一种划定湖泊缓冲带范围的方法技术

本发明专利技术公开一种划定湖泊缓冲带范围的方法。为确定能满足湖泊水环境和生态保护需求的最小缓冲带范围，本发明专利技术在考虑目标及标准、生态环境现状、技术经济约束、社会与管理制度制约等影响因素的基础上，先用关键源区和生态敏感区识别技术识别出对湖泊等受纳水体的水环境和生态系统有决定性作用的少数区域，再用污染物总量控制技术确定了缓冲带范围。该方法科学合理、方便可行，对减少湖泊富营养化、防治面源污染、修复天然缓冲体系具有重要的意义，也可为流域尺度上的湖泊缓冲带建设及相关治理提供依据和指导。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及湖泊流域污染控制与生态修复领域，具体涉及到湖泊缓冲带范围的划定。
技术介绍
缓冲带技术始于15-16世纪的欧洲，成型于19世纪初，最初主要应用于水土保持领域，后来逐步被扩展到面源污染防治、水体保护、生物保护和生态恢复等领域。“十一五”以来，缓冲带技术被应用到我国洱海、抚仙湖、太湖等大型湖泊的生态环境改善中，并取得了一定成效，然而在缓冲带宽度的确定问题上仍存在着较大争议。湖泊岸线在发挥重要的生态功能的同时，也是重要的土地资源，从生态保护的角度出发，湖泊缓冲带应尽量宽，但从岸线资源利用的角度，缓冲带应在保持其功能的前提下尽量窄。因此，为缓解湖泊保护与土地开发、社会发展之间的矛盾，应研究缓冲带在满足湖泊水环境与生态保护需求下的最小范围，本专利技术中提到的湖泊缓冲带范围均指的是最小范围。针对此难题，国内外学者进行了一些研究，如美国及加拿大根据流域、地形、水文等影响因素，制定了多个大型湖泊缓冲带最小宽度范围为17.4-52.2m；国内一般根据相关经验或当地保护规划中的一级保护区范围来确定湖泊缓冲带范围，并以山体、公路等地标物做为上边界。这些都为湖泊缓冲带的合理规划与科学布局奠定了良好的研究基础，但也存在如下问题：局限于小尺度上的湖滨带和河岸植被带，未能从流域尺度上来把握湖泊缓冲带的内涵；宽度未经过科学计算，影响了湖泊缓冲带功能的发挥。总体来看，我国湖泊缓冲带的保护与构建工作中许多科技支撑处于空白，缓冲带范围的划分规范、技术方法滞后，严重制约了湖泊流域保护工作的实施和空间的资源合理利用。因此，本领域需要流域尺度上的湖泊缓冲带最小范围划定的技术体系。专利
技术实现思路
本专利技术针对本领域湖泊缓冲带范围划定的科技支撑处于空白、技术方法滞后等问题，提出了流域尺度上的湖泊缓冲带最小范围划定的技术体系，它集成了非点源污染流失的关键源区识别、生态敏感区识别、污染物总量控制等技术。因此，本专利技术提供了一种划定湖泊缓冲带范围的方法，所述方法包括如下步骤：(i)先识别流域内的关键源区和生态敏感区；(ii)划定一个覆盖所述关键源区和生态敏感区的初步湖泊缓冲带范围；(iii)用污染物总量控制分析的方法来调整所述初步湖泊缓冲带范围；(iv)结合所述初步湖泊缓冲带范围的地形、地标、地物特点确定湖泊缓冲带范围的上、下边界。在一个实施方案中，步骤(i)中识别所述关键源区基于污染流失风险评价进行，所述污染流失风险评价的评价因子包括源因子和迁移因子，所述源因子包括总氮输出和总磷输出，所述迁移因子包括土壤侵蚀、年径流深和污染源入湖距离，非点源的污染流失风险评价的值通过公式(1)进行量化：R＝∑(Vsx·Wsx)×∑(Vty·Wty) 公式(1)式中：R为非点源污染流失风险评价的值，sx为第x(x＝1，2)个源因子，ty为第y(y＝1，2，3)个迁移因子，V为各因子的风险等级分值；W为各因子权重。在一个实施方案中，量化非点源污染流失风险评价的值后，按如下风险分级方案识别关键源区：R＜a为低风险区，R在a和b之间为中风险区，R＞b为高风险区，其中所述高风险区即为关键源区。上述风险分级方案中，a是低风险区阈值，b是高风险区阈值，两者的取值与风险等级分值V有关。在实施例中，a＝4，b＝8。在一个实施方案中，在步骤(iii)中检验所述初步湖泊缓冲带范围的合理性的标准是建设所述初步湖泊缓冲带后，污染负荷入湖量不超过湖泊的纳污能力，具体方法是：获得建设所述湖泊缓冲带后的污染负荷入湖量和湖泊纳污能力，i)如果所述污染负荷入湖量小于湖泊纳污能力上限并大于湖泊纳污能力下限，则所述湖泊缓冲带的范围是合理的；ii)如果所述污染负荷入湖量大于湖泊纳污能力上限，则增大所述湖泊缓冲带的范围，使所述污染负荷入湖量符合上述第i)项；如果所述污染负荷入湖量小于湖泊纳污能力下限，则缩小所述湖泊缓冲带的范围，使所述污染负荷入湖量符合上述第i)项。在一个实施方案中，其中所述污染负荷入湖量用基于流域单元的非点源的污染负荷估算方法进行计算，所述基于流域单元的非点源的污染负荷估算方法根据单位面积不同土地利用类型的污染负荷输出系数与入湖系数来估算所述污染负荷入湖量，计算公式为：其中，P为污染负荷入湖量；λij为流域内第i个流域单元内第j种土地利用类型的入湖系数；Aij为流域内第i个流域单元内第j种土地利用类型的面积；Iij为流域内第i流域单元内第j种土地利用类型的污染物输出系数。各参数的确定方法见具体实施方式。在本专利技术中，检验初步湖泊缓冲带范围的合理性时，湖泊的纳污能力采用的是一个范围。范围的上限即湖泊纳污能力值，将此值向下进行一定的浮动得到该范围的下限。浮动方案为：最优选浮动5％，优选浮动10％，浮动15％。在一个实施方案中，其中在步骤(iv)中缓冲带上、下边界的确定方法为：所述下边界是湖泊大提，无大堤的区域则以最高水位线为准；所述上边界尽量选择距缓冲带边界50m范围内的分水线、行政界线、交通要道、大型建筑物、水库大坝等永久性明显标志，若无此类标志则以原边界为准。本专利技术所述的划定湖泊缓冲带范围的方法，从流域尺度上来考虑在满足一定目标要求下的湖泊缓冲带的最小范围，由此确定的湖泊缓冲带一般为由湖岸线向陆域延伸的宽度不固定的扇形区，湖泊缓冲带宽度根据不同区域的特征而变化。附图说明图1为本专利技术的划定湖泊缓冲带范围的技术流程图。具体实施方式本专利技术针对湖泊缓冲带范围划定领域的科技支撑处于空白、技术方法滞后等问题，提出了流域尺度上的湖泊缓冲带最小范围划定的技术体系，集成了非点源污染流失的关键源区识别、生态敏感区识别、污染物总量控制等技术。本专利技术所述的湖泊缓冲带用于保护湖泊的隔离生境，是缓解或减轻湖泊水生态系统受到流域内人类活动或自然过程的破坏、干扰和污染的空间，一般为由湖岸线向陆域延伸的扇形区，宽度在数百米至数公里。本专利技术所述的划定湖泊缓冲带范围的方法，分析了湖泊缓冲带范围的主要影响因素：目标及功能定位、生态环境现状、技术经济约束、社会与管理制约，确定了范围划定的关键是要协调好人与自然的关系，在两者之间找到一个平衡点。本专利技术所述的湖泊缓冲带的功能定位有：(1)环境类功能——将高强度开发利用活动与湖泊水体相隔离，缓冲污染物对湖泊水体产生的不利影响，改善湖泊富营养化问题；(2)生态类功能——合理规划湖泊缓冲带的生态建设，修复带内缓冲体系，提升缓冲带的生态服务功能；(3)社会经济类功能——如教育示范功能，缓冲带保护宣传功能，景观美化功能，以及为湖泊缓冲带区域内实施特殊的环境经济政策和生态补偿机制提供依据，协调生态环境保护和经济发展相关建设方之间的利益关系。本专利技术所述的划定湖泊缓冲带范围的方法，其流程见说明书附图1，所述方法包括步骤：(i)先识别流域内的关键源区和生态敏感区；(ii)划定一个覆盖所述关键源区和生态敏感区的初步湖泊缓冲带范围；(iii)用污染物总量控制分析的方法来检验所述初步湖泊缓冲带范围的合理性，检验标准优选为建设缓冲带后污染负荷入湖量不超过湖泊的纳污能力，当污染物负荷入湖量超过湖泊的纳污能力此条件时，对所述初步湖泊缓冲带范围，使其不超过湖泊的纳污能力；(iv)所述初步湖泊缓冲带范围的下边界为湖泊等受纳水体的边缘，上边界的确定比较复杂，除了满足上述(iii)中的范围要求之外，为便本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种划定湖泊缓冲带范围的方法，其特征在于，包括如下步骤：(i)先识别流域内的关键源区和生态敏感区；(ii)划定一个覆盖所述关键源区和生态敏感区的初步湖泊缓冲带范围；(iii)用污染物总量控制分析的方法来调整所述初步湖泊缓冲带范围；(iv)结合所述初步湖泊缓冲带范围的地形、地标、地物特点确定湖泊缓冲带范围的上、下边界。

【技术特征摘要】
1.一种划定湖泊缓冲带范围的方法，其特征在于，包括如下步骤：(i)先识别流域内的关键源区和生态敏感区；(ii)划定一个覆盖所述关键源区和生态敏感区的初步湖泊缓冲带范围；(iii)用污染物总量控制分析的方法来调整所述初步湖泊缓冲带范围；(iv)结合所述初步湖泊缓冲带范围的地形、地标、地物特点确定湖泊缓冲带范围的上、下边界。2.根据权利要求1所述的划定湖泊缓冲带范围的方法，其特征在于，步骤(i)中识别所述关键源区基于污染流失风险评价进行，所述污染流失风险评价的评价因子包括源因子和迁移因子，所述源因子包括总氮输出系数和总磷输出系数，所述迁移因子包括土壤侵蚀、年径流深和污染源入湖距离，非点源的污染流失风险评价的值通过如下的计算公式进行量化：R＝∑(Vsx·Wsx)×∑(Vty·Wty) 公式(1)式中：R为非点源污染流失风险评价的值；sx为第x(x＝1，2)个源因子；ty为第y(y＝1，2，3)个迁移因子；V为各因子的风险等级分值，分值的确定应能保证风险评价值R的可识别性，取值可参照表1；W为各因子权重，根据专家打分法进行确定，各个因子对污染流失风险的影响越大，权重越大，取值可参照表1。表1非点源污染氮磷流失风险评价指标体系注：该评价体系中的权重及分级方案仅是针对太湖竺山湾设定，若要用于其它地区，应考虑进行适当调整。3.根据权利要求2所述的划定湖泊缓冲带范围的方法，其特征在于，按如下风险分级方案识别关键源区：R＜a为低风险区，R在a和b之间为中风险区，R＞b为高风险区，其中所述高风险区即为关键源区，其中a是低风险区阈值，b是高风险区阈值，两者的取值与风险等级分值V有关，在实施例中，a＝4，b＝8。4.根据权利要求1所述的划定湖泊缓冲带范围的方法，其特征在于，在步骤(iii)中检验所述初步湖泊缓冲带范围的合理性的标准是建设所述初步湖泊缓冲带后，污染负荷入湖量不超过湖泊的纳污能力，具体方法是：获得建设所述湖泊缓冲带后的污染负荷入湖量和湖泊纳污能力，i)如果所述污染负荷入湖量小于湖泊纳污能力上限并大于湖泊纳污能力下限，则所述湖泊缓冲带的范围是合理的；ii)如果所述污染负荷入湖量大于湖泊纳污能力上限，则增大所述湖泊缓冲带的范围，使所述污染负荷入湖量符合上述第i)项；如果所述污染负荷入湖量小于湖泊纳污能力下限，则缩小所述湖泊缓冲带的范围，使所述污染负荷入湖量符合上述第i)项。5.根据权利要求4所述的划定湖泊缓冲带范围的方法，其特征在于检验初步湖泊缓冲带范围的合理性时，湖泊的纳污能力采用的是一个范围，范围的上限即湖泊纳污能力值，将此值向下进行一定的浮动得到该范围的下限，浮动方案为：最优选浮动5％，优选浮动10％，浮动15％。6.根据权利要求3中所述的划定湖泊缓冲带范围的方法，其特征在于，其中所述污染负荷入湖量用基于流域单元的非点源的污染负荷估算方法进行计算，所述基于流域单元的非点源的污染负荷估算方法根据单位面积不同土地利用类型的污染负荷输出系数与入湖系数来估算所述污染负荷入湖量，计算公式为：式中：P为污染负荷入湖量；λij为流域内第i个流域单元内第j种土地利用类型的入湖系数；Aij为流域内第i个流域单元内第j种土地利用类型的面积；Iij为流域内第i流域单元内第...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶春，王亚空，李春华，吕美婷，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11