流域生態(tài)系統(tǒng)過程與管理

前言

最近公布的聯(lián)合國千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估報(bào)告（Millennium Ecosystem Assessment）指出，隨著世界性的人口爆炸而引起的全球變化（大氣污染、氣候變暖、土地變化等），地球上幾乎任何角落都或多或少經(jīng)歷著生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)，自然資源尤其是淡水資源短缺的危機(jī)（MEA，2005）。聯(lián)合國最新公布的《全球環(huán)境展望報(bào)告》指出最近二十年（1987-2007）地球生態(tài)環(huán)境繼續(xù)惡化：地球總?cè)丝谠鲩L了34％，達(dá)到67億。全球人均年收入增長40％，達(dá)到8 162美元。地球每年失去7.3萬km2森林，相當(dāng)于英國威爾士面積的3倍。每年有7.5萬人死于自然災(zāi)害。發(fā)展中國家每年有300萬人死于與水有關(guān)的疾病，大部分是5歲以下兒童。為了農(nóng)業(yè)灌溉或發(fā)電需要，人類已在世界60％的主要河流興建水壩或令其改道，造成淡水魚數(shù)目下降50％、河流生態(tài)系統(tǒng)的功能退化等一系列生態(tài)問題。2007年1 1月IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change）發(fā)表了第4次評(píng)估報(bào)告，進(jìn)一步肯定全球氣候變暖并更明確地認(rèn)為過去50年地球氣候的變暖非常可能是由于人類排放“溫室”氣體所致。氣候變化將引起海水水位升高、氣候變異加劇、水資源短缺、生物多樣性下降等一系列重要全球性生態(tài)問題。這些問題都清楚地表明：21世紀(jì)人類將面臨前所未有的生態(tài)環(huán)境惡化的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。經(jīng)過三十多年的改革開放，中國在經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展方面取得了舉世矚目的成就，但在環(huán)境方面付出的代價(jià)也是十分巨大的。中國在21世紀(jì)要有所作為并正朝著世界經(jīng)濟(jì)大國“和平崛起”。然而，實(shí)現(xiàn)這一宏偉目標(biāo)的道路將不會(huì)平坦。不合理的自然資源開發(fā)利用造成局部和區(qū)域性日益增長的生態(tài)環(huán)境破壞與惡化。例如，華北地下水嚴(yán)重超采，最大超采量達(dá)到150％，地下水位持續(xù)下降。中國近700個(gè)城市中約有2／3存在不同程度的缺水，由此帶來的工農(nóng)業(yè)年損失需以千億計(jì)算?，F(xiàn)在“母親河”黃河污染嚴(yán)重，并多次出現(xiàn)斷流；長江水質(zhì)惡化，污染與泥沙問題很嚴(yán)重。全國近一半城鎮(zhèn)、農(nóng)村約3.6億人飲用水源的水質(zhì)不符合標(biāo)準(zhǔn)。中國年大氣污染SO2排放為1 995萬t，為世界第一；酸雨面積占全國國土面積的30％。據(jù)對(duì)323個(gè)城市的調(diào)查，僅116個(gè)達(dá)二級(jí)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。2003年，全球20個(gè)空氣嚴(yán)重污染城市，中國占16個(gè)。

內(nèi)容概要

本書把流域作為一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)，從綜合的角度論述各個(gè)重要的系統(tǒng)過程對(duì)包括全球變化在內(nèi)的人為與自然干擾的響應(yīng)，提出了相應(yīng)的流域管理策略；在闡述中強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)的綜合性和復(fù)雜性，以生態(tài)水文過程為中心，從流域研究、規(guī)劃、管理與政策多個(gè)方面論述流域生態(tài)系統(tǒng)過程之間的相互作用。    書中引用大量國外實(shí)例及最新研究成果，便于讀者快速了解國外有關(guān)學(xué)科進(jìn)展，適于相關(guān)領(lǐng)域的研究生、科研工作者、政府規(guī)劃與管理人員及高年級(jí)的大學(xué)生閱讀。

書籍目錄

第一部分  導(dǎo)論　第1章  導(dǎo)論　  1.1  流域生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)中常用的基本概念　  1.2  流域生態(tài)系統(tǒng)主要生物地球化學(xué)過程　  1.3  流域生態(tài)系統(tǒng)的自然功能和對(duì)人類社會(huì)的服務(wù)功能　  1.4  流域生態(tài)系統(tǒng)管理的主要目標(biāo)及內(nèi)容第二部分  流域生態(tài)系統(tǒng)過程　第2章  流域水循環(huán)　  2.1  流域水循環(huán)中常用的基本概念　  2.2  降水　  2.3  蒸發(fā)散　  2.4  徑流　  2.5  流域儲(chǔ)水變化　第3章  流域養(yǎng)分循環(huán)　  3.1  流域地球化學(xué)過程與水文過程的相互作用　  3.2  流域養(yǎng)分(氮)輸人途徑和形式　  3.3  流域養(yǎng)分輸出的途徑和形式——以氮為例　  3.4  流域養(yǎng)分儲(chǔ)量的凈變化　  3.5  小流域養(yǎng)分循環(huán)觀測　  3.6  水質(zhì)及水污染基本概念　  3.7  美國水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)　  3.8  水質(zhì)測定方法　第4章  流域碳循環(huán)　  4.1  流域碳輸入　  4.2  流域碳輸出　  4.3  流域碳儲(chǔ)量的凈變化　  4.4  徑流碳通量　第5章  土壤侵蝕、泥沙運(yùn)動(dòng)原理和量化方法　  5.1  土壤侵蝕的危害和分布　  5.2  土壤侵蝕的基本原理和類型　  5.3  河流泥沙產(chǎn)量與搬運(yùn)　  5.4  流域土壤侵蝕研究和量化方法  　5.5  土壤侵蝕的防治措施　第6章  河流形態(tài)過程與棲息地　  6.1  河流的形態(tài)與特征　  6.2  河流的棲息地　  6.3  人類干擾對(duì)河流棲息地的影響　第7章  溪流倒木生態(tài)　  7.1  溪流倒木基本概念　  7.2  溪流倒木的過程　  7.3  溪流倒木的生態(tài)重要性　  7.4  溪流倒木的時(shí)空變異性　  7.5  干擾與倒木　  7.6  溪流倒木的野外測量與模擬　  7.7  溪流倒木的生態(tài)管理與未來的研究方向　  7.8  總結(jié)第三部分  流域生態(tài)系統(tǒng)中的獨(dú)特組成　第8章  河濱植被帶的生態(tài)學(xué)  　8.1  河濱植被帶的定義　  8.2  河濱植被帶的生態(tài)功能　  8.3  干擾對(duì)河濱植被帶生態(tài)功能的影響　  8.4  河濱植被帶的管理與保護(hù)　第9章  濕地在流域管理中的作用　  9.1  濕地破壞現(xiàn)狀  　9.2  濕地的價(jià)值、效益和功能　  9.3  濕地的基本概念　  9.4  濕地的分布和類型　  9.5  濕地生態(tài)系統(tǒng)的評(píng)估和管理　第10章  水庫和湖泊生態(tài)系統(tǒng)　  10.1  概念與特征　  10.2  水庫和湖泊中發(fā)生的各種過程　  10.3  水庫與湖泊系統(tǒng)的管理第四部分  干擾與流域過程　第11章  干擾生態(tài)學(xué)　  11.1  干擾的概念與特點(diǎn)　  11.2  自然干擾與人為干擾　  11.3  干擾的生態(tài)意義　  11.4  自然干擾的模仿　  11.5  干擾的定量估算　第12章  森林火災(zāi)對(duì)流域生態(tài)系統(tǒng)過程的影響　  12.1  森林火災(zāi)對(duì)水文的影響　  12.2  森林火災(zāi)對(duì)水土流失的影響　  12.3  森林火災(zāi)對(duì)水質(zhì)的影響　  12.4  森林火災(zāi)對(duì)溪流倒木與河流生境的影響　  12.5  森林火災(zāi)對(duì)水生生物的影響　第13章  森林破壞與恢復(fù)對(duì)流域水量和水質(zhì)的影響　  13.1  森林植被—水資源關(guān)系的復(fù)雜性和多樣性　  13.2  森林植被變化對(duì)流域水量平衡的影響　  13.3  影響流域水文對(duì)森林植被變化的因素  　13.4  干擾臨界值及水文的恢復(fù)　  13.5  森林植被變化對(duì)流域水質(zhì)的影響　第14章  全球氣候變化對(duì)流域生態(tài)系統(tǒng)的影響　  14.1  氣候變化現(xiàn)狀　  14.2  氣候變化成因　  14.3  氣候變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響　  14.4  應(yīng)對(duì)全球變化的流域管理策略　第15章  流域水資源的利用及對(duì)環(huán)境的影響　  15.1  概念　  15.2  流域水資源利用對(duì)環(huán)境的影響　  15.3  管理的策略　第16章  累加的與綜合的流域影響　  16.1  累加的流域影響及其分析　  16.2  綜合的流域影響評(píng)估　  16.3  未來累加的和綜合的流域評(píng)估方法第五部分  流域生態(tài)系統(tǒng)管理　第17章  流域生態(tài)系統(tǒng)的途徑——必要性、挑戰(zhàn)性及應(yīng)用前景　  17.1  水的問題　  17.2  水在流域生態(tài)系統(tǒng)中的獨(dú)特性　  17.3  生態(tài)系統(tǒng)途徑的必要性與水的研究及管理　  17.4  生態(tài)系統(tǒng)途徑的實(shí)例及未來應(yīng)用前景　第18章  流域綜合規(guī)劃　  18.1  流域綜合規(guī)劃的概念與特征　  18.2  流域綜合規(guī)劃的主要步驟　  18.3  流域規(guī)劃的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)　第19章  綜合流域生態(tài)系統(tǒng)管理　  19.1  流域水資源短缺和對(duì)策　  19.2  流域生態(tài)系統(tǒng)的綜合管理模式　第20章  流域生態(tài)系統(tǒng)綜合管理——實(shí)例分析　  20.1  澳大利亞Murray-Darling Basin模式  　20.2  加拿大0kanagan流域模式　  20.3  中國江西省鄱陽湖流域模式　  20.4  三個(gè)流域生態(tài)系統(tǒng)模式的比較　第21章  流域生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)　  21.1  概念與意義　  21.2  流域生態(tài)恢復(fù)的指南　  21.3  生態(tài)恢復(fù)技術(shù)　第22章  流域最佳管理措施　  22.1  流域最佳管理措施的定義　  22.2  林業(yè)BMPs設(shè)計(jì)方法　　  22.3  林業(yè)BMPs對(duì)水質(zhì)的影響第六部分  流域科學(xué)研究方法　第23章  流域試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析　  23.1  流域科學(xué)研究的內(nèi)容和目的　  23.2  野外流域科學(xué)研究的基本原理　  23.3  流域試驗(yàn)的方法　第24章  森林流域水文模擬模型　  24.1  水文模擬模型的基本概念　  24.2  水文模擬模型的分類　  24.3  水文模擬模型的作用　  24.4  森林流域水文模擬模型的開發(fā)和應(yīng)用過程——以MIKE SHE為例　  24.5  模擬模型在流域研究和管理中的應(yīng)用要點(diǎn)　第25章  地理信息系統(tǒng)和遙感在流域研究和管理中的應(yīng)用　  25.1  基本概念　  25.2  GIS和遙感技術(shù)在流域科學(xué)中的主要應(yīng)用　  25.3  GIS與分布式流域水文模型、土壤侵蝕預(yù)報(bào)模型耦合　第26章  河道內(nèi)生態(tài)需水　  26.1  概念與背景　  26.2  河道內(nèi)生態(tài)需水的重要性　  26.3  方法后記一后記二

章節(jié)摘錄

插圖：②有助于評(píng)價(jià)流域系統(tǒng)的累加影響及流域過程在河流網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化。正如在第16章所闡述的，流域資源管理者越來越關(guān)注多種人為或自然干擾在不同時(shí)間、不同地點(diǎn)所表現(xiàn)出來的累加流域影響，以及上游所發(fā)生的干擾對(duì)下游的影響。對(duì)這些影響的定量化研究對(duì)水資源的有效管理與分配都有重要的意義。由于流域系統(tǒng)是不同等級(jí)的子流域系統(tǒng)所構(gòu)成的，一個(gè)子流域系統(tǒng)是一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)，又是其更高一級(jí)流域系統(tǒng)的組成成分。不同等級(jí)的子流域系統(tǒng)表現(xiàn)為嵌套的關(guān)系。而這種系統(tǒng)之間的嵌套關(guān)系則反映流域空間尺度的變化。因此，采用生態(tài)系統(tǒng)途徑還有助于研究流域中各個(gè)過程的空間尺度規(guī)律，對(duì)于綜合管理和保護(hù)流域系統(tǒng)是十分有利的。③有利于長時(shí)間監(jiān)測流域過程的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。任何生態(tài)系統(tǒng)都表現(xiàn)明顯的動(dòng)態(tài)規(guī)律，既有短時(shí)間尺度的日變化，也有長時(shí)間尺度的月和年變化。例如，一個(gè)以森林為主的流域生態(tài)系統(tǒng)，森林會(huì)發(fā)生明顯的演替變化，最后被自然干擾（例如火燒、病蟲害或風(fēng)倒等）毀滅。干擾以后，新的演替又重新開始。這種陸地上發(fā)生的演替——干擾一再演替一再干擾的動(dòng)態(tài)變化，也導(dǎo)致河流系統(tǒng)或水生系統(tǒng)發(fā)生類似的變化規(guī)律。例如，水文、泥沙、溪流倒木和河流形態(tài)會(huì)隨著植被的恢復(fù)和干擾發(fā)生相應(yīng)的變化。由于流域有一個(gè)固定的邊界線，這樣流域內(nèi)發(fā)生的各種動(dòng)態(tài)過程便可容易進(jìn)行定量監(jiān)測。流域的長期監(jiān)測對(duì)于我們管理與保護(hù)流域內(nèi)重要資源、功能與價(jià)值是必需的。④有利于對(duì)流域土地、水資源利用進(jìn)行規(guī)劃與模擬。流域是一個(gè)獨(dú)特的地理單元，它可劃定的邊界線為流域規(guī)劃與模擬提供了便利。在世界范圍內(nèi)，許多國家都把流域作為一個(gè)區(qū)域開發(fā)與保護(hù)的實(shí)體（entity）。各種針對(duì)流域的機(jī)構(gòu)或法規(guī)也不斷涌現(xiàn)。比如在中國的長江委員會(huì)、黃河委員會(huì)和珠江委員會(huì)，在加拿大的Fraser流域委員會(huì)、Mackenzie流域委員會(huì)，等等。這些機(jī)構(gòu)的宗旨是把整個(gè)流域作為一個(gè)大生態(tài)系統(tǒng)，協(xié)調(diào)流域的各種規(guī)劃、資源利用及環(huán)境保護(hù)。事實(shí)證明，這種做法比把流域內(nèi)資源分割管理的策略更有效。

后記

中國在過去30年的社會(huì)發(fā)展舉世矚目，但是生態(tài)環(huán)境的惡化狀況也是空前的。我認(rèn)為，水資源的逐漸枯竭將是21世紀(jì)北方地區(qū)生存的最大威脅。對(duì)此，我有極好的見證。我從小在典型的冀東平原上長大，一直到20世紀(jì)80年代初赴京上大學(xué)。在小學(xué)的作文中描繪河北老家的情景是：“在風(fēng)景如畫的還鄉(xiāng)河畔，有個(gè)美麗富饒的村莊——渠梁河”。還鄉(xiāng)河發(fā)源于燕山東北部的遷安縣，經(jīng)豐潤、玉田縣流入薊運(yùn)河，最終人渤海，是海河流域的一部分。童年的我是喝著還鄉(xiāng)河的水、吃著還鄉(xiāng)河的魚長大的，在河邊的蘆葦濕地和片片柳樹林下度過了無憂的美好時(shí)光。1976年7月28號(hào)那場人類歷史上罕見的、奪走了25萬唐山人生命的大地震發(fā)生了。震后降雨連綿不斷，還鄉(xiāng)河洪水泛濫，家鄉(xiāng)大面積地區(qū)受淹。之后，政府組織改造還鄉(xiāng)河，動(dòng)用了大批人力物力，占用了大量農(nóng)田挖出了一條又直又寬的人工渠，以為從此會(huì)告別祖祖輩輩曾受到的洪水的威脅，一勞永逸。然而，在今后的多年中，這條河并沒有發(fā)揮其防洪效益，上游修建水庫（邱莊水庫），城市大量引水使地下水位下降，下游來水很少。開始農(nóng)民還能用還鄉(xiāng)河被取直時(shí)遺留下來的彎彎曲曲的河套地作為池塘養(yǎng)魚，之后這些水塘受周圍地下水位逐年下降的影響，逐漸枯竭，后來人們?cè)谶@干枯的河床上開始開墾種植農(nóng)作物。而這條人工渠近年來受兩岸小企業(yè)排出污水的影響，河水連牲畜都不能飲用。還鄉(xiāng)河，這條貫穿于有千年歷史的玉田縣的一條主要河流，就這樣在21世紀(jì)成了華北地區(qū)“有水皆污，有河皆無”的代表之一?？梢韵胂?，多少曾經(jīng)依靠這條河的生物種將因此在此地消失。地表水消失后，華北平原人們賴以生存的地下水也不是取之不盡的。每年下降1 m的地下水位迫使人們頻繁更換水井，加深抽水深度。隨著中國北方氣候變暖，干旱趨勢加劇，這種惡性循環(huán)何時(shí)能停止？

編輯推薦

《流域生態(tài)系統(tǒng)過程與管理》為高等教育出版社出版。

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