40年来洞庭湖流域耕地利用变化及其水分平衡效应

明确我国关键粮食产区水土资源平衡状况,有利于粮食生产结构调整及保障国家粮食安全。以南方洞庭湖流域为研究区,在多期土地利用数据、常规气象站点数据和DEM数据支持下,从耕地的新增、类型转换、存续和灭失4方面系统识别耕地利用变化特征,并运用Penman-Monteith公式、有效降水量模型等揭示其气候水分平衡特征及耕地利用下水土资源平衡效应。结果表明：(1)40年间,洞庭湖流域的水田处于较为稳定的空间分布状态,而旱地重心向西北方向移动了17.36 km²。耕地存续的相对面积比例达到70.63%,灭失类型多分布于怀化、湘西州等地,新增的耕地来源主要是林地,内部转换集中于衡邵娄等地;(2)流域南端以及洞庭湖区的蒸散能力较强,而西部至西北端偏弱,有效降水量呈西北至东南逐渐增大的特点;(3)1980年水分亏缺区面积比例仅为1.79%,至2020年该比例已增至32.84%,洞庭湖区以及永州市等地水分亏缺风险较高;(4)耕地的气候水分平衡历经了以水分盈余为主到水分亏缺与盈余并存阶段,亏缺区主要分布于洞庭湖区、湘江流域西北部以及永州等地,且亏缺区扩张更多围绕以水田为核心的耕地利用变化...     

eDNA监测空间分辨率量化方法研究——以长江中游干流平水期为案例

eDNA监测技术有助于提高水生生物种类组成监测和种群健康监测的效率,而eDNA监测的空间分辨率未量化阻碍了常态化系统化eDNA监测的实施。为了量化eDNA监测的空间分辨率,探索建立了一个基于流域生物信息流分析框架和eDNA监测空间分辨率概率化表述的量化方法,并在长江中游开展了案例研究。2020年6月(平水期)在长江中游设置30个采样断面,断面间隔在30 km左右,开展eDNA采样,进行高通量测序(原核生物用16S rRNA基因扩增子测序、真核生物用线粒体COI基因扩增子测序),根据流域生物信息流分析框架计算eDNA所能监测到的生物信息输移的量化特征,确定eDNA监测空间分辨率(系列)值及其可信度、覆盖度。结果显示长江中游平水期,eDNA监测原核生物达到90%以上覆盖度对应的空间分辨率为27 km(可信度为84.18%),监测真核生物达到90%以上覆盖度对应的空间分辨率为6 km(可信度为41.38%),达到80%以上覆盖度对应的空间分辨率为13 km(可信度为50.64%);监测原核生物达到90%以上可信度对应的空间分辨率为58 km(覆盖度为82.30%),监测真核生物达到90%以上...     

黄土高塬沟壑区砚瓦川流域水沙关系及其对流域治理的响应

选取黄土高塬沟壑区砚瓦川流域作为研究对象,分析综合治理前后年水沙关系及次降雨水沙关系变化及其对流域治理的响应,研究结果表明：1997年为砚瓦川流域减水减沙作用明显生效的转折年。治理期（1998-2009年）与基准期（1981-1997年）相比,无论年尺度还是次降雨尺度上,径流深与输沙模数间的关系均发生显著变化,其单位径流输沙量显著降低。其中在次降雨尺度上水沙关系趋于稳定的临界径流深为3 mm;当降雨量<50 mm、雨强<4 mm/h或历时>3 h 时,治理期较基准期水沙关系变化显著。水土保持综合治理是造成年尺度和次降雨尺度上水沙关系变化显著的原因,并且可以显著降低中低降雨量、中低雨强和中长历时降雨的单位径流输沙量。     

国土空间规划视角下流域水环境改善潜力——以长春市第二松花江流域为例

国土空间规划对新时期流域水环境保护意义重大。本文结合国土空间规划对流域水环境影响的全过程(污染产生—污染排放—污染入河)机制,构建了国土空间规划视角下流域水环境变化评估指标体系和框架。以长春市第二松花江流域为例,利用系统动力学模型和一维水动力模型QUAL2K量化了国土空间规划对流域水环境的影响。结果表明,到国土空间规划近期目标年(2025年),流域水环境状况良好,体现为流域大部分河段COD和NH₃-N达标,水环境容量最小为44.96 kg/d和5.10 kg/d。国土空间规划中的总量目标、环保设施建设和相关布局的实施将会使COD和NH₃-N污染产生量降低52.61%和14.16%;污染排放量降低26.45%和59.09%;水环境容量增加10.68%和57.17%。总体而言,国土空间规划对流域水环境改善潜力巨大,同时改善潜力因不同区域、污染源、污染物而异。本研究提出的评估框架为国土空间规划背景下流域水环境保护提供了思路。     

太湖五里湖非点源污染物的来源与控制对策

现场调查显示,五里湖非点源污染物来源于城区道路、居民区、农业和绿化施肥等方面,在降雨时通过河道、湖周散流和大气沉降方式入湖.根据流域环境特点,将五里湖流域划分为西南山地风景旅游管理区,北部新城污染控制区和东南农业、渔业综合整治区3个区域类型,并对各区提出了如下的非点源污染控制对策:西南山地风景旅游管理区需采取陆上植被保护和滨水植被恢复工程;北部新城污染控制区需采取滨水区、河口区、河道区植被恢复工程以及人工湿地工程;东南农业、渔业综合整治区需采取有机农业工程、污水处理工程、植物塘净化工程和河道生态净化工程.      

区域生态环境质量的集对评价模型及应用

建立了利用集对分析方法进行区域生态环境评价的新模型,并通过实例研究了区域生态环境质量状况。与未确知测度评价方法进行比较,取得了满意的结果,实例应用表明:该评价模型结构严谨,评价结果合理、精细、分辨率高,为区域生态环境评价提供了一种简单而适用的评价方法。     

高原湖泊流域管理体制探析——以云南大理洱海流域为例

洱海曾多次爆发蓝藻,水质严重恶化,经过多年的治理洱海水质得到明显改善。通过分析发现洱海水质的改善主要归功于前期各类生态治理项目的实施。目前的湖泊流域管理体制机制还不够完善,难以适应将来流域经济的快速发展以及流域保护治理的需求。本文分析和总结了洱海流域管理体制的现状及存在的问题,提出了完善管理体制的建议。     

精河流域绿洲土地利用及生态系统服务价值时空变化研究

土地利用变化直接影响着生态系统服务功能及生态安全,在县域尺度上定量分析区域土地利用类型及生态环境效应变化,可为地处干旱生态脆弱区的精河流域绿洲水、土资源合理开发利用提供科学依据。利用1990、2000和2018年3期影像,采用梯次环方法对研究区各土地利用类型生态系统服务价值进行时空分析,并基于生态环境质量指数和生态贡献率对土地利用类型转变后的生态环境效应进行辨识。结果表明:(1)1990—2018年研究区土地利用变化明显,建设用地、耕地、水域和草地面积增加,林地和未利用地面积减少;(2)近28 a来,研究区生态系统服务价值整体变化较大,呈先降后增趋势,2018年生态系统服务价值优于1990和2000年。以城市为中心的梯次环方法分析结果显示,1990和2000年研究区南部地区生态系统服务价值整体高于北部地区,生态系统服务价值高值区出现在S5～S7梯次环;2018年北部地区生态系统服务价值高于南部地区,生态系统服务价值高值区出现在N6～N8梯次环;(3)1990、2000和2018研究区生态环境质量指数分别为0.147、0.120和0.194。研究区土地荒漠化以及林地、草地转为未利用地是在土地利用层面导致生态环境退化的主要原因,未利用地转为林地、草地以及艾比湖水面的恢复是促使研究区生态环境质量改善的主要原因。     

海南岛三大流域“十三五”水质变化特征及“十四五”趋势预测

为服务海南自由贸易港水生态环境保护,基于海南省地表水环境质量监测网监测数据,对海南岛南渡江、昌化江、万泉河三大流域“十三五”期间水质状况、主要污染物浓度、综合污染指数变化进行了分析,采用Spearman秩相关系数研判其污染变化特征,并采用均值GM(1,1)模型(EGM)预测“十四五”期间水质变化趋势。结果表明：“十三五”期间,海南岛三大流域水质状况总体呈稳中向好趋势,南渡江、万泉河流域水质优良比例分别上升至96.3%、100%,昌化江流域水质优良比例保持在100%;三大流域COD_Mn、COD_Cr、氨氮、总磷浓度年均值均处于较低水平,低于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅱ类标准限值,其中COD_Cr年均值均低于Ⅰ类标准限值,“十三五”期间除氨氮浓度下降外,其他指标均有不同程度的上升或波动,上升幅度为6.7%～23.8%;干流综合污染指数均小幅下降,下降幅度为0.03～0.04,主要支流综合污染指数自上游到下游呈波动上升的空间变化特征。EGM预测结果表明,“十四五”期间海南岛三大流域干流和绝大部分支流水质综合污染...     

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。