流域、生态区和景观构架及其在海河流域生态评价中的应用

流域、生态区和景观是评估大尺度区域生态质量的构架,阐述了三者合理结合的理论基础. 流域是解决水生态环境问题的整体性构架,但是流域研究的成果缺乏外推的依据. 生态区提供了合适的外推机制,与流域结合使用,可以解决小尺度成果的尺度上推和预测问题. 景观范围界定的主观随机性,使其可以与行政区、生态区和流域等空间范围结合,用于区域生态质量评估. 以海河流域为例,验证了流域、生态区、景观相结合的区域生态质量评估方法体系,包括3个步骤:流域生态区划分;建立以遥感影像为数据源的景观生态质量评价指标体系,并对生态区内的典型行政区开展景观生态质量评估;将评估结果外推到所在生态区. 以流域生态过程为核心整体统筹各生态区,提出上游山区水土保持、平原节水并修复河流和地下水系统、下游湿地保护并增加入海流量的水生态系统恢复对策.      

从资源到资本：林业文化遗产类型、价值及转变——以清水江流域为考察中心

林业文化遗产作为特殊的遗产类型,在生态文明时代展现着突出和普遍的价值,剖析林业文化遗产的内涵及效用,可为林业文化遗产保护和研究提供新的视角和参考。以清水江流域为考察中心,对林业文化遗产的类型和形成、价值内涵、保护利用及增值逻辑进行分析和总结。结果表明：(1)林业文化遗产可归结为物种类、技术类、景观类、记忆类和工具类五大类,这些遗产以认识和利用森林资源为基础,与自然、生态、环境等紧密关联,是一种特殊的资源;(2)林业文化遗产由不同的要素和系统所构成的特性,决定了林业文化遗产具有产品供给、文化服务、社会网络建设以及生态智慧凝结等多重价值;(3)清水江流域在制度化保护、产业链延伸、旅游业发展以及生态理念传承4个方面将林业文化遗产盘活,使其蕴含的潜在价值转化为实在的经济、社会、生态和文化效益;(4)林业文化遗产在以保护为前提的框架下进行发掘和利用,是促进资源转化为资本,进而实现价值增值的理论逻辑。     

流域生态补偿的环境责任界定模型研究

流域生态补偿机制被认为是解决相邻区域、上下游及更高层次上经济发展与生态系统保护问题的有效途径。但是生态补偿标准的计算十分复杂且目前还未解决。关键问题是对流域各方责任的界定。而流域环境责任可理解为流域各区域所应分配的排污权,本文提出并设计流域排污权优化分配模型,以满足各行政区之间公平性为基础,同时考虑经济最优（效率）的目标,构建了初始排污权免费分配的一个非线性决策模型,通过计算得到流域各方排污权的最优分配方案。然后以沿淮河流域四省作为应用实例,以此计算出各个行政区的规划排污量。结果显示：不仅分配方案比原配额分配更加公平,而且经过模型分配后,污染物削减成本大幅降低。     

内陆河流域生态补偿标准问题研究——以石羊河流域为例

通过深入剖析生态补偿与社会区位条件以及自然区位条件的关系,从公平的角度出发,分析了石羊河各流域区位条件对补偿标准制定的影响,在此基础上,利用2009 年石羊河流域各地区基础数据,建立生态补偿标准计量模型,计算各流域不同植被类型补偿标准。研究结论如下：①合理补偿标准不仅需要考虑各生态系统的差异性,还必须保障补偿者的承担能力和满足受偿者的基本要求,同时合理制定补偿标准也是区域人与自然和谐发展的基本条件;②生态系统提供的生态服务和经济行为存在空间异质性,因此应建立差别化、动态化补偿标准;③利用区位差异条件可以科学地制定区域间生态补偿的分配标准,有效避免以往生态补偿政策制定中的“一刀切”现象。     

基于SWAT模型的东江流域径流模拟

基于分布式水文模型SWAT以及SUFI-2 程序对东江流域进行了51 a(1960-2010 年)月径流模拟,并在此基础上讨论了东江流域水文过程的空间差异。模拟结果表明,河源站受新丰江水库影响,模拟结果不确定性较大,确定性系数R2和Nash-Sutcliffe 效率系数相对其他站点较低,龙川站、岭下站、博罗站R2和Nash-Sutcliffe 效率系数皆满足模型适用性要求。流域出口博罗站率定期R2、Nash-Sutcliffe 效率系数分别为0.83、0.83,验证期为0.84、0.84,模型模拟精度较高。东江流域径流深主要受降水空间不均影响,形成由北向南先增后减的趋势。流域下垫面差异对产流过程也有一定影响。其中土壤含水量受土壤性质、人类活动等影响,由北向南差异明显;蒸散发量受植被覆盖影响亦较为明显,北部蒸散量占降雨量的比例大于中部及南部。     

土地利用变化对赣江流域径流的影响研究

论文以赣江流域为研究区,基于SWAT分布式水文模型及SUFI-2 算法,利用流域DEM、土地利用、土壤、气象等数据,结合GIS和RS技术,对流域土地利用变化的径流响应进行定量分析与研究。结果表明:影响模型模拟效果前3 位的敏感参数分别为ALPHA_BF、CN2、ESCO,得出率定期和验证期的模拟值与实测流量过程拟合程度较优,其R²和Nash-Sutcliffe 效率系数E_{NS均高于0.90,相对误差|Re|均小于3%;流域内1990 年与2000 年土地利用均以林地、水稻田、草地为主,此3 种类型约占流域总面积的85%;在相同气象条件下,两期土地利用情景下的月、年均径流量变化趋势较为一致,2000 年土地利用情景下的年径流量比1990 年略大;相比1990 年土地利用情景,2000 年产水量增加最为显著的区域主要为赣江流域东部、东南部和西南部,建筑用地、水浇地和裸岩面积的增加、林地面积的减少可能是引起产水量增加的主要因素。}     

改进生态位理论用于水生态安全优先调控

引进模糊数学隶属度的概念,改进了传统的生态位理论,以漳卫南运河流域上、中、下游的3个典型城市(县)(潞城市、新乡县与德州市)为例,计算其在12个资源轴不同梯度上的隶属度、生态位宽度与生态位重叠,并基于此分析了水生态安全的优先调控区与优先调控指标. 结果表明:①潞城市、新乡县、德州市的平均生态位宽度分别为1.332、1.441、1.289,说明新乡县在12个资源轴上均具有较强的适应能力,而德州市的适应能力最弱;潞城市、新乡县、德州市的平均生态位重叠分别为2.097、2.285、2.318,说明德州市与其他2个典型城市(县)在资源利用上具有相似性,尤其是德州市与新乡县在资源利用上具有较高的相似性,可能存在潜在竞争. ②3个典型城市(县)均对森林覆盖率、万元GDP用水量、水资源开发利用率的改变具有较强的适应性;3个典型城市(县)在人均水资源量资源轴上的生态位重叠最大,并集中于一个较窄的梯度区间内,可能会引发潜在竞争. ③德州市是漳卫南运河流域未来水生态安全保障的优先区和水生态安全改善的优先调控区,而人均水资源量、人均GDP、产水模数、城市环境用水所占比例等4个指标均可作为未来水生态安全改善的调控指标,其中人均水资源量是优先调控指标.      

清江流域地下水重金属含量特征及健康风险初步评价

为初步明确清江流域地下水重金属的健康风险状况,以清江流域地下水为研究对象,选取研究区流量>50L/s的典型泉、地下暗河供水水源为采样点进行取样,测试分析样品中Pb、As、Mn、Cr、Ni、Fe、Cu、Zn、Cd几类重金属的总含量,结合AHP模型,利用美国环保署（USEPA）的水环境健康风险评价模型,对研究区地下水中重金属对成人与儿童两人群人体健康产生的危害进行评估。结果表明:研究区主要超标重金属元素为As、Pb,各段超标程度顺序为下游>上游>中游,各超标重金属均主要来源于人为输入;化学致癌物As、Cr、Cd为研究区地下水健康风险防控元素,区域综合健康风险顺序为下游>上游>中游,儿童为研究区健康风险主要预防人群。     

基于Google Earth Engine云平台的黑龙江流域长时序常年和季节性水面提取及变化分析

遥感影像空间覆盖广、更新周期短,是快速提取大区域水面信息的可行技术,对水资源开发利用、管理和保护具有重要意义。针对年际内受降水波动性影响,充分应用年份内所有可用的影像数据构建年均水体指数,来减少单期影像难以准确反映年内水面特征的问题,利用Google Earth Engine （GEE）遥感云平台解决了传统影像下载和桌面端处理海量影像数据效率低的问题。以黑龙江流域为研究区,以Landsat影像为数据源,结合地形数据,提取1987—2019年常年水面和季节性水面。研究结果表明:1）相较于单期影像数据,年均水体指数能更全面反映水面的时间信息,水面提取总体精度达到95.32%,其中,常年和季节性水面的总体精度分别为96.59%、94.61%;2）与已有数据产品相比,提取的常年水面更加连续、完整,质量更好;3）近32年来,黑龙江流域常年水面面积波动较大,呈减少趋势,年均减少14.82 km2;季节性水面面积相对平稳,呈增加趋势,年均增加12.81 km2。