孫然好, 程 先,2, 陳利頂,*

1 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實驗室,北京 100085 2 中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049

對水生態(tài)功能進(jìn)行辨識和分區(qū)是進(jìn)行流域生態(tài)管理的科學(xué)基礎(chǔ)和重要依據(jù)[1-2]。目前國內(nèi)水生態(tài)功能分區(qū)/區(qū)劃存在以下問題：(1)多定性考慮不同要素間的相互關(guān)系,對于生態(tài)系統(tǒng)之間的功能聯(lián)系考慮的不足;(2)多考慮人類活動和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對水資源的需求,未充分考慮生物、陸地生態(tài)系統(tǒng)對水環(huán)境的需求及兩者關(guān)系;(3)多以水體現(xiàn)狀使用功能進(jìn)行劃分,缺乏對水生態(tài)系統(tǒng)完整性和區(qū)域分異性的考慮。造成這種狀況的主要原因是：污染控制未能體現(xiàn)“分區(qū)、分類、分級、分期”的水環(huán)境管理理念,對流域整體的系統(tǒng)性認(rèn)識不足?！八鷳B(tài)功能分區(qū)”正是在上述背景下提出來的,基于流域水生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn),以流域內(nèi)不同尺度的水生態(tài)系統(tǒng)及其影響因素為研究對象,探討水生態(tài)保護(hù)目標(biāo)及其實現(xiàn)途徑,從而為地表水質(zhì)控制單元劃分、區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)。

國際上對流域水生態(tài)功能進(jìn)行分區(qū)和管理有許多成功案例,比如美國的田納西流域、切薩皮克流域、澳大利亞的墨累-達(dá)令流域等。美國的水環(huán)境生態(tài)分區(qū),主要按照土地利用、地貌類型、潛在植被和土壤類型進(jìn)行四級劃分[3-5]。歐盟的水環(huán)境生態(tài)分區(qū),也主要基于地形、生物、生態(tài)要素的異質(zhì)性特征,“從上到下”按等級框架研究水生態(tài)系統(tǒng)[6]。澳大利亞的水環(huán)境生態(tài)分區(qū),綜合考慮了氣候(周期變化和降雨量)、地理(海拔和地形)和植被(結(jié)構(gòu)和組成)因子對水生態(tài)系統(tǒng)的影響。從國外水生態(tài)功能分區(qū)研究可以看出,流域水生態(tài)功能分區(qū)需要綜合考慮陸地生態(tài)系統(tǒng)特征和水生態(tài)系統(tǒng)特征,根據(jù)水生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響來“以水定陸”、以陸地生態(tài)系統(tǒng)為管理單元進(jìn)行“以陸控水”。

國內(nèi)比如遼河流域進(jìn)行的多級分區(qū)[7-9],其它重要流域也進(jìn)行了探索性工作[10-15]。自“十一五”以來,國家水體污染控制與治理科技重大專項專門開展了對重點(diǎn)流域的水生態(tài)功能分區(qū)研究,包括遼河、松花江、淮河、海河、東江、黑河、太湖、巢湖、滇池、洱海等,多數(shù)流域側(cè)重于一級二級區(qū)的研究[16-18]?！笆濉逼陂g部分流域繼續(xù)開展了相關(guān)研究,完成了三級分區(qū)[19-22]。海河流域處于我國社會經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的地區(qū),生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾日益突出,而長期以來缺乏對該區(qū)域水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的系統(tǒng)調(diào)查和特征分析。因此,迫切需要對海河流域水生態(tài)功能進(jìn)行分區(qū)定位,全面系統(tǒng)認(rèn)識海河流域水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能。此外,海河流域作為我國半濕潤地區(qū)的典型流域,具有代表性的氣候和地形特點(diǎn),水生態(tài)功能分區(qū)研究不僅能夠為區(qū)域水資源管理和生態(tài)安全構(gòu)建提供支持,同時也可以為類似流域的水環(huán)境管理提供參考。

1 研究區(qū)概況與分區(qū)基礎(chǔ)

1.1 研究區(qū)概況

海河流域包括海河干流、灤河和徒駭馬頰河3大水系、7大河系、10條骨干河流,面積約32萬km2。海河流域山地和平原面積分別占60%和40%,太行山、燕山以西、以北分布面積較廣的黃土高原,平原大致可分為山前洪沖積平原、中部河流泛濫平原和濱海平原。海河流域從東到西地帶性植被依次為森林、灌叢、稀疏灌草叢等。流域西北部多為鈣層土,中北部淋溶土、半淋溶土,中南部半淋溶土、初育土,中東部水成土、半水城土,東部沿海鹽堿土。海河流域年均降水量的80%集中在汛期,降水量由東南向西北逐漸減少。多年平均水資源總量3.7×1010m3,流域水資源開發(fā)利用率達(dá)到了98%,耗水率達(dá)70%。近年來,在各級支流近10000 km河長中,已有4000 km河道長年干涸,主要河道中下游年均斷流達(dá)300天左右。海河流域平均人口密度為371人/km,為全國平均人口密度的3.47倍。作為全國主要糧食產(chǎn)區(qū)之一,共有耕地1.09×105km2,約占全國的11%。流域?qū)儆诘湫偷馁Y源性缺水地區(qū),目前以不足全國1.3%的水資源量,承擔(dān)著10%的人口和13%的GDP。

1.2 水生態(tài)功能一級二級區(qū)

海河流域在“十一五”期間完成了水生態(tài)功能一級二級分區(qū)[23-24],本文主要探討三級分區(qū)。在前期研究中,選擇地貌、氣候、水文作為一級分區(qū)因子,植被、土壤作為二級分區(qū)因子,然后結(jié)合流域特點(diǎn),篩選出針對性的指標(biāo)體系。根據(jù)地貌類型、干燥度和徑流深的空間異質(zhì)性特征,利用插值方法分別繪制出3個指標(biāo)因子的分級圖,得到矢量分區(qū)圖,疊置形成一級區(qū)圖。然后,對土壤類型和植被覆蓋類型進(jìn)行空間聚類,根據(jù)聚類結(jié)果分別繪制出這2個指標(biāo)因子的矢量圖。對這2個矢量圖和一級分區(qū)矢量圖進(jìn)行疊置,確立二級分區(qū)圖。最終,共劃分了6個一級區(qū)、16個二級區(qū)(圖1)。

圖1 海河流域水生態(tài)功能一級和二級分區(qū)Fig.1 First- and second- level of eco-regions in the Haihe River Basin

1.3 三級區(qū)數(shù)據(jù)收集和處理

三級分區(qū)以小流域為基本單元,利用1∶5萬DEM和SWAT模型提取子流域。利用已有河網(wǎng)數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn),在平原地區(qū)對1∶5萬DEM進(jìn)行填洼等前處理,提取更加詳細(xì)的河網(wǎng)和小流域,最后得到小流域2957個,平均流域面積105 km2,計算各個小流域的累積匯水柵格、流向圖、水系級別等信息。

社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)來自于流域8個省市2010年的統(tǒng)計年鑒,土地利用來自于2010年的1∶10萬土地利用圖。社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)多基于縣級行政單元,而三級分區(qū)是基于小流域集水單元進(jìn)行劃分。我們采取了基于土地利用賦權(quán)的方法[25],比如農(nóng)業(yè)用水和化肥使用更多集中在農(nóng)田,工業(yè)用水和污水排放則集中于城鎮(zhèn)用地,牲畜飼養(yǎng)則更多在農(nóng)村用地。通過在不同土地利用斑塊的社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)賦權(quán)后,可以得到各個小流域的社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)。相比單純基于流域面積權(quán)重的社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)空間化,本研究使用的方法更能體現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)活動的主要成因和途徑,具有更高的精度。

為充分了解流域水生態(tài)系統(tǒng)特征,共設(shè)置了249個采樣點(diǎn)(圖2),主要監(jiān)測水質(zhì)、底棲動物、藻類和魚類特征。采樣點(diǎn)的布設(shè)主要在干流和較大支流的上、中、下游各設(shè)1個點(diǎn),在2013—2015年每年的雨季前后兩次采樣。水質(zhì)數(shù)據(jù)采用多參數(shù)水質(zhì)儀(YSI 6600V2, YSI公司, 美國)現(xiàn)場測定pH值、水溫、溶解氧、混濁度、電導(dǎo)率等,將水樣用車載冰箱帶回野外實驗室后,用紫外分光光度計(PhotoLab S12, WTW公司,德國)分析TN、NH3-N、NO3-N、TP、COD。底棲生物、藻類的采樣時間、地點(diǎn)與水體采樣保持一致,帶回實驗室進(jìn)行種類鑒定。魚類調(diào)查困難較大,采用掛網(wǎng)、電魚等多種方式,只在52個點(diǎn)位捕獲魚類。

圖2 海河流域河流采樣點(diǎn)Fig.2 Sampling sites in the Haihe River Basin

生物多樣性Shannon-Wiener指數(shù)(H′)[26]

(1)

式中,ni為第i種(或?qū)?藻類的細(xì)胞密度(底棲動物、魚類生物量);N為采樣點(diǎn)1 L水樣中藻類總細(xì)胞密度(底棲動物、魚類總生物量);S為物種(或?qū)?數(shù)。

Berger-Parker優(yōu)勢度指數(shù)(B-P)[27-28]

(2)

式中,Nmax為最富集類群的藻類細(xì)胞密度(底棲動物、魚類生物量);N為1 L水樣中全部類群的藻類總細(xì)胞密度(底棲動物、魚類總生物量)。

2 分區(qū)方法

2.1 分區(qū)原則

三級分區(qū)目的是揭示陸地生態(tài)系統(tǒng)對水生態(tài)系統(tǒng)的承載功能和脅迫效應(yīng),明確人類活動脅迫背景下的水生態(tài)系統(tǒng)類型及組合特征(圖3)。基本原則包括：

(1)陸水耦合原則。陸地生態(tài)系統(tǒng)對水生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生直接影響,而通過水生態(tài)系統(tǒng)調(diào)整陸地生態(tài)系統(tǒng)的基本單元和管理方法,從而實現(xiàn)“以水定陸、以陸控水”,兩者相互影響、相互制約。通過陸地指標(biāo)對水生態(tài)系統(tǒng)形成和維持的區(qū)域因子進(jìn)行分區(qū),但是每個指標(biāo)需要對水生態(tài)系統(tǒng)具有明確的影響。通過陸地生態(tài)系統(tǒng)和水生態(tài)系統(tǒng)的相互反饋,最終實現(xiàn)較為理想的陸地分區(qū)管理和水生態(tài)目標(biāo)。

(2)集水單元完整性原則。三級區(qū)最基本的分區(qū)單元定為小流域,體現(xiàn)小流域整體的一致性,以及不同小流域之間的差異性。

(3)人類活動脅迫的主導(dǎo)性原則?；诤：恿饔蛉祟惢顒訌?qiáng)烈,水資源和水環(huán)境受到嚴(yán)重脅迫,三級區(qū)中人類活動和土地利用的影響尤其需要刻畫,人類脅迫背景下的水生態(tài)系統(tǒng)類型及組合會產(chǎn)生不同的水生態(tài)功能。

(4)河流類型與功能相統(tǒng)一的原則。三級區(qū)中要體現(xiàn)河流類型差異,河流上下游和干支流的差異,以及這些差異可能對水量、水質(zhì)、河流生境的影響。

圖3 三級分區(qū)的技術(shù)路線圖Fig.3 Framework of third-level eco-region regionalization in the Haihe River Basin

2.2 分區(qū)指標(biāo)

三級分區(qū)指標(biāo)需要具有時間上的穩(wěn)定性、空間上的異質(zhì)性、生態(tài)要素因果關(guān)聯(lián)性等。主要從以下幾個方面進(jìn)行考慮：

(1)水資源脅迫與承載功能：通過文獻(xiàn)調(diào)研,首先確定了一系列的備選指標(biāo),其中生活用水強(qiáng)度(t/km2)、工業(yè)用水強(qiáng)度(t/km2)、農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度(t/km2)3個指標(biāo)是水資源脅迫強(qiáng)度的最直接因素,其它指標(biāo)更多是間接的影響這3個用水強(qiáng)度指標(biāo)。水資源的承載功能的備選指標(biāo)中,小流域面積(km2)和平均匯水強(qiáng)度(km2)是小流域匯水能力的直接度量指標(biāo)。水庫總庫容(億m3)能夠反映人類工程措施對水資源的承載能力,以及對于洪水調(diào)蓄、水源涵養(yǎng)等的支持力度。

(2)水環(huán)境脅迫與承載功能：生活排水強(qiáng)度(t/km2)、工業(yè)排水強(qiáng)度(t/km2)、化肥使用強(qiáng)度(kg/km2),能夠從生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)3個最主要的方面提供直接的依據(jù)。能夠刻畫水環(huán)境承載功能,或者能夠維持營養(yǎng)物循環(huán)能力的一些指標(biāo),包括流域平均坡度、流域形狀指數(shù)(LSI)、河流比降、河網(wǎng)密度等。根據(jù)文獻(xiàn)研究,流域平均坡度和流域形狀指數(shù)能夠影響水文條件,如流速、流量等,是能夠影響營養(yǎng)物循環(huán)的重要因子。坡度與大多數(shù)的地形參數(shù)具有相關(guān)性,但坡度和形狀指數(shù)是反映垂直和水平兩個尺度上的影響因子,兩者之間沒有關(guān)聯(lián)性,可以同時作為必選指標(biāo)。

(3)河流生境脅迫與承載功能：主要體現(xiàn)人類活動的影響,尤其是自然地表與人工地表的比例、濕地比例等。土地利用強(qiáng)度代表人類活動對河流生境的脅迫壓力。濕地比例能反映流域內(nèi)河流生境的承載能力。

(4)河流類型與生態(tài)功能的統(tǒng)一性：河流類型通常與特定的生態(tài)功能相結(jié)合,比如干支流、上下游、源頭河流、入海河流,以及通過彎曲度、比降、流速等分類。河流級別是以上各種河流類型劃分的代表指標(biāo),具有最穩(wěn)定的特征、最廣泛的代表性。不同級別河流為水生生物提供的生境條件不一樣,適合于不同的物種分布和群落組成。根據(jù)河流級別差異,將水生態(tài)功能區(qū)進(jìn)行二次劃分,形成河流類型相對一致的水生態(tài)功能區(qū)。

為了計算簡便,將人類活動對水資源、水環(huán)境、生境的影響設(shè)為相等權(quán)重(表1)。

3 結(jié)果

3.1 空間格局特征

三級區(qū)指標(biāo)的空間聚類在各個二級區(qū)內(nèi)進(jìn)行,在ArcGIS平臺的空間聚類模塊下劃分了三級區(qū)。但是這種劃分存在很多的不確定、錯誤斑塊,需要手工的判讀和取舍。取舍的原則首先參考DEM、河網(wǎng)數(shù)據(jù),其次要盡量使不同二級區(qū)間的三級區(qū)保持連續(xù)性,最后要在分類詳細(xì)程度和分類準(zhǔn)確程度之間取得平衡。最終,將2957個子流域疊加二級區(qū)后劃分成3620個斑塊,通過聚類分析得到211個三級類型。再根據(jù)人工判讀,對508個斑塊的屬性進(jìn)行了重命名,總體的人工判讀率為14%,得到73個三級區(qū) (圖4)。

3.2 分區(qū)結(jié)果評價

據(jù)2013—2015年調(diào)查數(shù)據(jù)和評價需要,藻類和魚類鑒定到種,底棲動物鑒定到科。海河流域藻類共計5門、7綱、15目、28科、61屬、159種,底棲動物共計3門、7綱、23目、117科、300屬,魚類采集到10目15科43屬54種。為了獲取較為穩(wěn)定的水生生物指標(biāo),我們將多次采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行平均,在每個子流域分析水生態(tài)系統(tǒng)特征和社會經(jīng)濟(jì)特征的相關(guān)性。表2統(tǒng)計了分區(qū)指標(biāo)與水質(zhì)、水生生物指標(biāo)的相關(guān)性,從顯著性(P<0.05,P<0.01)可以看出多數(shù)分區(qū)指標(biāo)能夠從不同方面反映水生態(tài)系統(tǒng)的異質(zhì)性。

(1)對水生態(tài)健康的影響：小流域面積、林草地比例、小流域坡度、化肥使用強(qiáng)度等影響較為明顯;(2)對水環(huán)境特征的影響：化肥使用強(qiáng)度、林草地比例、生活用水強(qiáng)度、生活污水強(qiáng)度、小流域面積和坡度等影響較為明顯;(3)對藻類的影響：工業(yè)污水強(qiáng)度和林草地比例是比較明顯的指標(biāo);(4)對底棲動物的影響：工業(yè)用水強(qiáng)度、工業(yè)污水強(qiáng)度、濕地比例、小流域坡度和林草地比例的影響明顯;(5)對魚類的影響：多數(shù)分區(qū)指標(biāo)表現(xiàn)出了較為明顯的相關(guān)性,如農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度、化肥使用強(qiáng)度、工業(yè)用水和污水強(qiáng)度、小流域的面積、形狀、坡度、林草地比例等。相對地,生活用水和污水強(qiáng)度對魚類群落影響不明顯。

表1 三級分區(qū)指標(biāo)及權(quán)重

4 討論

海河流域現(xiàn)有分區(qū)方案大致分為以下幾類：自然地理區(qū)劃、生態(tài)功能區(qū)劃、水功能區(qū)劃、生態(tài)水文區(qū)劃、水資源區(qū)劃等。通過綜合比較海河流域現(xiàn)有分區(qū)方案(表3),水生態(tài)功能三級分區(qū)在以下幾個方面有所改進(jìn)：

(1)在陸水耦合方面有所加強(qiáng)

自然地理區(qū)劃考慮了地貌、氣候、水文、土壤和植被等環(huán)境因素的空間特征;生態(tài)功能區(qū)劃突出了人類活動對生態(tài)環(huán)境問題的影響;水功能區(qū)劃以流域為單元進(jìn)行逐級劃分,僅僅是對可見水體的功能劃分;生態(tài)水文區(qū)劃強(qiáng)調(diào)區(qū)域的水文、水資源特征;水資源區(qū)劃偏重于社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)?，F(xiàn)有多數(shù)方案僅針對陸地生態(tài)系統(tǒng)或者水生態(tài)系統(tǒng),忽略了兩者之間的關(guān)聯(lián)性。水生態(tài)功能分區(qū)是為實現(xiàn)“分級”“分類”“分區(qū)”“分期”的管理目標(biāo),將綜合區(qū)劃和專題區(qū)劃有機(jī)結(jié)合。這種有機(jī)結(jié)合體現(xiàn)在多級區(qū)劃上,其中一級、二級區(qū)劃屬于綜合區(qū)劃,綜合考慮多種自然環(huán)境因素;三級區(qū)劃屬于專題區(qū)劃,針對具體水生態(tài)環(huán)境問題進(jìn)行分區(qū)。水生態(tài)功能分區(qū)需要在不同級別針對性區(qū)分主控要素,我們根據(jù)流域的地形、水文、氣候、植被和土壤等生態(tài)特征,劃分了水生態(tài)功能的一級、二級分區(qū),在此基礎(chǔ)上考慮人類活動對水生態(tài)系統(tǒng)的脅迫效應(yīng),進(jìn)行水生態(tài)功能三級區(qū)劃分?？紤]到管理需要以及指標(biāo)穩(wěn)定性,在分區(qū)指標(biāo)的選擇中完全以陸地生態(tài)系統(tǒng)的指標(biāo)為主,沒有將水生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)納入分區(qū)指標(biāo),只是作為分區(qū)指標(biāo)選擇、分區(qū)結(jié)果驗證使用。

(2)在管理需求方面增加針對性

海河流域現(xiàn)有分區(qū)方案既有綜合性區(qū)劃,又有專題區(qū)劃。大部分自然地理區(qū)劃和生態(tài)功能區(qū)劃屬于綜合區(qū)劃,綜合了多個自然因子或社會經(jīng)濟(jì)因子,區(qū)劃不是針對某一項社會需要。專題區(qū)劃則是圍繞某一環(huán)境或社會因素進(jìn)行分區(qū),例如水功能區(qū)劃主要圍繞水對人類的服務(wù)功能進(jìn)行分區(qū)。與水生態(tài)相關(guān)的一些區(qū)劃方案都力求打破行政邊界的束縛,多以流域邊界為區(qū)劃范圍,根據(jù)流域的自然屬性進(jìn)行分區(qū)。但是,由于中國實行以行政區(qū)為基礎(chǔ)的管理體系,即使成立一個統(tǒng)籌全流域的職能部門,也必須讓各行政區(qū)最終實施。要打破這種尷尬的局面,還需要充分融合自然邊界和行政界線。現(xiàn)有多數(shù)方案在基本分區(qū)單元、分區(qū)目標(biāo)等方面脫離了管理部門的實際需求。本研究的水生態(tài)功能三級分區(qū)綜合考慮了流域邊界和行政區(qū)劃,在空間單元上容易管理;根據(jù)“以水定陸、以陸控水”的原則,容易據(jù)此制定針對性的管理方案。

表3 海河流域的各種分區(qū)方案比較

分區(qū)性質(zhì)Eco-regioncategory分區(qū)名稱Eco-regionname研究者Researcher分區(qū)特色Eco-regionfeature自然地理區(qū)劃Regionalizationofphysicalgeography中國自然區(qū)劃草案羅開富[29]根據(jù)季風(fēng)劃分一級區(qū)，然后劃出過渡區(qū)，再依據(jù)地形劃出副區(qū)。按自然特征而劃分中國綜合自然區(qū)劃黃秉維[30]根據(jù)熱量劃分熱量帶，根據(jù)水分劃分自然地區(qū)，根據(jù)干燥度劃分干濕地區(qū)，再以土壤、植被為依據(jù)劃分自然地帶。區(qū)劃服務(wù)對象是農(nóng)業(yè)中國自然區(qū)劃概要席承藩[31]根據(jù)地貌和季風(fēng)劃分3大區(qū)域，再根據(jù)溫度劃分溫度帶，溫度帶內(nèi)再劃分區(qū)。以地貌和氣候為劃分指標(biāo)，未重視土壤和植被條件中國自然地理區(qū)劃任美鍔[32]主要依據(jù)地貌、氣候等自然差異進(jìn)行3級區(qū)劃，同時考慮了人類改造和利用自然的不同方向中國自然區(qū)劃方案趙濟(jì)[33]依據(jù)溫度條件和水分條件組合進(jìn)行區(qū)劃，考慮了人類對自然環(huán)境的開發(fā)利用方向，區(qū)劃單元充分照顧了地貌的完整性生態(tài)功能區(qū)劃Regionalizationofecologicalfunctions對于中國各自然區(qū)的農(nóng)、林、牧、副、漁業(yè)發(fā)展方向的意見侯學(xué)煜[34]按照熱量劃分氣候帶和區(qū)域，根據(jù)大氣、水、熱的結(jié)合狀況劃分自然區(qū)。關(guān)注水熱狀況和區(qū)內(nèi)的耕作制度全國生態(tài)功能區(qū)劃環(huán)境保護(hù)部，中國科學(xué)院[35]突出了主要生態(tài)環(huán)境問題和人類活動的影響。主要根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)空間特征，生態(tài)敏感性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能等特征進(jìn)行劃分水功能區(qū)劃Regionalizationofwaterfunctions中國水功能區(qū)劃水利水電規(guī)劃設(shè)計院[36]以流域為單元，對水域功能劃分，忽視生態(tài)系統(tǒng)整體特征生態(tài)水文區(qū)劃Regionalizationofecologicalhydrology中國河流生態(tài)水文分區(qū)方案尹民等[37]結(jié)合生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)與水文水資源狀況，應(yīng)用專家判斷與定性分析等方法，將全國劃分為3個級別的水文區(qū)水資源區(qū)劃Regionalizationofwaterresources海河流域水資源管理分區(qū)研究柳長順等[38]指標(biāo)體系包括環(huán)境、糧食、水資源和社會經(jīng)濟(jì)4大類30個指標(biāo)。根據(jù)最小研究單元的聚類分析結(jié)果，自下而上合并分區(qū)單元

(3)分區(qū)方法方面更加綜合

從分區(qū)方法上看,絕大部分區(qū)劃都采用了分級、分區(qū)的基本方法。在具體分區(qū)技術(shù)上,大部分區(qū)劃方案都采用自上而下,逐級劃分的分區(qū)技術(shù)。有少數(shù)區(qū)劃方案采用自下而上,合并小區(qū)域單元為大區(qū)域單元的分區(qū)技術(shù)。因此,不同級別分區(qū)、不同目標(biāo)分區(qū)盡量采用針對性的分區(qū)方法。海河流域水生態(tài)功能分區(qū)充分吸收了兩種分區(qū)方法的優(yōu)點(diǎn)。一級二級區(qū)采用“自上而下”的分區(qū)方法,主要根據(jù)地域分異規(guī)律以及水生態(tài)系統(tǒng)的異質(zhì)性分析,按區(qū)域內(nèi)相對一致性和區(qū)域共軛性劃分出最高級分區(qū)單位,逐級向下劃分低級的單元,適合于大尺度的宏觀格局分區(qū)。該方法可以集成已有研究成果和專家經(jīng)驗,體現(xiàn)水生態(tài)功能的宏觀規(guī)律性。三級分區(qū)采用“自下而上”的分區(qū)方法,主要基于生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分類指標(biāo),并根據(jù)各指標(biāo)反映的水生態(tài)功能信息對其進(jìn)行篩選,通過空間聚類獲得分區(qū)結(jié)果[39]。

5 結(jié)論

海河流域共劃分了6個一級區(qū)、16個二級區(qū)、73個三級區(qū),充分考慮了陸地自然要素和人類活動的影響,體現(xiàn)了水生態(tài)功能管理的“分區(qū)”、“分級”、“分類”、“分期”目標(biāo)。一級二級區(qū)基于宏觀自然要素的識別,為區(qū)域規(guī)劃與分區(qū)管理提供基礎(chǔ)生態(tài)背景,可以為土地利用規(guī)劃與調(diào)控、水資源空間調(diào)配與合理利用等提供科學(xué)支撐。三級區(qū)可以應(yīng)用于中小尺度的環(huán)境管理,包括為區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展提供科學(xué)依據(jù),為基于分區(qū)單元的環(huán)境污染負(fù)荷確定、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局與區(qū)域協(xié)調(diào)等服務(wù)。后續(xù)可以據(jù)此對河段進(jìn)行精細(xì)化管理,根據(jù)區(qū)域水生態(tài)目標(biāo)、水生生物保護(hù)物種等提出具體的管理措施。

本研究存在進(jìn)一步改進(jìn)空間,最終的73個分區(qū)中,有4個分區(qū)沒有較大的地表水系,分區(qū)結(jié)果僅是反映了陸地生態(tài)系統(tǒng)對于水生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響。這在具體的水生態(tài)管理實踐中需要明確潛在影響和現(xiàn)實影響,從而制定更加針對性和科學(xué)的管理策略。

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