DPSIR模型在流域生态安全评估中的研究

流域生态安全评估是人类社会发展与自然环境相互关系的研究热点,DPSIR模型作为一种在环境系统中广泛使用的评价指标体系概念模型,在构建、修正和规范水资源承载能力综合评价指标体系、水环境安全评价指标体系、区域环境可持续发展指标体系、流域农业生态安全评价指标体系等中广泛应用,是进行流域生态安全评估的有效工具。文章介绍了DPSIR模型特点及其发展和改进,综述了模型生态安全指标体系和评价技术方法的相关研究和该模型在流域生态安全评估中的研究进展,对该模型在流域生态安全评估中的应用进行了展望。     

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.      

典型高原湖泊流域生态安全格局构建——以杞麓湖流域为例

以“源”和生态环境保护为目标，引用最小累积阻力模型（MCR）对杞麓湖流域生态安全格局进行定量研究.结果表明：杞麓湖流域平均生态安全指数为2.59，生态安全以较低安全为主，占流域总面积的36.33%，中度安全和不安全次之，分别占流域总面积的23.36%和22.53%，高度安全面积最少，仅占17.77%.较低安全区主要分布在西北部、东南部和西南部，应加强对这些地区的生态环境保护建设.此外，以天然林地、重要水库和湖泊缓冲区100m以内区域作为生态源，选取坡度、海拔、植被覆盖度、土地覆盖类型、距水体距离、距建设用地距离、距居民点距离、距道路距离等8个阻力因子，结合MCR模型与GIS的cost-distance分析模块，生成最小累积耗费距离表面，划分5个阻力等级；依据累积阻力值频率变化特点及生态服务功能，确定了生态缓冲区、生态过渡区、生态边缘区、农业耕作区和人类活动区共5个生态功能区.杞麓湖流域生态源总面积为126.87km²，占流域总面积的35.74%，生态源在面积、数量和空间分布上都存在较大的差异，呈四周连片集中，中部分散破碎的分布格局，生态廊道呈四周连续紧凑，中部分散破碎的空间格局.生态节点的空间阻力值存在较大差异，部分生态节点累积阻力比较大，位于流域景观累计阻力值最大区，对生态流的流通安全性具有较大影响.基于最小累积阻力面，结合GIS的Hydrology模块，构建了由生态源与19个生态节点、23条生态廊道共同组成的具有结构性的流域景观生态安全格局，并提出了相应的建议，对高原湖泊流域研究及生态环境保护具有一定的参考价值.     

生态文明背景下洱海流域水环境管理政策评估

梳理了生态文明背景下洱海流域水环境管理政策体系,包含水资源空间开发与保护、水资源有偿使用和生态补偿、水环境治理和市场保护、绩效考核与责任追究四大类共20项政策。采用指标评估法对政策制定阶段和执行阶段的效力进行评估,并分析政策体系存在的问题。结果表明:20项政策中,70%的政策设置了阶段性目标,近85%的政策经省委省政府审议通过,50%左右的政策需在考核问责方面进一步完善,50%的政策需调整现行法律法规,60%的政策需在管理体制方面做出调整;目前,洱海流域政策体系存在政策制定不够完善,各项政策进展程度差异较大,部分政策有待出台执行,考核机制不够完善,流域水环境监测预警管理水平有待提高等问题。有针对性地提出了完善政策制定的内容与原则,提高政策的科学性,加快生态文明新政策出台,进一步调整现行法律法规,健全考核机制和提升流域监测预警能力及管理水平等相关建议。     

滇池生态安全综合评估研究

湖泊水库的生态安全是湖库区(流)域人民赖以生存和社会经济可持续发展的重要基础.通过深入剖析湖库生态安全的内涵,运用湖库生态安全综合评估模型,从人类活动压力、湖库水体健康和湖库生态服务功能三方面评价了滇池1999~2007年间的生态安全状况.结果表明,通过污染物排放总量的控制,至2007年人类活动对滇池产生的直接压力已有效减轻,然而湖体水质状况却未得以根本改善,多年来滇池生态安全状况处于Ⅳ级,即生态安全状况较差.     

湘江流域生态安全保障研究

近年来,湘江流域生态环境恶化问题日益突出,环境污染事故偶有发生,迫切需要加强湘江流域生态安全保障。本文通过剖析威胁湘江流域生态安全的种种问题,提出应在综合考虑湘江流域生态环境治理现状的基础上,着眼于推进＂两型社会＂建设,加强湘江流域生态安全保障,需要突出重点,搞好＂四抓＂：抓重金属;抓重点矿;区抓重点河段;抓重点行业。并建议：八个城市联动;职能部门联动;产业之间联动;全体居民联动。     

基于PSFR评估框架的太子河流域水生态安全评估

以减少人类压力、保持生态健康、维持服务功能和规避潜在生态风险为出发点,建立了基于PSFR(压力、状态、功能、风险)的太子河流域水生态安全评估指标体系.通过遥感影像解译、年鉴资料查询收集和实地调查数据相结合的数据整合方式,利用综合指数法计算了太子河流域生态安全指数,并分析了造成流域生态安全退化的原因.结果表明,太子河流域划分的105个小流域中不存在“极不安全”等级,仅有下游5个小流域处于“不安全”等级,占总数的4.8%;多数小流域均处于“较安全”和“一般”等级,呈集中分布的特点,其中处于“较安全”等级的小流域有59个,占56.2%;处于“一般”等级的小流域有38个,占36.2%;处于“安全”等级的小流域只有3个,占2.8%,说明整个太子河流域的水生态安全状况整体处于“较安全”等级.研究显示,流域内农业和城镇用地的扩张是显著影响生态安全状态及生态服务功能的主要因素.      

河流流域生态安全综合评估方法

在国内外生态安全相关研究的基础上,提出了河流流域生态安全的定义. 以河流流域生态安全为研究对象,基于DPSIR(驱动力-压力-状态-影响-响应)模型框架,构建了评估指标体系,并利用多准则群体决策模型的层次分析法和熵权法确定指标权重. 以晋城市沁河流域为例,对该流域2005─2009年生态安全状况进行了综合评估. 结果表明:5年内沁河流域的生态安全综合指数从2005年的0.487升至2009年的0.641,状态从“安全”区域底部逐步提升到顶部,人均GDP增长、单位工业产值COD_Cr和NH₃-N排放强度的降低、污水处理厂投入使用和环保投资的逐年增加是影响其变化的关键因素.      

敖江流域陆域生态系统健康评估研究

以敖江流域为研究区,通过遥感解译和陆域调查,弄清流域各生态系统类型结构组成,其中草地面积最大。根据2009年污普动态更新数据,摸清流域陆域污染物来源组成结构,确定污染物的主要排放区域。其中,城镇生活污染对各类污染物排放量贡献较大,晋安区和连江县是敖江流域污染物主要排放区域。采用指标体系评估方法对陆域生态系统健康进行评估,结果表明,敖江上游、中游区域陆域生态系统环境健康状况均为良好,下游区域陆域生态系统环境健康状况较差。     

青海湖流域生态安全评价

进行流域的生态安全评价,对于改善流域的生态环境,维护区域的可持续发展具有重要的意义。本文选择自然生态环境状态指数、人文社会压力指数、环境破坏压力指数,构建了青海湖流域生态安全综合评价指数模型,提取了生态安全指标,对2000 年青海湖流域的生态安全进行了评价。结果表明,2000 年青海湖流域生态安全属于生态安全预警等级,流域生态安全面临着较为严峻的挑战。气候变化和人类活动对青海湖流域的生态环境产生的负效应,也因此会影响到区域的可持续发展,所以必须进行流域的综合治理,改善当地的生态环境。     

基于土地利用的水府庙水库流域生态安全评价

从流域生态系统结构以及土地利用角度构建由陆域环境影响、水域生态健康状况、流域生态服务功能组成的水府庙水库流域生态安全评价体系,利用层次分析法和综合指数法对该流域进行生态安全评估。结果表明,基于土地利用的水府庙水库流域生态安全等级为三级,总体处于一般安全状态。陆域环境影响一般,水域生态健康状况处于中等安全,流域生态服务功能较好。流域内土地利用不合理以及污染负荷较大对水府庙水库流域生态安全造成一定的压力,使水体开始呈现富营养化状态,影响水府庙水库流域的水体环境和生态服务功能,已成为威胁水府庙水库流域生态安全的隐患。     

海南岛生态安全评价

从生态安全涵义理解出发,建立了包括资源依赖性、生态环境状态、生态系统服务功能三方面在内的区域生态安全评价体系,提出区域生态安全系数概念和计算方法,并以海南岛为例,评价了其陆地生态系统安全,得出海南陆地综合生态安全系数为0.610,其生态服务功能安全性较高(0.772),而资源依赖性安全系数最低(0.468)。从研究可知,海南岛生态安全整体情况比较好,尤其是在水土保持、自然灾害抵制、空气净化等方面,但其能源的自给能力、生物多样性维持以及生活垃圾和污水的处理等方面都存在很大的不安全隐患,应采取科学合理的措施加以改善,从而构建海南岛安全的生态系统,实现区域可持续发展。     

湖泊生态安全及其评估方法框架

针对目前我国湖泊存在的主要生态安全问题,同时考虑流域人类活动对湖泊的影响,阐述了对湖泊生态系统及湖泊生态安全的深层认识和理解,并在此基础上建立了“4+1”湖泊生态安全评估方法框架. 该方法框架包括湖泊水生态系统健康评估、流域社会经济活动对湖泊生态影响评估、湖泊生态服务功能评估和湖泊生态灾变评估,以及在这4项评估的基础上建立的湖泊生态安全综合评估. “4+1”湖泊生态安全评估方法框架既可作为对湖泊生态安全进行整体综合评估的方法,又反映了湖泊水生态健康、流域人类活动对湖泊的影响、湖泊生态服务功能以及湖泊生态灾变4个过程对湖泊生态安全的影响关系,识别影响湖泊生态安全的限制性因子. 湖泊生态安全评估启示我国湖泊管理应由水质管理向流域生态系统管理转变,其实质是解决好“人湖”关系,实现“人湖”和谐发展.      

基于系统水平的湖泊流域生态风险评估

为实现流域范围内的生态环境管理和生态风险控制,在生态风险评估框架基础上,基于相对风险模型构建了系统水平的湖泊流域生态风险评估模型. 模型分析了社会经济系统与生态系统的耦合方式,将生态系统整体作为风险受体、生态系统服务作为评估终点,通过风险组分及其关系的分析量化实现了区域相对生态风险水平的表征,并以太湖流域上游区域为例进行了试算. 结果表明:研究区内无锡-江阴区域(沿江水系)生态风险最高,溧阳-宜兴、常州-金坛、湖州-德清和长兴-安吉区域风险值分别为无锡-江阴区域的73.2%、78.8%、74.4%和59.9%;长兴-安吉区域(西苕溪水系)生态风险最低. 不同区域风险主要来源不同,湖州-德清区域主要受水利设施影响,长兴-安吉区域各风险源贡献率较为均衡,其他区域主要风险源为工业、种植业和水产养殖业,其风险贡献率分别为13%~18%、12%~19%和8%~15%;研究区域内,水产品、水质净化等生态系统服务的产出受到较大影响.      

2008年滇池流域水环境承载力评估

自20世纪70年代以来,随着经济迅猛发展以及人口的快速增长,滇池流域的水环境问题日益突出. 为深入了解造成当前水环境问题的根本原因,以水资源承载力和水环境承载力作为广义水环境承载力的基础进行综合分析,并且利用水资源供需平衡和水资源承载压力度反映水资源承载力,利用水环境承载率反映水环境承载力. 结果表明:滇池流域TN和TP的水环境承载率分别为0677和0355,处于超载状态,是导致滇池流域严重富营养化的主要原因;水资源承载压力度为145,远大于供需平衡,同样也处于超载状态,实际水资源盈亏为-59 037×104 m3,缺失严重. 因此,滇池流域水质型和资源型缺水问题共同存在.      

红碱淖生态环境质量评估及对策研究

红碱淖是中国最大、最年轻的沙漠淡水湖,水域面积67平方公里。通过数据收集统计及打分计算的方式对红碱淖水环境质量、生态环境质量、水生态健康进行定量分析,结果表明,红碱淖水环境质量从1981年至2010年有逐渐恶化的趋势;2010年红碱淖生态系统健康综合指数为59.86,属于中等水平,已经受到了一定影响;生态质量综合评价值为81.6分,具有较高的保护价值。并对造成红碱淖水质和生态系统逐步恶化的原因进行解析,同时提出相应的对策。     

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.      

中国流域生态补偿标准核算方法进展研究

流域生态补偿关系到区域协调和可持续发展,补偿标准核算方法的确定是建立流域生态补偿机制的重点。对中国流域生态补偿标准核算方法的研究进展进行系统整理,总结了目前较为常用的五种核算方法,即生态系统服务功能价值法、生态保护总成本法、水质水量保护目标核算法、水资源价值法和支付意愿法,对比分析各自的优点与不足,并对近来出现的水足迹等新方法进行阐述。未来研究中,应实现核算方法结合、补偿标准的动态评估及提高核算体系的可操作性等。     

城市水源地生态风险评价

鉴于保护城市水源地的重要性,参考美国环境保护署(US EPA)的生态风险评价导则,提出城市水源地生态风险评价的基本方法,该方法将城市水源地生态风险评价分为研究区的界定、受体及评价终点分析、风险源分析、暴露及危害分析、综合风险评价等步骤. 以贵阳市的主要水源地——红枫湖为例进行生态风险评价,将红枫湖分为南湖、中湖和北湖3个研究区域,识别出主要生态风险源为点源污染源、面源污染源、湖泊沉积物、酸沉降、干旱和石漠化等. 以水质变化为评价终点,通过暴露、危害分析,采用基于因子权重的评价方法进行综合评价. 结果表明:南湖的生态风险值最高,为0.632 4;北湖的风险值为0.344 9;中湖的风险值相对较低,为0.333 5. 研究还发现,对红枫湖生态风险值贡献较大的因子为红枫湖湖水营养物P和沉积物中的重金属,二者的权重分别为0.205 9和0.175 1. 应用该方法可以找出对水源地危害较大的生态风险因子,更好地保护水源地.