流域水资源丰富度评价的MFP模型及应用

水资源系统与许多因素有关,如各种水资源量、人口、社会经济发展指标等,它们共同组成了一个典型的复杂非线性系统。以最大流原理为基础,导出了描述水资源系统的信息动力学演化方程,建立了水资源评价的信息动力学模型,运用信息动力学模型建立了评价标准。该模型无需人为给定参数,客观性强,操作简便。最后运用理论模型对辽西沿海诸河流域水资源丰富度进行评价分析,得到各流域的丰富度状况,并与其它模型评定结果做出了比较,结果表明该方法具有较好的合理性和可操作性。由于该模型从一定程度上体现了水资源丰富度系统的演化动力学机理和水资源系统时空演变特性。因此,不仅在评价上有较大的优越性,在水资源丰富度发展变化状态的预测上也具有潜力。     

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.     

基于水资源的四川生态安全基尼系数分析

良好的水资源状况是保障区域生态安全的基本条件，水资源是生态环境建设中的控制因素，如何采用量化的方法来衡量水资源与耕地资源、GDP和人口布局等的匹配程度，进而对未来区域经济发展中如何确保生态安全提出对策是本文的目的。参照洛伦兹曲线原理及基尼系数计算方法，采用基尼系数来衡量水资源分布与耕地资源、GDP和人口分布的相关关系，得出了四川水资源与耕地资源、GDP人口分布极不平衡的结果。在分析结果的基础上，结合鹰川的实际情况以及其生态安全在全国、长江流域的特殊地位，提出了优化水资源匹配度和下游发达省份以及国家对其进行生态补偿的必要性的绪论，也指出了分析有待提高的方面。     

黑河流域产业结构与生态环境耦合关系辨识

产业结构作为人类作用于生态环境的主要环节．与区域资源、环境存在着显著的互动关系。在生态环境脆弱、水资源紧缺的西北干旱区内陆河流域,由于产业发展与流域生态环境及水资源的空间分布不相吻合．导致生态环境严重退化．目前亟需深入研究产业结构与生态环境的耦合关系。本文以黑河流域为典型研究区,通过建立生态环境质量及产业结构效益指标体系,对黑河流域上、中、下游的生态环境质量和产业结构效益作了综合评价,并对二者的耦合关系进行了定量辨识。结果表明：黑河流域产业结构效益自上游向下游在空间上呈倒“U”型,而生态环境质量与环境产业协调度沿河自上游向下游具有基本一致的变化趋势,都依次降低,说明现阶段黑河流域沿河自上游向下游,产业结构对生态环境的依赖性逐渐降低,而破坏性逐渐上升。     

区域生态环境评价的灰色关联投影模型

区域生态环境评价是实现全面环境管理，协调区域经济发展与生态环境保护．实现区域可持续发展的重要手段。由于评价所涉及的地域复杂性和因素多样性，许多评价方法和体系都处于不断探索和发展之中。区域生态环境系统是一个灰色系统，包括了自然、经济和社会等方面具有信息不确知性和不完全性的因素。基于灰色系统理论和矢量投影原理，建立了区域生态环境评价的灰色关联投影模型。该模型将评价样本及各级质量标准视为矢量．分别向同一矢量(理想样本)进行投影。根据投影值的大小，确定样本所属的生态环境质量级别及样本间的优劣排序。以巢湖流域为个案，在建立生态环境评价指标体系和标准的基础上，运用所建模型对其生态环境质量现状进行了评价，结果与实际情况相吻合。即巢湖流域总体以及分区合肥市、六安市的生态环境质量为4级，分区巢湖市为5级。研究表明，灰色关联投影模型对于多指标的区域生态环境质量评价是科学的、有效的，具有一定的推广和实用价值。     

关于长江流域生态环境系统演变与调控研究的思考

长江流域丰富的资源、发达的经济、独特的自然特征、复杂的人地关系和严重的生态环境态势 ,决定了开展长江流域生态环境系统演变与优化调控研究 ,在国际流域科学研究和我国可持续发展研究中的重要意义。本研究的关键科学问题是 :流域生态环境系统的演化过程与退化机理及其主要驱动力 ;山—河—湖—海互动规律及其耦合关系 ;流域各子系统间的物理通量 (水、沙等 )和化学通量 (碳、氮等 )的传输和循环机理 ;流域资源和环境的承载力及流域生态安全的调控和管理等。主要研究内容包括 :流域生态环境系统演化规律及动力学 ,流域山—河—湖—海的互动规律及耦合机理 ,流域物化通量的传输过程与循环机制 ,重大生态环境问题的成因与退化生态环境的修复途径 ,流域生态环境系统的结构、功能的区划与制图 ,保障流域生态环境系统安全的优化调控与管理等。用地球系统科学的思想为指导 ,从流域整体演化角度着手 ,广泛收集各种资料 ,采取最先进的技术方法 ,强调点、线、面调查结合 ,定性与定量分析结合 ,自然演化系统与社会行为系统的结合等 ,是本项研究的主要技术途径     

关于长江流域生态环境系统演变与调控研究的思考

长江流域丰富的资源、发达的经济、独特的自然特征、复杂的人地关系和严重的生态环境态势,决定了开展长江流域生态环境系统演变与优化调控研究,在国际流域科学研究和我国可持续发展研究中的重要意义。研究的关键科学问题是：流域生态环境系统的演化过程与退化机理及其主要驱动力;山--河--湖--海互动规律及其耦合关系;流域各子系统间的物理通量（水、沙等）和化学通量（碳、氮等）的传输和循环机理;流域资源和环境的承载力及流域生态安全的调控和管理等。主要研究内容包括：流域生态环境系统演化规律及动力学,流域山--河--湖--海的互动规律及耦合机理,流域物化通量的传输过程与循环机制,重大生态环境问题的成因与退化生态环境的修复途径,流域生态环境系统的结构、功能的区划与制图,保障流域生态环境系统安全的优化调控与管理等。用地球系统科学的思想为指导,以地貌过程、水沙过程和人--地水作用为主线,从流域环境系统整体演化角度着手,广泛收集各种资料,采取最先进的技术方法,强调点、线、面调查结合,定性与定量分析结合,自然演化系统与社会行为系统的结合等,是本项研究的主要技术途径。     

水库生态调度模型及算法研究

随着我国大规模流域开发，大量水库建设对河流生态系统造成了较大影响，如何通过水库合理调度来减轻水库对河流生态环境的负面影响，是当前水库运行调度研究中的一个热点问题。针对现行水库调度过分强调经济利益而忽视生态环境需水状况，致使部分大坝下游和库区发生生态环境退化的现象，从自然资源可持续发展的角度，探讨了水库生态调度的概念和任务，建立了水库生态调度多目标数学模型。该模型以经济效益、社会效益和生态环境效益组成的综合利用效益最大为目标函数，以综合利用要求为约束条件，包括灌溉、发电、航运、旅游、河口压咸和应急用水等。该模型为具有复杂约束条件的多目标规划模型。创建了可行搜索离散微分动态规划算法(FS DDDP算法)对该模型进行了求解。〖     

汉江流域开发史上的环境问题

汉江流域全面开发的契机是明清时流域外移民的大规模移入以及由此而引起的人口的大幅度增殖。流域经济的全面开发导致了对流域生态环境的破坏，主要表现在两方面：（）上中游山区因滥垦殖，导致森林破坏，水土流失逐渐加重，生态环境最终全面恶化；（２）下游江汉平原垸田围垦恶性膨胀，湮塞河湖，导致水系紊乱，洪涝灾害频繁。     

新安江流域横向生态补偿降低水污染强度了吗?

横向生态补偿是实现流域跨界环境治理的重要方式。本文在对横向生态补偿如何促进水环境治理的内在机制进行制度分析的基础上,将安徽省和浙江省实施的新安江流域横向生态补偿试点视为自然实验,采用2007—2015年地级以上城市面板数据,结合基础设施、产业结构、对外开放、科技投入以及"五水共治"等控制变量,运用双重差分法研究了新安江流域跨省横向生态补偿试点对水污染强度的影响。在横向生态补偿中,水质达标时上游地区获得补偿,水质不达标时下游地区获得赔偿,通过水质标准明晰了上下游地区的发展权和环境权,并且通过环境绩效考核指标来实现制度的激励与约束相容,进而实现横向生态补偿保护生态环境的政策目标。研究发现,在分离了其他影响水污染强度的控制变量后,新安江流域横向生态补偿试点显著地降低了上游黄山市和下游杭州市的水污染强度,并且政策效果具有可持续性。通过改变政策实施前后的窗期、变换样本对照组、将工业水污染强度作为被解释变量以及采用倾向得分匹配双重差分法重新回归,检验结果依然具有较强的稳健性。跨省流域横向生态补偿机制可以有效地促进流域生态环境的改善,是中国推进流域治理以及环境治理和生态文明建设的重要制度创新,在不断完善的基础上加以推广,横向生态补偿有望成为流域生态环境保护和区域协调发展的长效机制。最后,从逐步推广横向流域生态补偿至中小流域,将生态补偿与精准扶贫、产业补偿等方式相结合以及在实施横向生态补偿过程中要注意地区之间的不平衡等三个方面提出相应的政策建议。     

Framework for high-resolution climate change impact assessment on grapevines at a regional scale

Understanding the impacts of climate change on viticulture is especially essential in those areas producing high-quality wines. In this work, we create an operational framework to investigate climate change impact on viticulture in the Tuscany region (central Italy) the viticulture industry of which relies on producing high-quality wines to compete in a global market. The framework includes (i) statistical downscaling of General Circulation Model (GCM) outputs for the period 1975–2099 to a local scale; (ii) the use of downscaling outputs as driving variables in specific simulation models; (iii) the spatial interpolation of model outputs to feed an economic and (iv) a quality model. The results show that as a consequence of a progressive increase in temperature and a decrease in rainfall, (a) the area potentially suitable for grapevine cultivation increases; (b) the grapevine growth cycle becomes shorter; (c) the final yield is gradually reduced, particularly in those areas characterised by quality cultivation regulation; and d) the premium wine quality production areas shift towards higher elevations. The proposed framework revealed itself to be an effective tool for climate change impact assessment at a very local scale. Additionally, this approach may be easily extended to testing the effect of different adaptation strategies in terms of management practices (e.g. irrigation) and grape varieties (e.g. longer or shorter cycle, advanced or delayed bud burst).     

Rain scavenging of tritiated water vapour: a numerical Eulerian stationary model

The tradition in tritium washout modeling is to unite the washout model with a Gaussian plume model describing dispersion of tritium vapour in the atmosphere. In the present study, an alternative approach is proposed. A numerical Eulerian model that describes washout independently of dispersion is developed.The sensitivity analysis to model parameters has shown that the washout process is influenced most significantly by rainfall parameters and air temperature: different raindrop size distributions cause differences of up to about 70% in the washout outputs; a change of 15 °C in the air temperature causes an effect of about 50%.Results are presented showing calculated values of washout outputs (tritium concentration in rain, tritium downward flux, washout coefficient) for different tritium vapour profiles, rainfall rates and air temperatures. The general conclusion is that the washout process is too complex to be described comprehensively by the simple washout coefficient concept. We suggest the approach proposed here for directly calculating the tritium downward flux and concentration in the rainwater is preferable.     

土地功能视角下的土地资源人口承载力研究

长期以来,国内外对土地资源人口承载力的研究基本上都是围绕“耕地 粮食 人口”这一思路而展开的。在当前经济全球化、快速城市化的背景下,单一评价方法难以全面反映社会发展实际。从土地功能视角出发提出土地资源人口承载力评价的新体系：基于土地粮食视角的人口承载力、基于建设用地视角的人口承载力、基于土地经济关系视角的人口承载力。首次将土地经济关系引入土地资源承载力评价中,利用不同土地类型与国民经济部门的关系进行人口测算,可以真实反映当今经济社会下人口承载的实际状态。以攀枝花市、六盘水市为例进行了实证研究,仅从本区域评价结果来看,原有传统的土地粮食人口承载能力在此次评价中并不构成最大限制因素,而是建设用地或者土地经济关系等因素决定了人口承载力,这也证明了土地资源人口承载力研究方法的可行性和相对合理性     

澜沧江流域人口生态特征及人口资源开发利用研究

澜沧江流域是云南省少数民族聚居的落后地区,其人口资源、区域开发与生态环境之间的矛盾十分突出,本文认为该流域开发和持续发展的关键在于协调好人口与环境的关系,搞好人口资源的开发利用,建立一个高效和谐的人类生态系统。     

24个CMIP5模式对长江流域模拟能力评估

根据1961~2005年长江流域气象站点的实测月降水量和气温数据,采用第5期全球耦合模式比较计划CMIP5(the Fifth Phase of Coupled Model Intercomparison Project)中24个全球气候模式(GCM)的模拟结果,通过计算模拟变量和观测变量平均值的相对误差、归一化的均方根误差、时间和空间相关系数,采用M-K趋势分析方法,分别选用在长江流域模拟气温和降水较好的5个模式进行集合平均,从时间的演变规律和空间的分布特征两方面,检验该模式集合对长江流域模拟气温和降水的能力。研究结果表明:各个模式模拟气温的能力要明显好于模拟降水的能力,但模拟气温较好的模式模拟降水的能力并不一定突出;模式集合的结果表明:在时间尺度上,模式集合平均结果与观测值拟合程度较好,且模式集合的结果振荡幅度较观测值小;在空间尺度上,模式集合的空间分布趋势与观测值大致相同,说明采用的模式集合结果用于预估未来长江流域降水的时空分布特征和演变规律是可行的。     

基于正态云模型和熵权的人口发展现代化程度综合评价

为有效地监测和评估人口发展现代化程度,实现人口、经济、环境协调发展,探索和构建了人口发展程度综合评价模型。针对人口发展过程中存在的模糊性和随机性问题,建立了基于正态云模型和熵权的综合评判模型。借鉴已有理论的基础上,综合考虑人口总量、人口结构等5个方面因素构建人口综合发展现代化程度指标体系,采用熵权法确定各个指标权重,借助于正态云模型定量描述单指标条件下待评价我国人口发展的等级。云模型是表示某个定性概念与定量表示之间不确定性转换的模型,它将概念的模糊性和随机性结合在一起,对解决不确定性问题具有很强的鲁棒性。采用云模型理论实现评语与评估指标值之间的不确定映射,保留了评估过程中的随机性和模糊性。最后,以2000-2009年我国10年人口发展相关指标的时间序列数据,以及2009年全国和四个直辖市的人口综合发展截面数据为例,对人口发展现代化程度进行实证检验,结果表明,该模型比传统的模糊综合法能得到更加合理的评估结果。     

武汉城市圈土地利用变化系统仿真模拟与驱动力分析

土地利用变化是全球环境变化与可持续研究的重要内容,驱动力研究是土地利用变化研究中的核心问题。现有土地利用变化驱动力研究多针对单一的城市区域展开,无法解释城市群地区,城市一体化战略指导下城市交互作用对土地利用变化的影响。运用系统动力学(SD)方法,综合考虑经济、人口、城市化、政策等主要人文因素,并将城市交互作用因素引入SD,以武汉城市圈为例,构建土地利用变化系统SD模型,运用1997~2006年的历史数据进行检验,并对武汉城市圈2010~2020年不同情景下的土地利用变化进行模拟。结果表明,建立的SD模型是有效的,两种情景下土地利用变化表现出差异性,说明城市交互作用是除经济、人口城市化等社会经济因素外,土地利用变化的又一重要影响因素。     

岷江上游山地生态系统退化机理研究的核心——关键种群的作用

岷江上游地区在我国长江上游同山峡谷区代表性，由于近几十年来人为活动加剧，该区生态系统严重退化。简要介绍了岷上游山地生态系统的概况，讨论了关键种群在退化生态系统研究中的作用和意义。在此基础上进一步认为，岷江上游山地系统退化机理研究应以典型的干旱河谷灌丛，亚高山森林和亚高山草甸等主要生态为对象，以关键种群为核心和切入点，重点研究了干旱河谷批示植物种群动态有其与环境退化的关系、主要动植物种群在变化在草地生态系统退化过程中的作用、亚高山关键种苗木定居及对退化产生理生态适应机制、土壤微生物区系变化有其对系统中氮素归还的影响等，进而有助于在理论上阐述关键种群的生态功能，探讨关键种群变化导致生态系统退化的作用机理；在实践上为目前国家实施西部大开发生态环境建设的重大需求提供理论依据，推动恢复生态学的发展和该区域的生态建设。     

Climatic and environmental change in the Karakoram: making sense of community perceptions and adaptation strategies

In this paper, we investigate how mountain communities perceive and adapt to climatic and environmental change. Primary data were collected at community and household level through in-depth interviews, focus group discussions, and quantitative questionnaires covering 210 households in six villages of the West Karakoram (Hundur and Darkut in the Yasin Valley; Hussainabad, Altit, Gulmit, and Shiskat in the Hunza valley of Gilgit-Baltistan). The relevance of the area with respect to our scopes is manifold. First, this is one of the most extreme and remote mountainous areas of the world, characterized by complex and fragile institutional and social fabrics. Second, this region is one of the focal points of research for the hydro-meteo-climatological scientific community, because of its relevance in terms of storage and variability of water resources for the whole Indus basin, and for the presence of conflicting signals of climate change with respect to the neighboring regions. Third, the extreme hardships due to a changing environment, as well as to the volatility of the social and economic conditions are putting great stress on the local population. As isolating climate change as a single driver is often not possible, community perceptions of change are analyzed in the livelihood context and confronted with multi-drivers scenarios affecting the lives of mountain people. We compare the collected perceptions with the available hydro-climatological data, trying to answer some key questions such as: how are communities perceiving, coping with, and adapting to climatic and environmental change? Which are the most resorted adaptation strategies? How is their perception of change influencing the decision to undertake certain adaptive measures?     

基于WTP-DEA方法的中国工业经济-环境效率评价

文章为了全面分析评价中国工业近年来的效率发展情况,在经济效率评价的基础上,将工业的环境影响引入到评价体系中,采用超效率DEA评价方法,利用中国工业的基础经济与环境数据,结合社会支付意愿理论,对2000-2008年的中国工业进行了经济-环境效率测算,揭示了中国工业经济-环境效率的总体情况和发展趋势。文章在DEA效率评价过程中提出了新的解决环境非期望产出的方法,利用社会支付意愿理论将工业的环境排放和资源消耗货币化,并将货币化后的环境影响作为DEA模型中的工业环境投入,以此消除了DEA方法在工业经济-环境效率评价中存在的局限性;此外文章以社会支付意愿作为各环境影响的权重,可以更合理地反映工业的环境影响程度,提高效率评价的准确性。文章通过对比不同模型的评价结果,一方面反映出2000-2008年中国工业的经济-环境效率呈现逐年提高的良好态势,另一方面也反映出虽然中国工业的环境影响逐年恶化,但相对于经济因素其对中国工业效率的影响程度尚不十分显著,且近年来在正面影响与负面影响间波动。