水回馈的测算方法在湿地恢复中的应用课件.pptx
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1、2015/10/161水回馈的测算方法在湿地恢复中的应用2015/10/161主要内容1.项目背景2.水回馈量计算概述3.湿地水回馈计算案例4.水回馈计算在湿地恢复中的应用及启示2015/10/162DanubeEastAfricaMekong多瑙河多瑙河东非东非湄公河湄公河Yangtze长江长江RioGrande/RioBravoSoutheastRiversandStreams东南河东南河anReef中美洲中美洲暗礁暗礁2015/10/162Mesoameric1.项目背景The Ecosystems in Yangtze River Basin(长江流域生态系统)2015/10/163长
2、江上游2015/10/16-662015/10/164 世界自然基金会(WWF)于 2008 年开始启动长江流域水资源保护项目,取得了一定的经验和可推广的成果。水回馈量(水回馈量)是水源地水资源综合保护项目的一个目标指标,通过计算水回馈量,可以用量化的数据直观地证明项目的执行情况和取得的成果。WWF 收集了岷江流域和嘉陵江等流域的工作数据,并通过 Limnotech 公司提供的计算平台,进行了水回馈量计算的初步尝试。认识到计算水回馈量是量化项目成认识到计算水回馈量是量化项目成果的一个重要工具,可以在项目果的一个重要工具,可以在项目 中继续中继续 推广推广 应用应用。同时,WWF 也认识到要得到
3、科学可信的量化结果,必须要有众多数据的支持才能完成,因此水回馈量数据及信息的收集和计算就显得尤为重要。需要更多的企业或个人参与到水需要更多的企业或个人参与到水 回馈的回馈的 理念理念 中来!中来!2015/10/1672.水回馈量计算概述2.1Water Replenishment(水回馈(水回馈/水补偿)水补偿)基本含义:基本含义:向自然界新增或补充的水量和改善向自然界新增或补充的水量和改善的水质。的水质。水量效益:水量效益:增加或减少的水量(增加或减少的水量(ML/year 百万升水百万升水/年),如年),如减少的径流量(水源涵养)、增加的水量、等。减少的径流量(水源涵养)、增加的水量、等
4、。水水 质质 效效 益益:(1)水水 土土 流失流失(泥泥 沙沙 减减 少少)(2)水质指标(水污染、营养物质等)水质指标(水污染、营养物质等)2015/10/1682015/10/165绿水绿水水水灰水灰水蓝水蓝水 绿水:指用于农作物生产的雨水绿水:指用于农作物生产的雨水 蓝水:指地表水与地下水(如江河、湖泊、地下蓄水层等)蓝水:指地表水与地下水(如江河、湖泊、地下蓄水层等)灰水:指水污染指标,例如施用化肥灰水:指水污染指标,例如施用化肥2015/10/169Quantifying Replenish Benefits水回馈效益的量化水回馈效益的量化 Changes in water qua
5、ntity estimated in units ofmillion liters(ML)per year以“百万升/年年”为单位的水量变化情况为单位的水量变化情况 Movement from existing(disturbed)condition towardnatural hydrology 从目前(受干扰)到自然流态的变化 Changes in water quality estimated in unitsof metric tons(MT)per year.以 ML/年为单位的水质变化情况 Pollutant load reductions(e.g.,sediment,nutrie
6、nts)污染物减排(沉淀及营养物等)102015/10/162015/10/1662.2 水回馈效益量水回馈效益量The Coca-Cola Company is quantifying the water-related“Replenish”benefits derivedthrough its Community Water Partnership(CWP)projects.可口可乐公司正在利用“社区水合作伙伴项目(CWP)”获得定量化与水相关的补偿/回馈效益。至 2014 年,一共约有 400 个“社区水合作伙伴项目(CWP)”项目被实施。2.2.1 总水回馈效益总水回馈效益到 2014
7、 年底,CWP 项目完成了水量回馈效益约 153.6 BL/yr(15.36 亿立方米/年),其中,可口可乐公司完成约占 94%的水回馈效益为 162.6BL/yr(16.26 亿立方米/年)。2014 年内,有 41 个活动项目的水质效益是正在减少泥沙负荷超过 380 万吨/年。2015/10/16112.2.2 流域保护活动的水回馈效益:流域保护活动的水回馈效益:2014 年有 51 个流域保护活动项目2014 年,可口可乐公司完成的水量补偿效益为 121.1 BL/yr(12.11 亿立方米/年)。2014 年,水质效益是正在减少泥沙负荷超过 380 万吨/年。2.2.3 生产性用水的水
8、回馈效益生产性用水的水回馈效益2014 年有 26 个 生产性用水回馈的生产性用水回馈的 活动项目2014 年,可口可乐公司完成的水量补偿效益为 25.6 BL/yr(2.56 亿立方米/年)。2.2.4 供水和卫生活动的水回馈效益供水和卫生活动的水回馈效益2014 年有 111.9887 万个受益者2014 年,可口可乐公司完成的水量补偿效益为 6.8 BL/yr(0.68 亿立方米/年)。2015/10/16122015/10/1672.3 水回馈量计算(1)、分类:、分类:项目划分以下三种类型:Type 1:Watershed Restoration类型 1:流域保护 具有潜在的流域效益
9、的项目,即对水质和水量具有补偿效益的项目;Type 2:Access to Water and Sanitation 类型 2:供水和卫生设施的覆盖 可以产生具有巨大价值的、可测量的社会或经济收益的项目;Type 3:Education and Awareness 类型 3:教育和意识培养 主要包括教育、监测、研究或自然规划的项目,这些项目没有可以量化的水收益.全球已经完成的项目全球已经完成的项目 300 余项余项2015/10/1613Qualifying Watershed Restoration Activities(流域修复活动的定量化)(流域修复活动的定量化)活动类型活动类型 分分
10、10 类:类:2015/10/16(1).Agricultural land practice changes(农业土地使用改变农业土地使用改变)(2).Stormwater management(暴雨管理暴雨管理)(3).Land use/land cover alterations(土地使用土地使用/地表覆盖物选择地表覆盖物选择)(4).Hydraulic/hydrologic waterbody alterations(水利学水利学/水文学的水水文学的水体选择体选择)(5).Water conservation including leak repair(水保护,包括泄露修复水保护,包括
11、泄露修复)(6).Wastewater treatment(废水处理废水处理)(7).Biologic management(生物管理生物管理)(8).Water reuse(水回用水回用)(9).Rainwater harvesting and aquifer recharge(雨水收获和含水层补雨水收获和含水层补给给)(10).OTHER(Unspecified activity)(其它,未有分类的其它,未有分类的)142015/10/168水回馈水回馈 量计算概述量计算概述:水回馈量计算与气象(如温度、降雨等)、土壤、水文、径流形成、植被蒸散发等密切相关。下图反应了流域水文传输途径,与降
12、雨、蒸散发、土壤下渗、地表径流等密切性关系。人类活动、人类用水、人类排水等也影响水回馈量计算。计算机技术如 3S 技术、计算模型也影响影响水回馈量计算。152015/10/16水水回回馈馈量量计计算算基基本本原原理理较复杂较复杂2015/10/1616LandUseDescriptionHydrologicSoilGroupABCDCultivatedlandWithoutconservationtreatment72818891Withconservationtreatment62717881PastureorrangelandPoorcondition68798689Goodconditi
13、on39617480MeadowGoodcondition30587178WoodorforestlandThinstand,poorcover,nomulch245667783Goodcover25557077Openspaces,lawns,parks,golfcourses,cemeteries,etc.Goodcondition:grasscoveron75%ormoreofthearea39617480SCS模型土壤水文组分类标准土壤分类土壤水文性质最小下渗率(mm/h)A在完全湿润的条件下具有较高渗透率的土壤。这类土壤主要由沙砾石组成,由很好的排水,导水能力(产流力低)。如:厚层沙
14、、厚层黄土、团粒化粉砂土7.2611.43B在完全湿润的条件下具有中等渗透率的土壤。这类土壤排水、导水和结构都属于中等。如薄层黄土、沙壤土3.817.26C在完全湿润的条件下具有较低渗透率的土壤。这类土壤大多有一个阻碍水流向下运动的层,下渗率和导水能力较低。如:黏壤土、薄层沙壤土、有机质含量低的土壤、黏质含量高的土壤0.1273.81D在完全湿润的条件下具有很低渗透率的土壤。这类土壤主要由黏土组成,有很高的涨水,大多有一个永久的水位线,黏土层接近地表,其深层土几乎不影响产流,具有很低的导水。如:吸水后显著膨胀的土壤、塑性的黏土、某些盐渍土01.272015/10/169径流量的计算方法 径流量
15、的计算方法较多,较为常用的是径流曲线数模型(SCS-CN),改模型是美国农业部土壤保持局(USDA)开发用于估算无资料地区径流量的经验模型。国际上众多模型如 SWAT、AGNAPS 等都以 SCS-CN 模型进行降雨径流模拟。SCS-CN 法法(径径 流流 曲曲 线线 数数 法法)已 经 广 泛 在 国 际 上 应 用,其 需 要 四 个基本参数:CN 值、土壤水力传导率、土壤干燥时间、降雨量。2Q runoff Q precip 0.2 S Q precip 0.8 S2540CNS 25.4172015/10/16SCS Runoff Curve Numbers(Antecedent mo
16、isture condition II)18Ysed:dailysedimentyield(metrictons)Qsurf:dailyrunoffvolume(mm/h);3qpeak:peakflowrate(m/s);KUSLE:soilerodibilityfactor;LSUSLE:topographicfactor;CUSLE:cover/cropmanagementfactor;PUSLE:conservationpracticefactor;2Ahru:为水文响应单元(HRU)的面积,hm2015/10/1610地表水土流失计算 地表水土流失计算常采用土壤通用流失方程(程(MU
17、SLE),该方程与日径流量、峰值流),该方程与日径流量、峰值流率、地形因子、植被管理因子、保护实践因子等密切相关系。“Modified Universal Soil Loss Equation”(MUSLE),(Willianms,1995)Y sed 11.8 (Q surf q peak A hru)0.56 K USLE LS USLE C USLE P USLE CFRG 2015/10/163.湿地水回馈计算案例湿地水回馈计算案例湿地保护湿地保护/水资源保护类型水资源保护类型(1)土地利用和土地覆盖改善(2)地表或地下水管理(3)农业和水产养殖业改善(4)废水处理(5)水压/水文水体
18、变化(6)流流 域域 湿湿 地地 修修 复复2015/10/1619202015/10/1611案例分享案例分享土地利用土地利用/土地覆盖土地覆盖(1).土地利用土地利用/土地覆盖土地覆盖 湄公河湄公河 齐河流域保护(泰国)齐河流域保护(泰国)-退化土地的再造林退化土地的再造林 热带雨林保护(巴西)热带雨林保护(巴西)-土地保护土地保护2015/10/1621案例分享案例分享土地利用土地利用/土地覆盖土地覆盖 湄公河湄公河 齐河流域保护齐河流域保护 位置:泰国齐河流域位置:泰国齐河流域 目标:目标:减少径流 减少泥沙侵蚀/径流 增加生物多样性 活动:退耕还林活动:退耕还林 方法:复杂的实证量化
19、方法方法:复杂的实证量化方法 采用径流曲线数法,径流量预计减少 采用改进的通用土壤流失方程,泥沙侵蚀和地表冲刷预计改善2015/10/16222015/10/1612案例分享案例分享土地利用土地利用/土地覆盖土地覆盖森林保护补助计划森林保护补助计划(巴西巴西)位置:巴西亚马逊州位置:巴西亚马逊州 目标:目标:遏制毁林 保持水文条件 保护栖息地 保护水源 活动:通过现金补偿环境保护服务,保活动:通过现金补偿环境保护服务,保护热带林 亚马孙地区预计大面积的滥砍滥伐 防止 14 个保护区里 1250 万公顷森林被砍伐14 个保护区目前状况与预计砍伐(红色)程度(没有项目的情况下)对比2015/10/
20、1623案例分享案例分享土地利用土地利用/土地覆盖土地覆盖森林保护补助计划森林保护补助计划(巴西巴西)四个方面:四个方面:收入:支付给当地居民,鼓励他们生产可持续的森林产品。社会:投入(支出款项)用于改善居民的教育、卫生、通讯和交通条件,提高他们的能力,充当森林的守护者。家庭:支付给地主,他们承诺可持续地开发和保护环境。协会:给予当地协会财政支持,加强他们在支付森林保护项目的组织和社会控制机制。方法:通过采用复杂的实证量化方法,对比目前(森林覆盖)和方法:通过采用复杂的实证量化方法,对比目前(森林覆盖)和将来(过度砍伐)情况下的雨水径流量和相关的泥沙侵蚀:采用径流曲线数法,径流量预计增加 采用
21、改进的通用土壤流失方程,泥沙侵蚀和地表冲刷预计增加2015/10/1624保护区保护区总面总面积积(公(公顷)顷)201020152020202520302035204020452050Amana2,221,8640.13%0.13%0.13%0.13%0.13%0.14%0.17%0.72%1.07%Amapa214,3150.67%2.50%11.63%25.88%40.18%53.55%70.16%85.71%93.09%Canuma22,7584.70%11.47%22.14%36.29%46.65%60.30%68.42%70.89%72.13%Catua-Ipixuna212,32
22、34.96%4.96%4.96%4.96%4.96%10.43%22.02%38.00%67.00%Cajubim2,421,9260.06%0.06%0.06%0.06%0.06%0.06%0.06%0.07%0.15%JumaReserve580,7830.85%2.57%8.36%14.73%20.93%28.77%42.18%54.57%76.55%Mamiraua1,310,8020.78%0.78%0.78%0.78%0.78%0.78%0.83%1.17%1.71%Maues449,8991.40%1.40%1.40%1.59%3.97%12.14%23.75%42.03%66.
23、73%Piaguca/Purus800,8980.32%0.32%0.32%0.32%0.32%0.39%0.88%2.56%11.35%RioGregorio466,7971.65%10.79%30.05%46.13%63.24%77.10%83.63%87.09%90.09%RioMadeira279,6323.86%3.96%5.35%7.03%8.46%11.73%18.29%35.52%71.11%RioNegro102,9788.05%28.78%59.06%73.34%81.40%85.98%88.36%88.36%88.36%Uacari620,3000.55%0.55%0.5
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