《環(huán)境規(guī)劃學(xué)》第十章-流域環(huán)境規(guī)劃

1、第十章 流域環(huán)境規(guī)劃流域是人類的主要生境之一，流域內(nèi)的水、土地、生物以及礦產(chǎn)等資源維系著人類的生存與發(fā)展，河流、湖泊、水庫和濕地等作為棲息地為物種多樣性的維持提供了保障。但隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，流域內(nèi)的資源和生態(tài)系統(tǒng)受到了來自外界的巨大脅迫。流域水系污染和生態(tài)退化已成為我國目前面臨的重要生態(tài)和環(huán)境問題，并進而影響了人類對流域內(nèi)的資源開發(fā)和保護。作為水環(huán)境規(guī)劃的重要內(nèi)容之一，流域環(huán)境規(guī)劃以水環(huán)境子系統(tǒng)為核心，將與其密切相關(guān)的其他子系統(tǒng)納入規(guī)劃的范疇，以保障水質(zhì)達標(biāo)和水生態(tài)系統(tǒng)健康。隨著我國水污染和生態(tài)退化的加劇，以及公眾和各級政府對流域水環(huán)境改善的關(guān)注，流域環(huán)境規(guī)劃的作用日益重要。本章主要內(nèi)容：第

2、一節(jié) 流域環(huán)境規(guī)劃概述 第二節(jié) 流域環(huán)境規(guī)劃的理論 和方法基礎(chǔ) 第三節(jié) 流域環(huán)境規(guī)劃方法第四節(jié) 流域環(huán)境規(guī)劃實例第一節(jié) 流域環(huán)境規(guī)劃概述 一 、流域環(huán)境規(guī)劃的必要性我國的流域環(huán)境規(guī)劃工作始于20世紀(jì)90年代中后期。我國中央政府批準(zhǔn)的第一個流域水污染防治規(guī)劃1996年6月國務(wù)院批準(zhǔn)了淮河流域水污染防治規(guī)劃及“九五”計劃。之后我國展開了大規(guī)模的流域環(huán)境規(guī)劃和污染防治工作，主要以淮河、遼河、海河、松花江、黃河、滇池、巢湖和太湖為主。我國流域水環(huán)境變化趨勢的特點： 地表水污染依然嚴(yán)重，湖泊富營養(yǎng)化問題突出。流域水污染治理取得初步成效，但水質(zhì)很不穩(wěn)定，污染治理效果仍需進一步評估。 因此，實施綜合性的流域

3、環(huán)境規(guī)劃是必要和必須的，也是我國水環(huán)境保護的重要工作之一。二、流域環(huán)境規(guī)劃的發(fā)展 流域環(huán)境規(guī)劃的發(fā)展有如下幾個特點：從單項規(guī)劃向流域綜合性和系統(tǒng)性的規(guī)劃轉(zhuǎn)變；從偏重水資源規(guī)劃向水資源、水環(huán)境與水生態(tài)綜合規(guī)劃的轉(zhuǎn)變；從重視工程方案向綜合政策、管理的流域綜合管理模式轉(zhuǎn)變；社會經(jīng)濟系統(tǒng)被逐步納入流域環(huán)境規(guī)劃的分析框架之中；生態(tài)管理與流域分析思想在研究中逐步得到深入。第二節(jié) 流域環(huán)境規(guī)劃的理論和方法基礎(chǔ)一、流域尺度 流域的基本定義：流域就是被分水線包圍的集水區(qū)域。流域作為一個相對獨立的自然社會經(jīng)濟復(fù)合系統(tǒng)，是各種人類活動和自然過程對環(huán)境影響的匯集地和綜合反映體。以流域為尺度開展環(huán)境規(guī)劃研究有其必要性。

4、 流域的基本特征：1、從地貌的角度：流域的邊界是分水線，不同范圍的流域都是由若干次一級彼此相連的小流域構(gòu)成，并按其地形輪廓把它與鄰近流域劃分開來。2、從水文的角度：流域是以河流（水系）為中心的集水區(qū)域，水系主要是由水庫、湖泊和河流所構(gòu)成的，從自然地理特征上講，它們都是由不同層次的水系所構(gòu)成的流域，具有水文功能的連續(xù)體。 3、從系統(tǒng)的角度：流域是由各要素組成的復(fù)雜系統(tǒng)，且系統(tǒng)內(nèi)要素之間互相依存。 二、理論和方法基礎(chǔ) 系統(tǒng)分析與優(yōu)化 將研究的流域看作一個完整的系統(tǒng)加以分析，并綜合利用傳統(tǒng)環(huán)境規(guī)劃的環(huán)境承載力、可持續(xù)發(fā)展、循環(huán)經(jīng)濟等理論基礎(chǔ)；將環(huán)境規(guī)劃優(yōu)化的思想、環(huán)境規(guī)劃決策以及沖突分析和多目標(biāo)決策

5、分析等方法納入規(guī)劃的制定過程中。 流域分析與流域保護 流域分析主要側(cè)重于操作過程，由6個步驟組成：特征描述、問題識別、現(xiàn)狀評價、參考狀態(tài)選定、綜合分析和方案推薦。流域保護方法關(guān)注的對象是流域內(nèi)所有水污染、水生態(tài)保護相關(guān)的自然與社會、經(jīng)濟要素，并將其納入綜合方案的制訂中。它側(cè)重于將流域自上而下作為一個完整的系統(tǒng)來統(tǒng)籌考慮。流域保護方法側(cè)重于宏觀尺度上的分析，主要原則包括： 聚焦地理單元；利益相關(guān)者的參與；制訂綜合方案，設(shè)定優(yōu)選順序。將方案評價納入整個分析過程之中。流域生態(tài)學(xué)景觀生態(tài)學(xué) 流域是以河流水系為廊道，由“坡地平原河流湖庫”斑塊所組成的空間聯(lián)合體。 不同斑塊中由于自然作用和人類活動產(chǎn)生的點

6、源、非點源污染物經(jīng)由支流廊道匯入干流，從而對水環(huán)境和水生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生重要影響。恢復(fù)生態(tài)學(xué) 專門研究在自然災(zāi)變或人類活動干擾下受到破壞的自然生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和重建的基本原理和技術(shù)途徑，主要目的是改善環(huán)境質(zhì)量及增加生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性。生態(tài)修復(fù)和生態(tài)恢復(fù)是其中兩個重要概念。對受損生態(tài)系統(tǒng)進行修復(fù)是流域環(huán)境規(guī)劃的一項重要內(nèi)容。第三節(jié) 流域環(huán)境規(guī)劃方法一 、規(guī)劃步驟（一）流域資源、水環(huán)境與社會經(jīng)濟現(xiàn)狀調(diào)查（二）流域水環(huán)境問題診斷與規(guī)劃目標(biāo)確定（三）流域社會經(jīng)濟系統(tǒng)分析（四）流域環(huán)境規(guī)劃基礎(chǔ)研究（五）流域環(huán)境規(guī)劃方案（六）規(guī)劃實施與管理二、基礎(chǔ)方法 根據(jù)流域環(huán)境規(guī)劃的步驟，涉及如下技術(shù)方法： 規(guī)劃指標(biāo)與目標(biāo)

7、確定方法規(guī)劃評估方法流域環(huán)境功能區(qū)劃方法流域社會經(jīng)濟預(yù)測與發(fā)展戰(zhàn)略分析流域水環(huán)境系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)評價方法水質(zhì)模型總量控制和分配方法流域環(huán)境規(guī)劃的決策支持方法（一）流域環(huán)境功能區(qū)劃 根據(jù)流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及其空間分布、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局和社會發(fā)展?fàn)顩r，以及相關(guān)法規(guī)要求，通過對流域生態(tài)環(huán)境問題的分析和景觀安全格局的構(gòu)建，并結(jié)合流域內(nèi)未來的發(fā)展方向進行。流域環(huán)境功能區(qū)劃的依據(jù)：（1）從宏觀上以地形地貌、水系分布、氣象、植被為依據(jù)實施劃分一級區(qū)，表現(xiàn)出自然特征差異。（2）根據(jù)社會經(jīng)濟發(fā)展、資源特點和生態(tài)環(huán)境問題進行二級功能亞區(qū)劃分。流域環(huán)境功能區(qū)劃多采用定性分區(qū)和定量分區(qū)相結(jié)合的方法進行，邊界的確定應(yīng)考慮利用

8、山脈、河流等自然特征與行政邊界。一級區(qū)劃界時，應(yīng)注意區(qū)內(nèi)自然特征的相似性與地貌單元的完整性；二級亞區(qū)劃界時，應(yīng)注意區(qū)內(nèi)社會經(jīng)濟發(fā)展、資源特點和生態(tài)環(huán)境問題等的一致性。(二) 流域社會經(jīng)濟發(fā)展預(yù)測 1、流域社會經(jīng)濟系統(tǒng)特征分析 系統(tǒng)性動態(tài)性目的性復(fù)雜性和不確定性 2、城市社會經(jīng)濟系統(tǒng)預(yù)測 流域環(huán)境規(guī)劃方案要以社會經(jīng)濟發(fā)展預(yù)測為基礎(chǔ)，常用的預(yù)測方法是采用歷史數(shù)據(jù)與發(fā)展指標(biāo)相結(jié)合的趨勢分析法（即水平法）。趨勢分析法系統(tǒng)動力學(xué)方法三、優(yōu)化方法 (一) 流域環(huán)境經(jīng)濟系統(tǒng)優(yōu)化流域環(huán)境系統(tǒng)的基本特征： （1）綜合性：包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、旅游服務(wù)業(yè)、水資源和人口等多個系統(tǒng)。（2）多目標(biāo)與目標(biāo)矛盾性：環(huán)境、社會經(jīng)濟

9、和資源目標(biāo)并存。（3）動態(tài)性：規(guī)劃多為中遠期。（4）不確定性。社會經(jīng)濟的動態(tài)性、模型參數(shù)的不確定性。因此，需建立一套系統(tǒng)分析的方法，將經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的眾多組分（目標(biāo)、約束和行為）綜合構(gòu)建在一個模型框架內(nèi)，從而能夠有效地反映相互作用性、多目標(biāo)性、動態(tài)性和不確定性的系統(tǒng)特征。建立流域環(huán)境經(jīng)濟系統(tǒng)優(yōu)化模型，將規(guī)劃期分為m個階段，設(shè)置目標(biāo)函數(shù)和約束條件。目標(biāo)函數(shù)涵蓋經(jīng)濟、污染物排放、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和資源消耗等方面，反映了環(huán)境經(jīng)濟協(xié)調(diào)的多元要求；約束條件考慮了限制流域發(fā)展的各種因素，如：污染物容量、資源投入和資金約束等。相關(guān)決策變量包括不同發(fā)展階段中相關(guān)產(chǎn)業(yè)和環(huán)境保護行為的約束。模型的一般形式表示為：

10、fk(x)相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)； 約束條件； 目標(biāo)數(shù)、約束條件個數(shù)和決策變量數(shù)。(二) 規(guī)劃方案優(yōu)化污染物削減是流域環(huán)境規(guī)劃的重要內(nèi)容。而對于目前我國流域內(nèi)的各級政府而言，資金短缺成為制約規(guī)劃方案實施的最大障礙。在滿足污染物削減效果的情況下，如何優(yōu)化規(guī)劃方案的時空分布，就成為規(guī)劃制定中的關(guān)鍵問題?？赏ㄟ^建立優(yōu)化模型并求解，得到規(guī)劃方案的最優(yōu)時空分布。流域環(huán)境規(guī)劃方案優(yōu)選模型的步驟： （1）劃分子流域，并預(yù)測各子流域內(nèi)的污染負荷變化。（2）確定工程方案的類型。如：水土流失治理、人工濕地、農(nóng)業(yè)面源污染控制工程、退耕還林、農(nóng)村污染控制工程、河岸緩沖帶、入湖河口自然濕地恢復(fù)，以及湖濱帶建設(shè)等。（3）分析不同

11、方案在各子流域的適宜性。（4）確定模型目標(biāo)和約束。主要選用方案總投資最小作為優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)，選擇環(huán)境容量、耕地面積、生活污水處理率、農(nóng)村污染物處理率、土壤侵蝕量、坡耕地、森林覆蓋率、重點區(qū)域污染物削減量、河岸帶生態(tài)恢復(fù)、湖濱帶生態(tài)恢復(fù)等為約束條件。（5）模型求解與解譯。由于流域系統(tǒng)的復(fù)雜性和規(guī)劃方案的不確定性，如：污染物排放系數(shù)的不確定性、工程方案投資和維護費用的不確定性，以及地方?jīng)Q策者在不同階段對湖泊水質(zhì)恢復(fù)目標(biāo)的不同要求等；可在模型中引入模糊數(shù)學(xué)、隨機過程以及區(qū)間數(shù)等方法來加以解決。第四節(jié) 流域環(huán)境規(guī)劃實例邛海是四川省內(nèi)最大的天然湖泊，是流域內(nèi)的重要水源。邛海瀘山風(fēng)景區(qū)也是國家級風(fēng)景名

12、勝區(qū)，對當(dāng)?shù)氐纳鐣徒?jīng)濟發(fā)展提供了重要支撐。隨著流域內(nèi)開發(fā)強度的增大，使得入湖污染物總量激增，水質(zhì)出現(xiàn)一定程度的惡化和富營養(yǎng)化趨勢。為恢復(fù)邛海水質(zhì)，制定并實施20052015年邛海流域環(huán)境規(guī)劃研究。具體內(nèi)容參見教材P327347。一、規(guī)劃區(qū)域概況研究范圍流域陸地生態(tài)系統(tǒng)特征流域社會經(jīng)濟系統(tǒng)特征二、流域水環(huán)境問題診斷與規(guī)劃目標(biāo)確定流域環(huán)境問題診斷湖體水質(zhì)和富營養(yǎng)化評價、陸地生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀評價、水土流失和泥石流評價規(guī)劃目標(biāo)確定近中期目標(biāo)、遠期目標(biāo)三、流域社會經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略分析流域發(fā)展戰(zhàn)略社會經(jīng)濟系統(tǒng)動態(tài)仿真模型流域社會經(jīng)濟發(fā)展預(yù)測與分析設(shè)定4種發(fā)展情景并加以模擬四、流域環(huán)境規(guī)劃基礎(chǔ)研究子流域劃分與污染負荷分析流域環(huán)境功能區(qū)劃五、流域環(huán)境規(guī)劃方案規(guī)劃方案總體思路備選方案及其優(yōu)選點源與農(nóng)業(yè)面源治理邛海湖區(qū)生態(tài)修復(fù)陸地生態(tài)修復(fù)與水土流失防治六、方案評價與優(yōu)選思