流域环境经济功能分区初步构想

依据流域不同地区资源禀赋、环境状况和经济特点,划分相应的环境经济功能区并实施有针对性的环境经济调控政策和措施,是流域环境与经济协调发展的重要保障。目前已有多种分区方法。如主体功能分区、生态功能分区、水功能分区、生态经济分区等等,然而这些分区都有其特定的服务对象和目标,对流域系统的结构、功能和特点考虑的也不够深入,因此,迫切需要建立适合流域综合管理的环境经济功能分区方法,笔者从流域系统视角出发,在流域环境经济学理论和方法指导下,针对流域系统及其子系统的结构、功能和特点,提出了流域环境经济功能分区的框架设计,对分区目的、意义、思路、方法进行了辨析,提出了分区的原则和指标体系,对下一步研究工作重点进行了展望。     

水电开发流域环境流量适应性管理问题与进展

通过分析环境流量管理中的不确定性,构建了水电开发流域环境流量适应性管理框架,并针对环境流量管理机构及监测体系进行了深入分析。建议成立流域环境管理机构实施环境流量的适应性管理,其成员单位包括流域各水电开发业主、设计单位等;将鱼类完整性指数(F-IBI)指标体系作为环境流量效果的监测及评价因子,并在环境流量方案实施后每2 a实施一次监测。     

东江水资源环境管理问题及矛盾

东江水资源环境管理问题,实质上是共同资源的利益分配问题,凸现了我国资源环境保护在经济转轨时期面临的环境管理方面的挑战。其矛盾具体表现在:①在有限自然资源和无限经济发展之间选择合理的经济发展模式;②在不同经济发展水平的地区实行流域统一管理的障碍;③"一国两制"下的流域管理体制和机制。探讨了高强度开发地区水资源开发利用特征、不同经济发展水平地区之间的流域协调管理、"一国两制"条件下跨界水资源保护等的现代水资源问题与管理的迫切性。     

外部性理论与我国流域水环境管理的探讨

近些年来，我国的水环境问题日益严重。外部性理论是环境经济学的理论基础。它一方面揭示了市场经济活动中一些低效率资源配置的根源；另一方面又为如何解决环境外部不经济性问题提供了可供选择的思路。水污染是一种典型的外部不经济现象，主要从外部性理论出发，探讨外部不经济性产生的原因，外部性理论对我国水环境管理的作用，对我国流域水环境管理的改善措施进行探讨。     

流域环境流量管理分区方法研究——以浑河流域为例

环境流量管理分区对识别流域各地区的环境流量管理要求,合理配置河流环境流量,协调社会-生态竞争性用水具有重大意义。本文结合管理结构体系,统筹考虑社会-自然两大属性,构建流域分区指标体系;利用聚类分析算法以及布尔运算法结合指标体系对管理流域进行划分,建立了一种区划管理分区的方法。以浑河流域为例,按划分方法将浑河流域划分为5个环境流量管理分区。结果表明:分区方法切实可行,利于简化流域整体管理复杂程度;每个分区具有独立完整的管理结构体系;环境流量管理分区特征鲜明,利于各区管理目标的制定。     

流域管理中的公众参与机制

分析我国流域管理体制现状,认为公众参与机制是流域统一管理革新的必要保障,提出流域管理的理论依据为市场信托理论、环境公共财产理论、环境权理论、市民社会理论,探讨公众参与机制在流域管理中贯彻实现的两种主要途径:流域委员会制与董事会制。     

变化环境下雅砻江流域水文极值演变及不确定性分析

为了探讨环境变化前后雅砻江流域的水文极值演变特征及不确定性,以雅砻江流域雅江水文站和洼里水文站为代表站,基于年极大值和超门限阈值样本,结合序列变异理论、多种极值统计模型(GEV、GPD、P-III)和轮廓似然函数参数估计及不确定性分析方法,分析了变化环境下雅砻江水文极值序列演变特征。结果表明:受气候变化和人类活动的影响,雅江水文站和洼里水文站环境变化前后的最优分布线型由P-III型分布转变为GEV分布。环境变化后的水文极值序列相应设计流量增大,重现期变小。设计值估算中,重现期越长,相应设计流量的不确定性也越大,其中参数的不确定性对于设计值的影响最为显著,但极值选样及分布函数的不确定性也不容忽视。轮廓似然函数法的使用可有效降低设计值不确定性,基于极值理论与轮廓似然函数估计法进行变化环境下水文极值演变分析可提高设计值的可靠性。研究成果可为雅砻江流域水库设计管理及防洪规划等提供参考。     

流域管理初探

流域性是水资源存在的客观规律。一个流域不仅是江河水资源存在的承载体,同时也是一个以江河干支流水系为纽带把各种资源有机结合起来的资源综合体,是人类生存和经济发展的水环境。这个水环境并不是可以无限满足人类需求的,必然存在一个可容纳人类发展的最大的水环境容量。衡量一个流域的水环境容量至少有三个指标:(1)安全容泄洪涝的能力;(2)为维持经济发展有效提供水资源的能力;(3)人类污染物的容纳能力。所谓流域管理,就是作为流域水环境主体的人类,根据江河流域的自然特点和经济发展要求,     

对新时期流域管理机构重新定位的思考

流域水系具有整体性、连贯性和相对独立性等特点,以流域为单元的综合管理符合流域的自然特性（不仅仅是水资源统一管理）。因此,从理论上讲,流域管理应高于行政层面的管理,流域管理机构应是国家层面的下属独立机构,流域管理职能不宜以行政区域、行业分工来划分。通过对我国流域管理现状分析,认为我国目前流域管理模式会大大削弱了流域管理机构的职能,可能会产生地方政府对河流开发过度、保护不到位等不利影响,不利于全流域健康发展。建议国家应赋予流域管理机构高于地方政府的权力与地位,相对独立,实施流域综合管理制度,才能更好地统管流域,统一调度流域资源,监督流域水事行为,维护流域健康发展。要实现流域综合管理,建立一套以流域为单元的法律体系是根本保障。     

流域水环境数值模拟技术应用及研究展望

在气候变化与人类活动影响新形势下,流域水环境发生了很大变化。水环境数值模拟可以定量描述流域水环境演变过程,是水环境规划、管理与保护工作的重要研究手段。从地表水环境模型、地下水环境模型、流域非点源污染模型3方面,分类归纳了当前主要的水环境数值模拟技术;从流域水环境演变与调控、水利工程对流域水环境的影响研究、水污染防治工程设计、水资源保护规划与管理等方面,总结了流域水环境数值模拟技术的应用情况;最后分析了当前水环境模拟技术的不足,并对流域水环境数值模拟技术的发展趋势进行了探讨。     

石匣小流域综合治理试验示范研究项目综述

“北京市北部山区石闸小流域综合治理试验示范研究”项目是北京市科委“八五”期间立项研究的科研攻关项目。该项目将流域作为一个生态系统来研究，在资源综合调查评价的基础上，以改善生态环境、保护饮用水资源和提高当地群众生活水平为目的。以小流域为单元，开展流域水土保持生态环境建设治理模式、治理应用技术、水土流失及的流失的监测预报、流域治理管理、效益分析等研究。该项目完成后，已成为集水土保持综合治理、试验研究、户外教室展开、对外交流合作、环境保护为一体的水土保持综合示范区。     

流域水环境容量计算及分配方法探讨——以濑溪河为例

综合考虑区域人口、社会经济发展和环境治理水平,以污染排放和单位流量污染源断面水质贡献率作为指标,基于公平和效率的原则,同时兼顾环境治理激励,构建了水环境容量及污染物分配模型,并以濑溪河流域(荣昌段)水环境容量分配为例进行了研究。结果表明:相较于等比例分配方法,优化分配方案下流域COD_(Cr)和NH_3-N的剩余环境容量分别增加了266.9 t/a和63.2 t/a,目标削减量的确定也更具公平性,更加符合实际情况。研究结果可为流域水环境容量或污染物总量控制工作提供理论依据和技术支持,同时也对流域精细化管理具有重要的意义。     

流域变化环境下水文非平稳异方差序列随机建模研究进展

气候变化和高强度人类活动的显著影响使流域水文序列出现异方差性,破坏了Box-Jekins法ARMA模型建立的前提条件。基于国内外相关研究进展和存在的主要科学问题,提出了目前几个主要研究内容和研究途径。金融学、经济学和信号处理等领域的观测序列与流域变化环境下水文非平稳序列异方差性波动特性相似,而且这些领域中已取得了许多成功的案例。应用金融学、经济学和信号处理等领域的异方差性原理和方法,结合流域水文特性,开展变化环境下水文非平稳异方差序列随机建模是可行的,与分布式水文模型相比,该方法是一种实用的建模途径。文中提出的一些思路可为变化环境下精确描述流域水文要素值的变化规律、涉水工程的规划设计与科学管理以及干旱风险调控提供依据。     

Preliminary Estimate of Detention Basin Efficiency at Watershed Scale

Urban encroachment in natural floodplain areas and infrastructures interfering with watercourses have caused higher flood risks in lowland areas. In this context, detention basins have become a fundamental instrument for stormwater and environmental management at watershed scale. Numerical methods of flood routing are generally coupled with optimization algorithms to investigate the factors that affect the overall efficiency of detention basins in controlling the peak flows throughout a watershed. To overcome the procedure effort due to numerical integration, a simple innovative approach, based on the linear system theory applied to the solution of hydrologic flood routing, is proposed for a preliminary estimate of overall efficiency. First a numerical analysis is performed to ensure that the schematization of the detention basin as a linear system leads to technically acceptable approximation. Then, a simple analytical equation is provided that allows a preliminary estimate of detention basin efficiency in downstream river reaches. Sensitivity analysis of the above equation provides information about the factors that most contribute to the downstream flow reduction variability. Finally, the proposed methodology, adequately extended to a parallel system of stormwater detention basins within a watershed, can be easily integrated in optimization algorithms.     

我国流域管理研究述评

流域管理是现代水资源管理的发展方向。我国学者对于流域管理的研究现正如火如荼,本文对学者对流域管理的涵义、流域管理的理论依据、流域管理的立法及流域管理体制构建等问题的研究的最新进展进行综述和简要评述,以期为该项研究的深入尽绵薄之力。     

发展生态农业 振兴黄土高原

建设生态２是将发展高效高产优质农业、节约和保护水土资源、振兴农村经济的主要措施。通过对其理论与模式、在流域综合治理中的作用以及有关经济、社会和环境效益等问题的探讨，分别论述了发展生态农业的战略意义、在农业生产中的几种模式、生态农业与流域综合治理的关系以及在农村经济发展听作用及地位。指出生态理振兴西北黄土高原的希望，是具有旺盛生命力的根本性战略措施。     

流域系统科学初探

随着人类社会对河流乃至流域影响广度、深度和强度的不断增加,对流域系统内部不同要素之间的互馈关系和博弈关系研究的不断拓展和深入,以致流域系统治理及其战略研究已经超过传统学科的范畴,亟需建立新的学科支撑体系。本文基于近十年的探索研究,提出了流域系统科学的概念,并对其研究对象、科学内涵、科学问题、研究方法及研究前景进行了全面阐释。流域系统科学以物质、能量、信息、价值流动过程为纽带,以行洪输沙-生态环境-社会经济三大子系统组成的流域复杂巨系统为研究对象,其基础研究需求包括各子系统内部演化过程与机理、各子系统间相互作用关系与协同演化机制、流域系统协调发展策略与战略布局3个层面。流域系统科学以传统学科为基础支撑,基于系统理论和方法探索制约流域治理保护和区域社会经济高质量发展的协同博弈关系,通过全流域系统观测网络和大数据平台建设,构建流域系统治理集成研讨厅,为流域系统治理保护与管理的战略研究提供科学的理论方法体系。     

Integrated watershed management in Michigan: Challenges and proposed solutions

Michigan's current water management system is highly decentralized and based more on jurisdictional than watershed boundaries. There is both environmental and economic justification to examine alternate water resource management approaches given the current system's potential for inefficiency and redundancy. Our research addresses a central question: How might an integrated watershed governance system be applied in Michigan, where jurisdictional authority and political will are fragmented both horizontally across agencies and vertically across scales? We identify the key challenges facing Michigan's current approach to managing water resources and then describe two alternatives, referred to as Integrated Watershed Commissions (IWCs), which would coordinate water resource management and decision making on a watershed basis. The first alternative represents a relatively radical departure from the state's current structure, an “unconstrained” vision for comprehensive watershed management, which is not bound by the state's present political and management limitations. The second alternative, a more conservative or “constrained” vision for watershed coordination, operates primarily within Michigan's existing governance structures, and therefore includes mostly incremental change. For each alternative, we propose watershed boundaries and management structures, and discuss possible benefits and caveats. We also identify plausible next steps that can be taken in the near future, short of IWC implementation, that may catalyze water management reform and enhance coordination and collaboration in managing water resources in Michigan.     

Watershed Management Technique to Control Sediment Yield in Agriculturally Dominated Areas

Abstract

Non-point source pollution is recognized internationally as a critical environmental problem. In Illinois, soil erosion from agricultural lands is the major source of such pollution. The erosion process, which has been accelerated by human activity, tends to reduce crop productivity and leads to subsequent problems from deposition on farmlands and in water bodies. Comprehensive watershed management, however, can be used to protect these natural resources. In this study, a discrete time optimal control methodology and computational model are developed for determining land use and management alternatives that minimize sediment yield from agriculturally-dominated watersheds. The solution methodology is based on an interface between a genetic algorithm and the U.S. Department of Agriculture's Soil and Water Assessment Tool. Model analyses are performed on a farm field basis to allow capture of different, local stakeholder perspectives, and crop management alternatives are based on a three-year rotation pattern. The decision support tool is applied to the Big Creek watershed located in the Cache River basin of Southern Illinois. The application demonstrates that the methodology is a valuable tool in advancing comprehensive watershed management. The study represents part of an ongoing research effort to develop an even more comprehensive decision support tool that uses multi-criteria evaluation to address social, economic, and hydrologic issues for integrative watershed management.