水生态功能区划流程:双关系树框架与概念模型

水生态区划和水生态功能区划是流域水环境管理与水生态系统合理利用的重要基础,国内已经研究十年有余.本文针对该领域的一些共性问题,通过对水生态区划分与水生态功能类型划分的系统分析,探讨了水生态区划与水生态功能区划的关联性,提出了基于双树结构的RFCH流程和钻石概念模型;并以辽河流域为例,参照其他研究者的区划方案,开展了以水生态三级区为基础的水生态功能分类,为流域水生态功能区划提供了一种可借鉴的流程框架.     

市县级限制开发区环境功能区划研究——以河北省张家口市为例

限制开发地区是我国主体功能区划中划定的提供重要生态功能和农产品的地区,对其进行环境功能区划对于推动环境功能区划制度落地与实施,以及限制开发区的保护与发展有着重要意义。当前国家及省级的环境功能区划研究已经相对成熟,而市县尺度的限制开发地区环境功能区划相关研究较少。在总结现有环境功能区划研究方法的基础上,以河北省张家口市为例,探讨了市县级限制开发地区环境功能区划体系设计和技术方法,提出了以公里格网作为分析单元,结合县域行政边界,基于环境功能综合评价的结果,从自然生态安全、维护人群健康和区域环境支撑能力等3个方面,开展环境功能区划。基于该方法,将张家口市分为自然生态保留区、生态功能保持区、生态功能恢复区、农产品安全保障区、环境开发准入区、聚居发展维护区6类环境功能区,并根据各环境功能区的主要功能及生态环境特点提出相应的发展建议,以期为该区域管理提供可行的操作手段。本文提出的方法也可为其他限制开发地区的环境功能区划提供参考。     

我国环境功能评价与区划方案

我国地区间自然环境和社会经济发展差异悬殊,主体发展功能和环境功能定位各不相同。从环境功能的角度出发,统筹考虑各环境要素,建立基于环境功能区划的环境管理制度具有重要的理论和现实意义。采用RS与GIS技术的空间评价方法,构建了基于环境功能评价和主导因素法的环境功能区划技术体系,在对全国自然生态环境及社会经济发展科学评估的基础上,充分衔接现有的相关区划与规划,明确全国环境功能区划方案。国土面积的53.2%划为自然生态保留区和生态功能保育区,为国民经济的健康持续发展提供生态安全保障;国土面积的46.8%划为食物环境安全保障区、聚居环境维护区和资源开发环境引导区,主要从事农业生产、城镇化和工业化开发以及资源开发利用,是国民经济和社会发展活动的主要集中地区,重点维护人群健康。环境功能区划是改变环境保护目标制定和考核中"一刀切"现象的基础性研究,实行环境分区管理和分类指导,促进实现环境保护管理战略转型。     

重庆市生态功能区的划分

生态功能又称生态服务功能,是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用.生态功能区划是研究生态系统生态功能,判断生态系统分异和变化特征,提出生态退化恢复策略的基础.重庆市生态功能区划采用3级分区（自然生态区、生态亚区和生态功能区）的等级体系,采用定性与定量相结合的方法进行区划.其中,自然生态区的划分以自然环境因素中的地貌因子为主要指标,采用聚类分析法与图形叠置法来进行;生态亚区的划分采用选取形成生态系统特征、影响生态服务功能的特征因子进行聚类分析,并辅之以主成分分析法来完成;生态功能区的划分以生态敏感性评价和生态服务功能重要性的评价结果为依据,采用主导标志法进行区域划分.区划界线的拟订采用专家智能集成、数理统计分析与GIS的空间表达相结合的方法.最后将重庆市生态功能区划分为4个自然生态区,7个生态亚区,13个生态功能区.     

中国土壤环境功能区划方案

针对我国土壤环境功能分类分区管理的重大需求,本文讨论了土壤环境功能的广义与狭义概念及其对应属性.基于土壤环境质量对功能的约束分析,阐明了其与土壤环境质量区划关系.在比较不同土壤环境功能区划方法与指标基础上,以土壤环境质量适宜性和土壤环境功能分类为依据,构建了土壤环境功能区划指标体系.提出了全国土壤环境功能区划方案,具体归纳了4个一级功能类型,10个二级功能类型,划分为75个土壤环境功能区.根据不同区域的功能分区现状,提出了相应的管理对策,为我国土壤污染防治规划与区域风险管控提供科学依据.     

基于适宜性分析的黄河首曲地区生态旅游功能区划研究

黄河首曲地区具有突出的生态功能和较高的旅游价值,研究选取距水域湿地距离、草地覆盖情况、森林覆盖情况、海拔高度、坡度和偏远程度6个表征地区自然性的标准,采用GIS技术与层次分析法相结合的方法对黄河首曲地区生态旅游适宜性进行了分析,并结合首曲自然保护区要求对研究区进行了旅游功能区划。研究区生态旅游适宜性可划分为五级,Ⅰ级适宜度最低,适合开发一般的生态旅游或大众旅游,V级地区适宜度最高,原生态景观价值突出,但环境敏感性也高,宜发展严格生态旅游,以最大化保护生态环境。出于协调旅游功能与生态功能的统一以实现地区生态景观可持续利用的目的,研究区被划分为3类功能区、8类功能亚区,且均具有各自特殊的主导和辅助服务功能。研究最后根据各功能区、亚区的特殊服务功能提出了相应的调控措施,以促进生态旅游的合理性规划及未来可持续发展。     

辽宁省生态功能分区研究

分析了辽宁省生态环境基本特征,根据生态功能分区的原则与方法,应用遥感、地理信息系统和综合分析等手段对辽宁省在生态区、生态亚区和生态功能区3个级别上进行生态分区,划分为4个生态区、21个生态亚区和52个生态功能区。并用3级命名法对这些分区进行命名,绘制了辽宁省生态功能分区图。为辽宁省合理利用自然资源、科学布局工农业生产、实施可持续发展战略提供理论依据。     

水生态功能分区的研究进展

水生态功能分区是基于对流域水生态系统的区域差异的研究而提出的一种分区方法.它阐明了水生环境系统在区域和地带等不同尺度上的空间分异特征,并揭示出水生态系统空间分布规律.本文系统阐述了水功能区划、水环境功能区划、生态地理分区、生态分区以及水生态功能分区等几个重要分区概念的区划方法、目标及局限性,并综述了国内外水生态功能分区的研究进展,比较了国内外分区框架体系的差异,指出了我国水生态功能区划的缺陷,并对其发展趋势进行了展望.     

海河流域生态功能区划

从海河流域自身的特征出发,运用RS、GIS技术,采用定性和定量分析相结合的方法,对海河流域生态功能区进行划分.结果表明:海河流域可划分为5个生态区、24个生态亚区和114个生态功能区;以流域尺度上占主导地位的4项生态功能(水源涵养、水土保持、防风固沙和生物多样性保护)为依据,确定了对海河流域具有重要意义的11个重要生态功能区域.该区划结果明确了对海河流域生态安全具有重要意义的区域,可用于指导海河流域自然资源的有序开发利用和产业的合理布局,为海河流域生态环境保护提供了科学依据,对维护海河流域生态安全具有重要意义.     

海河流域生态功能区划

从海河流域自身的特征出发,运用RS、GIS技术,采用定性和定量分析相结合的方法,对海河流域生态功能区进行划分.结果表明:海河流域可划分为5个生态区、24个生态亚区和114个生态功能区;以流域尺度上占主导地位的4项生态功能(水源涵养、水土保持、防风固沙和生物多样性保护)为依据,确定了对海河流域具有重要意义的11个重要生态功能区域.该区划结果明确了对海河流域生态安全具有重要意义的区域,可用于指导海河流域自然资源的有序开发利用和产业的合理布局,为海河流域生态环境保护提供了科学依据,对维护海河流域生态安全具有重要意义.     

基于地域区划的广东省陆域生态系统服务簇与模式识别

识别区域生态系统服务簇及其结构模式,是揭示人地系统客观规律的前提和基础。基于中国气候区划、农业自然区划和主体功能区划成果和三级流域单元,并遵循统一性、一致性、区域共轭性等规律,坚持尽可能保持自然与行政边界完整性的原则,对广东省陆域进行自上而下为主的地域区划,以最大化保持流域单元和生态系统的完整性;按照区划单元测算粮食供给、原料生产、水资源供给等12项区域典型生态系统服务价值量和z-score分值,最后运用K-均值聚类法,进行生态系统服务簇与模式识别。得到以下结果：广东省陆域涵盖中亚热带、南亚热带和边缘热带3个自然地带,可划分为9个经济片区共34个自然的流域单元,形成了"3+9+34"的三级地域区划方案;识别出水文调节保护型、水土保持调节型、生态保育公园型、生态宜居和谐型、综合协调供给型共5类生态系统服务簇的结构模式,展示出广东省陆域生态系统服务簇以珠三角为核心的空间对称分布模式;受地形、地貌等自然地理环境和土地利用等人类活动的影响,不同区域生态系统服务簇各具独特的地形和地理特征,承担着的生态系统服务功能各异。基于这些结果,研究提出生态系统服务簇模式的差异化生态系统管控措施,为省域国土空间规划的实践提供研究支撑。     

The use of a GIS-based multi-criteria evaluation technique for the development of a zoning plan for a seasonally variable Ramsar wetland site in Syria: Sabkhat Al-Jabboul

Zoning is an important tool used in the management of protected areas and wetlands. It has been developed to apply conservation objectives at different levels of management where conflicting uses can be taking place. GIS is increasingly used to solve land allocation problem with techniques based on zoning, varying from simple overlays to complex multi-criteria evaluation techniques (MCE). This study presents a new approach to the development of zoning plans for Ramsar sites that exhibit major seasonal variations in conservation value and human use and threats. It employs a well-defined GIS-based MCE technique which involves both expert judgment and a set of criteria based on ecological and potential threats. A GIS model using the additive approach in MCE was developed to evaluate Sabkhat Al-Jabboul the only Ramsar site in Syria. The model was applied separately for the spring and winter to accommodate seasonal changes in the intensity and spatial distribution of conservation areas and threats across the site. Separate zoning plans were developed for each of the two main seasons. The zoning plan of the spring season, which is the birds breeding season, included three management zones; the special conservation zone, the conservation buffer zone, and the wise use zone. The winter zoning plan, where the bird feeding activity was the major activity includes two zones: a special conservation zone and a wise use zone. Thus, in cases like Sabkhat Al-Jabboul, where the wetlands are subject to significant seasonal variations, in their ecology and human utilization, it is recommended that flexible seasonal zoning plans are developed to assist in the organization of permitted activities, and to reduce the potential human impacts throughout the year.     

Multi objective land allocation (MOLA) for zoning Ghamishloo Wildlife Sanctuary in Iran

Protected area zoning is an approach towards decreasing conflict between the possible uses of land and providing an opportunity for policy making. GIS data processing and spatial analysis along with decision analysis techniques, were used in this study to define zones for Ghamishloo Wildlife Sanctuary according to I.U.C.N. category IV in Isfahan Province of Iran. We used multi-criteria evaluation and multi-objective land allocation for zoning the sanctuary, which covers an area of about 866 km². First, we prepared a land use map of the area using classification of the IRS 6 (AWiFS) data of May 2005. For zoning this region, nine major criteria including wildlife habitat, vegetation cover, soil, distance to historical places, water resources, road, scenic beauties in the landscape, and also to residential areas, and to the core zone were considered. We used the analytical hierarchy process to derive weights of the criteria and then applied a weighted linear combination technique to combine the factors. The degree of suitability was defined by applying Fuzzy membership function. The wildlife sanctuary was divided into four zones including conservation, recreation, rehabilitation, and cultural zones, consisting of 69%, 21%, 9.5% and 0.5% of the area, respectively. Finally, multi-objective land allocation (MOLA) function was used for allocation of the sanctuary's land area to the zones which produced reasonable results.     

深圳市不同功能区土壤表层重金属污染及其综合生态风险评价

在综合考虑深圳市城市功能区分异特征的基础上,进行全市表层土壤系统采样,全面监测土壤表层8种重金属元素污染状况,分析不同重金属元素含量的统计学特征,探讨不同城市功能区对土壤表层重金属污染的影响,采用内梅罗指数和潜在生态危害指数评估不同重金属元素和不同城市功能区的生态风险水平,分别进行基于两种方法的全市重金属污染生态风险分区。结果表明: 1)深圳市土壤表层的Mn、Ni、Cr和Pb 4种元素受人为活动的影响程度较低,Cd、Zn、Cu和As 4类元素受人为活动影响较大。地表环境约束因素背景下的高强度城市化和工业化过程,是各种重金属污染区域分异和功能区分异的决定性因素。2)深圳市土壤重金属污染风险较高的重金属元素为Cd、Zn、Cu和Pb,特别是Pb污染问题尤为突出,必须加强管控工作。深圳市总体土壤表层重金属污染风险水平高于国内相关城市,需要引起足够重视。3)内梅罗指数法和潜在生态危害指数法的侧重点不同,在单一重金属元素风险判断、不同城市功能区生态风险的总体评价,以及市域土壤重金属污染生态风险分级评价方面结果差异较大,组合使用效果更好。     

基于主体功能区划的湖南省生态系统服务供需关系演变

生态系统服务供需关系研究是自然资源开发和生态环境保护空间差异化管控的重要依据,基于主体功能区划视角的研究对构建生态安全格局、促进区域经济可持续发展具有重要意义。以湖南省各县域为研究单元构建湖南省生态系统服务供需评估指数,运用ESSD系数、局部空间自相关等方法,将湖南省主体功能区划实施前（2006-2011年）和实施后（2012-2017年）两个时间段作对比,分析生态系统服务供需关系的时空变化及空间相关性特征。研究结果表明：（1）主体功能区划政策对湖南省有效保护生态系统,稳定供需关系产生积极导向作用。（2）湖南省生态系统服务供需系数存在显著的空间异质性,始终呈现西高东低的空间分布特征。各类功能区的生态系统服务供需关系存在较大差异,重要开发区主要表现为供不应求,重要生态功能区主要表现为供过于求,农产品主产区主要表现为供需均衡。（3）湖南省生态系统服务供需关系空间负相关性增强,生态系统服务供需空间平衡性差异加剧。     

锡林河流域综合管理信息系统研发与应用

流域综合管理信息系统是集成多主题流域信息,服务流域综合管理决策的工具。本文基于GIS技术,设计了锡林河流域水质评价、流域分析和灌溉需水估算模型,研制了锡林河流域综合管理信息系统,并在系统中集成了数据管理、查询、更新、处理、模型分析和输出等多种功能,在栅格水平上实现了模型参数的输入、传递、计算及显示与分析。其中,水质评价模型以遥感影像为基本信息源,实现水质评价指标实时监测与估算,应用影响因子与水质评价指标的回归系数,分析影响水质变化的关键影响因素;流域分析模型具备确定流向、估算流域累积流量并判定流域分区等功能;农业灌溉需水计算模型实现了在已有降雨条件下锡林河流域年灌溉需水量的估算。锡林河流域综合管理信息系统为该流域现代化管理和综合治理提供了决策参考。     

基于人工神经网络的区域水环境承载力评价模型及其应用

在分析水环境承载力概念及人工神经网络技术基础之上,从阈值角度出发,建立了基于人工神经网络的区域水环境承载力评价模型,并将其应用于辽宁省水环境承载力评价,通过模型计算得到该省水环境承载能力指数。结果表明,2000—2004年,辽宁省水环境承载能力指数分别为0·29、0·36、0·32、0·37和0·43,整体上呈上升趋势,但承载力依然较弱。本文提出的水环境承载力评价模型具有结构简单、建模方便的特点,评价结果可以直观地反映区域水环境承载状态。