Hydrological Connectivity Between Headwater Streams and Downstream Waters: How Science Can Inform Policy1

Abstract: In January 2001, the U.S. Supreme Court ruled that the U.S. Army Corps of Engineers exceeded its statutory authority by asserting Clean Water Act (CWA) jurisdiction over non‐navigable, isolated, intrastate waters based solely on their use by migratory birds. The Supreme Court’s majority opinion addressed broader issues of CWA jurisdiction by implying that the CWA intended some “connection” to navigability and that isolated waters need a “significant nexus” to navigable waters to be jurisdictional. Subsequent to this decision (SWANCC), there have been many lawsuits challenging CWA jurisdiction, many of which are focused on headwater, intermittent, and ephemeral streams. To inform the legal and policy debate surrounding this issue, we present information on the geographic distribution of headwater streams and intermittent and ephemeral streams throughout the U.S., summarize major findings from the scientific literature in considering hydrological connectivity between headwater streams and downstream waters, and relate the scientific information presented to policy issues surrounding the scope of waters protected under the CWA. Headwater streams comprise approximately 53% (2,900,000 km) of the total stream length in the U.S., excluding Alaska, and intermittent and ephemeral streams comprise approximately 59% (3,200,000 km) of the total stream length and approximately 50% (1,460,000 km) of the headwater stream length in the U.S., excluding Alaska. Hillslopes, headwater streams, and downstream waters are best described as individual elements of integrated hydrological systems. Hydrological connectivity allows for the exchange of mass, momentum, energy, and organisms longitudinally, laterally, vertically, and temporally between headwater streams and downstream waters. Via hydrological connectivity, headwater, intermittent and ephemeral streams cumulatively contribute to the functional integrity of downstream waters; hydrologically and ecologically, they are a part of the tributary system. As this debate continues, scientific input from multiple fields will be important for policymaking at the federal, state, and local levels and to inform water resource management regardless of the level at which those decisions are being made. Strengthening the interface between science, policy, and public participation is critical if we are going to achieve effective water resource management.     

浙江安吉地区地质灾害及其防治对策

本文介绍了安吉地区地质灾害的调查概况，对其成因类型，时空分布，与地质环境的关系和防治对策作了探讨，这圣方政府编制地质灾害防治规划具参考意义。     

长江中游城市群经济-城市-社会-环境耦合度空间差异分析

以长江中游城市群的36个城市为例,构建了经济发展、城市化、社会保障、生态环境综合评价指标体系,运用耦合度模型评估了36个城市2011~2013年的耦合度,并利用GIS技术分析系统的得分与耦合度的空间分布特征。结果表明:长江中游城市群的36个城市的经济发展、城市化和社会保障水平的空间分布比较相似,三者间存在显著的正相关关系。但是,存在显著性的地区差异。36个城市生态环境得分均值很高,城市之间差异很小。从耦合度的空间分布来看,长江中游城市群明显存在3个高耦合度的聚集区域,即长株潭城市圈,武汉-南昌(含鄂州、黄石和九江)城市带和鄂北4市,即十堰、襄阳、宜昌和荆门。最后,36个城市之间耦合度的差异呈现逐年缩小的趋势。     

环境安全：21世纪人类面临的根本问题

本文从人类社会的可持续进步和国家的可持续发展两个层面,深层次地分析了环境安全问题的不可替代的重要性,并从理论和实践两个方面得出：第一,我国应将环境安全的保证能力作为综合国力的重要组成部分;第二,应将环境安全观作为指导我国21世纪两大战略-加入WTO和西部大开发的重要方针。     

长江流域水环境的主要问题,原因及对策探讨

从几个触目惊心的实例出发，分析出长江流域水环境存在的主要问题是水污染、泥沙淤积、对洪涝的环境容量不高和未能充分发挥水环境的多功能特别是生态功能的作用。其原因主要是工业、农业、城市和流动源排污，土壤侵蚀和人类活动不遵守持续发展原则，管理不善。作者在本文末尾提出了对策。     

巢湖流域不同土地利用类型地表径流污染特征研究

巢湖是我国五大淡水湖之一,目前正面临着严重的环境污染与水体富营养化问题。通过对巢湖流域塘西地区大豆地,水稻田,菜地,山芋地,小麦地,集镇街道,山坡地,饲养场地,农村道路,湖滩芦苇地,荒地等１１种土地利用类型地表径流污染现状的详细调查与分析,建立了巢湖流域不同土地利用类型地表径流污染研究的一般程序与方法。     

岷江上游山地生态系统的退化及其恢复与重建对策

阐述了岷江上游山地生态系统的主要特征及主要由人类活动引起的森林、草地、农用地和整个山地生态系统环境退化现状。在此基础上，提出了岷江上游退化山地生态系统恢复与重建的对策，即加强资源和环境的合理利用和保护，提高全民环境保护意识；分区分类治理；不同区城不同退化亚系统采取不同的技术方法。同时，就恢复与重建过程中应注意的几个问题出提出了解决的思路和方法。     

上海城市污水厂污泥处理与利用系统分析

上海市城市污水处理规划的实施，将在2020年前使该市的城市污水厂污泥产生量从现状的85tDS/d增长至1300－1500tDS/d，将形成可观的污泥消纳压力。预期了该市的污水污泥产生状况，以现有污水污泥处置与利用技术为基础，测算了可行的污泥处置与利用方向及相应的容量，以及满足容量利用的前处理要求。以此为基础，推荐了适宜的容量利用方案，并建议以生物稳定化干化处理为污泥处置与利用前的改性处理步骤，且可在适当的条件下增加厌氧消化环节，提高处理体系的水平与容量宽余度。此污泥处理与利用体系可达到污泥消纳运行的柔性化和可靠性，兼具环境安全性与经济合理性。     

SBBR工艺处理有机农药废水的生产性试验

为了实现SBBR工艺处理有机农药废水在生产上的应用,选择有代表性的农药厂进行生产性试验。试验结果表明:COD、BOD5、SS、TP平均去除率分别为90.1%、91%、88.8%和94.7%,出水水质达到GB8978-1996《污水综合排放标准》中的二级标准,并且运行稳定、投资省。     

剩余污泥发酵液对黏性膨胀污泥特性的影响

为了解决剩余污泥碱性发酵液作为低碳氮比生活污水外加碳源时引发的黏性污泥膨胀问题,采用序批式反应器(SBR),以剩余污泥碱性发酵液为进水碳源,对黏性膨胀污泥的沉降性能及其影响因素之间的相关性进行了系统研究。结果表明：当进水COD值为300~350 mg·L⁻¹时,随着运行时间的推移,污泥容积指数(SVI)逐渐升高,最终达到540 mL·g⁻¹,此时发生污泥黏性膨胀现象;黏性膨胀污泥表面负电荷由0.62 mV累积到29.49 mV,相对疏水性(RH)从44%下降至19%,污泥容积指数(SVI)与Zeta电位、相对疏水性(RH)呈负相关(R²分别为0.837 71和0.678 54),与污泥粒径不相关;胞外聚合物总量从31 mg·g⁻¹提高至39 mg·g⁻¹,但LB-EPS/TB-EPS的比例从0.92增加至2.92;与TB-EPS相比较,LB-EPS与污泥容积指数(SVI)、Zeta电位、相对疏水性(RH)具有显著相关性(R²分别为0.892 88、0.885 29和0.776 68)。以上结果揭示了以发酵液为碳源引发的黏性膨胀污泥特性的变化规律,可为实际工程中以发酵液为碳源的黏性污泥膨胀问题提供借鉴。