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。     

海河流域水生态功能一级二级分区

水生态功能分区是实现流域水环境"分区、分级、分期和分类"管理的基础.通过分析海河流域的陆地和水生态系统特点,确定了一级二级分区的指标体系,一级分区指标包括地貌类型、径流深、年降水量、年蒸发量,反映水资源供给功能的空间格局特征,共划分了6个一级水生态功能区;二级分区利用植被类型和土壤类型的空间异质性,反映流域生态水文过程及水质净化功能的空间格局特征,共划分了16个二级水生态功能区.最后,通过野外调查各个分区的水生态系统结构和生境差异性(水量、水质、河流生境、水生动植物等),对一级和二级分区结果进行了评价.分区结果能够为海河流域的水质目标管理和区域生态环境建设提供支持,分区方法和指标体系也可以为国内其它类似流域的水生态功能分区提供参考.     

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.      

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.     

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.      

蒲河水生态特征与修复对策研究

文章基于蒲河水生态功能三级分区建设目标,对蒲河流域水生态特征和受控因素进行了解析,探讨了具有北方地域特征河流的水生态修复对策和途径,总结了河道污染控制与水质改善实用技术的研发方向和应用的前景,为突破城市河流水生态修复的瓶颈问题提供了依据和技术支持。     

基于一级水生态分区辽河流域景观格局时空动态分析

以辽河流域四个一级水生态分区为研究区,基于1990、2000、2005年TM影像,应用GIS技术,采用转移矩阵和景观指数方法,对辽河流域1990～2000年和2000～2005年期间土地利用和景观格局的变化进行了综合分析。结果表明:1990～2000年间水生态Ⅰ区耕地减少显著,减少的耕地主要转变为林地,而2000～2005年间草地面积大幅度减少,减少的草地主要转变为耕地;1990～2000年间水生态Ⅱ区耕地面积大幅度减少,耕地主要转变为草地和林地,2000～2005期间耕地大幅度增加,主要来源于草地;1990到2000年间水生态Ⅲ区耕地面积大幅减少,耕地主要转变为林地,2000～2005年大量林地转变为耕地和建设用地;水生态Ⅳ区包括浑河和太子河流域,其中浑河流域在1990～2000年时期景观格局的变化类型主要是由耕地转变为林地和建设用地,太子河流域耕地主要转变为林地。2000～2005年时期浑太河流域景观格局变化类型主要由减少的林地流向耕地。景观指数分析得到辽河流域景观变化的总体趋势是:形状更加复杂,异质性增加,破碎化程度加剧,尤其以建设用地的破碎度最高,并且有逐年增加的趋势。Ⅰ区和Ⅱ区景观连通性和聚合度在1990～2005年时期呈上升趋势,而在Ⅲ区和Ⅳ区在2000年景观结合度和连通度最低。研究时间内Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ区景观多样性和均匀性指数在前期变化不显著,后期显著上升,Ⅲ区多样性和均匀度最高时期是2000年,1990年和2005年差别不显著。     

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.     

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.     

辽河流域水污染治理历程与“十四五”控制策略

为明晰辽河流域水污染治理“十四五”需求,进一步科学合理地推进辽河流域治理与保护进程,通过调研历史监测数据、统计年鉴等资料,回顾辽河流域水环境演化和治理历程.将辽河流域的治理分为3个阶段:第1阶段（1991—1999年）,该阶段流域水环境呈重度污染并持续恶化,环境治理逐渐起步;第2阶段（2000—2006年）,该阶段辽河流域水质恶化趋势基本得到遏制,控源治污初显成效;第3阶段（2007—2019年）,该阶段辽河流域水质优良比例整体持续提升,国家水体污染控制与治理科技重大专项有力支撑流域综合调控.辽河流域水污染治理颇显成效,但仍存在以下主要问题:①辽河流域水污染治理经历了从单一的控源治污向河流综合治理转变,污染程度由重度转为轻度,但流域水污染控制依然不容乐观;②辽河流域属寒冷地区缺水型河流,生态流量不足;③水质改善及水生态恢复成果不稳定;④流域管理机制体制有待完善.“十四五”应针对性增设分水期考核方式和水生态考核指标,完善水环境标准;坚持水资源、水环境、水生态“三水”统筹科学施治,构建减排和增容相结合的水污染控制模式,推动水量、水质、水功能良性循环发展;建立流域统筹管理、垂直领导的管理体制,制定辽河流域河流空间管控的长效机制,促进环保技术产业化,发展流域循环经济,缓解经济社会发展与水环境保护矛盾,最终实现流域经济社会可持续健康发展.      

水专项"十三五"时期辽河流域水环境管理研究思路初探

以水专项在辽河流域实施的阶段性成果及辽河流域水环境管理现状为基础,分析"十三五"时期辽河流域水环境管理的需求,提出构建成套流域水环境管理技术体系和管理大平台、全面建设并优化水生态环境监测网络、实行水环境管理的动态调节机制和建立健全流域水环境管理长效机制的水环境管理研究思路,并指出研究应密切结合地方管理,充分发挥地方环境管理的责任主体地位,为水专项第三阶段"综合调控"战略目标的实现提供有力支撑.     

长江流域生态环境治理的瓶颈及对策分析

长江流域生态环境治理是长江大保护的重点任务之一.中国共产党第十九次全国代表大会以来,长江流域各地区生态环境治理工作取得了显著的进展,但在流域的数据感知和评价、制度保障、管理支撑、科技创新驱动、工程治理等方面仍存在不足.借鉴国外流域治理经验,长江流域生态环境治理应通过构建法治化、专业化、智能化的高效治理体系,打造共建共管共享的流域治理新格局,实现流域生态环境质量持续改善.结果表明,结合长江流域生态环境治理特征和调研分析,提出通过强化长江大保护法律制度建设和顶层设计,建立合理有效的治理评价体系;以企业为主体,创新科研研发模式,并推动成果转化和应用;发挥大数据的智能化和应用价值,推动大数据和人工智能等技术手段在治理中的应用;既注重流域层面的系统治理又兼顾区域层面的差异化治理,促进长江流域生态系统治理,促进长江流域生态环境质量持续改善.研究显示,强化制度建设、拓宽融资渠道以及利用大数据智能化促进高新技术的推广应用和工程治理效益的提升,是突破长江流域生态环境治理瓶颈的对策.      

Multi-scale evaluation of river health in Liao River Basin, China

Previous studies on river health evaluation mainly focused on characterizations at a river-corridor scale and ignored the complex interactions between the river ecosystem and other components of the river basin. Based on the consideration of the interactions among rivers, associated river basin and habitats, an assessment framework with multi-scale indicators was developed. An index system divided among these three scales to characterize the health of river ecosystems in China’s Liao River Basin was established. Set pair analysis was applied to integrate the multi-scale indicators and determine the health classes. The evaluation results indicated that the rivers in the western and eastern zones of the Liao River were classified as sick, and rivers in the main stream of the Liao and Huntai rivers were classified as unhealthy. An excessive level of disturbances, such as large pollution loads and dense construction of water conservation projects within the river basin, were the main causes of the river health deterioration.     

太子河着生藻类群落结构空间分布特征

以辽宁省太子河流域为研究范例,调查了全流域内69个采样点的着生藻类群落和水环境理化特征,并且以着生藻类的群落结构为基础,对太子河流域的水生态系统类型区进行了划分. 结果表明,太子河流域着生藻类群落结构具有明显的空间异质性. CCA(典范对应分析)结果显示,驱动全流域着生藻类群落结构形成的水环境因子为电导率、ρ(TDS)(TDS为总溶解固体)和ρ(TN). 基于着生藻类的群落结构特征,将太子河流域划分为3个着生藻类类型区:第1分区为太子河上游的森林多水区,第2分区为中游低山丘陵森林区,第3分区为下游平原农业区. CCA结果还显示,显著影响第1分区、第2分区及第3分区的着生藻类群落结构的环境因子分别为ρ(NO₃--N)、ρ(TN)及ρ(总溶解固体)和硬度.      

浑太河流域不同水生态功能区环境要素的分布特征及其与土地利用之间的关系

为深入分析不同水生态功能区土地利用方式对环境要素空间分布特征的影响,于2009—2016年对浑太河流域300个样点的407组数据进行野外监测（包括26种水环境要素数据以及2010年和2015年的Landsat TM遥感影像数据）,采用主成分分析、Spearman相关性分析和多元线性回归分析,筛选主要水环境因子,分析流域水质指数（WQI）的空间变化规律,结合水生态功能分区和各样点的土地利用数据,探究了不同水生态功能区土地利用方式对河流主要环境要素的影响.结果表明:①电导率（EC）、溶解氧（DO）、悬浮物（SS）、5日生化需氧量（BOD₅）、化学需氧量（COD_Cr）和铵态氮（NH₄+）是影响浑太河流域水质状况的主要环境要素.②水生态Ⅰ区和Ⅱ区WQI较高,水质状况较好,平均值分别为86.80±6.47和85.57±6.69,其中等级为好的样点占比分别为30.41%和21.70%;水生态Ⅲ区水质较差,WQI平均值为72.92±13.75,其中建设用地和林地是影响WQI的主要土地利用类型;随着林地面积减少,建设用地面积增加,WQI逐渐降低（R_adj2=0.25）,其中等级为好的样点占比仅为0.94%,而等级为差的样点占比超过50%.研究显示,土地利用对河流主要环境要素的影响在3个水生态功能区有显著差异,建设用地面积的快速增加和林地面积的大幅降低是影响浑太河流域水生态Ⅲ区水质状况的主要驱动因子.      

辽河流域重点行业产污强度及节水减排清洁生产潜力

基于环境统计数据,分析了辽河流域重点工业行业单位产值的新鲜用水量,COD_Cr和NH₃-N等的产生强度,并与松花江、海河、淮河流域及全国平均水平进行对比,研究了其产污特征. 建立了情景分析模型,预测了2015年在经济保持一定增长率、重点工业行业产污强度保持不同水平情景下的流域总污染物产生水平. 结果表明,2008年辽河流域工业新鲜用水强度,COD_Cr和NH₃-N产生强度均低于全国同期工业平均水平,也低于松花江、海河和淮河流域水平. 造纸及纸制品业COD_Cr产生强度为全国平均水平的5.04倍;黑色金属冶炼及压延加工业与化学原料及化学制品制造业COD_Cr产生强度、医药制造业COD_Cr和NH₃-N产生强度也较高,表明这些行业的清洁生产潜力较大. 根据辽河流域污染物产生量削减潜力情景分析,其中的高方案比较合理. 该方案下,2015年COD_Cr和NH₃-N产生量预计比2008年分别减少14%和9%,表明该方案有利于污染排放总量的削减.