基于多维生态风险分析的环胶州湾流域群综合管理模式研究

Multiple watersheds locating around Jiaozhou bay influence the ecological environment of estuaries and coastal water, with their management correlative with each other. Multi-watershed management is capable of achieve optimal configuration of natural and environmental resources from a global perspective. It is an effective method for pollution control and ecological restoration. The similarity of meteorology and underlying surface leads to the dependency of multi-watershed ecological risk. Neglecting the above complexity would result in the inadequate consideration of risk interaction among multiple watersheds. The accuracy and efficiency of decision making would thus be hindered. The Daguhe and Moshuihe watersheds are taken as an example to analyze the relevance network structure of ecological risk in the layer of watershed, reach and subwatershed. This can help disclose the multi-layer, multi-dimensional ecological risk . Besides, management pattern of multi-watershed will be investigated considering the objective of regional ecological security and economic efficiency. Interactional feedback will be achieved to obtain the decisions on regional economic development, land plannign for industries, configuration of discharge permits as well as pollution control. This provides the decision base for sustainable development in Jiaozhou bay region.

环胶州湾地区多个流域共同影响河口及近海的生态环境，在水管理上相互关联。流域群管理能够从全局角度出发优化配置多流域的自然与环境资源，是环湾地区污染控制与生态恢复的有效手段。毗邻流域气象和下垫面等要素相似性致使多流域生态风险存在相关性特征，忽略上述复杂性将致使流域群综合管理对多流域生态风险之间的空间交互作用考虑不足，进而影响管理决策的准确性和效率。本课题以胶州湾北部紧邻的大沽河及墨水河流域为研究区域，分析流域层、河段层、子流域层风险单元相互交织的关联性网状结构，有利于揭示区域多层次、多维度生态风险；同时，以地区生态安全与经济高效为目标，开展流域群综合管理模式研究，实现流域管理与生态风险互动反馈，提出区域经济与产业发展、多行业用地与污染排放、排污权配置以及污染物消减工程措施的流域综合管理优化方案，为环胶州湾社会经济和环境的协调发展提供定量决策基础。

毗邻流域气象和下垫面等要素相似性致使多流域生态风险存在相关性特征，忽略上述复杂性将致使流域群综合管理对多流域生态风险间的空间交互作用考虑不足，进而影响管理决策的准确性和效率。本课题以胶州湾北部紧邻的大沽河及墨水河流域为研究区域开展基于多维生态风险分析的流域群综合管理研究。首先，基于SWAT分布式模拟平台，借助MCMC、Fiducial不确定性分析方法从模拟和统计两种角度开展滨海流域过程随机模拟预测，获得了准确可信的营养盐随机预测成果，并开展了方法比较分析，结果表明，Fiducial关注数据本身，挖掘充分统计量，在小样本情况下，Fiducial方法在流域过程预测上具有潜力。其次，基于Copula方法，开展子流域生态风险关联性研究，揭示多子流域风险相互交织的关联性网状结构，结果表明，基于风险规避的决策方案可以降低区域间联合生态风险，发现在最优风险管控方案下的联合超越概率为0.491。最后，建立多套流域综合管理模型，包括：风险规避-二维水权交易模型（RAO-2DWTM）、基于贝叶斯模拟的多流域排污权交易设计模型（BS-METM）、面向生态需水的区间机会约束生态补偿模型（EW-ICCEC）、基于贝叶斯模拟的双重风险规避随机规划模型（BDRSP）以及永定河泛区湿地群优化布局模型（LWGH）等，获得了区域经济与产业发展、取水与污染排放、水权与排污权配置、生态补偿的流域综合管理优化方案，同时提出了最优多维风险管控方案，相比于风险中立情景，种植区生产规模年减少量为[7.315%, 9.730%]，畜牧业区18.204%，渔业为6.222%。研究成果有助于实现流域管理与生态风险互动反馈以及流域综合效益的最大化，提供社会经济和环境协调发展的管理方案。