A grey multi-objective programming approach for sustainable land-use in the Miyun Reservoir basin, China

Miyun Reservoir is the most important water source to Beijing City. Land-use of the basin plays a great role in the protection of water resources. Hence a sustainable land-use planning is required to optimize land-use structure and protect water resources in the basin. Based on the complete land-use system analysis in Miyun, a grey multi-objective programming to basin land-use(GMOPBLU)model was developed and applied to land-use planning. Two alternatives were produced and analyzed by means of interactive adjustment and scenano analysis. The results showed the GMOPBLU model is a valuable approach for basin land-use planning.     

密云水库库区水环境人口容量优化分析

把水环境保护作为第一约束前提，探讨了水环境保护下的人口容量估算问题。其中运用多目标决策技术中的逐步宽容约束法，并选用人口容量、粮食产量、乡镇企业产值、水土流失作业优化目标，提出了一个在各目标之间协调优化，综合决策的人口容量估算模型。     

北京密云水库生态经济系统特征、资产基础及功能效益评估

论文在分析了密云水库生态经济系统特征的基础上,运用经济学理论和能值理论对密云水库生态经济系统的主要资产及其服务功能的价值进行了综合评估,结果表明,密云水库主要资产的宏观经济价值高达472×10⁸元,1960-2004年期间,密云水库防洪、灌溉、供水、发电、旅游和养鱼等主要功能的价值高达260×10⁸元。近年来,由于北京水资源短缺,密云水体生态经济系统的产出模式发生了变化,生产方式和产出模式主要表现为为北京提供饮用水、旅游和养鱼,停止了发电、灌溉,对养鱼、旅游等功能进行了宏观调控,取消了网箱养鱼,限制了旅游范围。2005年密云水库每年生态旅游、供水和提供鲜活水产品三项的宏观经济价值约为3.68×10⁸元/年,其中每年提供饮用水的宏观经济价值相当于2.51×10⁸元/年。若按2%的折旧率对密云水库主要资产进行折旧补偿,每年的补偿资金约为9.4×10⁸元;若对提供北京市场的水源价值按能值成本进行补偿,每年约需要2.5×10⁸元,两项约为12×10⁸元。为此提出如下建议:①组织有关部门的专家对密云水库集水区15788km²的面积进行综合考察研究,制定全面的生态经济综合发展规划,确立今后一段时间内的重大生态经济综合治理工程;②近期宜在密云水库及周边地区采用多种生态经济模式进行综合治理;③对跨北京的密云水库上游地区,要建立补偿机制,促进上游地区的生态经济良性循环;④加强五大区域的水源保护林建设。     

多空间尺度景观格局与地表水质响应关系研究

截至2020年底,北京市已建成466条生态清洁小流域,其中,密云水库上游(北京境内)179条小流域,将于2022年底全部达到生态清洁小流域标准.本研究对密云水库流域进行子流域划分并创建缓冲区,通过汛期水质监测,结合统计分析和景观格局指数计算,量化不同空间尺度景观格局和水质的响应关系.结果表明:①密云水库主要河流水质除总...     

潮河流域景观格局与非点源污染负荷关系研究

以密云水库上游潮河流域为研究区,在HSPF模型模拟的基础上,利用CCA排序和路径分析等多种统计分析方法,分析不同水平景观格局与非点源污染过程的相关关系,确定各景观指数对非点源污染的影响和贡献程度.结果表明:潮河流域景观格局与非点源污染过程的关系密切,二者的关系与空间尺度也有着紧密的关联.景观格局指数能累积解释55％的流域非点源污染负荷变化,土地利用面积比例的影响要大于景观格局指数,耕地是污染负荷的主要贡献源,而林地和草地较能有效控制污染物的输出.污染负荷受景观的破碎化、多样性和蔓延度的影响较大,流域内的景观越破碎、类型越丰富,斑块分布越零散,污染物的输出也就越多.斑块类型水平上,影响污染物负荷的指标因景观类型不同而异,其中,斑块密度(PD)和边缘密度(ED)是影响流域非点源污染负荷的共性指标.路径分析的结果表明,边缘密度(ED)、香农多样性指数(SHDI)、聚集度指数(AI)和蔓延度指数(CONTAG)是影响流域非点源污染负荷输出的主要景观格局变量,其中,香农多样性指数对TN、TP负荷的解释能力最大.较少的人类活动干扰和斑块类型的团聚分布能减少污染物输出的风险.     

密云水库中微塑料的污染特征及生态风险评估

城市供水水库的微塑料污染近年来受到广泛关注.密云水库作为北京市重要的饮用水水源地,有必要对其微塑料污染现状进行全面调查.本研究以密云水库的表层水、沉积物和鱼类为研究对象,调查了微塑料的丰度、分布和组成特征,揭示了微塑料的来源及生态风险.结果表明表层水,沉积物和鱼类肠道中微塑料的平均丰度分别为（6.83±1.87） n·L^-1,（ 408±141） n·kg^-1和（3.93±2.80） n·ind^-1.微塑料在表层水和沉积物中的空间分布归因于水流方向、人类活动和水坝阻挡.鱼类肠道中微塑料丰度分布差异与栖息地和摄食习惯不同有关,水体上层的滤食性鱼类微塑料污染最严重.在所有样本中,纤维状、≤0.5 mm及透明的微塑料占比较高,聚对苯二甲酸乙二醇酯（47.64%）/聚丙烯（20.03%）和聚乙烯（18.35%）为主要聚合物类型.对微塑料污染特征分析,指出密云水库微塑料的主要来源为人类日常生活、渔业活动和农业生产活动,途径为大气沉降和降雨径流.利用风险指数和污染负荷指数对表层水和沉积物的微塑料污染进行评估,结果显示整体风险较低.本研究结果可为城市供水水库的微塑料污染调查与评估提供参考.     

密云水库上游流域不同林分土壤有机碳分布特征

在全球气候变化背景下,森林土壤有机碳库作为全球土壤碳库的重要组成部分,已成为全球碳循环研究的重点之一。以密云水库上游流域天然次生山杨（Populus davidiana Dode）、白桦（Betula platyphylla Suk.）混交林、天然次生辽东栎（Quercus wutaishanica Blume）林、人工华北落叶松（Larix principis-rupprechtii Mayr.）林、人工油松（Pinus tabulaeformis Carr.）林和灌丛等5种典型林分为研究对象,选取典型样区,进行密集采样和试验分析,探讨了不同林分土壤有机碳质量分数和密度的分布特征。结果表明：在整个土壤剖面上（0~40 cm）,不同林分土壤有机碳质量分数和密度大小顺序均为：杨桦林〉辽东栎林〉灌丛〉落叶松林〉油松林,总体上呈现出随土地利用强度和人为干扰程度增加而降低的变化趋势,即天然次生林比人工林更有利于土壤有机碳的储存和积累;不同林分类型土壤有机碳质量分数和密度均在表层（0~10 cm）最大,并随着土层深度的增加呈下降趋势,剖面分布差异明显;此外,不同林分在0~20 cm土层中的单位面积土壤有机碳储量均占其剖面总储量的57%以上,即土壤有机碳富集在0~20 cm深的表层土体中。因此,为增加森林土壤固碳,应加强对天然次生林的保护,减少人类活动对森林及其表土层的干扰。     

不同面积小流域山洪泥石流预报模型研究——以北京市密云县为例

针对北京市密云县境内密云水库上游山洪泥石流发生特点,以系统科学为基本思想,将Bayes判别分析法引入山区小流域山洪泥石流预报模型建立之中。通过对北京市密云县境内密云水库上游影响山洪泥石流发生的系统内部要素和其外部环境条件进行综合分析,选择影响山洪泥石流发生的前15d实效降雨量和当日降雨量作为预报模型因子,分别建立了三种不同流域面积范围的山洪泥石流预报模型,所建立的山洪泥石流预报模型适用的流域面积范围分别为0.30～2.00 km2、2.00～5.00 km2和5.00～15.42 km2。经检验,三组预报模型的正确率分别为86.4%、92.9%和83.3%,均满足了Bayes判别分析法所规定的其验证正确率的要求,表明模型可以应用于研究区域不同流域面积范围的山洪泥石流预报。预报模型的建立为北京市密云县境内密云水库上游山洪泥石流的即时预报提供了一种简捷易行方法。     

密云水库上游土壤重金属污染调查评价

文章对密云水库周边及上游地区（北京境内）的污染状况作了初步评价。研究结果发现密云水库周边及上游地区重金属污染以Cr和Hg为主，丰亡牛河上游为污染最严重地区，清水河上游、潮河下游放马峪地区、德田沟-崎峰茶地区受Cr元素轻度污染。这些地区土壤重金属污染的主要原因是由于金属矿山不合理堆放的尾砂及废矿石等人为因素所致。     

基于物质流分析的密云水库上游流域磷循环特征

运用物质流分析方法,对北京市地表饮用水源地--密云水库流域进行了磷循环特征的研究;分析了研究区域内种植业、畜牧业、人口和简单子系统内部及子系统间的磷输入输出状况,以及系统整体的代谢效率特征,讨论了流域水体磷污染负荷的影响因素.研究结果表明:①化肥、饲料添加剂和农药是流域磷输入的主要来源,占直接物质磷输入总量的52.9%;整个系统向环境输入磷2868.44t,其中的26.5%直接进入水体.②在水体磷负荷中,畜牧业系统的贡献最大,为1800.26 t,达到输出总量的82%,其次为种植业系统,占9.4%.③系统整体结构不协调.呈现单向和开放状态.研究区种植业系统运行出现磷亏缺,并具有区域性和不均衡性的特点;而畜牧业系统则出现磷盈余,整体结构不协调;畜禽的排泄物未能得到有效处置和循环再生,其中进入水体的量占畜禽粪尿磷总量的40.9%,从而造成严重的资源浪费和广泛的生态环境影响.④水体污染负荷与城市化率密切相关.