基于水环境容量的漳卫南流域双向生态补偿标准计算

本文提出一种基于水环境容量的流域双向生态补偿标准计算方法,阐述了补偿特征、补偿原则、和生态补偿标准计算方法。使用一维对流推移方程的段尾控制模型对水环境容量进行计算,结合水功能区内的污染物的排放量,得出水环境容量剩余,以污水处理厂的平均治理成本作为恢复成本,计算出流域生态补偿标准。利用该方法对漳卫南流域几个重要水源区生态补偿标准进行计算,为漳卫南运河流域水源保护区的水资源保护和管理提供了依据。

基于SWAT模型的漳卫南流域水量模拟

结合2000~2004年的资料，用SWAT模型构建了漳卫南流域分布式水文模型，对漳卫南流域的水量过程和水量平衡进行了模拟分析，并将模型模拟结果与海河流域水资源公报和实测水文站数据进行了比较。水平衡分析结果表明，流域内的来水项主要是降雨和灌溉水量，去水项主要是腾发量和汛期的径流量；该模型对于漳卫南流域水量模拟与实际比较一致。

流域景观生态健康演变及其驱动因子贡献分析

从景观格局的角度对漳卫南运河流域3个年代(20世纪80年代、20世纪90年代、21世纪00年代)的流域景观状态进行健康评价;在分析其生态健康演变趋势的基础上,识别气候变化以及人类活动的影响作用,基于土地类型分析区分不同人类活动的贡献大小。结果表明:20世纪80年代以来,漳卫南运河流域的景观生态健康呈现持续下降趋势;气候变化以及人类活动对流域景观生态健康演变的贡献大小分别为13.95%和86.05%;不同人类活动中水资源开发利用、水土保持和城镇化对流域景观生态健康演变的贡献大小分为-34.89%、25.72%以及-37.19%。

改进生态位理论用于水生态安全优先调控

引进模糊数学隶属度的概念,改进了传统的生态位理论,以漳卫南运河流域上、中、下游的3个典型城市(县)(潞城市、新乡县与德州市)为例,计算其在12个资源轴不同梯度上的隶属度、生态位宽度与生态位重叠,并基于此分析了水生态安全的优先调控区与优先调控指标.结果表明:1潞城市、新乡县、德州市的平均生态位宽度分别为1.332、1.441、1.289,说明新乡县在12个资源轴上均具有较强的适应能力,而德州市的适应能力最弱;潞城市、新乡县、德州市的平均生态位重叠分别为2.097、2.285、2.318,说明德州市与其他2个典型城市(县)在资源利用上具有相似性,尤其是德州市与新乡县在资源利用上具有较高的相似性,可能存在潜在竞争.23个典型城市(县)均对森林覆盖率、万元GDP用水量、水资源开发利用率的改变具有较强的适应性;3个典型城市(县)在人均水资源量资源轴上的生态位重叠最大,并集中于一个较窄的梯度区间内,可能会引发潜在竞争.3德州市是漳卫南运河流域未来水生态安全保障的优先区和水生态安全改善的优先调控区,而人均水资源量、人均GDP、产水模数、城市环境用水所占比例等4个指标均可作为未来水生态安全改善的调控指标,其中人均水资源量是优先调控指标.

不同驱动因子对漳卫南运河流域径流变化的影响

基于漳卫南运河流域3期(1985年、1995年和2005年)的土地利用图、土壤分布图和主要水文气象站1960—2010年温度、降水、径流等基本资料构建SWAT分布式水文模型,建立了基于SWAT模型的气候变化和人类活动对流域径流影响的分项量化方法。在量化分析气候变化和人类活动对漳卫南运河流域径流影响的基础上,通过对不同情景的模拟计算,定量分析了不同年代水土保持、城镇化、水利工程和社会经济用水等不同人类活动驱动因子对流域径流变化的贡献率。结果表明:相对于基准期(1960—1978年),不同年代气候变化和人类活动对径流的影响程度不同,变化期(1979—2010年)气候变化和人类活动对径流变化的贡献率为29.39%和70.61%;在不同人类活动驱动因子中,除城镇化使径流增加外,水土保持、水利工程和社会经济用水均使径流减少,且社会经济用水对径流变化的影响最大,超过人类活动引起的径流减少总量的50%。

变化情景下的漳卫南运河流域水量水质模拟

漳卫南运河流域是我国一个水资源短缺、水质恶化的典型流域.本文应用SWAT模型,结合设置的9种变化情景(包括降雨量、灌溉量、点源排放量、面源污染量),模拟了流域内主要站点(辛集、元村、合河、庆云、四女寺、临清、观台和淇门站)的径流量、总氮、总磷质量以及流域蒸散发在不同情景下的响应.结果表明:降雨量增加25%,将增加径流量147%、总氮50.2%、总磷83.3%、蒸散发8%;灌溉量减少10%,将增加径流量约4%,降低蒸散发3%;点源污染按达标排放将减少总氮24%、总磷8%;按环境容量排放将减少总氮15%、总磷9%;按排放量消减15%,将减少总氮7%、总磷15%;面源污染量减少10%,将减少总氮4%、总磷2%.为了增加入海流量、减少入海污染量,最佳情景组合(即降雨量维持现状、灌溉用水量减少20%、点源按达标排放、面源污染量减少20%),将增加径流量43.6%,总氮和总磷含量减少29.9%和14.2%.这些结论可为漳卫南运河流域的水量配置和水质污染控制措施提供一定的科学依据.

HEC模型在洪水预报中的运用

HEC模型将水文模型同地理信息系统结合,同以往的水文模型相比,HEC模型更加直观和简洁。该模型以ARCVIEW为操作平台,通过对数字高程模型(DEM)的处理,完成对流域特征数据的提取,生成水系和流域边界。在参数率定中采用了最优化方法的理论,通过不同的目标函数,找到流域参数最优值。通过在漳卫南流域的应用,表明该模型使用方便,结果精度高。

漳卫南运河流域水污染趋势与控制

通过调查,研究漳卫南运河20年来的污染历史和发展趋势,结合流域污染源监测,全面评价流域水污染现状和形势,提出了漳卫运河水污染控制对策:明确治理目标控制排污总量;严格执法;调整产业结构,治理污染源;加强城市污水处理厂的建设与运行管理;加强流域管理;加强监测;优化水资源配置及跨流域调水。

基于指标评价法的漳卫南运河流域典型区水资源承载能力评价

分别从水资源、社会、经济和生态环境等方面选取14个评价指标,使用层次分析法及指标评价法对漳卫南运河流域3个典型区(长治市、安阳市、邯郸市)的水资源承载能力进行评价。评价结果显示,长治市水资源承载能力较差,无开发利用潜力;安阳市及邯郸市水资源承载能力非常差,水资源供需矛盾突出。本次评价结果较符合典型区实际情况,表明笔者构建的指标体系及所选研究方法较适合漳卫南运河流域,可以推广使用。

漳卫南流域种植业非点源污染径流流失评估及防治策略

利用污染物流失系数法分析评估漳卫南流域67个县种植业非点源污染径流流失量、流失强度及空间分布特征。结果表明:漳卫南流域种植业氨氮(NH3-N)、硝氮(NO3-N)、总氮(TN)、总磷(TP)径流流失量分别为128t、473t、7106t、1556t,径流流失强度分别为0.002-0.765kg·hm-2、0.003-0.746kg·hm-2、0.323-4.534kg·hm-2、0.072-1.301kg·hm-2。流域种植业污染防治重点为总氮、总磷,总氮近期重点防治县为庆云县、滑县、南乐县、乐陵市、大名县、德州市、临清市,总磷近期重点防治县为汤阴县、吴桥县、夏津县、临清市。