流域管理若干问题的研究

流域管理是以水资源的自然流域特性和多功能属性为基础的管理制度,它的目标是使有限的水资源实现优化配置和发挥最大效益.流域管理的问题直接关系到以水资源的可持续利用支持经济社会的可持续发展的大局.通过分析我国流域管理存在的问题,借鉴国外成功的流域管理经验,提出要进一步明确流域管理和行政区域管理的事权,加快流域管理相应的法律法规建设,加大流域管理的支撑保障能力建设,充分发挥流域管理机构科学规划决策、有效配置调控和有力监督控制的作用,进一步探索适合不同流域的管理模式,加大构建公共参与和民主协商机制力度,探索建立流域水资源管理可持续利用的市场机制.     

流域管理基本法则研究——以长江流域系统管理为例

流域是自然形成的水动力系统,流域管理是以水资源为中心的科学管理管理"是用法律、规范、条例、办法等来实现的,而流域是复杂的系统,具有整体性、动态性、耗散性, 同时它是人类赖以生存的资源环境.因此流域管理就应该顺应河流流水的动态变化.长江流域的管理是一项系统工程,应坚持以综合管理为根本、以科学预测为基础、以降低熵值为目标、以环境安全为核心.即在坚持整体综合全面统筹的前提下,其治理和开发必须以科学预测为基础,尤其是洪涝灾害的治理应该有中长期的灾害预测作为启动治理工程的根据;同时管理的目标是降低系统熵值以加大系统稳定性和有序性;还有长江流域管理的核心任务是流域环境安全,以保证流域经济、社会和生态的可持续发展.     

流域管理与权力产权外部性

流域资源具有公共池塘资源的属性,私人在流域资源的开发过程中可能会产生外部性问题,因而要求政府对流域开发、利用进行管理.但由于实际上政府并不是只有单一目标的统一的组织,在分权体制下,不同区域、部门的政府单元掌握着实际权力.由于权力也存在外部性,各管理区域、部门之间存在利益冲突,导致政府的管理失效.解决政府权力外部性的办法一是要转变政府职能,改变政府的激励机制,二是严格界定各政府单元的权力界限,对流域进行统_管理.     

流域综合管理发展的历程、经验启示与展望

探索流域管理的理论与实践,不仅有助于理解流域演变的客观规律、提高管理效能,而且能为流域综合管理科学的逐步形成与完善以及流域综合管理实践提供有益参考.文章在总结回顾流域管理发展历程的基础上,着重分析流域管理发展的现状与问题,认为流域资源、环境与经济发展的综合协调与管理,建立行之有效的新型流域综合管理体制和管理机制,流域问题的跨学科综合研究与先进技术的应用等四个方面将是流域综合管理未来研究的主要趋势.     

太湖地区西苕溪流域营养盐污染负荷结构分析

污染负荷研究是实施污染物总量控制、保护水质的基础,由于非点源污染一直是水环境研究的一个难题,致使河流污染负荷估算缺乏合理的估算方法.本项研究针对太湖的富营养化问题,选取太湖上游西苕溪流域,采用GIS的流域分析方法,选取单一土地利用类型的小流域,分析流域土地类型与径流量及流域出口浓度的统计关系,获取不同土地利用类型营养盐污染的产出率,合理估算了西苕溪流域的非点源营养盐污染负荷,并根据西苕溪流域社会经济统计数据及已有的污染产出率研究成果,估算了西苕溪的点源营养盐污染负荷,在此基础上估算了西苕溪流域的营养盐污染总负荷量,分析了不同污染源在总负荷量的比例.最后通过比较估算的总负荷量与实测负荷量,计算了西苕溪流域河网体系对营养盐的降解能力.研究得出, 林地产出径流浓度总氮0.715mg/L、总磷0.039mg/L,耕地产出径流浓度总氮为2.092mg/L, 总磷0.166mg/L,西苕溪流域总氮负荷量为3143.43t/a,非点源污染负荷量为1589.52t/a;总磷负荷量为226.32t/a,非点源为108.36t/a,西苕溪流域河网体系对总氮、总磷的年降解率分别为 35.39%、21.48%.     

基于Forward-Modeling方法的黑河流域水储量变化特征研究

黑河流域陆地水储量变化对流域下游等周边区域水资源的合理利用以及经济和社会发展等有着重要的意义.本文利用2003年1月至2013年12月的GRACE RL05数据反演了黑河流域陆地水储量长时间序列的变化,并针对重力场模型和数据处理中产生的信号泄漏问题,采用Forward-Modeling方法进行了改正并恢复泄漏信号;将GRACE获得的泄漏信号恢复前后的黑河流域水储量变化结果与全球水文模型GLDAS和CPC进行比较分析,结果表明泄漏信号改正后的结果与水文模型结果的时间序列相关性均有明显提高,从其空间分布结果可以看出Forward-Modeling方法有效地恢复初始信号、增强被湮没的信号,泄漏信号误差减小;通过分析黑河流域水储量变化的长时间序列结果,发现其具有明显的阶段性变化特征,即2003—2006年呈明显下降趋势,约为-0.86cm·a-1,在2007—2010年趋于平衡状态,而2011—2013年则呈现缓慢上升趋势约为0.14cm·a-1;联合GRACE数据和GLDAS数据反演了黑河流域地下水储量变化,并与全球降雨数据GPCC进行了比较分析,两者相关性可达到0.88以上.     

对黄河流域水资源保护的探索与实践

黄河水资源贫乏,水污染严重,水资源供需矛盾日益尖锐,黄河流域水资源保护面临着诸多的困难和压力.新《水法》的颁布,给黄河水资源保护带来新的机遇和挑战,依法建立法制化、社会化的流域与区域相结合的水资源保护管理体系,完善法规,建立健全执法体系,以水功能区划管理为重心,实施入河总量控制,建立和完善重大水污染事件快速反应机制,加强水质监测机制与技术创新,加强水资源保护前期和科研工作,建设水资源保护信息管理系统,采取多部门联合治污等项措施,是做好黄河流域水资源保护工作的重要前提和任务.     

鄱阳湖流域可持续发展综合模型框架

本文以鄱阳湖流域为例,所描述的流域可持续发展框架是一个基于流域系统理论和实践的生态系统模型.包括了三个主要的部分:(1)环境政策与规划;(2)地球空间信息系统;(3)社区发展与区域网络.框架将多个学科,如:流域生态学,环境规划,可持续发展与资源管理汇集一起,形成了一套综合的流域制图、模拟和监测的流域管理方法.     

黑河流域浮游植物群落特征与环境因子的关系

分别于2009年夏季和2010年夏、秋季对黑河流域进行了2次全面调查,共选取76个采样断面进行水样采集,鉴定出浮游植物242种,隶属于8门11纲25目45科94属.其中硅藻门为优势类群,占物种总数的38.43%,绿藻门和蓝藻门次之;黑河流域优势种为尺骨针杆藻(Synedra ulna)、无常蓝纤维藻(Dactylococcopsis irregularis)和尖针杆藻(S.acus),优势度分别为0.060、0.031和0.021,出现频度分别为43.42%、43.42%和46.05%.生物多样性指数及相关指数分析表明,黑河流域中、下游浮游植物群落结构的复杂程度和稳定性均高于上游;同时,综合生物多样性指数及相关指数以及水质理化指标表明,黑河上游水质为无污染或轻度污染,中、下游水质为轻中度污染.浮游植物丰度与环境因子的相关性分析表明,上游浮游植物丰度与水体硬度呈显著正相关;中游浮游植物丰度则与各环境因子无显著相关性;下游浮游植物丰度与水体硬度呈显著负相关,而与总氮×总磷呈显著正相关;总溶解性固体、pH值和水体硬度与全流域浮游植物丰度呈显著正相关.黑河流域浮游植物的空间分布具有与河水水文分带相对应的垂直地带性和水平地带性分异特征.     

多源水联合调度重构滇池流域健康水循环模式

河湖生态用水被挤占并严重短缺是滇池水污染严重和恶化趋势难以遏制的根本原因之一.在对滇池流域"自然人工"二元水循环结构剖析的基础上,结合滇池治理"六大工程"实施现状及存在问题,以水资源的高效配置和循环利用为核心,提出了重构滇池流域健康水循环的总体框架.在水资源模拟系统MIKE BASIN平台上,通过水力联系将环湖截污、外流域调水与节水、入湖河道整治、农业农村面源治理、生态修复、生态清淤等整合为一个有机整体,以恢复流域自然水系循环为目标,将外流域引调水与本区水库水、滇池水、地下水、城市再生水等多源水资源进行水量和水质统一配置,得到滇池流域水资源总体配置方案.结果表明:在牛栏江向滇池年均补水5.72亿m3的前提下,昆明城市尾水可以全部直接外排至下游作为工业用水,削减滇池入湖污染负荷,从而加速滇池生态环境修复的进程.     

干旱区流域可持续水资源管理量化研究方法及应用

针对干旱区流域的特点,提出了可持续水资源管理的量化研究框架,重点内容包括量化准则、指标体系、基础模型和量化方法;提出了基于模拟和发展综合指标测度的可持续水资源管理量化研究方法(M-D方法).该方法采用模糊隶属度描述技术和多准则集成技术,计算发展综合指标测度,以定量表达经济社会可持续发展程度;采用数学模拟技术,定量描述水资源与经济社会、生态系统之间的互动关系,为定量表达水资源管理带来的经济社会发展态势奠定基础;基于二者的有机结合,在量化准则和其他约束条件下,建立可持续水资源管理量化模型.并把M-D方法应用于新疆博斯腾湖流域,为该流域水资源管理提供科学方案.     

干旱区流域可持续水资源管理量化研究方法及应用

针对干旱区流域的特点,提出了可持续水资源管理的量化研究框架,重点内容包括量化准则、指标体系、基础模型和量化方法;提出了基于模拟和发展综合指标测度的可持续水资源管理量化研究方法(M-D方法).该方法采用模糊隶属度描述技术和多准则集成技术,计算发展综合指标测度,以定量表达经济社会可持续发展程度;采用数学模拟技术,定量描述水资源与经济社会、生态系统之间的互动关系,为定量表达水资源管理带来的经济社会发展态势奠定基础;基于二者的有机结合,在量化准则和其他约束条件下,建立可持续水资源管理量化模型.并把M-D方法应用于新疆博斯腾湖流域,为该流域水资源管理提供科学方案.     

流域科学:连接水文学与流域可持续管理的枢纽

近几十年来,为了更好地认识和管理不同时空尺度的水循环,许多水科学和管理项目相继问世,如生态水文学、全球水文学、社会水文学、供水管理、需水管理和水资源综合管理(Integrated Water Resources Management, IWRM)等.与此同时,示踪、制图、遥感、机器学习和模拟等先进技术也广泛应用于水文过程和水资源研究中.尽管如此,全球水危机仍日益加剧.究其原因在于水文水资源研究和管理之间未能在不同时空尺度建立有效的链接和交流来实现联合国可持续发展目标.流域是水资源管理的基本单元,流域科学有望搭建水文水资源研究与管理之间的桥梁.本文首先回顾水文研究和水资源管理的进展,进而讨论了全球水资源界面临的问题和挑战.在此基础上,提出了流域科学的四个核心组成部分:(1)水文分析;(2)水资源政策;(3)综合治理;(4)管理与反馈.该构架综合考虑水资源拥有量和用水量及水质,量化水循环的储存、通量和质量,基于地球环境边界条件理论确定当地水资源阈值;提出水资源管理的具体可行措施.流域科学为应对当前全球水危机和实现联合国可持续发展目标提供了互补性水资源管理途径.     

数字流域环境数据集成与共享研究

作为数字地球的有机组成部分,数字流域是一个异构的、分布式的巨型信息系统.数据集成与信息共享是数字流域的基本要求和技术难点.没有良好的数据集成与共享机制,各地区、各部门的数字流域建设只能停留于"信息孤岛"的水平,不能充分发挥数字化建设的整体效益.本文提出了基于XML技术的三层架构解决数字流域数据集成与共享问题,即应用层,中间层和XML包装器.其中,应用层向中间层发出数据请求,按给定协议接受并处理来自中间层的XML文档;XML包装器是各种异构数据的提供者,中间层是连接应用层和XML包装器(wrapper)的桥梁.文章最后结合我国水资源和防洪管理模式,给出了符合我国实际的一个数字流域数据集成与共享实现框架.     

鄱阳湖流域综合管理的实践与探索

由于人口过速增长和不合理的传统发展模式等种种原因,江西历史上也出现过山区毁林种粮、湖区盲目围垦和酷渔滥捕等短期行为,造成了水土流失严重,旱涝灾害频繁,生态环境恶化,资源利用效率低,经济发展缓慢等区域性的环境与发展不协调问题,对江西的社会经济发展构成了日益严重的威胁.始于20世纪80年代初的江西省山江湖工程,应用流域综合管理理念和生态经济理论,以流域为单元,按照流域水土等自然资源的发育与退化规律,流域的物质循环、能量流动、信息传递和价值增殖规律,系统考虑流域内人口、资源与环境间的相互关系,在全面规划的基础上,合理安排农、林、牧副各业用地和组织布局生产力,因地制宜地布设综合治理措施,对水土及其他自然资源进行保护、改良与合理利用,寻求恢复和保持鄱阳湖流域生态系统良性循环,为实现流域内经济、社会与环境协调发展而进行的_次探索与实践.本文总结了江西省山江湖工程过去近二十年来在鄱阳湖流域综合管理方面所取得的成功经验和方法,以供其他类似地区参考和借鉴.     

黑河流域胡杨适宜生境分布模拟

胡杨(Populus euphratica)是中国干旱区内陆河流域河岸林的主要树种,是干旱内陆河流域绿洲生存和发展的天然屏障.胡杨潜在分布信息对于内陆河流域绿洲环境保护与恢复起关键作用,但是目前很少有研究尝试利用精确可靠的物种分布模型(Species distribution model, SDM)预测胡杨地在此类地区的潜在空间分布.文章基于胡杨的分布点位数据及29个环境因子并利用MaxEnt模型预测胡杨在黑河流域的潜在地理分布.结果表明:在黑河流域,胡杨潜在的适宜生境面积为820km2,主要集中在流域下游的河岸带地区.同时,为了证明本研究中使用方法的优越性,我们分别构建了其他两组对照模型,包括基于不同的环境因子的MaxEnt模型及基于相同的胡杨点位分布数据和29种环境因子数据构建的其他8种不同算法的胡杨分布模型.结果表明:在文章构建的所有模型中,基于29种环境因子的MaxEnt模型建模效果最好,该模型能够精确地描绘胡杨林在黑河流域的基本分布特征.同时,模型比较结果表明:在充足可靠的环境因子数据的基础上, MaxEnt模型能够更加合理地模拟极端干旱区的物种分布.本研究结果表明,黑河流域胡杨的适宜生境面积远大于现有分布区面积,因此对胡杨的生态保护及管理应优先考虑其适宜生境分布区.本研究可以为不断退化的胡杨河岸森林带的保护和管理提供参考.     

运用开放式条件估值方法评估恢复额济纳旗生态系统服务的总经济价值

条件估值方法(CVM)是当前国际上流行的衡量环境物品非利用经济价值的主要方法之一,它通过调查居民针对恢复或改善环境状况变化的支付意愿,从而定量地估计环境状况变化带来的经济效益和损失.针对黑河流域额济纳旗生态系统恶化的现状,以开放式问卷的调查方法设计了500份调查问卷,调查了黑河流域居民恢复额济纳旗生态系统的支付意愿,并采用非参数分析方法对结果进行分析.结果表明,用20年的时间将额济纳旗的生态系统恢复到80年代初的水平,黑河流域总共有93.2%的居民家庭存在支付意愿,有支付意愿家庭的平均支付意愿为每年每户44.9元,同时采用列联表检验的方法辨明了被调查者的年龄、学历、收入、户籍和居住的地理区域等因素对支付意愿的影响.最后在综合不同区域居民支付意愿差异的基础上,采用当前的市场利率将计算结果在时空尺度上加总,得到恢复黑河下游额济纳生态系统的总经济价值的现值为1.224×10⁸元.     

基于流域的我国生态功能区划方法研究

生态功能区划是我国正在开展的一项关于资源与环境管理的重大基础性工作.生态功能区划的理论和方法是当前生态学、环境科学、地理学等学科面临的一项新的热点课题.本文首先讨论了生态功能区划的概念,从认识区划看,生态功能区划属于生态系统区域划分的范畴,从实践的角度,则强调人文活动对生态系统可持续能力产生的影响,指出自然生态区不是生态功能区,生态功能区须反映人类的利用和价值判断.生态功能区划,不单是以自然要素或自然系统的"地带性分异"为基础,更是以生态系统的等级结构和尺度原则为基础,用生态系统完整性的评价测量人类活动对生态系统的影响,将生态功能区划的科学基础落在"基于生态系统的管理"平台上.文章提出了基于流域的我国生态功能区划的初步思想,讨论了区划的原则和方法,建立了生态系统完整性评价和功能区划分的指标体系.其基本内容是,认识并按照生态系统的自然边界划分生态系统单元;进行生态系统完整性评价;在此基础上划分不同的生态功能区,确定主导生态功能.     

复杂环境下华南东江中上游流域筑坝导致的水文变异

采用可视化分析软件包XmdvTool来评价复杂环境下东江中上游流域(1952-2002)水文变异以克服常规RVA方法的限制,在分离了气候变化对水文变异影响后,结合RVA方法系统地研究了华南东江中上游流域由于筑坝等人类活动引起的河流水文变异时空演化规律.结果表明:(1)1952-2002间由筑坝导致的最显著的东江中上游流域水文变异是最小3d流量,低流量持续时间、1月平均流量和7月平均流量等3个IHA因子;(2)在河源和岭下两站水文变异9个IHA因子相关图中,1月和2月平均流量,1月平均流量和最小90d流量相关图中各存在一个较为明显的线性回归趋势,表明上述因子存在较明显的相关关系;(3)东江中上游综合水文变异强度由大至小分别为:河源、龙川和岭下.运用高维水文数据可视化分析技术结合RVA方法可有效用于天然河流水文变异时空变化研究,研究结果对于东江河流生态环境管理、生态恢复和水资源一体化管理具有重要意义,可为流域水文变异的理论与方法研究提供借鉴.     

基于系统动力学的巢湖流域水资源承载力动态预测与调控

湖泊流域水资源承载能力动态预测与调控是维护湖泊生态安全、保障社会经济健康持续发展的重要基础和手段.本文以巢湖流域为研究对象,提出基于系统动力学的湖泊流域水资源承载力动态预测技术和试验优化调控方法.首先以县(市)为基本单元构建水资源承载力系统动力学模拟与动态预测模型;再从空间上将各县(市)耦合为流域系统整体模型,并通过敏感性分析筛选量质要素调控指标;最后采用正交试验设计确定流域水资源承载力优化调控方案.结果表明:由于流域内产业规模的扩大以及城镇化率的提升,20172050年巢湖流域水资源承载状态值整体呈恶化趋势,并于2030年以后将长期处于超载状态,通过对影响要素针对性优化调控后,20172050年流域水资源承载状态均达到临界或可载.研究表明本文提出的方法对于促进区域社会经济环境协调发展和改善流域水资源承载力具有较好的实际应用价值.