水工学的发展趋势——从传统水工学到生态水工学

我国水资源时空分布不均，水污染与水土流失问题突出，仅靠传统水工学的开发与利用不足以解决这些问题，且会给流域生态环境带来不利影响，因此传统水工学的变革是必然的。从解决问题的基本思路出发，将传统水工学与生态水工学的基本理论、研究范围等各方面加以比较，指出在坚持人与自然和谐共处的前提下，坚持可持续发展，遵循生态系统自组织、自修复原理，重视流域整体性，坚持保护生物多样性，并做到较好的亲水性，可以形成完善的生态水工学基本原理。以生态水工学基本原理指导流域开发利用将会取得较好效果，同时,流域生态系统健康诊断、生态水工建筑物设计与管理以及流域受损生态系统的生态恢复与重建应是生态水工学的主要研究方向。     

基于水足迹的流域生态补偿标准模型研究

流域水资源是一种公共物品,其系统的整体性以及资源外部性等特征要求各相关区域应共同承担环境保护.如何衡量各区域水资源开发利用与环保投入的关系,建立合理的生态补偿标准模型,已成为流域管理研究领域普遍关注的问题.本文运用水足迹理论和方法,界定流域水足迹内涵,通过反映流域沿岸各区域水生态服务耗费情况判断分析水生态系统安全状态,提出流域生态补偿标准计量流程及不同情况下的流域生态补偿标准测算模型,从而客观、准确地量化流域生态补偿额度,为管理者正确分析和解决流域各区域间利益冲突提供科学的决策依据与支持.同时本文以碧流河为案例,收集并分析了2002-2006年间碧流河沿岸各行政区水足迹和环保投入情况,理清各区域生态系统状态及相互关系,计算补偿标准,进而验证模型的可行性.     

流域水生态承载力研究的起源和发展

流域水生态承载力的研究是近几年来从水生态的角度解决流域可持续发展问题的有效手段。通过文献综述的方法，从流域水生态承载力的起源和发展入手，对流域水生态承载力的理论基础，与相关已有研究的区别和联系进行了探讨，并对流域水生态承载力的进一步研究进行了展望。从起源上看，承载力理论、可持续发展和生态足迹理论、流域生态学理论分别是流域水生态承载力研究的基础、落脚点和支撑。从发展上看，水生态承载力是水资源和水环境承载力的有机结合和深化。从测度和评价方法上看，第一生产者的净初级生产力方法、生态足迹法、可持续发展指标法和生态系统健康等生态承载力的测度方法为流域水生态承载力的评价奠定了基础。目前流域水生态承载力的研究尚处于初级阶段，今后不论是在理论探讨还是模型应用中均应进一步体现人类与自然和谐共存的根本目的以及水体质、量辩证统一的规律，通过物质、能量、信息、空间和时间五位一体的研究方法，使流域水生态承载力的研究更具有实践意义     

基于水生态功能区的巢湖环湖带生态服务功能评价

水生态功能区被认为是流域生态环境保护、治理与修复的基本单元,以其为基础进行生态服务功能评估对于流域内的土地利用结构优化配置、生态环境保护、治理与修复等都有重要的意义。选取巢湖环湖带,采用物质量的方法,对其12种生态服务功能进行评价,其中陆域生态系统4种,水域生态系统8种。研究结果表明:(1)研究区生态系统服务功能空间差异明显,南部和东北部较高,西北部和东南部较低;而研究区单位面积生态服务功能西部较高,东部较低;(2)生态服务功能总量较高的区域,其单位面积生态服务功能并不一定高;(3)环湖带生态系统服务功能的管理和恢复既要考虑生态服务功能总量的大小,也要考虑单位面积生态服务功能的大小,依据实际情况区别对待,生态服务功能较强的地区,应积极发挥其生态功能的优势,在保护与治理并重的情况下充分发挥其生态服务功能;生态服务功能较弱的地区,应采取一定的措施,在保护的基础上对其生态服务功能进行恢复。     

基于效益的鄱阳湖流域水生态保护补偿标准计算模型

补偿标准确定是建立生态补偿机制关键，也是生态补偿的重点和难点。针对鄱阳湖流域水资源管理及水权分配以流域水资源四级区为基础的实际情况，提出以流域水资源四级区为计算单元、以水资源四级区各行政区为计算单位、以下泄水资源是否达标作为被补偿与补偿的依据，按照利用某行政区水资源产生效益（或增加利用成本）大小来确定行政区间的补偿量，建立了流域内补偿的鄱阳湖流域水生态保护补偿标准计算模型。并以鄱阳湖流域水资源四级区袁河为例，计算了2008年袁河流域内及其下游各行政区受到（或付出）的水生态保护补偿量。补偿标准计算模型为建立鄱阳湖流域水生态保护补偿机制提供依据，对别的流域确定水生态保护补偿标准具有较好的借鉴作用     

基于水排污权交易的流域生态补偿研究

市场导向的流域生态补偿措施是政府补偿机制下的对流域水资源进行生态补偿的重要措施,市场导向的补偿措施之一是构建基于水排污权交易的市场体系,目前这一体系的理论构架尚未建立。本文尝试通过借鉴碳排放交易体系来构建流域内水排污权交易市场,探讨对中国现阶段以政府补偿为主要内容的流域生态补偿进行补充。本文在借鉴欧盟碳排放交易体系(EU ETS)三阶段改革内容基础上,结合水污染排放特征,构建了流域内水排污权交易市场,并通过建立流域生态补偿模型,基于考察流域内上、下游排污企业进行水排污权交易的内在动因,从理论层面分析水排污权交易市场运行机制。研究表明,水排污权交易市场同样可采用"总量控制与交易"机制,其基本要素包括水污染排放上限、覆盖范围、配额分配方式、交易保障体系、法律基础等;水排污权交易市场是对现有流域生态补偿机制的补充,形成了"政府宏观调控为主导、市场机制有效补充"的协同模式;上游地区企业获得的生态补偿主要源于分配得到的水排污权,市场机制能够激励上游地区污染减排。最后,本文提出水排污权交易市场体系应该从以下几个方面进行推进:制定排污权交易的相关法律法规,从法律上界定排放权的所有权和可交易性质;水排污权交易的市场定位仅是对现有流域生态补偿机制的有效补充,决不能忽视政府补偿在生态补偿中的主导作用;水排污权交易不局限于某个地区内部,而应该分流域建立水排污权交易,从而实现跨界流域生态补偿;流域生态补偿需兼顾补偿与惩罚机制,通过制度设计激励污染减排。     

流域过境水对流域水循环的影响——以太湖流域地表水平衡为例

流域水循环是流域生态系统的核心,其中流域过境水是流域水循环的一个重要要素。通过对大量有关太湖流域水文资料的流域水平衡分析,初步探讨太湖流域过境水对流域水循环的影响。结果显示太湖流域是长江流域中受过境水强烈影响的一个子流域。在太湖流域,流域过境水的引入扩大了流域水循环总的通量,影响了流域水循环的路径,改变了流域水循环水的配置格局。同时水循环作为流域内物质运输的介质,流域过境水的引入对太湖流域内物质的运输有不可忽视的影响,其中最重要的就是影响了污染物的运输,增加了污染物在太湖当中的沉积与滞留     

湖泊流域水文学研究现状与挑战

湖泊蕴含丰富的淡水资源,是区域发展的重要支撑.气候变化和人类活动加剧全球水资源时空分布差异,伴随越发频繁的湖泊洪水和干旱问题,影响区域经济社会用水安全和湖泊生态系统健康.湖泊流域是一个相对独立完整的地理单元,具有明确的水文边界,因此,一直以来是水文研究的理想区域.针对21世纪以来湖泊流域新呈现的水文问题,基于文献调研,结合长江中游鄱阳湖流域案例,重点就流域水文极值与湖泊洪旱、湖泊水文对流域植被变化的响应、湖泊流域系统水文水动力集成模拟、湖泊流域水平衡演变及未来变化趋势预测等若干水文问题的研究现状和问题进行阐述,提出未来拟着重研究的若干主题.研究可望丰富流域水文学和湖泊水文学内容,对相关学科未来发展提供参考.     

基于能值拓展的流域生态外溢价值补偿研究——以渭河流域上游为例

流域上、下游间环境保护成本和收益的区域错配问题严重影响我国流域整体发展的公平与效率,下游地区对上游地区给予适当的经济补偿已成为解决流域区域间经济发展失衡、实现流域水资源可持续发展的重要手段。文章首先构建基于能值拓展的流域生态外溢价值计量模型,从能量投入和能级转化的角度,以能值的形式反映流域客观存在的社会、经济和生态的功能服务价值,利用能值分析法测算流域生态系统服务能值与水足迹法确定流域自身消费的生态能值,通过比较流域生态系统服务能值和流域生态能值自身消费情况,判断流域的生态盈亏状态,并进一步利用能值-货币比率将生态外溢能值转化为生态外溢价值,得到相对客观和稳健的补偿标准。然后以渭河流域上游为例,测算得到2013年渭河流域上游的生态外溢能值为1.16×1022sej,可知流域上游在扣除自身消费的生态能值后还为流域下游提供生态服务,处于生态盈余的状态。为激励上游地区加大流域生态环境保护力度,同时也为实现区域发展的公平与效率和流域水资源的可持续发展,下游地区应对上游地区支付水资源生态环境补偿,根据能值-货币比率得到上游应获得16.31亿元的补偿金额,并根据水资源可利用量进一步分配,得到定西市和天水市应分别获得7.50亿元和8.81亿元的补偿金额。基于该研究结果,建议通过扩大对流域上游地区的转移支付、完善水资源市场构建、健全流域生态补偿立法等政策提高上游地方政府的生态保护努力水平,优化水资源配置,实现流域整体的可持续发展。     

鄱阳湖流域生态修复的理论、方法及其应用

在鄱阳湖流域生态修复中，坚持“保护优先，自然恢复为主，人工修复遵循客观规律”的修复方法：（1）对具有典型意义的生态系统，划定保护区，加强管理，保护濒危物种，增加生物多样性；（2）对中、轻度损害的生态系统，实行封育保护，减轻负荷压力，利用生态系统自组织功能，自然恢复为主；（3）对于严重损害的生态系统，遵循生态系统生长发育的自然规律，采取人工措施修复或重建。科学选择了修复策略：（1）以修复植被生态系统为基础和前提，创造条件，利用生态系统的自组织、自修复能力逐步实现微生物、动物的恢复；（2）把生态修复与发展生态经济结合起来，增加群众收入，提高参与生态修复的主动性和积极性。经过20多年的生态修复，鄱阳湖流域森林覆盖率由311%提高到5832%；同时探索出一条可行的技术路线：（1）通过综合科学考察，掌握生态系统受损害的状况和原因，揭示相关生态系统发育、演替的客观规律；（2）着力研究生态恢复的生态学过程与机制，寻求有效的修复方法、措施和模式；（3）自主创新、试验示范、试点先行、样板引领；（4）以生态保护和建设的大项目为载体，全面展开、系统推进     

湿地：可持续的水空间

地球水资源危机问题日益严重,直接影响自然与经济社会可持续发展和地区安全。认识基于水资源可再生能力的水空间问题，保护湿地与流域合理配置湿地，是维持陆地健康水循环的基础。湿地是可持续的水调节空间，其调节功能的不可替代性是不容忽视的。人类活动导致大量湿地丧失，维持水资源再生能力的湿地水空间明显减少，区域（流域）水资源的自然调节功能急剧下降，区域（流域）水灾害风险显著增加。就流域水安全保证而言，其合理的湿地配置是解决这一问题的重要根基之一     

环鄱阳湖区水足迹的动态变化评价

水足迹模型是计量水资源承载力的一个较新颖且日趋成熟的方法。水资源状况对鄱阳湖区生态系统的平衡、稳定以及生态系统良性循环有着重要意义。将水足迹模型运用于环鄱阳湖区进行实证研究，通过计量模型计算出环鄱阳湖区1989~2008年水足迹的时间序列值，并评价其承载状况。结果显示，近20 a来，环鄱阳湖区的水足迹需求由1989年的735亿m3增加至2008年的110亿m3，呈现出波动上升趋势。至今为止水足迹未超载，但盈余空间呈减少趋势。最后从优化水资源利用、倡导绿色消费和促进区域间贸易交流等降低水足迹的需求和增大水足迹供给的角度提出了提高水足迹承载力的对策。进而从水足迹的角度为环鄱阳湖区提高生态系统承载力提供理论依据，促进江西省鄱阳湖生态经济区的建设     

长江水问题基本态势及其形成原因与防控策略

不断增强的人类活动与气候变化等自然因素叠加，导致长江水环境、水灾害和水生态问题日益突出。从宏观层面系统剖析了长江面临的干流局部水质下降、湖泊富营养化、三峡库湾和支流水质恶化等水环境问题，小水大灾和平原湖区季节性缺水等水灾害问题以及长江与湖泊生物资源衰退等水生态问题的基本态势，揭示了流域工业化城市化进程加快、土地利用/覆被快速变化、重大水利工程建设和湖泊资源过度利用等人为因素和气候变化等自然因素对长江水问题形成发展的影响，提出了规范空间开发秩序、推进流域综合管理、优化重大水利工程调度等长江水问题防控策略     

湖北省洪湖市生态足迹与水足迹动态分析

为了分析洪湖市的可持续发展情况,本文运用生态足迹法计算了洪湖市2000～2007年的生态足迹和生态承载力,同时基于生态足迹理论,运用水足迹模型,计算了洪湖市的水足迹.结果表明,洪湖市的人均生态足迹呈整体上升趋势,由1.450 8hm2攀升到2.022 3 hm2,8年间增长近40%,其中能源用地和耕地生态足迹的贡献率最大;人均生态承载力变化不大,稍有下降趋势.2000-2007年洪湖市均表现为生态赤字,且随着生态足迹的不断增大,生态赤字逐渐加大,2007年人均生态赤字达1.373 hm2,表明生产、生活强度已超过生态系统的承载能力,区域生态系统处于人类的过度开发利用和压力之下,洪湖市处于不可持续发展状态.8年间洪湖市水足迹变化不大,2007年为1 399 m3/a,高于全国平均水平,在国内属于水资源丰富型城市.     

湖泊流域系统水文水动力联合模拟研究进展综述

湖泊流域水文水动力联合模拟对综合管理湖泊流域水资源具有重要的理论和实践意义。通过水文水动力联合模拟研究进展的综述,可深入了解湖泊流域联合模型发展和演变过程,把握国际研究主流趋势和前沿手段。传统湖泊流域联合模拟方法主要通过流域水文模型结合湖泊水量平衡模型来计算湖泊流域水均衡组分,但水量平衡方法仅是对湖泊过程的一般性描述,难以切实反映水位空间差异显著的湖泊系统有着显著的水动力特性。基于流域水文模型与湖泊水动力模型的联合系统克服了大尺度湖泊流域系统难以切实描述和完整模拟的难点,在湖泊流域系统水资源管理与调控中发挥了重要作用。系统概述了国内外不同尺度湖泊流域系统水文水动力联合模拟研究,归纳总结了基于外部耦合、内部耦合与全耦合技术的联合模型的优势和不足。从学科发展趋势和应用需求的角度出发,概述了湖泊流域系统联合模拟的难点和今后发展趋势     

流域问题的本质与长江流域的适度开发

流域文明发端于水 ,流域发展依赖于水 ,流域问题的本质表现为水。长江流域是我国水资源最为丰富的战略发展区域 ,但水土流失严重 ,水旱灾害频繁 ,生态破坏 ,环境污染 ,直接影响着 2 1世纪长江流域水资源的开发前景。本文分析了水与流域的发展关系 ,并通过总结世界大河流域发展的经验与教训 ,揭示了长江流域的水资源问题 ,提出了长江流域要适度开发的原则和对策。     

基于生态系统服务流视角的生态补偿区域划分与标准核算——以石羊河流域为例

厘定补偿边界与明晰补偿标准是流域生态补偿科学实施的关键。生态系统服务流因其可清晰反映流域上下游生态系统服务联系、精准界定生态系统服务供受区范围、客观计算生态系统服务补偿标准,成为生态补偿研究的新切入点。文章以石羊河流域为例,基于流域2018年土地覆被、气象观测和统计年鉴等多源数据,利用供需平衡模型和风沙扩散模型分别模拟了流域主要生态系统服务的流动特征,并据此确定了受偿区、支付区范围以及补偿的标准。结果表明:(1)石羊河流域提供的生态系统服务主要为水供给服务和防风固沙服务,总体呈现出"上游水资源供给,下游防风固沙"的分布格局;(2)石羊河流域生态补偿的综合受偿区分布在流域上游的天祝藏族自治县和下游的民勤县,综合支付区在流域的中上游县(区)均有分布;(3)石羊河流域生态补偿总额度为9.89亿元,其中水供给服务每公顷应受偿/支付357.39元,防风固沙服务每公顷应受偿/支付943.67元。受偿额度高值区主要集中在流域下游民勤县,支付额度高值区主要集中在流域中游凉州区。     

干旱区流域水制度绩效及影响因素分析

在水资源管理研究中引入了"制度"因素,将制度分析与环境资源管理结合在一起。在此基础上,对制度分析与发展(IAD)研究框架进行修正得到水制度分析与发展(WIAD)研究框架;然后将WIAD框架应用于黑河流域中游张掖市的甘州区、临泽县和高台县,对水制度绩效进行评价和影响因素分析。结果显示,水行政绩效在水制度子绩效中水平最高且对水制度综合绩效影响最显著,而水法和水政策对水制度综合绩效的影响不显著;在人口统计学特征及经济因素中,被访者的户口、受教育程度和职业归属三种因素对水制度综合绩效评价水平有显著影响。说明当前的政策的目标指向存在不合理之处。因此,除提高水行政水平之外,还需进一步挖掘分析水法和水政策绩效对水制度的可能影响。同时要重视户口、受教育程度和职业归属3种因素对被调查对象进行水制度总体绩效评价时所产生的影响,尽量降低负向影响、提高正向影响,这可以改善流域水资源管理,特别是干旱区流域水资源管理提供新的思路和选择。     

松涛水库生态清洁流域的建设构想

近年来水源地污染日益严重，已影响到人类的生活、生产用水安全。海南省松涛水库目前也同样面临水源污染、生态环境破坏等一系列问题。且亟待解决。通过分析松涛水库生态环境质量状况。应用生态系统健康理论、复合生态系统理论以及流域生态学等原理。分析了生态清洁流域的概念及其内涵，把生态清洁流域定义为具有相对稳定、物质能量流平衡、功能持续而健康的生态系统，并可向人类提供正常的生态服务和实现特定水源保护功能的流域区域。为了能够持续获得正常的生态服务和实现特定水源保护功能，应当通过生态修复、生态治理和生态保护等方法创建生态清洁流域。生态清洁流域的建设构想是流域水资源保护规划新的思路和理论尝试。依据松涛水库的实地情况。提出相应的措施，有助于松涛水库水资源保护工作的开展，同时也为同类研究提供借鉴的实例。     

丹江口水源区水生态功能一二级分区研究

水生态功能分区是实现流域水环境"分区、分级、分类、分期"管理的基础。以高程、干燥度及年均径流深为一级分区指标,土地利用、土壤类型、坡度、人均GDP为二级分区指标,将丹江口水源区分为6个一级水生态功能区和19个二级水生态功能区。比较不同分区的水生境状况及底栖动物种群结构特征,发现一级分区间的水生境状况与底栖动物种群结构均存在差异,二级分区之间虽然有部分生境指标较为接近,但底栖动物种群结构差异明显,证明了分区方案的科学性和合理性,为水源区的生态系统保护和水资源管理提供了依据。