以流域水生態(tài)功能分區(qū)方案支撐全國水環(huán)境管理
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中德聯(lián)合開展遼河流域水生態(tài)調(diào)查
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遼河流域魚類調(diào)查
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重點流域水生態(tài)健康報告卡
當(dāng)前，我國一些地區(qū)水環(huán)境質(zhì)量差、水生態(tài)受損重、環(huán)境隱患多等問題十分突出，不僅影響和損害群眾健康，也不利于社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展。為全面改善水環(huán)境，我國出臺了《水污染防治行動計劃》，為“十三五”直至2049年的水環(huán)境管理提出了總體目標(biāo)、工作目標(biāo)和考核指標(biāo)，其中明確提出建立流域水生態(tài)功能區(qū)體系。
長期以來，我國水環(huán)境保護是按照水功能區(qū)來進行水污染控制的，然而這種水污染控制沒有考慮到水體所屬的陸地單元，已有的區(qū)劃由于不能很好地建立陸域自然地理要素和環(huán)境壓力與水環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系，不能滿足水環(huán)境質(zhì)量的改善。在此情況下，基于流域水生態(tài)空間異質(zhì)性，對水環(huán)境管理的單元進行科學(xué)的劃定，形成具有水陸一致性及“三水”統(tǒng)一性的管理單元，并制定監(jiān)測方案、評價方法、生態(tài)保護目標(biāo)和管理措施，為落實“三線”管理提供技術(shù)支持就變得十分必要。
此前，“水體污染控制與治理”科技重大專項的“十一五”課題“流域水生態(tài)功能評價與分區(qū)技術(shù)課題”已經(jīng)開展了水生態(tài)功能分區(qū)理論和方法研究，但是課題最后僅僅形成了重點流域的分區(qū)方案，尚未形成全國分區(qū)方案以及分區(qū)管理體系，尚不能支撐全國流域水質(zhì)目標(biāo)管理策略的實施。
為此，“十二五”課題“流域水生態(tài)保護目標(biāo)制定技術(shù)”確定以構(gòu)建全國流域水生態(tài)功能分區(qū)管理技術(shù)體系為目標(biāo)，針對全國分區(qū)方案尚未形成、水生態(tài)保護目標(biāo)制定和功能區(qū)適應(yīng)性管理技術(shù)薄弱等問題，提出了全國水生態(tài)功能區(qū)劃分方案，建立了“功能區(qū)劃分-健康評價-生態(tài)目標(biāo)制定-管理決策”的分區(qū)管理技術(shù)體系。
構(gòu)建全國水生態(tài)功能分區(qū)方案，支撐全國水污染防治工作
我國將水體劃分為保護區(qū)、飲用水源區(qū)、工業(yè)用水區(qū)、農(nóng)業(yè)用水區(qū)、漁業(yè)用水區(qū)、景觀娛樂用水區(qū)和過渡區(qū)等功能區(qū)，根據(jù)相應(yīng)功能來確定環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)，依據(jù)水功能區(qū)進行水污染控制。然而，以水功能區(qū)進行污染防治只是一種污染控制階段的管理方式，割裂了陸水相互關(guān)系以及“水資源、水環(huán)境和水生態(tài)”系統(tǒng)特征。構(gòu)建全國水生態(tài)功能分區(qū)方案，是將我國水環(huán)境管理推進到流域生態(tài)保護與恢復(fù)階段、建立我國水環(huán)境精細化管理體系的基礎(chǔ)。
據(jù)課題組相關(guān)負責(zé)人介紹，針對全國水生態(tài)功能分區(qū)，課題組收集和構(gòu)建了全國從二十世紀(jì)五十年代以來魚類、兩棲動物、爬行動物、大型水生植物以及貝類共5個類群生物數(shù)據(jù)庫，開展了全國水生態(tài)空間格局分布規(guī)律研究，進一步明確了國家尺度上的水生態(tài)影響因素。
在“十一五”課題典型流域三級分區(qū)方案成果的基礎(chǔ)上，“十二五”課題構(gòu)建了基于流域單元、行政區(qū)單元相耦合的全國分區(qū)框架體系，并綜合統(tǒng)一性、等級性和尺度、區(qū)域共軛以及綜合性和主導(dǎo)性原則，提出了影響水生生物地理分布格局的降水、年內(nèi)月降水極差、積溫、海拔等分區(qū)指標(biāo)，最終建立起一套基于水生態(tài)數(shù)據(jù)集構(gòu)建及空間異質(zhì)性分析、水生態(tài)功能分區(qū)指標(biāo)篩選、水陸一致性的定量劃分、壓力-狀態(tài)水生態(tài)評價的全國水生態(tài)功能一、二級分區(qū)方法。負責(zé)人告訴筆者，這一工作為全國水生態(tài)功能區(qū)管理奠定了基礎(chǔ)。
典型流域小尺度分區(qū)單元劃分是課題組面臨的一個技術(shù)問題。據(jù)介紹，課題組分別以遼河、太湖作為河流型和湖泊型流域的典型案例，從兩種類型流域特征出發(fā)，在水生態(tài)離散型指標(biāo)空間插值、水生境分類、保護物種生境識別、水生態(tài)功能判別和小尺度水陸一體化生境單元劃分等技術(shù)上取得了突破，并對遼河、太湖兩個典型流域的水生態(tài)健康、水生環(huán)境質(zhì)量和水生態(tài)功能進行了評價。課題組因此提出了河流型流域、湖泊型流域的四級分區(qū)指標(biāo)，即河道類型、水文條件、河岸土地利用、水化學(xué)特征，以及基于生境類型的四級分區(qū)方法。在提出了四級分區(qū)方法后，課題組進一步完成了遼河流域、太湖流域的水生態(tài)功能四級分區(qū)方案，為兩個流域的精細化管理提供了技術(shù)支持。在這些研究的基礎(chǔ)上，課題組完成了《河流型流域水生態(tài)功能分區(qū)技術(shù)規(guī)范》《湖泊型流域水生態(tài)功能分區(qū)技術(shù)規(guī)范》等建議稿。
2015年，在環(huán)境保護部水環(huán)境管理司組織下，課題組完成了全國水生態(tài)功能分區(qū)方案、典型流域水生態(tài)功能分區(qū)方案以及全國控制單元劃分方案的整合，最終形成了全國流域水生態(tài)環(huán)境功能分區(qū)方案，包括10個生態(tài)流域區(qū)、338個水生態(tài)控制區(qū)和1784個水環(huán)境控制單元。分區(qū)方案還得到了環(huán)境保護部的采納應(yīng)用，這一全國水生態(tài)功能分區(qū)方案已經(jīng)應(yīng)用于環(huán)境保護部流域國控斷面設(shè)置、優(yōu)先控制單元選擇、水污染防治工作方案編制、水質(zhì)達標(biāo)考核、“十三五”流域水污染防治規(guī)劃等管理工作。
負責(zé)人表示：“這一課題突破了全國水生態(tài)空間異質(zhì)性識別、水生態(tài)功能判別和河湖流域四級分區(qū)劃分等關(guān)鍵技術(shù)，完成了全國水生態(tài)功能分區(qū)方案和遼河、太湖流域的四級分區(qū)方案，支撐了全國水污染防治工作。”
構(gòu)建水生態(tài)系統(tǒng)健康評價方法，完成全國重點流域水生態(tài)健康報告卡
生態(tài)系統(tǒng)健康的研究，興起于二十世紀(jì)八十年代中期的北美，隨著人們對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能認識的逐漸深入和對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高，生態(tài)系統(tǒng)健康狀況受到越來越多的關(guān)注，對生態(tài)系統(tǒng)健康進行評價和研究具有重要的應(yīng)用價值。當(dāng)前，國內(nèi)外許多學(xué)者和研究機構(gòu)都在進行有關(guān)確定水生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標(biāo)體系方面的研究。據(jù)介紹，此前我國的水生態(tài)系統(tǒng)健康評價還處于實驗和摸索階段，尚未形成一套成熟的方法。
為此，針對我國水生態(tài)健康評價和水質(zhì)目標(biāo)管理的需求，“水體污染控制與治理”科技重大專項在“十一五”和“十二五”期間分別設(shè)置了兩個專題，在遼河、松花江、海河、淮河、東江、黑河、太湖、巢湖、滇池、洱海10個流域開始了水生態(tài)長期調(diào)查監(jiān)測和健康評估研究工作，基本構(gòu)建了適合我國流域的水生態(tài)健康評價指標(biāo)體系、評價方法和信息平臺。
據(jù)課題組負責(zé)人介紹，水生態(tài)健康評價指標(biāo)體系包括水體基本理化（溶解氧、電導(dǎo)率、揮發(fā)酚、高錳酸鹽指數(shù)、5日生化需氧量）、營養(yǎng)鹽（總氮，總磷，氨氮）、藻類（物種豐富度、香農(nóng)-維納多樣性指數(shù)、伯杰-帕克指數(shù)、生物完整性指數(shù)）、大型底棲動物（物種豐富度、EPT類群比例、敏感指數(shù)、伯杰-帕克指數(shù)）和魚類（物種豐富度、香農(nóng)-維納多樣性指數(shù)、伯杰-帕克指數(shù)、生物完整性指數(shù)）等5個方面，共21項指標(biāo)。流域的水生態(tài)健康評價包括水體類型劃分、水生態(tài)調(diào)查、評價指標(biāo)計算、評價閾值確定與標(biāo)準(zhǔn)化、樣點的健康得分計算、流域的健康得分計算等技術(shù)環(huán)節(jié)。其中，樣點和流域的健康得分均采用多指標(biāo)綜合計算方法。流域健康綜合得分的范圍為0到1，根據(jù)流域健康綜合得分平均設(shè)定5個健康等級，包括“優(yōu)”、“良”、“一般”、“差”和“極差”。
基于所建立的評價方法，本課題組與“重點流域水生態(tài)功能三級和四級分區(qū)研究”課題組共同開展了10個重點流域水生態(tài)系統(tǒng)健康評價，完成了我國重點流域水生態(tài)健康報告卡。
課題結(jié)果表明，我國流域健康綜合評價的平均得分為0.46，其健康狀態(tài)處于一般等級，水生態(tài)系統(tǒng)退化嚴(yán)重，整體狀況堪憂。在所選的10個重點流域水生態(tài)系統(tǒng)健康評價的具體表現(xiàn)上，相關(guān)負責(zé)人介紹說：“在所選取的10個流域中，洱海全流域綜合評估平均得分為0.67，生態(tài)系統(tǒng)健康整體呈‘良好’狀態(tài)；松花江、遼河、淮河、東江、太湖、巢湖、滇池水生態(tài)系統(tǒng)健康整體呈‘一般’狀態(tài)；黑河全流域水生態(tài)系統(tǒng)健康整體上呈‘差’狀態(tài)，海河流域健康狀況呈現(xiàn)‘極差’狀態(tài)。”
他說：“報告卡全面揭示了我國水環(huán)境質(zhì)量改善與水生態(tài)保護狀況，提升了老百姓對水環(huán)境質(zhì)量改善的認知，對加快形成以水生態(tài)健康保護為核心的水環(huán)境管理體系起到了支撐作用。”
突破生態(tài)閾值確定等技術(shù)，形成以物種及其生境要素指標(biāo)為核心的目標(biāo)確定技術(shù)
以水生生物物種及其生境要素指標(biāo)為核心的目標(biāo)確定技術(shù)，是課題組在目標(biāo)確定技術(shù)方面取得的一大進展，課題組相關(guān)負責(zé)人說：“這一成果彌補了我國長期以來水生生物及其生境型管理指標(biāo)和目標(biāo)不足問題。”
課題組針對水生態(tài)功能保護需求，撰寫的《水生態(tài)保護目標(biāo)制定技術(shù)指南》建議稿，依據(jù)水生態(tài)結(jié)構(gòu)功能完整性和生態(tài)系統(tǒng)層次性，提出要以物種、群落和生態(tài)系統(tǒng)3個層面組成水生態(tài)保護目標(biāo)體系，并且在保護物種篩選、群落目標(biāo)指標(biāo)確定、流域土地開發(fā)利用閾值計算等技術(shù)上取得了進展。
據(jù)介紹，在保護物種篩選方面，課題組針對瀕危種、旗艦種、特有種、傘護種和指示種等需要特殊保護的物種、具有保護意義和管理價值的物種，總結(jié)出了瀕危指數(shù)、特有種指數(shù)、傘護種指數(shù)、耐污值和保護物種篩選等關(guān)鍵技術(shù)方法。課題組還得出了適合我國不同流域的瀕危種、旗艦種、特有種、傘護種和指示種等定量篩選標(biāo)準(zhǔn)和方法，并以此開展了保護物種敏感性評估，形成了水生生物保護物種篩選技術(shù)體系。負責(zé)人表示，這些關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)體系的形成，為功能區(qū)保護物種識別提供了技術(shù)支持。
在遼河流域，課題組開展了以環(huán)境壓力響應(yīng)關(guān)系為基礎(chǔ)的群落指標(biāo)適用性評估，最終確定了太子河流域上游功能區(qū)的需要保護的群落指標(biāo)及保護程度，如魚類香農(nóng)-威納多樣性指數(shù)的保護程度需達到0.9以上，至此，課題組在空間參照點位法、壓力梯度響應(yīng)法、模型預(yù)測法等生態(tài)群落指標(biāo)閾值確定技術(shù)上取得了突破。
“通過環(huán)境壓力響應(yīng)關(guān)系為基礎(chǔ)的群落指標(biāo)適用性評估，我們提出了適應(yīng)不同功能要求的生物群落指標(biāo)目標(biāo)，從生物多樣性指數(shù)和生物評價指數(shù)等7個方面，構(gòu)建了我國水生生物群落型指標(biāo)體系。”課題組負責(zé)人說。
據(jù)了解，課題組還通過研究生境要素與水生生物的累積分布曲線和拐點識別，建立了基于野外數(shù)據(jù)的生境要素閾值制定技術(shù)，制定了土地利用、電導(dǎo)率和TDS等的生態(tài)保護閾值，補充完善了地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的生境要素指標(biāo)。
例如，課題組在典型流域運用生境要素閾值制定技術(shù)來確定保護敏感物種和群落的環(huán)境因子控制范圍。通過研究土地利用類型和關(guān)鍵水質(zhì)污染因子與魚類、大型底棲動物和著生藻類物種和群落的累積分布曲線和拐點識別，課題組發(fā)現(xiàn)，當(dāng)農(nóng)業(yè)用地比例控制在25%以內(nèi)，城鎮(zhèn)用地控制在3%以內(nèi)時，可以保護絕大多數(shù)的敏感物種。
形成水生態(tài)功能分區(qū)管理技術(shù)體系，為功能區(qū)管理提供政策保障
針對水生態(tài)功能區(qū)管理政策制定的問題，課題組全面回顧了我國水環(huán)境管理政策體系及其演變過程，并評估了我國水環(huán)境管理政策實施效果，在國家層面和流域?qū)用骈_展了水生態(tài)功能區(qū)管理政策有效性分析，構(gòu)建了我國實施水生態(tài)功能分區(qū)管理的政策體系。在以上分析的基礎(chǔ)上，課題組提出了“關(guān)于將‘流域水生態(tài)功能區(qū)管理’納入《中華人民共和國水污染防治法》的建議”，這一建議也成為2015年的提案，提交給了全國人民代表大會。
據(jù)課題負責(zé)人介紹，課題組通過研究水生態(tài)功能區(qū)的目標(biāo)和健康狀態(tài)，針對不同功能區(qū)，建立了以管理目標(biāo)、實施、監(jiān)測、績效考核為核心步驟的功能區(qū)適應(yīng)性管理方法。他說：“我們根據(jù)功能區(qū)的目標(biāo)和健康狀態(tài)，構(gòu)建了功能區(qū)管理決策模型，并且提出了不同類型功能區(qū)的環(huán)境管理要求，形成了流域水生態(tài)功能分區(qū)管理策略。這些成果都可以為地方水生態(tài)保護與恢復(fù)管理決策提供技術(shù)支撐。”
課題組以遼河、贛江流域為示范區(qū)，完成了流域水生態(tài)功能區(qū)管理的政策示范。據(jù)了解，課題組形成了《流域水生態(tài)功能區(qū)管理綜合決策技術(shù)指南》《流域水生態(tài)功能區(qū)管理的監(jiān)測評估技術(shù)指南》建議稿。其中，制訂了流域水生態(tài)功能區(qū)管理辦法，提出區(qū)域性生態(tài)補償機制和將水生態(tài)保護目標(biāo)納入水環(huán)境管理的財政分配制度，并建立了一套基于流域水生態(tài)保護責(zé)任的考核機制。
開展水生態(tài)功能區(qū)管理示范應(yīng)用，支持贛江流域水生態(tài)功能保護與恢復(fù)
贛江流域位于長江流域江西省境內(nèi)，是一個水生態(tài)狀況良好、生態(tài)功能保護要求較高的流域。據(jù)介紹，課題組結(jié)合贛江流域豐水型特點，建立了適用于贛江流域生態(tài)功能分區(qū)指標(biāo)體系，提出了贛江流域一級至四級分區(qū)方案。
課題組在開展了贛江流域水生態(tài)全面調(diào)查、水生態(tài)健康和水生態(tài)功能評估后發(fā)現(xiàn)，贛江流域水生態(tài)處于亞健康-健康的狀態(tài)，對此課題組負責(zé)人說：“結(jié)合保護物種的潛在分布、社會經(jīng)濟發(fā)展和污染壓力等條件，我們確定了贛江流域120個四級區(qū)的水生態(tài)保護目標(biāo)。”
在管理體制、政策協(xié)調(diào)和法律保障等方面，課題組研究了贛江流域水生態(tài)功能分區(qū)管理實施機制。在對贛江流域地方政府主導(dǎo)的政策適應(yīng)性與有效性進行評估后，課題組提出了功能區(qū)管理的政府職責(zé)分配方案以及包括關(guān)鍵環(huán)境政策抓手、政策互補措施、政策約束考核機制、經(jīng)濟杠桿等的分區(qū)管理政策體系，并且制定了贛江流域水生態(tài)功能區(qū)管理辦法，建立了適合我國南方豐水型流域管理體制的政策保障機制。
課題組負責(zé)人說：“課題成果已經(jīng)被江西省政府所采納，《江西省水污染防治行動計劃》總體方案中明確提出了‘開展贛江流域水生態(tài)功能分區(qū)試點’。在《江西省自然保護區(qū)建設(shè)與發(fā)展規(guī)劃（2012-2030年）》中，江西省還專門針對贛江等河流的生態(tài)系統(tǒng)及水生生物保護加大了規(guī)劃設(shè)置力度，在贛江流域內(nèi)新增了吉安鰣魚、仙女湖、桃江刺鲃產(chǎn)卵場、濊水特有魚類、上猶江水庫鰕鯱魚產(chǎn)卵場等8處自然保護區(qū)。”
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