汾河流域生态系统脆弱性评估及变化分析

探究汾河流域生态系统脆弱性及其时空分布规律,为生态保护工作提供辅助决策支撑。以汾河流域为研究区,通过SRP模型、AHP法与熵权法构建生态脆弱性评价体系,并利用GIS空间分析方法探测其生态脆弱性时空变化特征。(1)从整体来看,汾河流域生态脆弱性程度从0.47降至0.37,有一定改善。(2)从各子流域来看,生态脆弱性程度的改变主要发生在汾河流域上游,多个子流域脆弱性等级下降,截至2020年,呈现出北低南高的空间分布格局。(3)从空间分布格局来看,汾河流域生态脆弱性总体的空间聚集程度有所减弱,太原市及其周边地区所存在的高-高聚集现象也得以消除;生态功能区等限制开发区域的划分以及太原等地产业转型升级有效地改善了当地生态系统脆弱性,应当持续推进,在全流域关闭改造、关闭现有的污染型企业项目,大力发展服务业和现代农业,并针对性实施退耕还林还草政策,提高流域植被覆盖度。

流域生态系统健康状况评估的模型、数据源及发展方向浅析

流域生态系统是在流域尺度内各种环境生态特征的综合表征体系,其健康状况既反映了流域本身的生态环境质量,也反映了流域生态韧性。通过检索及归纳分析以往对流域生态系统健康评估的相关研究可以发现,评估模型和数据源是流域生态系统健康评估的关键。基于此,本文首先梳理了PSR(Pressure-State-Response)及其衍伸模型、水基系统评价模型、生物完整性指数法及《流域生态健康评估技术指南(试行)》中的等级评价体系法等4种常用模型或方法的内涵、应用及特点。进而,本文将数据源归纳为遥感数据、检测监测实时数据、相关统计数据三大类,并详细介绍了每一类数据源的内涵、优劣势、相关应用指标及应用前景。最后,本文从如何合理构建流域生态系统健康评估指标体系、评估数据的整合及应用潜力挖掘、前沿技术的转化应用等3个方面进行了展望分析。

流域生态系统健康评价方法

介绍了流域生态系统健康的定义、特征及其研究尺度 ,讨论了流域生态系统健康评价的科学基础及目标 ,着重阐述了流域生态系统健康评价的方法。流域生态系统健康评价主要有两种方法 :一是指示物种评价法 ,二是指标体系评价法。流域生态系统健康的综合评价必须包括生态学、物理化学、社会经济和人类健康四个范畴。还对流域生态系统健康评价指标的度量进行了初步的探讨 ,最后提出了流域生态系统健康评价存在的问题及今后的研究趋势。

基于格局和过程的流域生态系统减轻入库泥沙服务及价值——以雅砻江二滩水库为例

基于径流泥沙的运移过程,构建了沿汇流路径,结合不同土地覆被对泥沙拦截能力系数模拟每个像元截留泥沙使其不进入水库量的模型.结合单位体积淤泥的清淤费用、水库使用年限及贴现率进行构建价值量模型,并在二滩水库的集水区进行了模型的运用.结果表明:2000～2005年,土地覆被格局的变化主要体现在雅砻江中上游草地向林地的转化和下游亲水区林地向农田和草地的转化.由此影响到2000和2005年土壤侵蚀总量变化不大,但2005年集水区向水库输沙总量有较大增加,农田也成为二滩水库最为主要的产沙源.多数被侵蚀的土壤在向二滩水库的运移过程中被各类生态系统截留,截留泥沙量的高值集中分布于二滩库区周边.林地平均截留泥沙绝对量较低,截留泥沙的能力未能得到有效发挥.集水区对于减轻进入二滩水库泥沙服务的总经济价值在2000和2005年分别达到442.2和785.8亿元.

流域生态系统的预警管理框架研究

由于人类对流域资源和环境的不当开发利用行为,流域生态系统遭到了破坏。实施流域生态系统的预警管理可以实现流域的超前管理,防止生态系统的逆化演替。运用管理学和预警科学的基本理论和方法,依据反馈控制原理,构建了流域生态系统预警管理的基本框架,从而实现其独特的警报、纠错和免疫功能。

基于有效性改进的流域生态系统恢复条件价值评估——以长江流域生态系统恢复为例

综合利用有效性改进的方法对流域生态系统恢复的价值进行评估,具体方法包括:①采用二分式选择法作为引导技术以模拟真实市场并解决调查中"没有回应的问题;②设计恰当的核心估值问题并通过图片展示克服CVM的"假想特性";③通过大样本发放、多次调查和调查员培训缩小CVM"假设偏差"以及"调查者偏差";④使用开放式和支付卡式问卷进行预调查以获得二分式选择问卷调查的投标值;⑤分析WTP支付水平影响因素的边际效用以减少"范围问题"的干扰;⑥利用中值法估计WTP分布函数以避免函数"右偏"并减少"厚尾"问题的困扰;⑦根据样本中两次均回答"否"的比例数选择对数logit模型以降低估计结果的偏差;⑧由于WTP的标准误以及95%置信区间都要比单界模式下的估计结果更为精确,故选择双界二分法测算WTP值。通过上述方法测算的南京市民对于长江流域生态系统恢复的支付意愿为270.7元/户.年,而大幅提高居民家庭收入水平是提高居民支付意愿最为有效的途径。

南方丘陵区小流域生态系统杂草物种多样性的空间分布特征

以开发利用程度较高的浙江德清排溪冲小流域为研究范例 ,采用网格化样框取样的调查方法和 GIS技术 ,研究了南方丘陵区小流域生态系统的杂草生物多样性的分布格局。结果表明小流域内杂草多样性呈现明显的空间分布特征。稻田杂草多样性最低 ,坡地次之 ,稻田与坡地的交错带杂草物种最丰富。坡地中开发利用程度高的茶园和竹园杂草多样性较高 。

流域生态系统管理视角下的水源地保护攻坚战略探讨

当前,我国饮用水水源地保护还存在一些问题,如水质不达标、对水源地保护空间认识不足、水源地流域经济机制不完善等。针对我国饮用水水源地保护存在的突出问题,从水源地流域生态系统平衡的角度分析了空间、结构、功能、作用机制方面的成因,探讨了基于流域生态系统管理的水源地保护战略要求。在水源地流域框架基础上,提出了提升水源地格局、实施水源地生态空间管控、建立水源地生态经济机制、开展水源地生态建设四个方面的战略,为新时代水源地保护攻坚战提供支持。

云贵高原小流域生态系统治理效益研究——以云南省牟定县龙川河小流域为例

利用卫星遥感技术、径流小区集水技术与水土保持生态经济效益评价方法对 1989年开始治理的龙川河小流域土壤侵蚀、土地利用现状、水土保持林蓄积量、流域林草覆盖率进行了比较研究 ,定量地探讨了龙川河小流域治理和维护 8a来生态、经济及社会效益情况。研究表明 ,以小流域为单元的水土流失治理 ,生态系统功能的增强十分显著 。

基于随机森林算法的清水河流域生态系统健康评价

流域生态系统健康状况是流域高质量发展的重要内容。为了解宁夏境内直入黄河的第一大支流清水河的生态系统健康状况和探求一种能够高效识别主要影响因子的评价方法,基于随机森林算法构建了清水河流域生态系统健康评价方法。应用该方法对清水河流域(原州区段)的生态系统进行评价,并将评价结果与支持向量机评价模型的评价结果进行对比。结果显示:原州城区与彭堡镇的生态健康状况为差,三营镇与头营镇的为较差,开城镇、中河乡以及寨科乡的为一般,评价结果与支持向量机评价模型的基本一致。这表明基于随机森林算法的生态系统健康评价方法能够较客观地评价清水河流域生态系统健康状况,且该方法是可行和可靠的,为流域生态系统健康评价提供了一种新方法。

基于流域生态系统管理的黑河流域法规体系框架思考

在借鉴国内外相关经验的基础上,结合黑河流域管理中存在的问题,以机构能力建设为主线,提出构建"一大一小一中"三套黑河流域法规体系框架的思路。通过比对,指出折中方案较为可行,该方案包括充实流域管理内容、明确各级责任主体及部门间协作机制、加强流域机构能力建设并强化社会公众监督和稳妥推进流域立法工作四个方面的内容。该方案设计根据流域生态系统管理的要求,符合流域生态系统管理的思想,体现了流域生态系统管理的内容。

流域生态系统调查技术指标体系研究

流域生态健康研究是目前生态系统研究领域的研究热点之一,其主要通过对流域生态系统中不同生态指标的调查及评价指数来反映流域生态系统的健康状况。因此,在总结欧美发达国家流域生态系统调查技术指标体系的基础上,结合中国目前流域调查技术现状以及流域水环境管理需求,构建流域生态系统调查技术指标体系,为流域生态系统健康状况调查评估、识别主要生态环境问题提供可参考的技术方法。

运用生态有偿服务制度保护流域生态系统

中国现有的依赖公共财政支付的生态补偿机制,给生态补偿机制的长期维持带来了不确定性。本文着重探讨一种"创新方法"——生态有偿服务制度在中国的前景,以及如何促进其进一步广泛使用:在回顾中国生态补偿机制的政策和实践之后,探讨生态有偿服务制度的概念和方法,并以长江上游区域的一个小自然保护区为例,评估了在中国采用生态有偿服务制度的潜力,最后提出了一些政策建议。

建立流域生态系统健康管理体系的构想

把流域生态系统看作是一个完整的生命体进行管理,分析了流域生态系统的运行机制,指出在目前自我调节能力不足的情况下,必须借助于人工调控机制。对照人体的各个功能器官,构造出具有类似功能的管理模块,健全了生态系统健康运转的特殊机制。

北大沙河流域生态系统退化现状及其恢复对策

北大沙河发源于泰山北麓,由南往北流经济南市西部的长清区全境而注入黄河,作为济南市长清区最主要的河流,其流域面积约占长清区总面积的一半。北大沙河流域是济南市泉域地下水的补给区,该区域生态环境质量的改善与保持对长清区乃至济南市的经济发展和生态建设均具有重要意义。但是近年来,随着人类活动影响的加剧和自然环境变化,北大沙河流域生态系统退化日益严重,限制了区域经济和生态环境的健康发展。本文在分析该流域生态系统现状的基础上,提出了该流域生态恢复与重建的科学对策,以期促进流域生态恢复与区域环境与社会经济的协调发展。

流域生态系统健康评价研究进展

流域生态系统评价体系是评价研究流域是否健康的基本依据,其评价结果为流域生态系统保护措施和政策制定提供基础。在介绍流域生态系统健康状态的前提下,总结了国内外流域生态系统评价理论和评价指标的发展历史及现状,整合出目前较为流行的评价体系,并着重阐述了五类实用模型,分别为:水基系统评价模型、改进物元分析、生物完整性指数法、压力-状态-响应模型(PSR)及景观格局分析法。针对不同的流域环境选择合适的评价体系是准确评价流域生态系统健康状况的根本。总结得到综合指标评价体系,主要包括物理、生物、社会环境、生态功能及社会功能等五种指标,在明确指标后按评价流程对流域进行系统评价。对现存的问题进行了分析与展望。

流域生态系统空间结构量化及其指标体系

以流域作为山-水-林-田-湖-草生命共同体的研究尺度和载体,流域生态学在国家生态文明建设中所发挥的学科支撑作用日益重要。“流域生态系统结构-过程-功能-机制-调控”是流域生态学的研究范式,其中空间结构量化及其指标体系构建是流域生态学开展定量研究的一个关键途径。尽管流域生态系统空间结构量化的指标体系涉及到淡水生态学、陆地生态系统生态学、水土保持学、农业环境学和水利工程学等多个学科,但仍未在流域尺度上形成生态系统空间结构整合量化框架体系。基于此,总结了多个关联学科在流域生态系统空间结构量化的研究方法和成果,着重分析了流域生态学在流域尺度上量化生态系统空间结构的难点,并重点以等级结构和集合生态系统理论为基础构建了流域生态系统空间结构量化指标体系,包括流域整体指标、各结构成分指标和结构成分间关系指标,为量化流域生态系统空间结构和结构成分之间关系提供了新方法,对尝试推动流域生态学在山-水-林-田-湖-草生命共同体的耦合定量研究及评估应用具有重要的科学价值。

水能梯级开发对流域生态系统的影响

流域梯级开发与河流生态环境之间的矛盾已成为目前流域治理中迫切需要解决的重大问题,为了实现人水和谐,本文着重从生境和生物两方面分析了水能梯级开发对流域生态系统结构和功能的累积影响作用;同时,总结了国内外流域梯级开发的成功案例。这对今后进行水能梯级开发深入系统的研究及水利工程的实施具有一定的理论和实践意义。

环境大数据在流域生态系统中的分析与应用——以西毛里湖为例

西毛里湖是是湖南省第二大天然优质淡水湖、最大的溪水湖,具有重要的生态功能。本文基于2000年、2005年和2010年土地利用现状数据,利用遥感与GIS空间分析技术,开展了西毛里湖流域生态系统环境数据遥感调查,分析了当地十年间的生态系统时空变化特征,评估了流域内的水土流失状况以及水源涵养功能情况,同时通过获取1984—2014年间的Landsat系列数据,研究了流域内30年间的生态系统植被覆盖变化状况,以期为管理者制定生态系统相关政策提供依据。

基于能值分析的流域生态系统服务功能价值评估——以东江流域为例

已有的流域生态系统研究大多应用直接市场法、替代市场法和模拟市场法等方法,从经济学角度以货币价值量估算其服务价值。由于能量最终来源于太阳能,其结构形成、特征功能、生态效应和服务价值等均受制于生态系统对太阳能的吸收,现有方法并不能实现各物质间太阳能的相互转化,也不能进行不同类别服务功能的相互比较,采用能值分析方法能更客观、合理、准确地评价流域生态系统的服务价值。从分析流域生态系统的能量来源、物质循环、结构形成、生态效应、服务功能和消费者干预等综合特征出发,分为淡水供给、物质生产、生态调节、生态支持和文化娱乐共5个一级类型和15个二级类型,应用能值分析技术构建流域生态系统服务功能的价值评价体系及计算模型,并以东江流域为案例,客观定量评价其服务价值。结果表明,东江流域生态系统服务功能的能值货币中,淡水供给为243.72×10^(8)元/a,物质生产为42.99×10^(8)元/a,生态调节为315.25×10^(8)元/a,生态支持为247.35×10^(8)元/a,文化娱乐为4.46×10^(8)元/a,总能值价值为853.77×108元/a。各类服务功能的能值货币大小排序为:生态调节>生态支持>淡水供给>物质生产>文化娱乐,生态服务功能主要表现为生态调节、生态支持和淡水供给,此3项服务功能价值占总价值的94.44%。研究结果可为促进流域生态系统健康发展提供技术支持。