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控制单元水生态承载力与污染物总量控制技术研究与示范课题现场会。 WECC-SDM模型结构框架示意图
常州市水环境承载力变化
课题组人员进行现场监测与记录。
水生态系统健康需求——水生态支持力约束关系
系统动力学与元胞自动机耦合的水环境承载力时空评估模型示意图 党的十八大以来，我国加快推进生态文明建设进程，提出了“绿水青山就是金山银山”、“山水林田湖是一个生命共同体”等一系列新理念新思想新战略，我国水环境保护进入了一个新的阶段。十八届三中全会《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》提出建立资源环境承载力监测预警机制，对水土资源、环境容量超载区域实行限制性措施，以此推动发展方式和模式的转变，促进水生态系统和经济系统良性循环。 2017年9月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于建立资源环境承载能力监测预警长效机制的若干意见》，进一步将这个项工作推向规范化、常态化、制度化。对于水环境而言，水生态承载力表征水生态系统对社会经济发展的承受和支撑能力，因此，开展流域水生态承载力评估技术研究，提出基于流域水生态承载力约束的产业结构和布局优化的技术路径和对策方案，对于完善流域水环境保护和管理技术体系，落实主体功能区规划，有效规范空间开发秩序，合理控制空间开发强度，促进流域地区人口、经济和资源、环境的空间均衡发展具有重大实践指导意义。 中国环境科学研究院承担完成了国家水体污染控制与治理科技重大专项（以下简称水专项）课题“控制单元水生态承载力与污染物总量控制技术研究”。课题组在解析水生态承载力内涵的基础上，建立了水生态问题诊断方法，构建了水生态承载力评估模型，提出了产业结构和布局优化的技术方案，并提出了辽河流域铁岭市、太湖流域常州市水生态承载力评估与优化调控方案。 关注一 建立水生态系统健康诊断方法 当前，我国流域水生态系统健康水平低下，集中表现在水资源供需矛盾突出，水环境质量下降，水生态系统受损等方面。目前，我国水资源开发利用已逼近红线。重点流域如：海河、黄河、辽河流域的水资源开发利用率分别达106%、82%、76%，西北内陆河流开发利用已经接近甚至超出了水资源承载能力。近几年，我国地表水环境质量总体有所好转，但水环境形势仍然十分严峻。据2016年中国环境状况公报，七大流域中除长江、珠江流域水质保持良好外，松花江、淮河流域保持轻度污染，辽河流域保持中度污染，海河流域保持重度污染，黄河流域从轻度污染转为中度污染。随着人类生产活动强度、生活范围不断加大，部分流域生态用水量明显不足，水质严重恶化，水生态系统遭到了不同程度的干扰和破坏，物理、化学、生物完整性遭到破坏。 因此，水生态承载力超载问题已经成为部分流域、局部地区社会经济可持续发展的制约因素。其根本原因在于人类社会活动强度大，资源和环境效率低，产业规模、结构和布局不合理等。 这个课题从化学、物理和生物三方面进行水生态问题诊断，全面分析复合水生态系统现状和存在的主要问题。物理诊断主要考虑生态流量的满足情况和物理生境质量状况，化学诊断以水质化学指标为主，生物诊断围绕水生生物完整性进行评价。 物理诊断主要包括对河流生态需水量满足情况和河流物理生境质量的诊断和评价。前者侧重从水文完整性的满足情况进行诊断，后者侧重对生境完整性进行评价。 这个课题负责人介绍说，河流生态需水量推荐采用蒙大拿法（Montana Method）。蒙大拿法建立了河流流量和水生生物、河流景观及娱乐之间的关系。它将年平均流量的百分比作为生态流量。河流物理生境评价主要是针对影响水质、水量和水生生物群落健康的周围物理环境的评价，即：根据水体及其周边河岸带的关键物理特征指标进行评价。 化学诊断重点围绕水质化学指标进行分析和评价，识别首要污染因子，确定超标污染物的种类，超标时段和超标程度。采用单因子评价法进行诊断。 通过水生态调查、监测对水生生物的健康状况进行诊断、评价。一般采用生物完整性指数（index of biological integrity，简称IBI指数）定量描述人类活动干扰与生物群落特性之间关系。课题推荐采用底栖动物完整性指数（benthic-index of bio-logical integrative，B-IBI）作为生物诊断的关键因子进行生物完整性评价。 关注二 构建了流域水生态承载力评估模型 这个课题基于系统动力学建立了一个综合集成的水生态承载力评估模型（WECC-SDM）。这个模型融合了评估涉及的人口、经济、水资源、水环境、土地利用和水生态等方面的多个模型和方法，直接聚焦承压关系的薄弱环节，能够动态模拟系统要素和主要作用关系的变化趋势。 基于复合水生态系统理论，设计六大子模块：人口和经济子模块、水资源子模块、水环境子模块、土地利用子模块、水生态子模块和承压分析与调控子模块。其中人口和经济子模块主要用于计算和模拟人口数量及城乡结构，以及经济规模及内部结构；水资源子模块用于模拟社会经济用水量；水环境子模块模拟污染物产生和排放；土地利用子模块模拟土地利用类型变化趋势及其对承压关系的影响；承压分析与调控子模块围绕主要承压关系、污染负荷——河流水质响应关系、水资源可利用量等，计算承载力大小和承载状态，进行动态模拟和调控。 |
