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域环境管理作为一个单独的概念,目前还没有统一的定义。干式恒温器通常认为:从 流域环境的角度出发,围绕着流域管 理所涉 及到 的人 口状况,社 会经 济发展,水 资源的合理开发利用、保护,洪、涝、旱等灾害的防治,水土流失治理、水污染防治 及生态环境恢复等,均应为流域环境 管理 的内 容。本章 将从 流域的 基本 概念 着 手,依次介绍流域环境管理的相关理论、方法及手段,并通过案例剖析,了解流域 环境管理的内涵与实际意义。 17.1 概 述 17.1.1 基本概念 (1)流域 人类的各种活动总是在一定的地域空间内进行的。地球表面的一定地域空 间称为区域(region)。按考察对象的特征,可 将区域 划分 成自 然区域、行 政区 域 和经济区域三种类型。流域(riverbasin)属于一种典型的自然区域,它 是以河 流 为中心,分水岭所包围的区域,在地域上具有明确的边界范围。 流域的概念可概括为:流域是地表 水及 地下 水分水 线所 形成集 水区 域的 统 称,用来指一个水系的干流和支流 所流 经的整 个区 域。流域 又分 为源 头、上游、 中游、下游及河口部分。 流域一般以几何特征和自然地理特征进行表征。流域的几何特征指流域面 积、流域长度、流域的平均宽度、流域 形状系 数;自然 地理 特征指 地理 位置、气 候 条件、土壤性质及地质构造、地形和植被、湖泊、沼泽等。 (2)流域环境 流域环境的主体为流域,围绕着 流域所 涉及 的人 口状况、社 会经 济、自然 条 件等构成流域环境,在这一系列因素 中,水居于 核心 地位,流 域环境 示意 图见 图 17 1。 图 17 1 流域环境示意图 17.1.2 流域功能 流域作为一个相对封闭的系统,具有 5个基本功 能,其中 3个水文功 能和 2 个生态功能。各功能之间彼此相互作用、相互影响,水文和水质的相互联系就在 于流域功能特征。 (1)汇流功能 流域的尺度和产流是流域的两个关键的问题。这两个问题相互关联。第一 个问题是产流是否是全流域产流。如果是的,对于流域来讲,其产流机制就是洪 峰流量所要考虑的主要问题了。 (2)蓄水功能 流域具有存储水资源及各种物 质
的 功能,是 存在于 流域 的聚集 和分 散过 程 之间的一种功能,其复杂而又彼此相互作用。 (3)调节功能 流域具有最终将径流在空间和 时间 上进行 分配 的功 能,即降水 经汇 集存 储 至流域系统以及溪流、湖泊、池塘和 湿地 后,降雨 产生的 径流 获得了 重新 分配 的 17.1 概 述 447 过程。与汇流和蓄水功能一样,调节功 能也 发生 在径流 产生 的时间 尺度 或一 个 水文年内的。 (4)化学迁移功能 流域具有化学迁移功能,即流域中 的水 在能 量圈和 生物 圈的光 合和 呼吸 过 程中承担着化学反应的载体和媒介作用,推动地球生命的起源、承担环境中污染 物和营养物质的迁移。 (5)栖息地功能 地球上的生命产生于水存在的 地区,地 球上 高等的 生命 有机体 都是 产生 于 有水的环境中。大量溶解物促进了 营养 物质的 流动,为 在不 同栖息 地或 生境 中 的大量生命物种提供了生存的机会,补充并维持了人类生命的复杂性。 17.1.3 流域的特点 同一般意义上的区域相比较,流域具有以下特点: (1)系统性 流域是以自然水系分界构成的一个完整、相对独立的系统,因此流域内不仅 各种自然要素之间联系极为密切,而 且上 中下游、干 支流 各地 区间的 相互 制约、 相互影响也很显著。上游过度开垦土地,乱 砍滥 伐,造成 水土流 失,不仅 使当 地 农林牧业和生态环境遭到破坏,还会 使河道 淤积 抬高,招 致洪水 泛滥,威 胁中 下 游地区人民生命财产的安全和广大地区的经济建设。 (2)动态性 流域可持续发展能力的研究,不应只局限于过去和现状,还应着眼于系统的 未来,关注系统在未来时空上发展潜力和趋势的研究与调整。因此,对系统的动 态变化过程进行监测,积累时间系列信息,建立可持续发展数据库并依据监控信 息的分析,对系统进行总体走向的调控将是实现流域可持续发展的关键。 (3)周期性 由于水文事件的发生、发展具有很强的周期性特点,因此流域可持续发展系 统不可避免地受到影响。当然,这里的周期性不只是过去简单的重复,它具有发 展上的阶段性,是一种不断发展的 周期性。 例如,由 于厄 尔尼诺 现象 的影响,使 流域内出现持续地干旱或降水,就不可避免地影响流域的发展,使之呈现与水文 事件相似的周期性变化。 (4)不平衡性 流域往往地域跨度大,构成巨大 横向 纬度 带或纵 向经 度带。上 中下 游和 干 支流在自然条件、自然资源、地理位 置、经济 技术 基础和 历史 背景等 方面 均有 较 大不同,表现出流域的区段性、不平衡性和复杂性。以长江、黄河为例,两大流域 横贯东西,跨越东、中、西三大地带,从上 游到下 游资 源的 拥有量 越来 越少,而 社 448 第17章 流域环境管理 会经济发展水平则越来越高,形成了 资源分 布重 心偏 西,生产能 力、经济 要素 分 布偏东的“双重错位”现象。要在短时
间 内消除不 平衡是 不现实的,只有 认真 研 究差异的原因和特点,在持续发展的 协调 和政 策调整 中予 以逐步 解决。 现阶 段 只有重视和调整这种不平衡,流域的可持续发展才会成为可能。 (5)层次性 流域是一个多层次的网络系 统,由多 级干 支流组 成。一 个简单 的流 域可 以 由一条河流(或湖泊、水库)及其 周边 陆 域组 成,复杂 一 点的 可以 由一 条干 流 和 若干条支流及其周边陆域组成,更复杂的可以是由若干条干流、支流和若干个湖 泊、水库联结而成。也就是说一个大流域可以包含着若干个小流域和小小流域。 (6)开放性 流域是一种开放性的耗散结构系统,内部子系统间协同配合,同时系统内外 进行大量的人、财、物信息交换,具有很大的 协同力,形成 一个“活”的、有 生命 力 的、越来越高级和越来越兴旺发达的耗散型结构经济系统。 (7)人为干预性 在可持续发展系统研究中,人是 系统的 主题 与核 心,是系统 中最 积极、活 跃 的因素。而在以流域为基础的系统中,人的作用则更直接、更显著、更具影响力。 因而,人的影响、干预成为流域系统的又一鲜明特点。 17.1.4 流域环境问题 流域内任何地区或部门对河流 水资 源的不 合理 开发 利用,都可 能出 现顾 此 失彼的现象,影响其他地区或部门的 用水需 求,进而 影响 到工农 业生 产、城市 建 设、人民生活以及流域生态环境等。流 域的 开发 利用已 经对 流域功 能造 成了 许 多灾难性和突发性影响,因此,人们 应充 分认识 影响 流域 功能的 本质,并 通过 有 效的流域环境管理措施来恢复流域原有的水文和生态环境功能。 (1)水土流失加剧 流域上游植被的破坏以及不
合 理开 发,导致 流域的 中上 游水土 流失 现象 严 重。黄土高原每年水土流失带走的氮、磷、钾就达 4000×104 t,相当于 全国一 年 的化肥产量。黄河平均年输沙量 16×108 t,其中 4×108 t淤积在下游河床中,使 下游河床以每年 10cm的速度抬 升,使黄 河成 为名副 其实 的地上 悬河。 与此 同 时,泥沙中所携带来的氮、磷是造成江河湖库非点源污染的主要原因之一。 据 1985年 统计,长 江 流域 水土 流失 面 积 56.2×104 km2,占 流 域总 面 积 的 31.2%,水土流失区年土壤 侵蚀 总 量达 22.4×108 t,面临 第 二条 黄 河的 尴 尬 局 面。不同强度的水土流失面积及年侵蚀量见表 17 1。 (2)水污染日趋严重 根据 1998年全国 2222个监测站的监测(水环境监测覆盖面达到流域面积 17.1 概 述 449 表 17 1 长江流域水土流失面积与侵蚀量 水土流失强度 土壤侵蚀模数 / (t·km 2·a1) 水土流失 面积 /104 km2 比例 /% 年土壤侵 蚀量 /108 t 比例% 轻度 500~2500 21.03 37.4 2.47 11.0 中度 2500~5000 18.96 33.8 6.58 29.4 强度 5000~8000 10.27 18.3 6.52 21.9 极强度 8000~13500 4.08 7.2 4.17 18.6 剧烈 >13500 1.86 3.3 2.65 11.8 合计 3980 56.20 100.0 22.39 100.0 的 80%,水体纳污量的 80%,流域工农业总产值的 80%,流域人口 的 80%,例 行