《环境规划》第十章-流域环境规划

第十章流域环境规划第一节流域环境规划概述第二节流域环境规划的理论和方法基础第三节流域环境规划方法第四节流域环境规划实例流域是人类的主要生境之一，流域内的水、土地、生物以及矿产等资源维系着人类的生存与发展，河流、湖泊、水库和湿地等作为栖息地为物种多样性的维持提供了保障。但随着社会经济的发展，流域内的资源和生态系统受到了来自外界的巨大胁迫。流域水系污染和生态退化已成为我国目前面临的重要生态和环境问题，并进而影响了人类对流域内的资源开发和保护。作为水环境规划的重要内容之一，流域环境规划以水环境子系统为核心，将与其密切相关的其他子系统纳入规划的范畴，以保障水质达标和水生态系统健康。随着我国水污染和生态退化的加剧，以及公众和各级政府对流域水环境改善的关注，流域环境规划的作用日益重要。第一节流域环境规划概述一、流域环境规划的必要性–我国的流域环境规划工作始于20世纪90年代中后期。–我国中央政府批准的第一个流域水污染防治规划——1996年6月国务院批准了《淮河流域水污染防治规划及“九五”计划》。–之后我国展开了大规模的流域环境规划和污染防治工作，主要以淮河、辽河、海河、松花江、黄河、滇池、巢湖和太湖为主。–我国流域水环境变化趋势的特点：–地表水污染依然严重，湖泊富营养化问题突出。–流域水污染治理取得初步成效，但水质很不稳定，污染治理效果仍需进一步评估。–因此，实施综合性的流域环境规划是必要和必须的，也是我国水环境保护的重要工作之一。二、流域环境规划的发展–流域环境规划的发展有如下几个特点：–从单项规划向流域综合性和系统性的规划转变；–从偏重水资源规划向水资源、水环境与水生态综合规划的转变；–从重视工程方案向综合政策、管理的流域综合管理模式转变；–社会经济系统被逐步纳入流域环境规划的分析框架之中；–生态管理与流域分析思想在研究中逐步得到深入。第二节流域环境规划的理论和方法基础一、流域尺度–流域的基本定义：流域就是被分水线包围的集水区域。–流域作为一个相对独立的自然－社会－经济复合系统，是各种人类活动和自然过程对环境影响的汇集地和综合反映体。流域的基本特征：•1、从地貌的角度：流域的边界是分水线，不同范围的流域都是由若干次一级彼此相连的小流域构成，并按其地形轮廓把它与邻近流域划分开来。•2、从水文的角度：流域是以河流（水系）为中心的集水区域，水系主要是由水库、湖泊和河流所构成的，从自然地理特征上讲，它们都是由不同层次的水系所构成的流域，具有水文功能的连续体。•3、从系统的角度：流域是由各要素组成的复杂系统，且系统内要素之间互相依存。二、理论和方法基础系统分析与优化–将研究的流域看作一个完整的系统加以分析，并综合利用传统环境规划的环境承载力、可持续发展、循环经济等理论基础；将环境规划优化的思想、环境规划决策以及冲突分析和多目标决策分析等方法纳入规划的制定过程中。流域分析与流域保护–流域分析主要侧重于操作过程，由6个步骤组成：特征描述、问题识别、现状评价、参考状态选定、综合分析和方案推荐。–流域保护方法关注的对象是流域内所有水污染、水生态保护相关的自然与社会、经济要素，并将其纳入综合方案的制订中。它侧重于将流域自上而下作为一个完整的系统来统筹考虑。–流域保护方法侧重于宏观尺度上的分析，主要原则包括：•聚焦地理单元；利益相关者的参与；•制订综合方案，设定优选顺序；将方案评价纳入整个分析过程之中。–流域生态学–景观生态学–流域是以河流水系为廊道，由“坡地－平原－河流－湖库”斑块所组成的空间联合体。不同斑块中由于自然作用和人类活动产生的点源、非点源污染物经由支流廊道汇入干流，从而对水环境和水生态系统产生重要影响。–恢复生态学–专门研究在自然灾变或人类活动干扰下受到破坏的自然生态系统的恢复和重建的基本原理和技术途径，主要目的是改善环境质量及增加生态系统的生物多样性。–生态修复和生态恢复是其中两个重要概念。–对受损生态系统进行修复是流域环境规划的一项重要内容。第三节流域环境规划方法一、规划步骤–（一）流域资源、水环境与社会经济现状调查（二）流域水环境问题诊断与规划目标确定–（三）流域社会经济系统分析（四）流域环境规划基础研究–（五）流域环境规划方案（六）规划实施与管理二、基础方法–根据流域环境规划的步骤，涉及如下技术方法：•规划指标与目标确定方法•规划评估方法•流域环境功能区划方法•流域社会经济预测与发展战略分析•流域水环境系统与生态系统评价方法•水质模型•总量控制和分配方法•流域环境规划的决策支持方法–（一）流域环境功能区划•根据流域内生态环境现状及其空间分布、产业结构布局和社会发展状况，以及相关法规要求，通过对流域生态环境问题的分析和景观安全格局的构建，并结合流域内未来的发展方向进行。•流域环境功能区划的依据：•（1）从宏观上以地形地貌、水系分布、气象、植被为依据实施划分一级区，表现出自然特征差异。•（2）根据社会经济发展、资源特点和生态环境问题进行二级功能亚区划分。•流域环境功能区划多采用定性分区和定量分区相结合的方法进行，边界的确定应考虑利用山脉、河流等自然特征与行政边界。•一级区划界时，应注意区内自然特征的相似性与地貌单元的完整性；二级亚区划界时，应注意区内社会经济发展、资源特点和生态环境问题等的一致性。–(二)流域社会经济发展预测–1、流域社会经济系统特征分析•系统性•动态性•目的性•复杂性和不确定性–2、城市社会经济系统预测•流域环境规划方案要以社会经济发展预测为基础，常用的预测方法是采用历史数据与发展指标相结合的趋势分析法（即水平法）。•趋势分析法•系统动力学方法三、优化方法–(一)流域环境经济系统优化–流域环境系统的基本特征：•（1）综合性：包括工业、农业、旅游服务业、水资源和人口等多个系统。•（2）多目标与目标矛盾性：环境、社会经济和资源目标并存。•（3）动态性：规划多为中远期。•（4）不确定性。社会经济的动态性、模型参数的不确定性。–因此，需建立一套系统分析的方法，将经济与生态环境系统的众多组分（目标、约束和行为）综合构建在一个模型框架内，从而能够有效地反映相互作用性、多目标性、动态性和不确定性的系统特征。–建立流域环境经济系统优化模型，将规划期分为m个阶段，设置目标函数和约束条件。–目标函数涵盖经济、污染物排放、生态环境质量和资源消耗等方面，反映了环境经济协调的多元要求；–约束条件考虑了限制流域发展的各种因素，如：污染物容量、资源投入和资金约束等。–相关决策变量包括不同发展阶段中相关产业和环境保护行为的约束。–模型的一般形式表示为：–fk(x)——相应的目标函数；–——约束条件；–——目标数、约束条件个数和决策变量数。jxxxibxgstkxfjjiik，，0)()(max(二)规划方案优化–污染物削减是流域环境规划的重要内容。而对于目前我国流域内的各级政府而言，资金短缺成为制约规划方案实施的最大障碍。–在满足污染物削减效果的情况下，如何优化规划方案的时空分布，就成为规划制定中的关键问题。–可通过建立优化模型并求解，得到规划方案的最优时空分布。–流域环境规划方案优选模型的步骤：•（1）划分子流域，并预测各子流域内的污染负荷变化。•（2）确定工程方案的类型。如：水土流失治理、人工湿地、农业面源污染控制工程、退耕还林、农村污染控制工程、河岸缓冲带、入湖河口自然湿地恢复，以及湖滨带建设等。•（3）分析不同方案在各子流域的适宜性。•（4）确定模型目标和约束。主要选用方案总投资最小作为优化模型的目标函数，选择环境容量、耕地面积、生活污水处理率、农村污染物处理率、土壤侵蚀量、坡耕地、森林覆盖率、重点区域污染物削减量、河岸带生态恢复、湖滨带生态恢复等为约束条件。•（5）模型求解与解译。由于流域系统的复杂性和规划方案的不确定性，如：污染物排放系数的不确定性、工程方案投资和维护费用的不确定性，以及地方决策者在不同阶段对湖泊水质恢复目标的不同要求等；可在模型中引入模糊数学、随机过程以及区间数等方法来加以解决。第四节流域环境规划实例邛海是四川省内最大的天然湖泊，是流域内的重要水源。邛海－泸山风景区也是国家级风景名胜区，对当地的社会和经济发展提供了重要支撑。随着流域内开发强度的增大，使得入湖污染物总量激增，水质出现一定程度的恶化和富营养化趋势。为恢复邛海水质，制定并实施2005－2015年邛海流域环境规划研究。具体内容参见教材P327－347。一、规划区域概况•研究范围•流域陆地生态系统特征•流域社会经济系统特征二、流域水环境问题诊断与规划目标确定•流域环境问题诊断•湖体水质和富营养化评价、陆地生态系统现状评价、水土流失和泥石流评价•规划目标确定：近中期目标、远期目标三、流域社会经济发展战略分析–流域发展战略–社会经济系统动态仿真模型–流域社会经济发展预测与分析•设定4种发展情景并加以模拟四、流域环境规划基础研究–子流域划分与污染负荷分析–流域环境功能区划五、流域环境规划方案–规划方案总体思路–备选方案及其优选–点源与农业面源治理–邛海湖区生态修复–陆地生态修复与水土流失防治六、方案评价与优选