Toward Integrated Environmental Management for Challenges in Water Environmental Protection of Lake Taihu Basin in China

Lake Taihu is the third largest freshwater lake in China. It serves many social, economic, and ecological purposes in the drainage basin. Unfortunately, the water has been heavily polluted due to rapid industrialization and urbanization during the last two decades. Notwithstanding great efforts made so far to improve the water quality, the environmental situation is still far from being optimistic. The basin and the lake are facing a range of severe environmental challenges: rapid socio-economic development continues to place great pressures on the environment, current pollution control projects have many problems from the viewpoint of effectiveness and efficiency of their implementations, and the non-point sources of pollution such as agricultural fields, for which control is more difficult than for industrial point sources, have become the main contributors to serious eutrophication of the lake. Considering the characteristics of the environmental challenges and problems confronting the basin and the lake, we focus on integrated environmental management (IEM) as a promising and effective approach to overcome these predicaments. Current practices and problems of environmental management in the basin are examined, and potential future developments are discussed. Three aspects of the IEM are emphasized: institutional cooperation, public participation, and internalization of environmental externalities. We think these are the most critical for not only the basin but also for the whole of China to achieve a sustainable society.     

流域立法视角下生态流量保障的制度供给--以长江流域为例

生态流量保障的重难点在于流域生态流量不足问题的妥善解决。生态流量不足基于产生的原因可分为“自然型”和“人为型”。“人为型”生态流量不足的根源在于《水法》第4条规定的三生用水关系未得到妥善处理,实质上是水资源分配和管理不合理所致。具体表现为水资源保护理念镶嵌在制度表层、生态流量缺乏核心制度保障、流域规划匮乏强效监督机制、流域水资源分配信息公开不足、末端行政考核制度偏重水质管控、生态用水制度顶层设计与地方实施间落差巨大等。流域立法作为立法体系的中间环节,对上位法具有填补协调功能,对地方立法具有引领指导作用。建议在流域立法过程中,通过制度设计解构流域生态流量保障现存的制度困境,主要包括以下几个方面:一是完成流域特有保护理念到实体制度的转型。二是基于流域生态修复、水资源生态红线管控制度的开展以及有效衔接规划环境影响评价制度的需要,建立生态流量管控指标制度体系不可或缺。三是基于流域规划对三生用水的初始分配性,将生态流量供给纳入流域规划体系中,从水资源分配初始阶段保障生态流量,同时强化流域水资源规划制度的监督机制,健全规划制定的程序性规范,明确科学考察和调查评价人员的构成规则、方式及模式。四是依法加深政府信息公开程度保障公众的知情权、参与权及监督权。五是完善行政考核制度体系强化对生态流量供给的考核。     

长江中游西部地区洪水灾害的历史演变——人文因素与当前趋势

探讨了近3000年来长江中游西部洪水灾害发展的人文因素。古代（3000—700aBP）人口较少,多择地势高的岗地居住,只有少数沿江城市需要堤防保护;长江干流洪水可多处分道散流,所携带泥沙导致云梦泽解体消亡。自宋代开始,低地筑垸围湖,与水争地,但九穴十三口畅通,洪水灾害不严重。明代（700—450a B P）几乎完全堵塞了荆江北流的穴口,荆北大堤联成一体,但堤防薄弱,出现过30次决口成灾。清代以来,随着人口激增,与水争地矛盾加剧,堤防加高培厚,使荆江河道洪水位大幅度上升,溃堤和溃坝洪水灾害较明代成倍出现。同时,历代的“舍南保北”政策迫使长江干流大洪水中过半水量与泥沙向南泄入洞庭湖,曾使洞庭湖面积扩至6000km^2,以后洞庭湖迅速淤积萎缩。1949至1985年间,人口又一次迅速增长,进一步加强围湖垦殖,大量通江湖泊面积萎缩。除1954和1998年那样人所共知的严重洪水灾害外,内涝渍水灾害也非常严重,人类与洪水的矛盾达到了顶点。改革开放后,尤其是三峡大坝的修建,极大地改变了长江中游的水文情势,工业化与城市化的迅猛发展,农村人口压力减轻,而21世纪初期降水相对较少,因此当前相当一段时间长江中游洪水灾害大为缓和。应抓住时机,总结经验,在人地和谐的现代水科学技术理念指导下,制定21世纪前半期,特别是2020年前的长江水利和水资源发展规划,促使人与洪水和谐共处。     

应用鱼类完整性指数F-IBI评价巢湖流域的主要河流健康

保护河流健康是河流生态管理的重要目标,鱼类对维护河流生态系统健康的作用重要且不可替代。依据2013年10月巢湖53个河流采样点的鱼类调查数据,采用假设参照值法构建鱼类生物完整性指数(F-IBI)的参照系统,进而评价河流健康状况。基于29个候选生物参数,通过参数与环境因子间的相关性分析、参数间的冗余分析及其分布范围分析,确定F-IBI由鱼类总物种数、鲤科鱼类物种数百分比、中下层鱼类物种数百分比、肉食性鱼类数量百分比、产粘性卵鱼类数量百分比和耐受性鱼类数量百分比等6个参数构成。利用比值法统一各参数量纲,F-IBI值即为各构成参数比值的累加,进而评价河流水生态健康的等级,其中亚健康的采样点占16.98%,健康状况一般的采样点占50.94%,健康状况较差的采样点占32.08%。此外,影响巢湖主要河流F-IBI的重要水环境变量是叶绿素a。对重点污染区域,修复水生态系统和制定科学合理的策略,是恢复巢湖流域生态健康的重要手段。     

长江流域全氟化合物污染态势与生态效应

简述了PFASs在长江流域上、中、下游水环境中的空间分布格局和时间变化趋势,探讨了其生物蓄积效应、淡水生物毒性效应和生态风险评价。指出,PFASs广泛赋存于长江流域从上游至下游的干流和支流及湖泊之中,其平均值低于我国其他主要流域;PFOA在长江流域内环境浓度最高,而PFOS在近10年环境管控措施下浓度降至极低,PFBS、PFBA和PFHxA等短链物质正作为替代物使用,可能在未来出现升高趋势。长江流域内水生动物（包括食用鱼类）能够从环境中富集PFASs并通过食物链传输,在其血液、肌肉和内脏中蓄积。虽然目前长江流域生态风险评价表明PFASs总体上风险为低级,但局部高浓度地区仍可能对敏感生物造成基因表达受损等毒性效应。     

基于雷达估算降雨的湖北漳河流域径流模拟研究

本文以湖北省漳河流域为研究对象,从2008-2017年中选取了16次洪水过程(10次过程用于率定参数,6次过程用于检验),分别采用了4种方法进行雷达降雨估算,并将估算结果输入到TOPMODEL和新安江模型进行了径流模拟计算。结果表明:4种雷达降雨估算方法中动态Z-I的平均相对误差最小为8.16%,其次是分组Z-I为20.1%,最优Z-I和经典Z-I分别为29.7%和29.02%;从径流模拟结果来看,动态Z-I效果最佳,分组Z-I次之,最优Z-I和经典Z-I模拟效果相对较差,且TOPMODEL模型的洪峰相对误差和峰现时差比新安江模型的模拟结果要小,新安江模型模拟结果的确定性系数与TOPMODEL模型接近。     

永定河流域春季大型底栖动物群落结构和空间格局

为了解永定河流域大型底栖动物群落结构与空间分布状况,2017年春季调查了永定河流域大型底栖动物群落,采集并鉴定出大型底栖动物77个分类单元,其中水生昆虫为绝对优势类群。聚类分析表明,永定河流域底栖动物群落结构在空间上与流域地理格局基本一致,上游区洋河、妫水河、桑干河以直突摇蚊、流水长跗摇蚊、间摇蚊为优势类群,中游区永定河山峡段以钩虾、台湾蜉、近岸细蜉为主,下游区五湖一线段以德永摇蚊、恩菲摇蚊、沼虾为优势类群。直接收集者成为流域内绝对优势功能摄食类群,在不同区域的相对丰度均达到90%以上。单因素方差分析显示,Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数无组间差异,Margalef丰富度指数和物种数在中游区和下游区差异显著(P0.05)。研究表明流域大型底栖动物群落出现了整体退化,生物多样性下降,重度-中度耐污类群成为优势,多数河段功能摄食类群不完整,永定河流域生态系统保护和修复工作亟待开展。     

基于SWAT模型的汉江流域水资源对气候变化的响应

汉江流域未来的气候变化趋势和对水资源的影响,将直接关系到南水北调工程和引江济汉工程的使用和效益。因此,分析研究汉江流域水资源对气候变化的响应特点,可为地面调水、空中水资源开发、应对气候变化的不利影响和更好地保护南水北调中线水源区的水资源提供科学依据。以1971～2000年为基准期,应用SWAT模型对汉江流域基准期内的逐月径流进行了模拟;在30 a基准期径流模拟的基础上,以全球变化背景下可能出现的25种不同气候变化模式为假设条件,模拟出各假设气候变化模式下汉江流域水资源状况,获得了各气候变化模式下汉江流域水资源相对于基准期的变化率,研究了汉江流域水资源对气候变化的响应程度。结果表明：模型模拟精度高于评价标准（〖WTBX〗Ens>05,r2>06〖WTBZ〗）,SWAT模型适用于汉江流域的径流模拟;不同气候变化情景下,汉江流域径流变化较实际蒸散发的变化明显;降水对地表径流、基流的影响要大于气温;气温对实际蒸散发的影响大于降水;降水增加或气温降低都会导致径流增加,而降水增加或气温增加都会导致实际蒸散发的增加.     

嘉陵江流域经济空间分异研究

认识流域经济空间分异特征是科学决策、促进流域经济可持续发展的关键。以嘉陵江流经的主要县市为研究单元,选取度量嘉陵江流域经济发展的10个指标,运用主成分分析揭示流域经济差异,并用Geoda软件提供的空间分析方法揭示流域经济差异的空间分异特征。分析结果表明：流域内经济发展水平差异显著,并在地理空间上存在集聚性;流域内基本形成了“点 轴”式空间结构,且存在两个明显的经济热点区--绵 渝“双核区”,以及一个较大的经济盲区,即陕西、甘肃、四川三省交界处的边缘区域。在此基础上分析了影响流域空间经济分异的主要原因,提出盲点区与热点区的发展策略,防止流域内“极化”效应加剧,为缩小流域经济差距,促进流域经济协调发展提供基础依据.     

The South‐to‐North Water Transfer Project of China: Environmental Implications and Monitoring Strategy1

Abstract: In 2002, China launched the South‐to‐North Water Transfer Project after completing a 50‐year feasibility study. By 2050, the three‐route (i.e., East, Middle, and West) project will be capable of transferring 44.8 billion m³/year of water from the water rich Yangtze River to the arid north to alleviate water shortage and help secure a balanced social and economic development across the nation. However, diversion of such a large quantity of water could profoundly change the riverine environment of the upper Yellow River and the lower reach of the Han River, a tributary of the Yangtze River and the water supplying area of the project’s Middle Route, because of changes in the annual discharge. Secondary salinization seems inevitable in the water receiving areas of the North China Plain, and decrease in the discharge of the Yangtze River will result in seawater intrusion into the Yangtze Delta. This paper describes the project and discusses its environmental implications. Additionally, a long‐term monitoring strategy under the umbrella of the Chinese Ecological Research Network is proposed for environmental monitoring.