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域環(huán)境管理作為一個單獨的概念,目前還沒有統(tǒng)一的定義。干式恒溫器通常認為:從 流域環(huán)境的角度出發(fā),圍繞著流域管 理所涉 及到 的人 口狀況,社 會經(jīng) 濟發(fā)展,水 資源的合理開發(fā)利用、保護,洪、澇、旱等災(zāi)害的防治,水土流失治理、水污染防治 及生態(tài)環(huán)境恢復(fù)等,均應(yīng)為流域環(huán)境 管理 的內(nèi) 容。本章 將從 流域的 基本 概念 著 手,依次介紹流域環(huán)境管理的相關(guān)理論、方法及手段,并通過案例剖析,了解流域 環(huán)境管理的內(nèi)涵與實際意義。 17.1 概 述 17.1.1 基本概念 (1)流域 人類的各種活動總是在一定的地域空間內(nèi)進行的。地球表面的一定地域空 間稱為區(qū)域(region)。按考察對象的特征,可 將區(qū)域 劃分 成自 然區(qū)域、行 政區(qū) 域 和經(jīng)濟區(qū)域三種類型。流域(riverbasin)屬于一種典型的自然區(qū)域,它 是以河 流 為中心,分水嶺所包圍的區(qū)域,在地域上具有明確的邊界范圍。 流域的概念可概括為:流域是地表 水及 地下 水分水 線所 形成集 水區(qū) 域的 統(tǒng) 稱,用來指一個水系的干流和支流 所流 經(jīng)的整 個區(qū) 域。流域 又分 為源 頭、上游、 中游、下游及河口部分。 流域一般以幾何特征和自然地理特征進行表征。流域的幾何特征指流域面 積、流域長度、流域的平均寬度、流域 形狀系 數(shù);自然 地理 特征指 地理 位置、氣 候 條件、土壤性質(zhì)及地質(zhì)構(gòu)造、地形和植被、湖泊、沼澤等。 (2)流域環(huán)境 流域環(huán)境的主體為流域,圍繞著 流域所 涉及 的人 口狀況、社 會經(jīng) 濟、自然 條 件等構(gòu)成流域環(huán)境,在這一系列因素 中,水居于 核心 地位,流 域環(huán)境 示意 圖見 圖 17 1。 圖 17 1 流域環(huán)境示意圖 17.1.2 流域功能 流域作為一個相對封閉的系統(tǒng),具有 5個基本功 能,其中 3個水文功 能和 2 個生態(tài)功能。各功能之間彼此相互作用、相互影響,水文和水質(zhì)的相互聯(lián)系就在 于流域功能特征。 (1)匯流功能 流域的尺度和產(chǎn)流是流域的兩個關(guān)鍵的問題。這兩個問題相互關(guān)聯(lián)。第一 個問題是產(chǎn)流是否是全流域產(chǎn)流。如果是的,對于流域來講,其產(chǎn)流機制就是洪 峰流量所要考慮的主要問題了。 (2)蓄水功能 流域具有存儲水資源及各種物 質(zhì)
的 功能,是 存在于 流域 的聚集 和分 散過 程 之間的一種功能,其復(fù)雜而又彼此相互作用。 (3)調(diào)節(jié)功能 流域具有最終將徑流在空間和 時間 上進行 分配 的功 能,即降水 經(jīng)匯 集存 儲 至流域系統(tǒng)以及溪流、湖泊、池塘和 濕地 后,降雨 產(chǎn)生的 徑流 獲得了 重新 分配 的 17.1 概 述 447 過程。與匯流和蓄水功能一樣,調(diào)節(jié)功 能也 發(fā)生 在徑流 產(chǎn)生 的時間 尺度 或一 個 水文年內(nèi)的。 (4)化學(xué)遷移功能 流域具有化學(xué)遷移功能,即流域中 的水 在能 量圈和 生物 圈的光 合和 呼吸 過 程中承擔(dān)著化學(xué)反應(yīng)的載體和媒介作用,推動地球生命的起源、承擔(dān)環(huán)境中污染 物和營養(yǎng)物質(zhì)的遷移。 (5)棲息地功能 地球上的生命產(chǎn)生于水存在的 地區(qū),地 球上 高等的 生命 有機體 都是 產(chǎn)生 于 有水的環(huán)境中。大量溶解物促進了 營養(yǎng) 物質(zhì)的 流動,為 在不 同棲息 地或 生境 中 的大量生命物種提供了生存的機會,補充并維持了人類生命的復(fù)雜性。 17.1.3 流域的特點 同一般意義上的區(qū)域相比較,流域具有以下特點: (1)系統(tǒng)性 流域是以自然水系分界構(gòu)成的一個完整、相對獨立的系統(tǒng),因此流域內(nèi)不僅 各種自然要素之間聯(lián)系極為密切,而 且上 中下游、干 支流 各地 區(qū)間的 相互 制約、 相互影響也很顯著。上游過度開墾土地,亂 砍濫 伐,造成 水土流 失,不僅 使當(dāng) 地 農(nóng)林牧業(yè)和生態(tài)環(huán)境遭到破壞,還會 使河道 淤積 抬高,招 致洪水 泛濫,威 脅中 下 游地區(qū)人民生命財產(chǎn)的安全和廣大地區(qū)的經(jīng)濟建設(shè)。 (2)動態(tài)性 流域可持續(xù)發(fā)展能力的研究,不應(yīng)只局限于過去和現(xiàn)狀,還應(yīng)著眼于系統(tǒng)的 未來,關(guān)注系統(tǒng)在未來時空上發(fā)展?jié)摿挖厔莸难芯颗c調(diào)整。因此,對系統(tǒng)的動 態(tài)變化過程進行監(jiān)測,積累時間系列信息,建立可持續(xù)發(fā)展數(shù)據(jù)庫并依據(jù)監(jiān)控信 息的分析,對系統(tǒng)進行總體走向的調(diào)控將是實現(xiàn)流域可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。 (3)周期性 由于水文事件的發(fā)生、發(fā)展具有很強的周期性特點,因此流域可持續(xù)發(fā)展系 統(tǒng)不可避免地受到影響。當(dāng)然,這里的周期性不只是過去簡單的重復(fù),它具有發(fā) 展上的階段性,是一種不斷發(fā)展的 周期性。 例如,由 于厄 爾尼諾 現(xiàn)象 的影響,使 流域內(nèi)出現(xiàn)持續(xù)地干旱或降水,就不可避免地影響流域的發(fā)展,使之呈現(xiàn)與水文 事件相似的周期性變化。 (4)不平衡性 流域往往地域跨度大,構(gòu)成巨大 橫向 緯度 帶或縱 向經(jīng) 度帶。上 中下 游和 干 支流在自然條件、自然資源、地理位 置、經(jīng)濟 技術(shù) 基礎(chǔ)和 歷史 背景等 方面 均有 較 大不同,表現(xiàn)出流域的區(qū)段性、不平衡性和復(fù)雜性。以長江、黃河為例,兩大流域 橫貫東西,跨越東、中、西三大地帶,從上 游到下 游資 源的 擁有量 越來 越少,而 社 448 第17章 流域環(huán)境管理 會經(jīng)濟發(fā)展水平則越來越高,形成了 資源分 布重 心偏 西,生產(chǎn)能 力、經(jīng)濟 要素 分 布偏東的“雙重錯位”現(xiàn)象。要在短時
間 內(nèi)消除不 平衡是 不現(xiàn)實的,只有 認真 研 究差異的原因和特點,在持續(xù)發(fā)展的 協(xié)調(diào) 和政 策調(diào)整 中予 以逐步 解決。 現(xiàn)階 段 只有重視和調(diào)整這種不平衡,流域的可持續(xù)發(fā)展才會成為可能。 (5)層次性 流域是一個多層次的網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng),由多 級干 支流組 成。一 個簡單 的流 域可 以 由一條河流(或湖泊、水庫)及其 周邊 陸 域組 成,復(fù)雜 一 點的 可以 由一 條干 流 和 若干條支流及其周邊陸域組成,更復(fù)雜的可以是由若干條干流、支流和若干個湖 泊、水庫聯(lián)結(jié)而成。也就是說一個大流域可以包含著若干個小流域和小小流域。 (6)開放性 流域是一種開放性的耗散結(jié)構(gòu)系統(tǒng),內(nèi)部子系統(tǒng)間協(xié)同配合,同時系統(tǒng)內(nèi)外 進行大量的人、財、物信息交換,具有很大的 協(xié)同力,形成 一個“活”的、有 生命 力 的、越來越高級和越來越興旺發(fā)達的耗散型結(jié)構(gòu)經(jīng)濟系統(tǒng)。 (7)人為干預(yù)性 在可持續(xù)發(fā)展系統(tǒng)研究中,人是 系統(tǒng)的 主題 與核 心,是系統(tǒng) 中最 積極、活 躍 的因素。而在以流域為基礎(chǔ)的系統(tǒng)中,人的作用則更直接、更顯著、更具影響力。 因而,人的影響、干預(yù)成為流域系統(tǒng)的又一鮮明特點。 17.1.4 流域環(huán)境問題 流域內(nèi)任何地區(qū)或部門對河流 水資 源的不 合理 開發(fā) 利用,都可 能出 現(xiàn)顧 此 失彼的現(xiàn)象,影響其他地區(qū)或部門的 用水需 求,進而 影響 到工農(nóng) 業(yè)生 產(chǎn)、城市 建 設(shè)、人民生活以及流域生態(tài)環(huán)境等。流 域的 開發(fā) 利用已 經(jīng)對 流域功 能造 成了 許 多災(zāi)難性和突發(fā)性影響,因此,人們 應(yīng)充 分認識 影響 流域 功能的 本質(zhì),并 通過 有 效的流域環(huán)境管理措施來恢復(fù)流域原有的水文和生態(tài)環(huán)境功能。 (1)水土流失加劇 流域上游植被的破壞以及不
合 理開 發(fā),導(dǎo)致 流域的 中上 游水土 流失 現(xiàn)象 嚴(yán) 重。黃土高原每年水土流失帶走的氮、磷、鉀就達 4000×104 t,相當(dāng)于 全國一 年 的化肥產(chǎn)量。黃河平均年輸沙量 16×108 t,其中 4×108 t淤積在下游河床中,使 下游河床以每年 10cm的速度抬 升,使黃 河成 為名副 其實 的地上 懸河。 與此 同 時,泥沙中所攜帶來的氮、磷是造成江河湖庫非點源污染的主要原因之一。 據(jù) 1985年 統(tǒng)計,長 江 流域 水土 流失 面 積 56.2×104 km2,占 流 域總 面 積 的 31.2%,水土流失區(qū)年土壤 侵蝕 總 量達 22.4×108 t,面臨 第 二條 黃 河的 尷 尬 局 面。不同強度的水土流失面積及年侵蝕量見表 17 1。 (2)水污染日趨嚴(yán)重 根據(jù) 1998年全國 2222個監(jiān)測站的監(jiān)測(水環(huán)境監(jiān)測覆蓋面達到流域面積 17.1 概 述 449 表 17 1 長江流域水土流失面積與侵蝕量 水土流失強度 土壤侵蝕模數(shù) / (t·km 2·a1) 水土流失 面積 /104 km2 比例 /% 年土壤侵 蝕量 /108 t 比例% 輕度 500~2500 21.03 37.4 2.47 11.0 中度 2500~5000 18.96 33.8 6.58 29.4 強度 5000~8000 10.27 18.3 6.52 21.9 極強度 8000~13500 4.08 7.2 4.17 18.6 劇烈 >13500 1.86 3.3 2.65 11.8 合計 3980 56.20 100.0 22.39 100.0 的 80%,水體納污量的 80%,流域工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的 80%,流域人口 的 80%,例 行