EN中文

GEOGRAPHICAL RESEARCH >

2016 , Vol. 35 >Issue 12: 2363 - 2372

DOI: https://doi.org/10.11821/dlyj201612014

Articles

The water environmental risk evaluation of watershed control units based on the risk source-acceptor-response framework

  • XIE Rongrong , 1 ,
  • PANG Yong 2, 3 ,
  • JIANG Caiping 4 ,
  • WANG Feifeng , 1
Expand
  • 1. College of Environmental Science and Engineering, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China
  • 2. College of Environment, Hohai University, Nanjing 210098, China
  • 3. Key Laboratory of Integrated Regulation and Resource Development on Shallow Lakes of Ministry of Education, Hohai University, Nanjing 210098, China
  • 4. Zhejiang Province Environmental Monitoring Centre, Hangzhou 320012, China

Received date: 2016-06-25

  Request revised date: 2016-10-02

  Online published: 2016-12-23

Copyright

《地理研究》编辑部
Fold

Abstract

Small areas within watersheds, known as control units, have been designated in China to improve water resources management, and the definition of these control units is a government priority. As yet, there is no consensus on how to identify "risk defensive priority", "water quality maintained priority" and "water quality improved priority" control units. Hence, the definition of risk defensive priority control units was the focus of this study. The risk source-acceptor-response framework was applied to establish a comprehensive water environment risk evaluation system with quantitative and qualitative indexes. Different methods were used to calculate the weighting coefficient for each type of index: for the quantitative index, the coefficient was determined using the entropy value method; for the qualitative index, the coefficient was determined using a fuzzy hierarchy analysis method. Finally, the risk level for each control unit was ascertained by calculating the risk scoring, and four levels of risk were established: "high", "medium", "low" and "extremely low". The high-risk units were defined as risk defensive priority control units, and the medium-risk units were defined as early warning units. A case study of the Zhejiang province in the Taihu watershed was conducted using 2011 data. Five categories of risk and 20 indexes were selected to construct the three-level water environmental risk evaluation system. In all, 35 control units were dispersed across 13 counties of the research area. Four high-risk (risk defensive priority) control units were identified, which were located in the downstream portion of the basin, including all of Jiashan County and part of Pinghu County. These units suffer from "self-contamination" risk and from "upstream accumulated pollution" risk, and should receive much remedial attention. In addition, 17 medium-risk (early warning) control units were identified, which were distributed in 12 towns (excluding the town of Jiashan County). In conclusion, it is feasible to identify risk defensive priority units and early warning units by distinguishing their risk rankings. This study provides an important theoretical benchmark for objective definition of risk defensive priority control units.

Key words： risk; control unit; source; acceptor; response

Cite this article

XIE Rongrong , PANG Yong , JIANG Caiping , WANG Feifeng . The water environmental risk evaluation of watershed control units based on the risk source-acceptor-response framework[J]. GEOGRAPHICAL RESEARCH, 2016 , 35(12) : 2363 -2372 . DOI: 10.11821/dlyj201612014

1 引 言

控制单元概念起源于美国的水质规划管理,以问题水体为目标,以生态功能分区为基础[1],将流域分解,形成尺度不一的控制单元,对内部污染源的排放浓度和污染物总量提出控制[2,3],达到修复和保证流域水环境质量目的。中国早在“六五”、“七五”时期计算水环境容量时就提出控制单元这一概念,在“九五”淮河流域水污染防治规划中提出了“规划区—控制区—控制单元”三级分区理念,十二五“期间提出了“流域—控制区—控制单元”的流域三级管理体系。至此,控制单元被明确为环境管理的最小单元并将应用于业务化水环境管理中[4]。
“十二五”重点规划针对流域的不同治理重点,根据总量削减任务、水质改善任务和风险防范任务要求,提出了水质维护型优先控制单元、水质改善型优先控制单元和风险防范型优先控制单元三大类型。实质上“优先”这一概念应用由来已久,1960年Banks提出水利用的优先权,1979年Callahan提出水相关的129种优先污染物,优先污染物的筛选方法及控制并多次应用于实际水环境管理中[5]。随后“优先水体”[6]的概念也在美国TMDL过程中被提出。目前,对优先控制单元的研究方面,王伟等[7]仅仅基于控制区的COD和氨氮污染排放量及区域内控制断面水质状况提出了“优先控制单元”;谢阳村等[8]认为优先控制单元须具有“水域敏感性强、水质超标严重、排污强度大”三大特点;段华平等[9]结合聚类分析和敏感性评价的方法,识别农业、农村污染的优先控制污染源和控制区域。当前优先控制单元的研究主要侧重于水质维护型和水质改善型,因此如何确定风险防范型优先控制单元成为控制单元研究的重点之一。
欧盟水框架指令规定了流域压力及影响分析是流域规划的基础阶段,流域风险评估使污染控制集中在对实现目标构成最大威胁的污染影响上[10],水环境风险评估包括风险源体、风险受体（承险体[11]）和风险源体对承险体的危害程度。目前,针对突发性风险研究已提出较为全面的风险管理理念[12],例如“多瑙河预警应急系统”[13]、航运事故污染的应急支持系统[14]等。近来,流域风险评价[15]受到普遍重视,但风险防范型控制单元属于长期、累积的风险表征,现有的评价方法对此适用性较差。
在多指标权重计算中,主观和客观赋权法是普遍存在的两种方法。然而,主观赋权法得到的权重易受专家主观意识影响形成偏差,不能反映各指标间统计数据的相互关系;客观赋权法所确定的权重受评估指标数值的影响,得到的权重有时与实际重要程度不相符。一般研究往往采用单一方法进行权重计算,忽略了对指标性质的判定。
基于此,根据风险防范型优先控制单元的风险特点,提出了累积性风险的定量化研究方法,将包含风险源体—风险受体—风险响应的风险体系引入控制单元水环境综合风险评价中,评估的高风险控制单元定义为风险防范型优先控制单元,中风险控制单元为优先预警单元。在指标权重的确定中,根据指标定量、定性特点分别采用熵值法、模糊层次分析法进行计算,两种方法的耦合使评价指标系统更具科学性,有效解决定性指标的绝对主观和定量指标的绝对客观影响。提出的基于风险源体—受体—响应的水环境风险评估体系可用于不同范围的区域风险甄别,为区域水环境、水安全管理提供借鉴。
Fig. 1 Schematic representation of the control unit, control cross-section, the water hydrographic network and water quality in the research area

图1 研究区域控制单元、控制断面及主要水系水质类别简图

2 研究区概况

选取太湖流域（浙江片区）进行研究。研究区域地处浙江省北部、与江苏、上海接壤,包含杭州市、余杭区、临安市（部分区域）、嘉兴市、桐乡市、海盐县、嘉善县、平湖市、海宁市、湖州市、安吉市、长兴市、德清县等13个区县级行政区。根据前期研究成果,研究区域目前共设有35个控制单元,区域内经济的超高速发展导致多数水体不能满足水质功能要求。2011年,研究区域内14个一级水功能区达标率为31.5%,河长达标率为48.7%,水库库容达标率为0（图1）。

3 风险防范型控制单元评价指标体系构建

3.1 风险防范型优先控制单元的内涵

不同于水质改善、水质提高型的控制单元,风险防范型优先控制单元体现了控制单元内的风险防范和预警能力。传统的风险强调风险事件及其风险事件发生的概率,这一概念用于流域风险考核评价体系并不实用,风险事件由于其突发性和偶然性表征可以数以万计,而流域、区域风险为长期潜伏具有累积效应的风险,风险相对稳定。因此,在风险防范型控制单元的评估时,将风险评价分解成风险源体、风险受体和风险响应三部分,通过三个方面的有机结合反应累积性风险的综合影响能力。风险防范型优先控制单元应为综合影响力相对较大的区域,根据风险程度的不同,将水环境综合风险评价为高风险的控制单元定义为优先控制单元,中风险的控制单元为区域的优先预警单元。

3.2 风险防范型优先控制单元评价指标筛选

在确定风险防范型优先控制单元内涵的基础上,对于评价指标的确定,除了以流域水质这一风险受体作为基本评价指标外,需要综合考虑风险源体以及风险响应指标。
（1）风险源体指标
风险源体是指容易发生水环境污染风险的污染源,包括点源和面源两部分,这两部分的污染源可以结合污染普查资料进行详细的分解和筛查。对点源而言,风险发生的危害程度除了受制于主导行业类别、污水排放量及水质复杂程度,与其工艺水平也有一定的联系。面源风险主要来源种植业、畜禽水产业、居民生活等方面,可选取氮肥和磷肥施用强度、畜禽养殖量及生活污水接管率作为面源评价指标。
（2）风险受体指标
风险受体是指风险源体发生风险后的表征体,在水环境流域管理中,风险受体是指容纳风险排放的水体,包括河流、湖库等水体。水质要素是风险受体受影响的直接表征,因此可以选取某些特定控制断面的水质和河段内的基本生态量进行相应评价。
（3）风险响应指标
风险响应是指风险源发生风险到风险受体有所表征后迅速建立的反应机制,这一方面的指标主要体现政府和民众的意识。根据实际情况选取了三个有典型代表性的指标,包括应急响应能力、政策法规贯彻力度及公共环保意识。
将风险源体、受体和响应三类指标根据指标的可操作性和可比性分解成5个二级指标和20个三级指标,考虑到风险评价的全面性原则、指标资料的可得性原则,筛选建立了控制单元水环境风险源体—受体—响应综合评价体系（表1）。
Tab. 1 Water environmental risk evaluation system for control units based on the risk source-acceptor-response framework

表1 控制单元水环境风险源体—受体—响应综合评价体系

一级
指标		 二级
指标		 三级指标 等级
高风险 中风险 低风险 极低风险
风险源体（S） 点源（S1） 主导行业（S11） 石油加工、炼焦和核燃料加工业,化学原料和化学制品制造业,医药制造业。 纺织业,造纸及纸制品业,金属冶炼及压延加工业、金属表面处理及热处理加工,皮革、毛皮、羽毛及其制品和制鞋业,橡胶和塑料制品业,化学纤维制品业。 设备制造业,交通运输、仓储和邮政业,建筑业,采矿业。 其他
污水排放量（m3/d）（S12） ≥2000 ≥1000 ≥200 ≥0
污水水质复杂程度（S13） 复杂 中等 简单 不排放
主导行业工艺水平（S14） 国内落后 国内平均 国内先进 国际先进
面源（S2） 氮肥施用强度（kg/hm2）（S21） >364 >225 >120 ≥0
磷肥施用强度（kg/hm2）（S22） >104 >46 >10 ≥0
畜禽养殖数量（折算成猪,头）（S23） ≥6000 ≥3000 ≥1200 ≥0
生活污水接管率(%)（S24） ≤70 ≤80 ≤90 ≤100
风险受体（A） 控制断面水环境（A1） 断面控制类别（A11） 国控 省控 市控 县控及以下
COD（A12） >40 >30 >20 ≥0
NH4-N（A13） >2.0 >1.5 >1.0 ≥0
TN（A14） >2.0 >1.5 >1.0 ≥0
TP（A15） >0.4 >0.3 >0.2 ≥0
功能区划目标水质（A16） Ⅰ、Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
流量(m3/s)（A17） ≤5 ≤15 ≤150 >150
区域水生态（A2） 鱼类多样性指数（A21） ≤0.4 ≤0.6 ≤0.8 >0.8
底栖动物多样性指数（A22） ≤2 ≤3 ≤4 >4
风险响应（R） 政府公众响应（R1） 应急响应能力（R11） 无 低 中 高
政策法规贯彻力度（R12） 极低 低 中 高
公共环保意识（R13） 无 低 中 高
表1中各单项指标的风险分级分类分别参考《国民经济行业分类》（GB/T4754-2011）、“关于印发《上市公司环保核查行业分类管理名录》的通知”（环办函[2008]373号）、《化肥施用环境安全技术导则说明》及国际氮肥施用情况、国家标准的集约化养殖区的适用规模划分表、《地面水环境环评技术导则》、水利行业标准《水域纳污能力计算规程》（SL348-2006）、《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）等相关文件及其参考文献[16]。

4 研究方法

4.1 综合风险评价法

综合风险评价法是在风险评估技术体系基础上,采用数学理论方法分别测算各指标的权重系数,计算综合评分后,对风险进行定量化的综合评价。将各个控制单元的每一个单项指标风险分成极低风险、低风险、中风险、高风险四等级,分别评分为1~4[17],乘以对应的影响权重系数,所有指标加权求和后得到综合风险分值,随后将所有控制单元的综合风险分值的值域（xmin,xmax）进行四等分（表2）,并对应不同的综合风险等级,计算模型为：
ESI = ∑ r j × ω 3 j × ω 2 j × ω 1 j （1）
式中：ESI为综合风险分值;rj为第j个单项风险评分;ω3j为第j个指标的三级权重;ω2j为第j个指标的二级权重;ω1j为第j个指标的一级权重。
Tab. 2 Criteria for the comprehensive risk evaluation

表2 综合风险等级评分分级表

项目 综合评价值
xmin<ESI≤xmin+0.25△ xmin+0.25△<ESI≤xmin+0.5△ xmin+0.5△<ESI≤xmin+0.75△ xmin+0.75△<ESI≤xmax
风险等级 极低风险 低风险 中风险 高风险

注：△=xmax-xmin。

4.2 熵值法

“熵”是体现无序程度的量度,引进这一概念用于状态中定量指标权重系数确定[18],本质是利用该指标信息的效用值来计算,计算步骤参见文献[19]。

4.3 模糊层次分析法

层次分析法是定性与定量结合的分析方法,将评价指标有序的排列成含有递进关系的整体,通过多专家对指标的两两比较,得到由重要性系数组成的判断矩阵,可应用于没有明确数值的定性指标进行权重分析,具体计算步骤参见文献[20]。

5 结果分析

5.1 权重计算结果

三级指标分为五大类。其中面源层、控制断面水环境层、区域水生态层指标为定量指标,确保指标之间的权重公平,采用熵值法进行权重确定;点源层、响应层为定性指标,需要依靠专家确定优先级别后进行权重分析,因此采用定性与定量相结合的模糊层次分析法进行研究。二级指标和一级指标权重均没有客观的指标阈值,采用模糊层次分析法确定权重系数。研究发放15份调查问卷并全部回收,通过一致性检验15份问卷均有效,问卷主要涵盖研究区域的水环境领域专家和管理机构相关人员,由专家对表1中一级指标层、二级指标层和三级指标的点源层、响应层指标两两优先关系进行判断得到关键的判断矩阵（表3）。
Tab. 3 Relative importance of factor values in the priority relation array

表3 优先关系矩阵数量标度[20]

评价指标A和
B的相对权重		 定义 说明
0.5 同等重要 ai,aj对目标具有同样的贡献
0.6 稍微重要 ai比aj稍微重要
0.7 明显重要 ai比aj重要
0.8 重要的多 ai比aj明显重要
0.9 极端重要 ai比aj非常重要
0.1,0.2,0.3,0.4 反比较 rji=1-rij
采用熵值法计算面源层和模糊层次分析法计算点源层权重系数的计算矩阵实例见表4,控制单元水环境风险评价体系的分级指标权重系数计算结果见表5。
Tab. 4 Examples of the calculation matrix using the entropy method and the fuzzy evaluation method

表4 熵值法和模糊层次分析法计算矩阵构建实例

熵值法
(以面源层为例)		 判断矩阵 归一化矩阵
模糊层次分析法
（以点源层为例）		 优先判别矩阵 模糊一致判别矩阵
B2 高风险 中风险 低风险 极低风险
B21 364 225 120 0
B22 104 46 10 0
B23 6000 3000 1200 0
B24 70 80 90 100
B2 高风险 中风险 低风险 极低风险
B21 0 0.382 0.670 1
B22 0 0.558 0.904 1
B23 0 0.5 0.8 1
B24 0 0.333 0.667 1
B1 B11 B12 B13 B14
B11 0.5 0.1 0.3 0.3
B12 0.9 0.5 0.7 0.7
B13 0.7 0.3 0.5 0.5
B14 0.7 0.3 0.5 0.5
B1 B11 B12 B13 B14
B11 0.5 0.3 0.4 0.4
B12 0.7 0.5 0.6 0.6
B13 0.6 0.4 0.5 0.5
B14 0.6 0.4 0.5 0.5
Tab. 5 Weighting coefficients in the water environmental risk evaluation system

表5 控制单元水环境风险评价体系指标权重系数结果表

一级指标 一级权重 二级指标 二级权重 三级指标 三级权重
风险源体
（S）		 0.35 点源
（S1）		 0.55 主导行业（S11） 0.183
污水排放量（m3/d）（S12） 0.317
污水水质复杂程度（S13） 0.250
主导行业工艺水平（S14） 0.250
面源
（S2）		 0.45 氮肥施用强度（kg/hm2）（S21） 0.249
磷肥施用强度（kg/hm2）（S22） 0.251
畜禽养殖数量（折算成猪,头）（S23） 0.249
生活污水接管率（%）（S24） 0.251
风险受体
（A）		 0.4 控制断面水环境
（A1）		 0.6 断面控制类别（A11） 0.141
COD（A12） 0.142
NH4-N（A13） 0.142
TN（A14） 0.142
TP（A15） 0.142
功能区划目标水质（A16） 0.141
流量(m3/s)（A17） 0.150
区域水生态
（A2）		 0.4 鱼类多样性指数（A21） 0.500
底栖动物多样性指数（A22） 0.500
风险响应
（R）		 0.25 响应
（R1）		 1 应急响应能力（R11） 0.483
政策法规贯彻力度（R12） 0.283
公共环保意识（R13）） 0.234

5.2 控制单元风险评价结果

在研究区域控制单元进行水环境风险综合评价中,风险源体的资料来源于2011年浙江省环境统计数据,包括工业企业、污水处理厂、生活、农业等排污情况;2012年浙江省统计年鉴（2011年数据）。风险受体为控制单元内的重要控制断面,一般来说控制断面选取原则为国控断面、省控断面及饮用水源地等重要水质断面。由于浙江省“十二五”期间在该区域陆续进行全面的自动监测体系建设,共设置了55个自动监测点（图1）,在此基础上增加19个饮用水源地（图1）作为评价的控制断面,为与污染源资料匹配,水质资料采用浙江省环境监测中心2011年水环境常规监测数据和部分点位的在线监测数据,水量数据源自2011年水文统计年鉴。区域水生态指标来源于参考文献[21-23]及2013年项目组实地调研。根据以上资料,计算研究区域35个控制单元风险综合评分见表6。由表6可知,风险综合评分值域范围为2.4~3.3,根据表2的阈值划分,确定高风险、中风险的控制单元分别为4个、17个,低风险、极低风险控制单元分别为9个、5个。各个控制单元的风险分布图见图2。
Tab. 6 Comprehensive risk evaluation results and identification of control units in the case study

表6 控制单元综合风险等级评分及等级确定表

序号 图示码 综合风险评分 综合风险等级 序号 图示码 综合风险评分 综合风险等级
1 101 2.681 低风险 19 208 3.025 中风险
2 102 2.969 中风险 20 209 2.537 极低风险
3 103 2.863 中风险 21 210 2.468 极低风险
4 104 2.702 低风险 22 211 3.045 中风险
5 105 2.897 中风险 23 212 2.798 低风险
6 106 2.516 极低风险 24 213 2.896 中风险
7 107 2.543 极低风险 25 214 3.008 中风险
8 108 2.860 中风险 26 215 3.006 中风险
9 109 2.965 中风险 27 216 2.906 中风险
10 110 2.600 极低风险 28 217 3.006 中风险
11 111 2.795 低风险 29 301 2.922 中风险
12 201 3.217 高风险 30 302 2.827 低风险
13 202 3.179 高风险 31 303 3.058 中风险
14 203 2.982 中风险 32 304 2.970 中风险
15 204 3.112 高风险 33 305 2.758 低风险
16 205 3.079 高风险 34 306 2.758 低风险
17 206 2.659 低风险 35 307 2.829 低风险
18 207 3.052 中风险
Fig. 2 Schematic of the comprehensive risk evaluation result for the control units in the case study

图2 控制单元综合风险等级示意图

根据提出的风险防范型优先控制单元的内涵,4个高风险控制单元为优先控制单元,位于嘉善县和平湖市,处在整个研究区域的下游,并与上海交界,其风险是由流域内污染累积的影响所造成的。17个中风险控制单元为优先预警单元,除嘉善县两个控制单元均为高风险外,其他12个县市均有1~2个中风险控制单元,每个县市均存在一定程度向高风险转化的威胁,对于中风险区域需要加强风险预警管理。

6 结论与讨论

（1）通过构建控制单元水环境风险源体—受体—响应综合评估体系,对研究区域控制单元内风险源体、风险受体及风险响应三者有机结合进行全面系统风险评估。评估体系中包含三级指标体系,并根据指标特点,对定量指标采用熵值法确定权重系数,对定性指标采用模糊层次分析法确定权重系数,两种方法确定的权重系数耦合可有效避免过于客观或者过于主观带来的误差。
（2）对研究区域35个控制单元进行风险防范等级判别,确定4个高风险控制单元、17个中风险控制单元、9个低风险控制单元、5个极低风险控制单元。从图1的水质分布情况看,Ⅴ类和劣Ⅴ类水体基本集中在高风险和中风险控制单元内,有效佐证了评价结果的合理性。4个高风险控制单元作为风险防范型优先控制单元,主要位于与上海交界的流域下游地区,这一区域除承担本身的污染排放,还承受了上游累积性污染,一旦发生风险容易引起跨省污染纠纷,因此,该区域的优先控制地位不言而喻。另外除嘉善县均为高风险控制单元外,其余12个县市均存在中风险控制单元,对于中风险控制单元必须要加强风险预警管理,有效预防其向高风险转化。
（3）对风险防范型控制单元进行有效的理论探索及科学实践,在自动监测体系全面投入使用的未来,可以通过风险源体和风险受体资料的及时获取,以及风险及时反馈,对控制单元进行实时水环境风险评价判别,从而更有效的防范各个控制单元的实时水环境风险,这一方法可推广到任意范围尺度的累积性风险评价。

The authors have declared that no competing interests exist.

References

Publishing order | Descend order by publishing year | Descend order by cited within
[1]
Zogaris S, Economou A N, Dimopoulos P.Ecoregions in the southern Balkans: Should their boundaries be revised. Environmental Management, 2009, 43(4): 682-697.<a name="Abs1"></a>Ecoregion delineations have gained increased attention in Europe, especially following the Water Framework Directive 2000/60/EC (WFD), which provides the European Union&#8217;s first policy-relevant ecoregion map. However, the WFD&#8217;s ecoregions were created through a minor adaptation of Illies&#8217; (Limnofauna Europaea. Gustav Fisher Verlag, Stuttgart, 1967/1978) freshwater zoogeographic regions, and the map&#8217;s specific boundaries have not been widely evaluated with respect to the WFD&#8217;s uses or their biogeographic accuracy. We examined the WFD ecoregion boundaries in Greece and its neighboring Balkan states by comparing them with the most prominent freshwater biogeographic boundaries as shown by riverine freshwater fish assemblages. Classification and ordination analyses of 23 river basin fish assemblages helped delineate natural faunal break boundaries in freshwater species assemblage distributions depicting major biogeographic barriers to aquatic biota dispersal. However, these biogeographic boundaries differ from those delineated in the WFD map, suggesting boundary errors and inconsistencies in the delineation method of the WFD ecoregions. We reviewed specific boundary disagreements and produced a map showing the region&#8217;s most prominent freshwater biogeographic boundaries by charting them on watershed borders among the four biotically dissimilar river basin groups in the southern Balkans. This regional evaluation reveals both a need to reconcile disparate approaches to ecoregion mapping and to promote the development of a new policy-relevant inland waters ecoregion framework that would support broad-scale water management and aquatic conservation.

DOI

[2]
孟伟, 张楠, 张远, 等. 流域水质目标管理技术研究Ⅰ: 控制单元的总量控制技术. 环境科学研究, 2007, 20(4): 1-8.

[Meng Wei, Zhang Nan, Zhang Yuan, et al.The study on technique of basin water quality target management: Pollutant total amount control technique in control unit. Research of Environmental Sciences, 2007, 20(4): 1-8.]

[3]
孟伟, 王海燕, 王业耀. 流域水质目标管理技术研究Ⅳ: 控制单元的水污染物排放限值与削减技术评估. 环境科学研究, 2008, 21(2): 1-9.对国内外流域水污染物排放限值与削减技术评估体系进行了归纳,系统介绍了美国和欧盟水污染物排放限值与削减技术评估体系的框架和特点,指出其对我国流域水污染物排放限值与削减技术评估体系建设的借鉴意义.以水质保护目标为前提,按照"分区、分类、分级、分期"的理念,建立了流域控制单元水污染物排放限值与削减技术评估体系,阐述了该体系的内涵和特点;探讨了控制单元各类污染源的水污染物削减技术评估和最佳可行技术,削减技术评估指标、方法和程序,污染物削减技术检测平台,污染物排放限值确定等关键问题.

[Meng Wei, Wang Haiyan, Wang Yeyao.The study on technique of basin water-quality target management Ⅳ: The control-unit-based effluent permit limits and pollutant reduction technology assessment. Research of Environmental Sciences, 2008, 21(2): 1-9.]

[4]
王涛, 张萌, 张柱, 等. 基于控制单元的水环境容量核算研究: 以锦江流域为例. 长江流域资源与环境, 2012, 21(3): 283-387.<p>水环境容量核算是流域水环境容量总量分配的重要依据，关系到流域水质目标的实现。控制单元作为流域水环境管理的一个基本实施单位，以其为基础开展水环境容量核算，对于科学制定控制单元容量总量分配具有重要意义。以江西省锦江流域为例，根据水环境容量核算的基本原理，结合锦江流域的污染状况、水质现状和水环境功能区划，对流域各控制单元COD和氨氮的水环境容量进行分析，结果表明，控制单元的水环境容量与其内排污口的分布及功能区水质目标密切相关，COD的水环境容量以高安控制单元的最大，为 21 811 t/a；其次为上宜控制单元，为 21 168 t/a；再次为新丰控制单元，为 14 493 t/a；万载控制单元的最小，为 7 607 t/a。氨氮的水环境容量在各控制单元的分布特征与COD的略有不同，以上宜控制单元的最大，为790 t/a；其次为高安控制单元，为664 t/a；再次为新丰控制单元，为462 t/a；万载控制单元的最小，为303 t/a</p>

[Wang Tao, Zhang Meng, Zhang Zhu, et al.Calculation of water environmental capacity based on control unit: A case of the Jinjinag River Basin. Resources and Environment in the Yangtze River, 2012, 21(3): 283-387.]

[5]
王晓燕, 尚伟. 水体有毒有机污染物的危害及优先控制污染物. 首都师范大学学报: 自然科学版, 2002, 23(3): 73-78.介绍了水体有毒有机污染物的主要种类及其来源、危害 ,综述了目前国内外对其危害的研究成果 ,以及国内外优先控制污染物的确定 .

DOI

[Wang Xiaoyan, Shang Wei.The harm of organic micro-pollutant on water body and priority pollutants. Journal of Capital Normal University: Natural Science Edition, 2002, 23(3): 73-78.]

[6]
USEPA. Guidance for Water Quality-based Decisions: The TMDL Process. Washington DC: Office of Water, USEPA, 1991.The document defines and clarifies the requirements under Section 303(d) of the Clean Water Act. Its purpose is to help State water quality program managers understand the application of total maximum daily loads (TMDLs) through and integrated, basin-wide approach to controlling point and nonpoint source pollution. The document describes the steps that are involved in identifying and prioritizing impaired waters and developing and implementing TMDLs.

[7]
王伟, 冯海波, 臧志雪, 等. 河北省海河流域污染防治优先控制单元研究. 南水北调与水利科技, 2011, 9(4): 1-8.根据河北省污染物排放现状,结合全省海河流域7大水系污染状况、行政区划和地形地貌,对河北省海河流域进行控制区、控制单元的划分。对各个控制区污染物排放量和地表水国控断面水质中主要污染物氨氮和化学需氧量浓度进行变化趋势分析和综合筛选排序,确定子牙河平原控制区为优先控制区,区内的石家庄、邯郸、邢台和衡水等4个控制单元为优先控制单元。对各个优先控制单元内的污染物排放情况进行统计分析,提出针对性的污染防治措施和建议。

DOI

[Wang Wei, Feng Haibo, Zang Zhixue, et al.Research of priority control unit for pollution prevention at Haihe River Basin in Hebei Province. South-to-North Water Diversion and Water Science & Technology, 2011, 9(4): 1-8.]

[8]
谢阳村, 王东, 赵康平. 利用控制单元识别松花江流域水污染防治重点. 环境保护科学, 2012, 38(5): 18-21.将松花江流域划分为27个控制单元,分析各控制单元水环境与水污染现状,筛选水域敏感性强、水质超标严重、排污强度大的控制单元作为优先控制单元,形成松花江流域水污染防治重点区域;结合全流域水污染防治重点问题及领域,确定各优先控制单元重点治污方向,形成松花江流域"十二五"水污染防治重点。结果表明,松花江大庆市段、松花江哈尔滨市段、伊通河长春市段、嫩江齐齐哈尔市段、嫩江松原市—白城市段、饮马河长春市—吉林市段6个控制单元为松花江流域重点治污区域,涉及大庆市、哈尔滨市、长春市等重点城市点源治理、齐齐哈尔市农业种植结构调整、环境风险防控等重点治污方向。

DOI

[Xie Yangcun, Wang Dong, Zhao Kangping.Recognizing the key of water pollution control of Songhua River Basin by control unit. Environmental Protection Science, 2012, 38(5): 18-21.]

[9]
段华平, 孙勤芳, 王梁, 等. 常熟市农业和农村污染的优先控制区域识别. 环境科学, 2010, 31(4): 911-917.农业和农村污染发生的广域性、分散性和随机性等特征,使得农村污染治理难以抓住重点.在乡镇级单元尺度上,采用清单分析法,核算江苏省常熟市农田种植(化学肥料施用和作物秸秆遗弃)、畜禽养殖、水产养殖、农村生活(生活污水和人粪尿、生活垃圾)共4类6种农业和农村污染源的化学需氧量(COD)、全氮(TN)、全磷(TP)排放量和排放强度,采用聚类分析法,通过敏感性评价识别出农业和农村污染的优先控制区域和优先控制污染源,从而使得农业和农村污染控制与管理措施更具针对性.结果表明,2007年常熟市农业和农村污染源COD、TN和TP的排放量分别为5496.07、4161.03、647.54t.a-1,COD、TN和TP的排放强度分别为48.84、36.98、5.75kg.hm-2.COD的主要污染源是农村生活和水产养殖,贡献率在75%以上,TN和TP的主要污染源是农田种植和水产养殖,贡献率在80%以上.敏感性评价识别出古里镇和沙家浜镇是常熟市农业和农村污染的优先控制区域,农田种植和水产养殖是优先控制区域内要优先控制的污染源.

[Yin Huaping, Sun Qinfang, Wang Liang, et al.Identification of the prior regions for agricultural and rural pollution control in Changshu. Environmental Science, 2010, 31(4): 911-917.]

[10]
马丁·格里菲斯. 欧盟水框架指令手册. 水利部国际经济技术合作交流中心译. 北京: 中国水利水电出版社, 2008.本书介绍了欧洲在水资源管理方面的主要经验，包括三个部分：第一部分介绍了流域综合管理的关键原则，第二部分是欧盟水政策领域的行动框架指令及其附件，第三部分摘选了一些欧盟水框架指令共同实施战略指导文件。

[Griffiths M.The European Union Water Framework Directive Manua. Translated by International Economic and Technical Cooperation and Exchange Center of the Ministry of Water Resources. Beijing: China Water Conservancy and Hydropower Press, 2008.]

[11]
王成金, 金凤君, 何丹. 自然灾害承险体的分类技术与方案. 地理研究, 2013, 32(3): 431-440.自然灾害风险与防灾减灾研究的基础是灾区承险体的基本认知,如何对数量庞大、种类繁多的承险体进行科学分类是一直尚未解决的科学问题。在简要回顾国内外研究现状的基础上,本文分析了承险体识别与分类的几个关键问题,包括承险体的基础概念界定、关键问题厘清、分类原则等,根据统计方法、功能用途、基本属性和表现形态的差异,设计了由承险体集、承险体项、承险体类和承险体形式等4个层级组成的分类体系。按照这种分类体系,对区域自然灾害承险体进行了系统划分,形成了7个承险体集、19个承险体项、59个承险体类和若干承险体形式的分类方案。同时,对各类承险体与自然灾害的关系进行了分析,包括容易受害灾种和受灾方式。本研究丰富了自然灾害的理论研究,有利于自然灾害风险评估和防灾减灾工作的开展。

DOI

[Wang Chengjin, Jin Fengjun, He Dan.Identification and classification program of the bearing body of the natural hazards. Geographical Research, 2013, 32(3): 431-440.]

[12]
夏富强, 康相武, 吴绍洪, 等. 黄河下游不同洪水情景决溢风险评价. 地理研究, 2008, 27(1): 229-240.<p>本文提出黄河下游悬河决溢风险的影响因素应当包含水沙运动、区域地壳稳定性、河势演变和堤防稳定性4个方面,并据此建立了指标体系和基于GIS技术的多层次模糊综合评判模型,对不同洪水情景下黄河下游的决溢风险进行了评价。结果表明:(1)决溢风险随着洪水量的增大而增高;(2)决溢风险随河型的沿程变化而降低;(3)决溢风险较大的河段集中在游荡型河段,游荡型河段南岸风险高于北岸;(4)弯曲型河段北岸决溢风险高于南岸;这些结论能够应用于黄河下游河道的治理与防汛抗洪的实践。研究表明:本研究的评价指标体系和方法,能够用于解决黄河下游的决溢风险问题; GIS空间分析技术能够量化不同空间位置的决溢风险,客观地反映不同空间位置决溢风险的差别,对于指导防洪和河道治理的实践具有重要的现实意义。</p>

[Xia Fuqiang, Kang Xiangwu, Wu Shaohong, et al.Research on dike breach risk of the hanging reach under different flood conditions in the lower Yellow River. Geographical Research, 2008, 27(1): 229-240.]

[13]
Jenkins L.Selecting scenarios for environmental disaster planning. European Journal of Operational Research, 2000, 121(2): 275-286.Where an agency is aware of potential disasters, it often seeks to identify just a few potential accidents to consider in depth such that they will give maximum information about all possible accidents, without demanding an excessive budget. In this paper the disasters considered are sudden release of a catastrophic quantity of pollutant into the environment. By considering a limited number of different pollutants, dividing the environment into a finite number of zones and the year into a few time periods, a finite number of potential disasters is defined. Then from this finite set of accidents the goal is to identify just a few whose elaboration into disaster scenarios will yield information relevant to all of the potential disasters. This is achieved by solving an integer program with the objective of maximizing similarity between the few selected accidents and the total set of potential accidents. The approach is illustrated with an actual study to define a “most informative” scenario of a major liquid spill in an inland waterway.

DOI

[14]
Price J M, Johnson W R, Marshall C F, et al.Overview of the oil spill risk analysis model for environmental impact assessment. Spill Science and Technology Bulletin, 2003, 8(5/6): 529-533.The oil spill risk analysis (OSRA) model is an environmental impact assessment tool, producing estimates of the probabilities of oil spill occurrence and contact from prospective commercial oil and gas operations, which may occur broadly on the outer continental shelf of the United States. Extensive environmental data sets drive the model. Much of the data were obtained by numerous MMS-funded environmental studies. The model differs from most trajectory models in that it does not attempt to replicate or predict individual oil spill events. Instead, the model generates an ensemble of thousands to hundreds of thousands (typically) of simulated oil spill trajectories over many years of wind and ocean current input fields. The frequencies of contact of the simulated spills are the estimated probabilities under the implicit assumption that the input spill occurrence rates, winds, and ocean currents will be, in a broad statistical sense, like those that will occur during future oil and gas operations proximate to areas of environmental concern.

DOI

[15]
李维新, 张永春, 张海平, 等. 太湖流域水环境风险预警系统构建. 生态与农村环境学报, 2010, 26(S1): 4-8.从流域整体性和系统性的理念出发,调查分析太湖流域社会经济、资源开发利用等人类活动与水环境质量变化的关系,进行太湖流域水环境风险预警的需求分析,提出了太湖流域水环境风险预警系统的总体目标和结构设计,构建了包括预警方案订制、风险预警模型库和预测结果三维展示3个子系统为一体的太湖流域水环境风险预警系统,为太湖流域水环境风险评估与预警平台构建奠定基础.

DOI

[Li Weixin, Zhang Yongchun, Zhang Haiping, et al.Construction of water environmental risk early warning system for Taihu lake basin. Journal of Ecology and Rural Environment, 2010, 26(S1): 4-8.]

[16]
Spellerberg I F, Fedor P J.A tribute to Claude Shannon (1916-2001) and a plea for more rigorous use of species richness, species diversity and the 'Shannon-Wiener' Index. Global Ecology and Biogeography, 2003, 12(3): 177-179.

[17]
谢蓉蓉, 逄勇, 张倩, 等. 嘉善地区水环境敏感点水质影响权重分析及风险等级判定. 环境科学, 2012, 33(7): 2244-2250.为保证嘉善地区水环境安全,在 嘉善地区3次大规模野外水文、水质监测基础上,建立一维水动力及水质模型,选取嘉善地区3个水环境敏感点(包括国控断面红旗塘大坝、省控断面池家水文站以 及陆斜塘水源地)进行水质影响权重分析(包括内外源权重、点面源权重);通过二级指标体系法,同时考虑高风险企业影响,判定水环境敏感点的风险等级.结果 表明:①区域内部污染源对水环境敏感点影响大于区域外部污染源影响,COD内源平均影响权重为55.3%,氨氮为67.4%,TP为63.1%;面源影响 大于点源影响,COD面源平均影响权重为53.7%,氨氮为65.9%,TP为57.8%;②红旗塘大坝和池家水文站为中风险,陆斜塘水源地除8月为中风 险外,4月和12月均为低风险.本研究成果为保障水环境安全及社会经济安全运行提供决策依据.

[Xie Rongrong, Pang Yong, Zhang Qian, et al.Weight parameters of water quality impact and risk grade determination of water environmental sensitive spots in Jiashan. Environmental Science, 2012, 33(7): 2244-2250.]

[18]
张家其, 吴宜进, 葛咏, 等. 基于灰色关联模型的贫困地区生态安全综合评价.地理研究, 2014, 33(8): 1457-1466.将灰色系统理论与熵值赋权法相结合，采用压力&mdash;状态&mdash;响应模型，对恩施贫困地区生态安全状况进行综合评价，并将生态安全综合指数分别与各县农民人均纯收入及贫困村比重进行空间耦合。计算结果表明恩施贫困地区生态安全呈现以下特点： ① 研究区当前生态安全综合指数总体处于较安全水平，生态环境较好；② 研究区各县市生态安全综合指数与农民人均纯收入没有必然的联系，说明在贫困地区开展扶贫工作，若只注重经济发展并不一定能改善当地生态安全状况；③ 各县市生态安全综合指数与贫困村比重存在反相关性，表明扶贫开发在消除贫困的同时，能够改善当地生态环境，提升整体生态安全水平。

DOI

[Zhang Jiaqi, Wu Yijin, Ge Yong, et al.Eco-security assessments of poor areas based on gray correlation model: A case study in Enshi. Geographical Research, 2014, 33(8): 1457-1466.]

[19]
许文杰, 曹升乐. 基于PSR-熵权综合健康指数法的城市湖泊生态系统健康评价. 水文, 2010, 30(5): 64-68.本文结合城市湖泊生态系统的特点,利用OECD(联合国经济合作开发署)建立的压力-状态-响应(PSR)框架模型建立指标体系,将信息熵(IE)理论引入指标权重的确定,建立了城市湖泊生态系统健康评价模型,选用综合健康指数法(CHIM)进行城市湖泊生态系统健康评价,并应用山东省聊城市东昌湖的实测资料,对其生态系统健康状况进行了评价,评价结果与实际情况基本相符.

DOI

[Xu Wenjie, Cao Shengle.Health assessment of urban lake ecosystem based on PSR-entropy weight comprehensive health index method. Journal of China Hydrology, 2010, 30(5): 64-68.]

[20]
孟周济, 张西宁. 基于模糊层次分析法的房地产投资决策研究. 企业科技与发展, 2011, (22): 67-69.房地产投资项目本身具有一定的模糊性,采用模糊层次分析法,建立模糊一致矩阵,判断各方案在各指标下的权重,然后进行排序,为企业的投资决策提供参考。文章以陕西省某房地产企业选址投资为例,验证了此模型的合理性与可行性。

DOI

[Meng Zhouji, Zhang Xining.Research on real estate investment decision-making based on fuzzy analytic hierarchy process (AHP). Enterprise Science and Technology & Development, 2011, (22): 67-69.]

[21]
李强, 杨莲芳, 吴璟, 等. 底栖动物完整性指数评价西苕溪溪流健康. 环境科学, 2007, 28(9): 2141-2147.根据浙江安吉县西苕溪的64个底栖动物样点数据,对36个生物参数的分布范围、Pearson相关性和判别能力进行分析,确定B-IBI指数由总分类单元数、EPT分类单元数、鞘翅目%、前3位优势分类单元%、(纹石蛾科/毛翅目)%、滤食者%和BI指数构成.用比值法统一参数量纲,采用直接累加、变异系数权重法和熵值权重法分别计算B-IBI值并进行B-IBI健康标准的准确性检验,结果表明,熵值权重法的准确性(92.9%)优于直接累加(85.7%)和变异系数权重法(78.5%).建立了评价西苕溪健康的B-IBI标准:B-IBI0.69健康,0.52~0.68亚健康,0.35~0.51一般,0.18~0.34差,B-IBI0.17极差.B-IBI指数与栖境指数(r=0.62,p0.01)、水温(r=-0.64,p0.01)和海拔(r=0.64,p0.01)显著相关.

DOI

[Li Qiang, Yang Lianfang, Wu Jing, et al.Stream health assessment using a benthic-index of biotic integrity in Xitiaoxi stream, Zhejiang province, China. Environmental Science, 2007, 28(9): 2141-2147.]

[22]
韩鸣花. 浙江西苕溪流域城镇溪流大型底栖无脊椎动物多样性研究. 南京: 南京农业大学, 2011.本文依据实验室已有数据和野外调查数据,探讨了浙江西苕溪中上游流域无干扰溪流的大型底栖无脊椎动物多样性特点；比较分析了参照、中度和重度城镇化干扰溪流之间的生境、不同季节水质和底栖动物群落结构的变化；应用典范对应分析(CCA分析)方法探讨了城镇溪流大型底栖动物群落的退化机制。另外,研究了城市溪流水坝对大型底栖无脊椎动物群落的影响。具体研究结果如下： 1.西苕溪2004至2010年20个参照样点的底栖动物多样性调查共发现节肢动物门、软体动物门、环节动物门和扁形动物门4门；昆虫纲、甲壳纲、腹足纲、瓣鳃纲、蛭纲、寡毛纲和涡虫纲7纲,共74科190属226个种。节肢动物门为优势门,昆虫纲为优势纲,共8目178属207种,占所有底栖动物种类的91.59%。蜉蝣目为优势目,共12科27属44种,占所有昆虫纲种类的21.26%。其次是鞘翅目,包括12科40属43种,占所有昆虫纲种类的20.78%。前三位优势种分别为四节蜉Baetis sp.,个体数占所有底栖动物数量的9.76%;短脉纹石蛾Cheumatopsyche sp.,占所有底栖动物数量的9.21%;宽基蜉Chorotopers sp.,占所有底栖动物数量的7.19%。2009-2010年参照溪流大型底栖无脊椎动物群落组成的ANOSIM分析表明,群落物种组成的季节间差异显著(R=0.611,p=0.001)。 2.参照溪流的底质组成以大石块(35.92%)和卵石(33.66%)为主,中度干扰溪流以砾石(60.25%)为主,而重度干扰溪流几乎都为沙和淤泥(98.5%)。城镇干扰溪流的总氮、总磷、化学需氧量和电导率明显高于参照溪流,溶氧不断降低。参照溪流物种丰富度、EPT物种丰富度和多样性指数、B-IBI指数最高,中度干扰溪流其次,重度干扰溪流最低。BI指数则相反。NMDS结果(stress=0.17)和ANOSIM结果均表明,参照溪流、重度干扰溪流以及中度干扰溪流的大型底栖无脊椎动物在群落组成上有显著差异(R=0.664,p=0.001)。不同季节间底栖动物群落组成的ANOSIM分析表明,除春季与冬季(p=0.064)和秋季与冬季(p=0.227)之间差异不明显外,其余两两季节间皆有显著差异(p0.05)。 3.CCA分析表明,海拔、大石块百分比、沙和淤泥百分比、总氮、溶氧、温度和酸碱度是决定研究样点底栖动物群落组成与结构的主要环境因子。Pearson相关分析同样表明上述7个参数与主要底栖动物群落参数之间显著相关。CCA排序结果表明前三轴可解释27.4%的底栖动物群落结构变化。参照溪流与海拔、大石块百分比高度相关,物种组成以刺襀属Styloperla sp.、叉襀属Nemoura sp1、毛石蛾属Gumaga sp.、拟石蛾属Phryganopsyche sp.、舌石蛾属Glossosoma sp等较敏感物种为主。中度干扰溪流与温度、pH相关性较大,物种组成以长刺细蜉Caenis longispina、中华细蜉Caenis sinensis、河蚬Corbicula fluminea为主,重度干扰溪流与总氮、沙和淤泥%高度相关,底栖动物组成以摇蚊和寡毛类占优势。 4.2010年8月调查了安吉县内具径流式低坝的城市溪流(6个样点)和参照溪流(3个样点)的水环境因子以及底栖动物群落参数。结果表明,参照样点的底质组成以大石块和卵石为主,城市溪流以砾石为主(57.97%)。城市溪流水温和电导率显著高于参照溪流,总氮和总磷高于参照溪流。底栖动物总物种丰富度和EPT物种丰富度显著低于参照溪流。城市溪流河道内水坝上下游之间的流速(p=0.273)和宽深比(p=3.92)无显著差异。坝下游水体中的总磷高于坝上游,电导率、溶解氧、pH值和水温在坝上下游之间几乎一致。除BI指数坝下游高于坝上游外,坝上下游间底栖动物总物种丰富度、EPT物种丰富度以及多样性指数、优势度和均匀度指数没有显著差异。但坝下游的耐污类群比例显著高于坝上游,敏感类群比例则显著低于坝上游。与坝上游相比,坝下游捕食者比例上升和集食者比例下降。NMDS结果进一步表明,城市溪流内水坝的建设导致坝上下游底栖动物群落物种组成明显改变。

[Han Minghua.Benthic macroinvertebratre diversity of urban streams in Xitiaoxi watershed, Anji county, ZheJiang province, China. Nanjing: Nanjing Agricultural University, 2011.]

[23]
黄亮亮, 李建华, 邹丽敏. 东苕溪中下游河岸类型对鱼类多样性的影响.生态学报, 2011, 31(12): 3415-3423.河流修复工程被美国《科学》杂志列入2000年最具发展潜力的六大领域之一,河流修复工程对水生生态系统的影响也成为各国科学家的研究热点。以东苕溪中下游河段为对象,研究4种不同河岸类型(自然河岸+水生植物(A)、自然河岸+无水生植物(B)、人工河岸+水生植物(C)、人工河岸+无水生植物(D))对鱼类生物多样性的影响。调查共采集鱼类标本499尾,经鉴定为32种,隶属于7目10科24属。鱼类生物多样性结果显示A、B的物种丰度和Shannon-Wiener指数与D存在显著差异(<em>P</em><0.05); A的优势度指数与D存在显著性差异(<em>P</em><0.05); A、C的均匀度与D存在显著性差异。鱼类群落NMDS排序与相似性分析(ANOSIM)显示D与A、B、C能完全分开,且D与A、C存在显著性差异(<em>P</em><0.05),其中A与C存在显著性差异。因此,河流修复工程中水生植被的恢复对于水生生物多样性的维持至关重要,且恢复水生植被的河流修复工程会减少该工程对鱼类群落结构和生物多样的负面影响。

[Huang Liangliang, Li Jianhua, Zhou Limin.Effect of bank type on fish biodiversity in the middle-lower reaches of East Tiaoxi River. Acta Ecologica Sinica, 2011, 31(12): 3415-3423.]

Options
Outlines

/

〈 〉