“绿水”的多角度评估及其管理研究

传统的水资源评估和管理忽视了在粮食生产和维护生态系统等方面都具有重要作用的绿水.本文引入绿水概念,并针对现有绿水评估研究中缺乏小尺度评估方法研究等问题,以碧流河上游地区为例,使用SWAT水文模型在小尺度建立了多角度评估绿水(包括绿水流和绿水贮存)的方法.并使用此方法估算得到了绿水量,绿水时空分布规律以及气候变化条件下绿水的响应规律,研究了引入绿水概念后传统水资源管理的重要革新内容.研究结果表明,使用SWAT水文模型评估流域绿水,是引入绿水概念后进行小尺度绿水评估的有效办法,值得在中国推广使用.绿水评估结果对水资源管理有重要的指导作用.绿水概念的引入为水资源的管理与决策提供了新的思路和更加科学的办法.     

气候变化对涟水流域蓝水绿水资源的影响

利用SWAT分布式水文模型模拟分析1996~2015年过去20 a及2020~2079年未来60 a长期气候变化背景下涟水流域蓝水绿水资源的时空分布变化特征。将气候变化划分为1996~2015年、2020~2049年、2050~2079年三段气象背景时期,选用Had GEM2-AO大气模式的RCP2.6、RCP4.5、RCP6、RCP8.5四种典型浓度路径作为未来时期的气象输入条件,并细分为9种气候变化情景。运用PSO粒子群优化算法,以KGE克林效率系数为目标函数,采用湘乡站实测径流量及MOD16蒸散发数据并行校准模型参数,通过p-factor、r-factor、R2、NSE和PBIAS评价模型模拟效果和不确定性,评价结果表明校准期及验证期蓝水绿水模拟均达到可信程度。情景分析结果表明,对比1996~2015年、2020~2049年、2050~2079年三段气候背景时期,在各RCP浓度路径下蓝水均呈现了不同程度的下降趋势,大约降低了1.4%~17.3%,绿水流均表现出一定的上升趋势,约增长3.5%~12.4%,绿水蓄量则在持续降低,大致下降了7.8%~19.7%,即使将95PPU模拟不确定性范围考虑进来,绿水流的增长趋势也较为明显。因此,将绿水资源纳入涟水流域未来水资源评价体系,实现蓝水绿水综合规划管理具有实际意义。     

基于演化博弈的流域生态补偿利益冲突分析

资源合理利用与环境保护是维护当今经济平稳、健康、较快发展的重要前提。生态补偿是缓解经济快速发展与环境污染、生态环境破坏之间利益矛盾冲突的重要手段。它是为了制止生态破坏而征收或补偿的费用,所以不同于一般排污费和资源补偿费。本文根据补偿的类型不同,将生态补偿分为资源型生态补偿和环境型生态补偿。本文以流域生态补偿为例,将流域上游政府的策略简化为保护或不保护河流,下游政府针对上游的情况,选择"自主型"或"接受型",运用演化博弈的方法,分析流域生态补偿的特点和结果。结果表明:流域生态补偿需要中央政府的适度干预,而且关键点是保证上游地方政府收益始终最大化;中央政府干预的程度是使上游政府群的收益在保护的情况下比不保护的收益要大,而干预的结果则是使流域上下游的(保护,补偿)策略成为演化博弈的长期稳定均衡。最后本文针对我国现行流域管理体制,为我国流域生态补偿提供了政策建议,以推广我国生态补偿政策。     

流域水环境管理的博弈分析

流域水资源是一种公共资源，也是一种典型的公共财产。公共财产的特性往往表现出所有权的虚无，流域内的每个团体或个人都难以界定明确的责任和义务去维护流域水环境不受污染及可持续利用。流域水环境污染就是一种公地悲剧，本文运用博弈论分析了在市场机制和政府管制两种情况下的流域水环境污染的状况，并比较了两种善的优劣，得出实施排污交易制度是我国将来进行流域性水污染防治的一种发展趋势。排污权交易制度可使企业真正成为排污和治污的主体，并在购买排污权和冶污之间做出对自己有利的选择。最后，也强调了政府在水环境管理的协调、组织和制约方面的必要性。政府应根据市场经济的特点，制定出符合我国国情的切实可行的管理制度及相关政策。     

基于污染权角度的流域生态补偿模型及应用

生态补偿标准的测算一直是理论界的研究重点,本文对相关文献进行综述,将现有的研究方法划分为费用分析法、机会成本法、支付意愿法和水资源价值法等,分别评述了各种方法的特点、优劣以及在我国流域生态补偿研究应用中的主要结论,在此基础上,基于污染权角度,采用机会成本法和水资源价值法,构建了一个基于计量经济学的流域生态补偿标准测算模型,其核心在于强调了流域上下游居民均有适当的"污染权",即便在上游地区达标排放的前提下,由于下游地区对水质的较高要求,借助行政手段对上游地区采取了较强的环境管制,在缺乏足够生态补偿的情况下,上游地区由于环境管制而放弃了部分"污染权",也即是其为了更高的环境标准而放弃的机会成本,这部分机会成本可以视作下游需要向上游支付的生态补偿金额.以浙江飞云江流域为例,利用该模型测算出下游温州市每年应向上游文成县提供3.24亿元的生态补偿,用于购买文成县为保护温州市"大水缸"所放弃的污染权.     

基于政府间博弈的流域生态补偿机制研究

随着我国用水矛盾日益突出,流域上下游间用水关系和用水利益的平衡成为稳定区域经济社会发展的重要问题。研究完善流域政府间生态补偿机制,对促进我国流域水资源环境保护、协调流域用水主体用水关系、平衡流域用水利益矛盾具有重要意义。流域生态补偿涉及上游政府、下游政府等多个政府机关,上下游政府因存在经济社会和资源环境目标和利益上的不一致,甚至矛盾冲突,使流域上下游政府生态补偿具有典型的博弈特征。本文通过构建基于成本收益的博弈模型,系统研究我国上下游政府间生态补偿存在的问题、深层次原因及应对策略,为完善我国流域生态补偿机制,缓解流域水资源环境利用关系和平衡流域上下游政府用水利益提供科学依据。研究显示,流域上下游保护与补偿的博弈中,地方政府生态补偿的横向财政转移支付对流域上游水环境保护处于失效状态,必须通过地方政府间有约束力的协议及与中央纵向财政转移支付相结合的模式,实现生态补偿的最大效用。所以,完善流域生态补偿机制,应从流域整体利益出发,视情形将国家和地方政府作为共同的生态补偿主体,并通过流域地方政府间有约束力的生态补偿协议规范政府保护与补偿行为,以上游政府保护成本和下游政府收益为参照确定生态补偿标准和国家与地方政府生态补偿分担比例,完善生态补偿法律法规体系建设,推进我国流域生态补偿制度的顺利实施。     

中国流域生态补偿标准核算方法分析

补偿标准核算是建立流域生态补偿机制的重要内容,也是生态补偿机制实施的关键环节.本文选取政策视角归纳了我国10个省份已经发布和实施的流域生态补偿政策的基本内容,对这些政策的补偿标准核算方法进行了分类,提出以成本和价值作为补偿标准核算方法分类的依据.结合流域生态补偿标准相关的研究成果以及国外政策,对我国流域生态补偿标准核算的政策内容进行了分析,在此基础上对政策层面流域生态补偿标准核算方法的发展和完善提出了建议.为了体现经济规律,同时增强生态补偿制度的激励作用,流域生态补偿政策中的补偿标准在污染赔偿方面需要进一步体现水污染造成的损失,在保护补偿方面需要体现水资源保护的经济价值.在未来我国流域生态补偿实施的过程中,相关方面协商确定补偿标准的趋势将会日益明显,在这个过程中各种量化核算和调查方法可以发挥比较重要的支持作用.本文的分析结果对于推动国家层面流域生态补偿标准核算政策制定或规范地方实践活动具有一定的参考价值.     

实物期权在流域生态补偿机会成本测算中的应用

生态补偿标准的确定是流域生态补偿核心问题之一,而流域生态补偿标准中机会成本的测算是个难题。流域生态环境资源的专用性,以及自然资源自身价值的不确定性导致生态补偿额中机会成本具有很大的不确定性。现有的机会成本测算方法中没有考虑到这种不确定性。金融学中的实物期权理论给出了使投资者考虑未来不确定因素,把握投资机会价值,使项目价值最大化的方法。基于实物期权理论中的二项式实物期权模型,考虑由于流域生态环境效益价值波动的不确定性因素影响,构建了流域生态补偿机会成本实物期权测算模型。以新安江流域为例,重点考虑新安江流域生态环境效益中渔业效益与旅游效益未来市场发展的不确定性因素影响,测算了机会成本价值,并与已有的实证调查法与对比法的结果进行对比,验证了模型的可行性     

基于演化博弈理论的流域生态补偿研究——以太湖流域为例

进入21世纪以来,在中国经济快速发展的同时,生态环境也进一步恶化,转变经济增长方式、保护生态环境、实行环境污染问责制势在必行,生态补偿作为生态环境治理的有效手段被广泛关注。流域水资源的整体性及资源外部性等特征要求上下游要共同承担生态环境保护,如何建立合理的上下游之间生态补偿标准模型,成为流域管理中急需解决的问题。本文以流域生态治理为研究对象,通过上下游地方政府博弈情景设定,建立演化博弈理论模型,说明在地方政府自主选择过程中对于社会最优的环境保护(保护—补偿)策略不会达到稳定均衡状态,必须引入上级监督部门约束因子,才能确定出最优环保(保护—补偿)策略状态稳定时的惩罚金范围。基于设定模型,以太湖流域为例,建立非参数回归计量模型,通过局部线性回归的方法,计算出超标每吨化学含氧量(COD)的惩罚金额至少为1.95万元,说明在现有的1.50万元的惩罚金额下最优保护—补偿策略是非稳态均衡策略,对于流域生态环境治理具有较强的实际应用价值。     

构建湘江流域生态补偿机制的探讨

本文以湘江水质和水文数据为基础,首次结合各地市社会经济发展情况,引入补偿标准系数,以湘江流域所在区域为例进行生态补偿资金测算,提出湘江流域生态补偿机制构建初步设想和存在的主要问题,以期为湘江流域水资源保护提供指导,最终实现湘江流域区域共赢。     

基于SWAT模型的细河流域蓝水绿水资源量时空分布研究

利用SWAT（Soil and Water Assessment Tool,SWAT）模型、SUFI-2算法对细河流域水文过程进行了模拟,评估了1977~2015年及典型年份流域蓝水、绿水资源量时空间分布状况。研究结果表明：（1）细河流域多年平均水资源量953.24 mm,其中蓝水资源量290.9 mm,绿水资源量662.33 mm,流域水资源构成以绿水资源为主;（2）典型年份蓝水资源变化较大,特枯水年、平水年和特丰水年分别为86、277和656 mm;绿水系数在特枯水年、平水年和特丰水年差异亦较为明显,分别为87.12%、69.78%和49.31%;（3）在空间上,细河流域蓝水呈现由东向西减少的趋势,绿水流呈现由四周向中部减少的趋势,绿水储呈现由东向西减少的趋势,在特枯水年尤为显著。     

流域生态用水分配的协调性评价研究

流域生态用水分配的合理性来源于生态需水的自身满意度和流域子系统生态用水的协调性，因而评价流域生态用水分配的协调性非常必要。本文应用整体分析法，基于最大概率乘积定理和“木桶法则”，构造了流域生态用水分配系统的协调性评价模型，分析了各子系统生态用水分配的合理度，完善了流域生态用水分配合理性的评价内容和方法。以黄淮海流域为例，得到黄淮海流域生态用水分配协调度分别为O．9307．0．9603．0．8099．均小于协调度为0．996的一般标准，故其协调度都比较低，而流域之间的差异源于子系统生态需水自身满意度的差异程度不同。考虑这种用水协调性。流域生态用水系统的合理性程度在生态需水自身满意度的基础上各有不同程度的降低。利用该模型还可以对未来生态用水分配合理性进行评价．获得最佳分配方案，以获得最大的生态经济效益。     

黄河流域经济发展与水资源匹配状况分析

采取区域基尼系数方法,对黄河流域地级行政区层面上经济发展与水资源利用、水资源与耕地资源、水资源与农业劳动力资源彼此之间的匹配状况进行了分析。结果表明:农业、工业用水与GDP匹配的基尼系数分别是0.354 2,0.344 3,经济发展水平与水资源利用量之间匹配状况较为合理,也就是说农业、工业生产过程中耗用水资源的同时也贡献了相同比例的GDP,但尚未实现经济发展与水资源利用之间的脱钩,同时说明,黄河流域水资源利用效率还具有进一步提高的潜力;水资源与耕地资源匹配的区域基尼系数为0.803 1,与农业劳动力资源匹配的区域基尼系数为0.777 2,属于"高度不匹配"状况,因此需要根据区域水资源状况调整农业种植业结构,同时改变以往的供水管理,实现需水管理;耕地资源与农业劳动力资源匹配的区域基尼系数为0.298 2,处于相对匹配状态,说明今后随着农业生产机械化程度、生产效率的提高,农业劳动力将逐步减少,因此有利于农村劳动力的转移。     

Modeling Carbon and Water Budgets in the Lushi Basin with Biome-BGC

Abstract

In this article, annual evapotranspiration (ET) and net primary productivity (NPP) of four types of vegetation were estimated for the Lushi basin, a subbasin of the Yellow River in China. These four vegetation types include: deciduous broadleaf forest, evergreen needle leaf forest, dwarf shrub and grass. Biome-BGC—a biogeochemical process model was used to calculate annual ET and NPP for each vegetation type in the study area from 1954 to 2000. Daily microclimate data of 47 years monitored by Lushi meteorological station was extrapolated to cover the basin using MT-CLIM, a mountain microclimate simulator. The output files of MT-CLIM were used to feed Biome-BGC. We used average ecophysiological values of each type of vegetation supplied by Numerical Terradynamic Simulation Group (NTSG) in the University of Montana as input ecophysiological constants file. The estimates of daily NPP in early July and annual ET on these four biome groups were compared respectively with field measurements and other studies. Daily gross primary production (GPP) of evergreen needle leaf forest measurements were very close to the output of Biome-BGC, but measurements of broadleaf forest and dwarf shrub were much smaller than the simulation result. Simulated annual ET and NPP had a significant correlation with precipitation, indicating precipitation is the major environmental factor affecting ET and NPP in the study area. Precipitation also is the key climatic factor for the interannual ET and NPP variations.     

Modeling Carbon and Water Budgets in the Lushi Basin with Biome-BGC

1 INTRODUCTIONEvapotranspiration (ET) is the key process controlling theexchange of energy and hydrologic flux for vegetatedsurface. Terrestrial net primary productivity (NPP)represents the carbon available for plant allocation toleaves, stems, roots, defensive compounds, reproductionand is the basic measure of biological productivity. Treegrowth, forage available for grazing, food productivity,and atmospheric CO2 levels are all strongly controlled byNPP (White et al., 2000). The exch…     

Modeling non-point source pollution from rice farming in the Thachin River Basin

With the worldwide intensification of agriculture, non-point source pollution of surface waters has become a pressing issue. Conventional river water quality models consider non-point sources as accumulated entries into the rivers and do not investigate into the processes generating the pollution at its source, thus preventing the determination of effective mitigation measures. The models require extensive data inputs, which is a deficiency in many developing and emerging countries with limited data availability. The current study applies a Material Flow Model as a complementary approach to quantify non-point source pollution from agricultural areas. Rice farming in the Thachin River Basin is presented as a case study, with a focus on nutrients. The total nitrogen and phosphorus flows from rice farming to the river system are quantified, the key parameters influencing these flows are determined and potential mitigation measures are discussed. The results show that rice contributes considerable nutrient loads to the Thachin River Basin. Scenario simulations demonstrate that a significant nutrient load reduction could be achieved by following the official recommendations for fertilizer application, thus confirming the local efforts to introduce best management practice. Our results underline the importance of non-point source pollution control in intensive agricultural areas, particularly of tropical lowland delta areas such as the Central Plains of Thailand. The specific benefit of applying a Material Flow Model in this context is that with limited data availability, one can reach an understanding of the system and gain a first overview over its key pollution problems. This can serve as supportive basis for determining consecutive in-depth research requirements.     

莱茵河流域综合管理和生态修复模式及其启示

莱茵河是欧洲的重要航道及沿岸国家的供水水源地,对欧洲的社会、政治、经济发展都起着重要作用。19世纪下半叶,莱茵河及其沿岸地区的开发利用造成了严重的环境与生态问题。以保护莱茵河国际委员会为代表,沿岸各国建立协作机制,整治污染,进行生态环境的综合治理。经过数十年的治理过程,如今的莱茵河生机盎然、重现美丽。通过综合介绍莱茵河流域曾经经过的污染、治理、生态恢复过程,针对我国的生态文明建设和长江大保护行动,提出借鉴莱茵河治理模式与发展经验：（1）打造跨部门跨地区的合作平台,建立“长江保护委员会”;（2）加强流域整合管理,明确流域治理目标,制定“长江保护行动计划”;（3）建立生态补偿机制协调流域内各方利益;（4）积极鼓励政府、民众和企业参与,形成保护长江的共识与合力;（5）从源头治理污染,提升水质;（6）建立完整的全流域监测方案;（7）完善生态修复模式,以期对我国长江流域的生态保护与综合管理提供参考。 关键词： 莱茵河;流域管理;生态治理;经验启示