物质量浓度较低,各月营养水平存在较大波动:3月冰封期ρ（TN）、ρ（TP）和ρ（COD_Mn）最低,分别为0.681、0.022、6.31 mg/L;5月冰层溶解时ρ（TN）和ρ（COD_Mn）最高,分别为1.771、8.27 mg/L.在3条入湖河流中,长水河受生活源和农业面源污染较重,ρ（TN）年均值为2.244 mg/L,超出GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类标准限值;南水河污染较轻,ρ（TN）、ρ（TP）平均值分别为1.061、0.059 mg/L;土鲁木河受人类活动影响较小,污染最轻.②模糊综合评价结果显示,除5月外,2014年山口湖水体总体上处于GB 3838-2002 Ⅲ类水质.③1988-2014年山口湖陆域生态系统处于优秀状态,但健康指数由1988年的90.06降至2014年的87.63,森林覆盖率下降、农田比例增加是陆域生态系统健康状态下降的主要原因.④2014年山口湖流域生态安全指数值为72.61,处于较安全状态,经济发展水平落后、入湖污染物未有效控制、透明度低、水产品供给指标功能较差、污染物处理能力差是影响山口湖生态安全的主要因素.研究显示,需减少农田化肥施用量,加强农村和农业面源污染防治等措施,控制污染物入湖量,加强环境监管能力建设和科技支撑,提高山口湖流域生态安全状态.      

鄱阳湖湿地植被的生物多样性及其保护和利用

鄱阳湖是我国最大的天然淡水湖泊，湖区湿地面积２６９８ｋｍ＾２，是我国湿地生态系统中植物资源及植被类型最丰富的地区之一。该处分布高等植物７５科２００余属３５０余种，湿地植被依其生态环境和群落特征可划分为水生群落、沼泽、草甸、沙洲４类型６０余个群系，保护与合理地持续利用这些植物群落是有效的保护和发展鄱阳湖湿地生态环境的根本途径。为些就切实制定鄱阳湖湿地总体规划，建立包括整个湖区面积在内的湿地生态系统自     

湖泊生态环境需水量计算方法研究

中国北方干旱和半干旱地区湖泊面临不断干枯、萎缩和水质污染严重的局面。水资源的不合理配置和使用,造成资源性缺水和水质性缺水;维护湖泊和水库的合理水位及其水体的自净能力已经成为淡水资源科学配置和永续利用的基本保证。确定和保证湖泊生态系统必需的最小水量是解决问题的关键和前提,计算湖泊最小生态环境需水量的方法有:①水量平衡法;②换水周期法;③最小水位法;④功能法。研究结果表明:对于受损严重的湖泊,功能法无论从理论基础、计算原则和计算步骤,还是从需水量的分类和组成,都比较准确地反映了湖泊生态系统的健康现状和湖泊生态系统需水量之间的相互关系,可以为防止湖泊生态系统日益恶化的趋势和生态恢复提供技术支持。针对不同类型湖泊、生态环境特性和生态系统管理目标可以选择不同的计算方法,在确定了湖泊最小生态环境需水量和生态环境建设实施方案,北方地区湖泊生态系统将进入科学管理和生态恢复阶段。     

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.      

流域水生态系统完整性模拟方法展望

水生态系统完整性变化模拟是流域水生态退化诊断、风险预警和修复重建的基础。受到多种环境压力的叠加影响,水生态系统完整性状态具有累积性、复合性和滞后性的响应特征,难以采用常规静态实验和水质模型进行表征和预测。梳理了国内外该领域最新进展,按照水生生物、生态系统动力学、栖息地适宜性、统计经验、流域水系统耦合等5类模型,阐明了不同类型模型的基本原理、适用性和应用案例。结果表明:我国环境管理亟需水生态系统完整性模拟工具支撑,应围绕该领域开展重大科学基础研究,突破河湖水生生物模拟预测和多尺度耦合关键技术,加快构建具有自主知识产权的水生态系统完整性模型库和参数库,推动建设我国流域水生态系统模拟器大科学装置,支撑构建长江、黄河等重点河流水生态系统综合管理体系。     

Control concept and countermeasures for shallow lakes''eutrophication in China

Research on lake eutrophication in China began in the early 1970s, and many lakes in China are now known to be in meso-eutrophic status. Lake eutrophication has been showing a rapidly increasing trend since 2000. Investigations show that the main reasons for lake eutrophication include a fragile lake background environment, excessive nutrient loading into lakes, excessive human activities, ecological degeneration, weak environmental protection awareness, and lax lake management. Major mechanisms resulting from lake eutrophication include nutrient recycling imbalance, major changes in water chemistry (pH, oxygen, and carbon), lake ecosystem imbalance, and algal prevalence in lakes. Some concepts for controlling eutrophication should be persistently proposed, including lake catchment control, combination of pollutant source control with ecological restoration, protection of three important aspects (terrestrial ecology, lake coast zone, and submerged plant), and combination of lake management with regulation. Measures to control lake eutrophication should include pollution source control (i.e., optimize industrial structural adjustments in the lake catchment, reduce nitrogen and phosphorus emission amounts, and control endogenous pollution) and lake ecological restoration (i.e. establish a zone-lake buffer region and lakeside zone, protect regional vegetation, utilize hydrophytes in renovation technology); countermeasures for lake management should include implementing water quality management, identifying environmental and lake water goals, legislating and formulating laws and regulations to protect lakes, strengthening publicity and the education of people, increasing public awareness through participation in systems and mechanic innovations, establishing lake region management institutions, and ensuring implementation of governance and management measures.     

博斯腾小湖最低生态水位与水量盈缺分析

近年来,博斯腾湖小湖水位大幅波动引发了湖区生态环境问题,基于最低生态水位的湖泊水量盈缺分析对小湖水量调度和生态保护有积极意义。基于1991—2019年达吾提闸实测小湖水位数据,结合湖盆DEM数据和遥感NDVI数据,分别采用年保证率设定法、湖泊地形分析法和曲线相关法计算小湖区最低生态水位;并利用其他水文、气象和农业活动和湖区水量调控数据,使用主成分分析法解析小湖缺水的主要驱动因子。结果表明:博斯腾湖小湖最低生态水位为1047.18 m,多年平均满足率为31.03%。1991—1998年、2005—2015年和2017年间博斯腾小湖区发生了生态缺水,平均缺水量为0.69×108 m3。上游来水量是小湖生态需水保证情势的主要驱动因素,农业活动和宝浪苏木水量调节活动次之,气候变化影响相对较小。2000年之前,生态缺水主要由湖区水位调控产生;2000年之后,灌区农业取水成为生态缺水主要诱因。该研究结果可以为博斯腾湖小湖水量调控和湿地生态系统恢复保护提供科学依据。     

湖泊有毒有害化学品调查刍议

为掌握我国湖泊流域TCs（toxic chemicals,有毒化学品）的生产与环境赋存状况,以化学品高产量湖区为研究对象,采用文献调研法对我国湖泊流域有毒化学品的污染现状等进行总结,提出我国典型湖泊化学品和水环境调查和研究思路.研究表明:我国湖泊流域有毒化学品污染形势严峻,亟需全面开展湖泊TCs的污染调查工作,以期为加强污染控制、治理和管理提供依据.目前我国对于湖泊流域TCs的生产、使用和排放没有详细的统计数据,湖泊化学品多介质赋存情况不清、来源不明,并且缺少对TCs调查的统一技术规范.我国与发达国家在典型湖泊流域TCs研究与管理方面差距较大,而我国应优先从化学品生产企业主要分布区同步开展湖泊和流域的TCs调查,建议基于现有行政区开展化学品的生产、使用和排放情况调查,即选择我国中东部19个省级行政区的30个典型湖泊水库（太湖、洞庭湖、三峡水库、丹江口水库等）开展TCs的生产、使用和排放以及环境赋存、生态效应的调查与研究,其中调查部分采用三级调查方式（普查、详查和核查）,湖内TCs调查采用多介质（水、沉积物和水生生物）调查方式,同时进行溯源并提出优控清单,将有助于我国对湖泊中TCs的种类、赋存形态和浓度水平的总体把握,为科学有效地管理湖泊及其TCs提供重要基础.      

太湖流域水生生物水质基准推导的物种选择

水生生物水质基准是水质基准体系的重要组成部分。由于不同地区的生态体系存在差异,所需要推导的水质基准也存在不同。目前太湖流域的水质基准研究刚刚起步,国内外制订的水质标准并不能代表太湖流域的水生生物和环境特征。因此,开展基于太湖流域的水生生物和环境特征的水质基准研究,对于太湖流域的水环境保护和水质管理具有重要的作用和意义。在水生生物水质基准的物种选择方面,选择了两种鱼类、两种浮游动物、3种底栖动物以及一种水生植物或浮游藻类,可以全面的代表太湖流域的水生态结构和营养等级。     

阳宗海生态环境需水量及环境功能解析

阳宗海是典型的高原湖泊,为实现阳宗海流域的生态功能与水资源最优管理,通过环境背景调查及湖泊生态环境需水量功能计算模型,从湖泊蒸发需水量、湖泊自身存在需水量、生物栖息地需水量、湖泊净化需水量、湖泊渗漏需水量、沿湖绿地需水量6个方面,对阳宗海生态环境需水量进行了研究。结果表明:在20%、50%、80%三种保证率条件下,湖泊净化需水量占阳宗海生态环境需水量的95%左右,说明阳宗海生态环境需水主要用于满足湖泊稀释自净;从湖泊环境功能角度分析,即阳宗海目前主要环境功能为稀释净化其入湖污染物,不符合其目标环境功能。同时,由阳宗海生态环境需水量与其对应蓄水量可知,阳宗海流域只有少量的可供水量,附近居民区及各种产业的发展,降低了整个湖泊的可供水量。     

基于保护目标制定的湖泊流域入湖河流河段划分方法——以滇池流域为例

通过科学合理地划分河段实现栖息地分类管理是恢复流域生物完整性的重要内容之一.湖泊流域入湖河流空间尺度小、坡降大、生态学过程差异性显著的特点导致其河段类型复杂多样,与河流流域河段类型的大尺度特征具有明显区别,因此,河流流域河段划分指标及其方法不适用于湖泊流域,亟需发展以栖息地分类管理为目的的湖泊流域河段划分方法.本文通过回顾河流分类的概念、划分依据及划分方法的发展历程,明确了湖泊流域河段划分理论基础,提出了基于保护目标制定的湖泊流域河段划分方法,为恢复湖泊流域生物完整性提供了更为精细的管理单元.同时,以滇池流域为例,通过筛选与大型底栖动物敏感种群和濒危种群显著相关的环境因子,建立了由地貌类型、土地利用方式、河水来源、河道人工化情况及水体营养程度构成的指标划分体系;在实现各划分指标空间化的基础上,利用空间叠加聚类技术手段,将滇池流域入湖河流划分为9个河段类型,为滇池流域水生态系统健康恢复提供了科学依据.     

洱海东区湖滨带现状及生态修复

洱海是云贵湖区的一个重要淡水湖泊.近年来由于人类活动干扰的加强,造成洱海水质恶化、水生生态环境受到破坏,尤其是作为湖泊保护屏障的湖滨带,其生态结构破坏严重、生态功能退化,急需进行生态修复.针对洱海湖滨带的现状和主要环境问题进行了较为详细的分析,探讨了洱海湖滨带生态修复的设计分区、工艺流程和设计内容,提出了洱海东区湖滨带生态修复方案.     

五里湖生态重建影响因素及其对策探讨

简要介绍了五里湖的概况、主要生态环境问题和对五里湖生态环境现状及其变化过程的调查,并从水文、水质、底质等方面分析了五里湖生态重建的影响因素。在此基础上结合蠡湖新城建设规划及五里湖综合整治规划,提出了相应的生态重建对策,即通过控源、利用生境修复措施创造生态恢复条件、人工重建水生植被和湖泊生态系统管理,重建良性的湖泊水生态系统。同时,从体制和机制创新的角度出发,探讨了湖泊生态系统的管理方式和途径。      

北京市北运河水系底栖动物群落与水环境驱动因子的关系及水生态健康评价

底栖动物可反映多种生态威胁对水环境的积累效应,与河流水生态系统健康状态密切相关.本研究以北京市典型流域北运河流域为例,基于2015年夏季野外采样调查34个站点水生态数据,对底栖动物群落特征进行分析,采用典型对应分析筛选得到水质驱动因子,利用临界点指示类群分析方法探究关键影响因子的指示物种及其阈值,并基于底栖动物完整性指数和综合指数法对水生态系统健康状况进行评价.结果表明,底栖动物群落以耐污的水生昆虫和软体动物为主,多样性水平较低,位于0～1.01之间;氟化物、生化需氧量、氨氮和总磷为底栖动物群落的关键水质影响因子;氨氮有4种正响应指示物种,其阈值范围为1.09～6.94 mg·L^-1,总磷有3种正响应指示物种,其阈值范围为0.48～1.27 mg·L^-1;健康评价结果表明全流域水生态健康评价结果总体较差,中上游健康状况相对较好,健康状况最好地区主要位于昌平区山区,健康状况最差地区主要位于朝阳区及中心城区.本研究结果可为河流生态修复和污染物控制提供依据,同时也为其他城市水生态文明建设提供参考.