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.     

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.     

流域水资源初始产权界定初探一以黑河流域中游为例

随着水资源短缺程度的加剧,可交易水权制度逐渐成为当今世界水资源管理制度发展的新方向.水资源初始产权是水资源管理的基础和前提.在干旱区内陆河流域,产权初始配置要在生态环境可持续的前提下,坚持公平、效益相结合的分配目标和配置原则.通过建立初始水权配置指标体系,对黑河流域进行实地问卷调查,在此基础上对用户调查结果进行专家判断修正,应用层次分析法研究了各分配指标的权重分布.以黑河流域张掖地区为例的界定结果表明,除上游的肃南县和山丹县外,其余各县市的实际用水量都超过了各自界定的初始水权,这种差别为水资源产权交易管理提供了现实依据,为开展流域上游的生态保护补偿提供了理论基础.     

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.     

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.     

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.     

流域科学及其集成研究方法

文章讨论了流域科学的概念、研究方法和基础建设.流域是自然界的基本单元,又具有陆地表层系统所有的复杂性,使得流域成为适合开展地球系统科学实践的绝佳单元.流域科学是流域尺度上的地球系统科学,它在过去20多年来快速发展起来,目标是理解和预测流域复杂系统的行为,同时服务于流域可持续发展.然而,流域科学面临认识复杂系统、实现尺度转换和模拟人-自然系统协同演进等困难,这些困难的核心是方法论的困难.本文重点讨论了流域科学的研究方法,包括自组织复杂系统方法、统计力学主导的升尺度方法、基于选择和进化原理的达尔文学说、强调人-自然协同演进的水经济和生态经济思路、以及非结构化问题综合集成方法.这些方法一起,正在搭起整体和还原方法之间的桥梁,构建起一个兼顾硬集成和软集成,既考虑自然系统又考虑人,并在实践上可操作的研究方法体系.这些方法将推进流域科学走向成熟,并为整个陆地表层系统科学方法论研究做出贡献.     

我国东南沿海中小流域洪水模拟研究

我国东南沿海多为独流入海的中小流域,河流短小,流域调节能力弱.该区洪水历时较短,但危害较大,加之近年来区内经济的迅速发展,洪水造成损失日趋加剧,因此开展此区洪水特性和防洪减灾研究意义重大.本文以中国东南沿海曹娥江流域为典型,根据中小流域洪水的特点,在初步分析流域降雨径流的成因和洪水演进规律的基础上,开展了流域洪水模拟研究, 选择建立了流域降雨径流模型以及洪水演进模型,重点探讨了利用遥感信息和GIS相结合确定水文模型参数的方法和途径,经实验流域资料检验分析,其模拟结果计算精度满足要求.该研究将有助于该区流域降雨径流特性及洪水演变规律的深入研究,同时为东南沿海中小流域洪水模拟预测和防洪减灾研究提供了经验和模式.     

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.     

流域土地利用分区空间管制研究与初步实践——以太湖流域为例

流域空间开发和土地利用在推动经济社会发展的同时,对流域生态系统的健康和安全造成了剧烈影响,迫切需要在流域综合管理中充实完善土地利用分区与管制等研究内容,因而成为推动湖泊-流域相互作用研究的重要科学问题之一.本文在回顾相关土地利用分区与管制研究基础上,从流域自然地理单元特殊性和管理目标复杂性出发,探讨了流域水陆系统相互作用机制,分析了流域土地利用分区与空间管制的研究重点与基本思路,提出了流域土地利用分区的技术路线及关键方法,并以太湖流域为例进行了初步的实践探索,提出严格保护区、适度发展区、开发利用区和保留发展区四种类型区及其空间管制要求,符合流域资源环境与经济社会发展实际,为流域可持续开发和保护提供指导.最后,讨论了未来流域土地利用分区空间管制需要进一步研究的重点方向与关键问题.     

太湖流域水管理的实践与思考

太湖流域北抵长江,南邻钱塘江,东濒大海,面积3.69×10⁴km²,人口 3887万.流域内河流纵横交错, 河网如织,湖泊星罗棋布.素有'苏湖熟,天下足'和"赋出天下,江南居什九"之说,是历朝历代重要的税赋之地.2003年全流域国内生产总值15100亿元,占全国的13%;财政收入4123亿元,占全国的19%;城镇化率达66.5%,是我国经济最发达、城市化程度最高的地区之一由于太湖流域重要的经济社会地位,因此历朝历代对太湖流域治理都极为重视六朝相继建都南京,将太湖流域作为重要经济区域,做了不少有名的水利工程,如开挖江南运河、頓塘等河道,修建鉴湖、练湖等灌溉工程;隋唐五代,兴筑大量塘坝,修建吴江塘路,拓浚整治河道,发展农业灌溉;北北宋时期,治理吴凇江,浚治支河、支港;元明清时期,基本是继承宋代疏导为主的治水方针,致力于下游排水出路整治,开挖范家浜, 冲出黄浦江;民国时期,战乱频繁,社会动荡,水利设施长期失修,削弱了抵御洪涝灾害的能力.新中国成立后,各级政府高度重视水利建设,流域内各地大规模兴建水库塘坝,拓浚整治河道,修建改造圩堤涵闸,新修排灌系统,区域防洪、除涝和供水能力有了很大的提高,水利建设成就斐然,为经济社会发展创造了条件.     

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.     

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.     

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%.     

绍兴鉴湖水域环境功能区区划

通过航片判读,湖泊成因和流域社会经济环境的分析,利用自然地域区块为基础,应用图件叠加法,Ｑ值评价法,环境发展－治理的评价法及质聚类评价法等综合分析,将鉴湖水域划分为四个环境功能区,所划分的功能区成功地应用于鉴湖环境容量和水质规划,并被绍兴环保局在管理上推广应用。     

中国东南丘陵山区水质良好水库现状与天目湖保护实践

东南丘陵山区是我国水库分布最为集中的区域之一,这些水库在保障区域供水安全方面具有极其重要的作用,应该优先保护.然而,水库水环境保护正面临丘陵山区开发强度持续增加,开发方式和空间布局不合理,氮、磷污染及富营养化趋势严峻,缺乏完善监测和管理体系等众多问题.本文以2000年以来天目湖水库保护实践过程为例,从库体水环境治理、流域污染物削减和综合管理3个方面介绍天目湖沙河水库保护的措施和成效,在此基础上提出良好湖库优先保护的建议:建立具有部门协调能力的水库管理机构,实行基于湖库水生态目标的水质目标管理,治理丘陵山区茶果园的面源污染,注重流域生态系统整体的恢复,禁止上游水源涵养区和临湖地带的开发,划定生态保护红线,明确禁止和限制的开发类型与规模,加强湖库及流域的监测和预警,开展必要的水库水体治理工程,并针对性地制定湖库管理条例.天目湖十几年的保护实践中有效地解决了流域开发与水库水质保护之间的矛盾,使天目湖水质由快速恶化转为稳步好转,为东南丘陵山区经济发展过程中水库的环境保护探索了一条道路.     

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.     

滇池流域水生态功能一二级分区研究

水生态功能分区是流域水资源管理、水环境保护、水生态恢复的基础,尤其是与人类活动紧密相连而又矛盾重重的湖泊流域,其水生态功能分区是实现流域可持续发展的必要条件,而如何科学合理地对湖泊流域进行水生态功能分区,成为流域综合管理过程中亟需解决的问题.以滇池流域为例,立足于滇池流域水生态系统存在的问题,确定了流域一、二级水生态功能区的主导功能;以水文完整性为基础,分别针对一、二级分区划分子流域单元;以生态功能区划的生态系统服务功能、尺度效应、地域分异规律等相关理论为基础,识别影响滇池流域水生态功能的关键因子,构建滇池流域一、二级水生态功能区的指标体系;对多指标进行空间叠加聚类,并根据滇池流域的水量水质特征对分区边界进行微调,将滇池流域划分为5个一级区和10个二级区;同时采用着生藻、水丝蚓的生物密度对分区结果进行合理性评价;在此基础上,对水生态功能分区存在的问题进行探讨.     

逸度模型在湖泊流域农药多介质归趋研究中的应用与展望

农药的施用在促进农业经济发展的同时,也带来了诸多环境问题.农药由农业活动排放进入到环境后会通过不同的途径在各介质之间进行迁移和转化,最后由径流作用汇聚于湖泊中,破坏生态环境,影响人类健康.因此,研究湖泊流域生态系统中农药的多介质归趋具有重要意义.使用基于逸度的多介质模型模拟农药在环境中的行为是一个十分有效的方法.逸度模型利用"逸度"的概念描述污染物在各个环境介质之间的迁移和转化过程趋势,其结果建立在化学物质自身物化性质和环境系统性质之上,不仅适用于预测农药在环境各介质中的残留水平,还可以揭示区域内污染的空间分布特征,是湖泊流域生态系统管理中一个重要的工具.本文综述了逸度模型的理论基础,对近年来国内外逸度模型的发展现状、相关环境模型及其在农药归趋研究和湖泊流域生态系统管理中的运用进行了总结,并展望了逸度模型在农药多介质研究中的应用前景,以期对我国农药的管理、合理施用方面提供科学与技术支持.     

GRACE/GRACE-FO空窗期的陆地水储量变化数据间断补偿:以全球典型流域为例

陆地水储量异常(TWSA)的长期可持续监测对研究水循环过程、合理配置水资源等具有重要的科学意义,针对GRACE与GRACE-FO数据之间存在空窗期问题,本文引入了奇异谱分析(SSA)与ARMA模型的组合方法对TWSA的间断进行补偿.为比较SSA+ARMA方法在典型流域的适用性,将GRACE球谐系数(SH)反演的2003年1月至2012年12月的TWSA作为训练样本,2013年1月至2016年8月的TWSA作为真值,分别利用ARM A、小波神经网络(WNN)、SS A和SSA+ARM A方法,在亚马逊流域(AZRB)、多瑙河流域(DNRB)、恒河流域(GNRB)、密西西比河流域(MSRB)、尼日尔河流域(NGRB)、伏尔加河流域(VGRB)、叶尼塞河流域(YNSRB)、长江流域(YZRB)八个典型流域进行预测试验,并采用均方根误差(RMSE)、纳什效率系数(NSE)、相关系数(R)技术指标评定不同方法的预测精度.预测试验结果表明,四种方法均在NGRB的预测效果最好,该流域TWSA序列周期特征最为明显;四种方法中,SSA+ARMA方法预测精度较高且相对稳定,多数流域的RMSE在4 cm以内,NSE值在0.75以上,R值在0.85以上.后续以2003年1月至2016年8月TWSA作为样本,利用SSA+ARMA方法补偿2016年9月至2020年2月的TWSA间断结果,并结合GRACE-FO SH反演的TWSA结果、Mascons结果、GLDAS数据评定补偿结果的精度.结果表明,TWSA间断补偿结果有较高的精度,与后续GRACE-FO SH反演TWSA结果有很强的一致性,多数流域的RMSE在4 cm以内,NSE值在0.8以上,RR值在0.9以上.且与Mascons、GLDAS结果的符合精度亦能反映补偿结果的可靠性.上述研究表明,利用SSA+ARMA方法可以对GRACE/GRACE-FO空窗期的TWSA间断进行有效补偿.