流域水生态系统健康与生态文明建设

健康的流域水生态系统是保障流域经济社会可持续发展的基础,解决我国严峻的流域水生态系统健康问题迫切需要开展以流域为基本单元的生态文明建设. 针对我国流域水生态系统健康现状,确立了流域生态文明的概念和内涵,提出了流域生态文明建设的基本框架和主要任务. 以保障流域自然生态系统的完整性、流域经济社会系统发展的可持续性、人居环境的生态性为内涵,构建流域水生态-经济社会复合生态系统的动态平衡是流域生态文明建设的基本框架. 流域生态文明建设的主要任务:①构建以水生态系统健康为目标的流域分区管理模式,优化国土空间开发;②健全流域的水环境质量基准和标准体系,科学确定生态系统保护阈值;③建立以流域生态承载力为约束的污染物总量控制技术,优化产业结构与布局;④以保障流域环境流量为前提,实现水资源生态利用;⑤加强人居环境生态建设,实现流域城市生态化发展;⑥加强生态制度建设,构建流域生态文明建设长效机制.该研究成果可以为实现流域人与自然和谐发展提供理论指导.      

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.      

黄河流域水生态环境问题诊断与保护方略

黄河是中华文明的重要发祥地,习近平总书记多次强调黄河流域生态保护和高质量发展是重大国家战略。本文重点论述了黄河流域当前主要水生态环境问题,并提出了如下保护对策的建议:构建黄河流域"三区一廊道"生态环境保护格局,强化水资源、水环境、水生态"三水统筹"的管控体系;建立以生态保护为刚性约束条件的水资源开发和再生水利用体系,实施差异化的生态流量协调管理机制;针对黄河流域水污染突出问题,加强重点区域污染治理,强化重点行业水污染物减排工作,分区制定黄河流域生态保护方案,协同推进水源涵养和生物多样性维持功能。     

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.     

深圳市水生态系统服务功能价值评估

论文以深圳市水生态系统服务功能为研究对象,综合运用生态学和经济学评价方法,评估深圳水生态系统服务功能价值,分析城市水生态系统在提供产品、调节、支持、文化功能等方面对城市发展的正效益,以期达到促进城市水资源的科学利用和管理。研究结果表明：深圳水生态服务功能价值总计864.51×10⁸元,其中,提供产品价值占6.48%,调节功能价值占69.84%,支持功能价值占7.68%,文化服务功能价值占15.99%。水生态系统的调节功能发挥巨大的作用,与充沛的降雨和良好的防洪设施有较大关系,在调节功能中净化空气服务功能价值几乎可忽略。水生态提供产品功能价值最低,表明深圳水资源匮乏,水生态系统对城市产品供应不足。研究认为,深圳水生态系统对支持和保护城市生态系统具有重要作用,应以行政区域为单位,建立水生态服务功能评价体系,开展水生态服务功能价值的长期观测与评价,评估时间尺度上水生态服务功能的实际变化情况,以水生态服务功能来表征城市水生态格局、水环境生境等生态环境要素的实际变化。     

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.      

水生态保护与修复规划关键技术研究

水生态环境保护以及修复是实现水生态可持续发展的重要手段,对缓解水生态系统中的污染问题、保证水生态环境质量以及物种多样性具有重要意义。通过定位水生态环境保护以及修复的目标,利用"点、线、面"结合的方法,并结合水生态系统中环境保护与环境修复的关系,实现水生态环境的保护以及修复。并通过实例论证,利用生态水文学、水环境学以及水资源学的原理,验证了植被覆盖度与水循环过程之间的内在联系,提出增加植被覆盖面积有利于地下水恢复的结论。     

流域水生态安全评估方法

为建立合理的流域水生态安全评估指标体系,以流域为对象,对水生态安全内涵进行了阐释,并对流域水生态安全评估指标进行了系统分析.基于“压力、状态、功能、风险”四要素,构建了“目标层-方案层-要素层-指标层”的评估体系,其中方案层包括水生态压力、水生态状况、水生态功能和水生态风险4个方面,涵盖土地利用、水资源利用、污染物排放、栖息地状态、水生态质量、水产品供给、休闲娱乐、水环境净化、重金属风险等9个评估要素18个评估指标,并详尽表述了各评估指标的内涵及其计算方法.采用综合指数法计算ESI(生态安全指数),并根据ESI得分将水生态系统的安全评级分为安全(3.5≤ESI≤4.0)、较安全(2.5≤ESI<3.5)、一般(1.5≤ESI<2.5)、不安全(0.5≤ESI<1.5)和很不安全(0≤ESI<0.5)5个级别,构建了多指标的流域水生态安全评估方法.      

城市水生态足迹研究——以北京市为例

以"水"为要素评价城市资源利用的可持续性,并以水资源短缺的北京市为案例城市进行剖析.探讨了城市水生态足迹的内涵和4种典型城市水生态足迹的发展轨迹,提出了基于城市生态需水量的水生态足迹的核算方法.对案例城市北京的研究结果表明:(1)北京城市河湖多年平均生态需水量为10.45×108m3,地下水多年平均生态需水量为26.34×108m3;(2)北京市多年平均的水生态足迹为1.42.以上结果表明北京的水资源利用是不可持续的.     

汉江生态经济带水生态环境问题及对策

汉江生态经济带是国家战略水资源保障区、内河流域保护开发示范区、中西部联动发展试验区、长江流域绿色发展先行区,加快区域经济社会发展对于全国地区协调发展具有重要意义.多年的高强度开发和剧烈的人类活动造成汉江生态经济带水生态环境问题严峻,已成为制约汉江生态经济带迈向高质量发展的瓶颈.通过系统剖析发现,汉江生态经济带存在的主要水生态环境问题包括重要水源地丹江口水库水安全保障不足、汉江中下游水生态受损、汉江部分支流水污染严重等.丹江口水库总体水质良好,但水质保障工作存在部分入库支流污染形势依然严峻、支流库湾水华发生风险加剧、库周及上游面源污染未得到有效控制和消落带管理薄弱等不足.汉江中下游存在硅藻水华频发和鱼类资源量大幅减少等水生态问题,同时中下游部分支流水质不达标,严重影响汉江水质.在此基础上,提出相应对策建议,主要包括切实做好丹江口水库水质安全保障、科学开展基于生态流量保障的生态调度、建立生态环境协同保护机制、完善南水北调中线水源地生态补偿机制、加强生态环境保护科技支撑等.      

以环境质量改善为目标的贵安新区生态安全格局构建虚拟

以贵安新区为例,将水环境安全格局与大气环境安全格局纳入城市综合生态安全格局的评价框架;将GIS空间分析技术、ArcSWAT模型、WRF-Chem空气质量模型等进行耦合,对水环境、大气环境、石漠化、生物多样性、自然人文环境以及基本农田等在内的6项生态安全格局因子进行分析;将贵安新区生态安全格局划分为底线、满意和理想3个不同等级,并在此基础上对贵安新区城市扩展方案进行模拟.结果表明,贵安新区底线级生态安全格局面积为215.6km²,满意级生态安全格局面积为473.9km²,理想级生态安全格局面积为828.4km²,分别占贵安新区总面积的11.3%,24.9%和43.6%.生态宜居的城市建设用地面积为179.8km²,生态经济均衡发展模式下城市建设用地面积为708.9km²,经济优先发展模式下城市建设用地面积为1288.9km²,分别占贵安新区总面积的9.5%,37.3%和67.8%.综合生态安全格局的划定可作为一种有力的空间管控手段,以实现城市生态环境保护与宜居城镇的和谐发展.     

基于生态安全格局的国土空间生态保护修复关键区域诊断与识别——以烟台市为例

山水林田湖草系统生态保护修复是维护国家生态安全的重要保障。当前国土空间生态保护修复研究缺乏从生态系统的完整性和结构连通性角度对国土空间生态保护修复关键区域进行诊断和识别。烟台市作为我国典型滨海城市,湿地退化,生境类型单一造成景观稳定性差,国土空间生态保护修复刻不容缓。为全面识别烟台市国土空间生态保护修复关键区域,利用生境质量模型、生境风险评估模型、粒度反推法、最小累积阻力模型和电路理论,通过构建区域生态安全格局,诊断生态"夹点"、生态障碍点、生态断裂点等,识别和确定研究区域的国土空间生态保护修复关键区域。研究发现:(1)烟台市生态源地共计668.85 km²,主要为林地、水域,源间廊道共计1548.36 km,呈现"两横两纵"的空间特征;(2)基于生态安全格局识别烟台生态保护修复关键区域,包括13处生态"夹点"区域、8处生态障碍点区域、39处生态断裂点区域、破碎生态空间1308.66 km²;(3)结合各类生态保护修复关键区域的空间分布特征、土地利用现状,分别提出修复提升方向。研究可为国土空间生态保护修复关键区域识别、生态系统整体修复提升提供...     

廊道与源地协调的国土空间生态安全格局构建

构建生态联系紧密且生态干扰更小的生态安全格局,是平衡国土空间规划中生态保护与经济社会发展的重要手段。在国土空间中,为形成廊道与源地的协调与保护兼顾的生态安全格局,以环洞庭湖区域33个县（区）为例,针对核心生态源地与自然廊道、经济社会源地与人工廊道分别形成的生态格局、城镇格局,揭示两者之间生态关键点及生态干扰点的分布特征,并差异化应对。结果表明：（1）为促进生态要素的空间联系,1537条生态廊道应纳入生态安全格局中,908处生态关键点需要保护,而0.48%的经济社会源地面积应退让给自然廊道。（2）受干扰的核心生态源地面积占比和自然廊道长度占比分别为1.36%、12.95%,8800处生态干扰点可采取缓冲、预警等主要应对策略,以协同发展自然—人工系统。（3）为满足生态保护用地应持续增加的需求,非核心生态源地内,面积分别为203.22 km²、125.67 km²、35.59 km²的一、二、三级自然廊道可分批作为生态安全格局未来发展的储备用地。研究结果可为协调国土空间规划体系中生态用地与城镇建设用地提供参考。     

基于生态安全格局的山地丘陵区自然资源空间精准识别与管制方法

自然资源空间管制是平衡生态保护和经济发展关系的基本工具,严守生态安全格局的底线思维对于重建系统完备、生态盈余的自然资源空间管制新格局具有重要指导意义。以胶东半岛典型山地丘陵区——栖霞市为例,应用数据密集型知识挖掘,集成地理信息方法与模型,基于栅格从生态服务功能重要性和生态环境敏感性两方面精准识别生态源地,利用地形位指数修正基本阻力面,并运用最小累积阻力模型提取生态廊道,从而构建生态安全格局,实现自然资源分区管制。结果表明:栖霞市生态源地面积为627.80 km²,占全市总面积的31.14%,集中分布在中东、中南和西北部,且超过一半源地为林地;关键、优化生态廊道各237.19 km、83.90 km,大多由林地组成,主要分布在中东、西北和西南部,形成完整的生态网络;划定禁止建设区、限制建设区、条件建设区和优先建设区,为自然资源空间精准管制提供方法保障。     

基于土地利用与景观格局的生态保护红线生态系统健康评价方法——以南京市为例

生态保护红线是生态功能极其重要或生态环境极为敏感/脆弱的区域,是生态保护的核心区域。以南京市生态保护红线为研究对象,基于2000年、2005年、2010年和2015年四期土地利用/覆被和遥感影像等数据资料,对生态保护红线的生态系统健康进行了评价。结果显示：（1）2015年南京市生态保护红线内不同类型土地利用面积由大到小依次为：林地、耕地、水域、人工表面、湿地和草地,其中林地面积最大并逐年增长,耕地面积逐年减少;（2）2000—2015年南京市生态保护红线生态系统健康指数平均值为53.83,生态保护红线的生态系统健康指数处于亚健康水平,并呈现缓慢增长的趋势;（3）陆域生态系统,特别是森林植被覆盖度较大的区域,生态系统健康指数较高,相反,水域生态系统的生态系统健康指数相对较低。     

基于InVEST和MCR模型的南方山地丘陵区生态保护红线优化

优化生态保护红线,是顺应新时代多规融合趋势、推进国土空间高效管理与生态文明建设的重要举措。以南方山地丘陵区典型县奉新县为例,基于InVEST模型进行生境质量评价以识别生态源地及其缓冲区,采用水土流失敏感性修正基本阻力面,运用MCR模型构建奉新县生态安全格局,定量衡量与定性分析相结合对生态安全格局进行有效性评价,继而提出奉新县生态保护红线优化方案。结果表明：（1）生态源地及生态源地缓冲区面积分别为144.42 km²、354.01 km²,分别占研究区总面积的8.76%与21.47%,并识别出19个生态节点;（2）识别出关键生态廊道76 km,一般生态廊道315 km,与生态节点、生态源地、生态源地缓冲区共同构成研究区生态安全格局,面积共498.43 km²,占奉新县总面积的30.23%,集中分布于研究区西部山地丘陵区;（3）经有效性评价证实生态安全格局较生态保护红线更具生态优化意义;（4）划定生态保护红线补划区与生态保护红线储备区,共为生态保护红线调整优化预留了199.34 km²的高质量后备资源,形成研究区生态保护红线优化方案。研究成果可为南方山地丘陵区生态保护红线的评估优化提供科学参考。     

西藏自治区生态空间的分类与范围及人类活动影响

生态空间的划定是落实主体功能区制度,确定三种空间、三条红线的重要环节。目前生态空间概念界定尚未有共识、分类体系仍不统一。以西藏自治区为例,探索了生态脆弱区省级生态空间分类体系构建、空间范围识别及人类活动强度模拟的方法。结果表明：（1）按照生态系统类型西藏生态空间可分为林地、草地、湿地、未利用地等4个一级类,13个二级类和29个三级类。按照管制强度可分为I级严格管制区、II级限制开发区和III级动态管制区。（2）识别得到西藏生态空间面积约为105.45万km²,占西藏总面积的87.7%,与其国家重要生态安全屏障的功能定位一致。（3）模拟了西藏人类活动强度,生态空间内受人类胁迫水平整体较弱,约92%的区域人类活动强度指数低于0.0447。本研究可为高寒生态脆弱区省级生态空间划定及管理提供科技支撑。     

基于栅格尺度的生态安全评价及生态修复——以酒泉市肃州区为例

以节约优先、保护优先和自然恢复的方针为导向,基于栅格尺度评价生态安全状态,并开展国土空间生态修复分区,有助于实施精准修复、降低生态修复成本以及增加生态修复效益。本文以酒泉市肃州区为例,从环境基底和人类干扰的视角遴选评价因子,采用空间主成分分析法（SPCA）基于栅格尺度对生态安全进行评价,并将宏观尺度的生态保护红线和永久基本农田保护等现实约束条件与栅格尺度的生态安全评价结果相结合,实现精准的生态修复分区。结果表明：研究区整体生态安全水平偏低,中度安全水平及以下的面积为1391.65 km²,占研究区总面积的71.35%,生态安全格局总体呈中部高、四周低的特征。肃州区国土空间生态修复分区共划分出5个类型区,其中生态恢复区面积最大,占研究区总面积的46.17%。生态控制、生态保育、生态提升和生态整治四个类型区在乡村分布最多,说明肃州区乡村生态修复的复杂度、难度和重要程度更高。本文运用新的生态修复分区研究思路,以期丰富国土空间生态保护修复规划理论与方法。     

基于FLUS模型的湖北省生态空间多情景模拟预测

改革开放以来,中国经济在飞速发展的同时,生态环境问题日益严峻。为保障国家和地区的生态安全,对未来生态空间进行模拟预测十分必要。在长江大保护和长江经济带绿色发展背景下,以湖北省为研究区,利用FLUS模型基于湖北省2010年、2015年土地利用数据及包含自然和人文因素的15种驱动因子数据,对2035年的湖北省生态空间进行模拟预测。结果表明:利用2010年土地利用现状模拟出的2015年湖北省土地利用变化情况,总体精度达到0.976,Kappa系数达到0.961,模拟精度较高。设置的生产空间优先、生活空间优先、生态空间优先以及综合空间优化4种不同情景,基本满足未来湖北省不同发展导向的需求。从地貌单元角度来看,在不同情景下,湖北省生态空间主要分布于湖北省边陲四大山区,中部江汉平原生态空间零星分布。从数量规模上来看,不同情景下各个用地类型数量规模差异较为明显,生产空间优先情景下耕地面积增加1216 km²,生活空间优先情景下城镇用地规模增加5959 km²,生态空间优先情景下生态空间用地增长722 km²,综合空间优化情景下生态空间...     

基于生态安全格局与生态脆弱性评价的生态修复关键区域识别与诊断——以汶上县为例

以山东省济宁市汶上县为研究区,基于最小阻力模型构建生态安全格局,结合脆弱性评价识别生态修复关键区域,对关键区域分类提出针对性修复保护措施.结果表明在汶上县共识别出11处生态源地,总面积38.72km²,35条生态廊道,总长度259.56km;生态脆弱性分级以中度脆弱与低度脆弱为主,两类型区域总面积594.32km²,占比67.40%.中部城区脆弱性较高,西南洼地脆弱性较低;识别出生态修复关键区域5处,总面积107.14km²,分布于中部城区及周边;根据区位特征将关键区域分为三类,并分类别提出其生态修复策略,以期为国土空间生态修复提供参考.