当前世界环境

介绍

水对生物是非常重要的，而淡水是有限的。从管理的角度来看，制定未来的计划是非常必要的。根据布伦特兰委员会的报告(Commission and Commission, 1987):可持续发展是指“既满足当代人的需要，又不损害后代人满足其需要的能力的发展”。可持续性取决于三个主要指标，即环境、社会和经济。然而，这些主要指标的依赖性也取决于负责资源可持续性的各种次级指标。分水岭是一个水文单元/集水区，它通过溪流输送水，并由单一出口处理/排干。流域管理以定量和定性的方式帮助改善可持续发展方案的设计和实施(Gregersen和Lundgren, 1989)。按人口计算，印度是世界第二大国家，印度的农业可能已经达到极限，粮食产量的进一步可持续增长必须来自旱地的形成，特别是流域的开发和管理。这就要求分析在何种情况下流域技术在经济上可行、社会上可接受和生态上可持续(Reddy, 2000)。对于可持续发展，各种研究者都在社会、环境和经济等主要指标的考虑下进行研究(Lawrence et al.， 2002; Loucks and Gladwell, 1999; Raskin et al., 1996; Salameh, 2000; Sullivan, 2002). Sustainability assessment covers review of the process of planning, implementation and benefits accrued from watershed in qualitative and quantitative terms. Assessment of the overall impact of watershed planning is carried out on the basis of natural resources (land, water, and vegetation) through qualitative research methods. Suitable programme strategies are required for smooth implementation of various watershed activities and sustainable development in future with a proper line of action. This task must involve professionals from different disciplines in a context much broader than water management. The WSI integrates the Hydrology (H), Environment (E), Life (L) and Policy (P) aspects of a watershed under three parameters: Pressure, State and Response. Pressure addresses the human activities exerted on the watershed; State assesses the quality of the watershed in the base year of study as well as the quality and quantity of natural resources while Response examines the society’s level of desire to address ecological problems in the watershed (Catano et al., 2009; Chaves and Alipaz, 2007). Water resources sustainability at the watershed scale within a river basin’s context, the Water Resources Sustainability Evaluation Model is developed. However four major indicator were considered i.e., economic efficiency, social equity, environmental conservation, maintenance capacity and sixteen sub indicator is considered. The model is successfully applied for to access the water resources sustainability of watersheds in the Geum River basin, South Korea (Kang and Lee, 2011). The objective of this paper is to propose integrated watershed management framework is and how its use can contribute to the watershed sustainability has been discussed. The study based on HELP issues which is associated with water issues and responses. However calculated scores are helpful for development of water sustainability.

材料与方法

研究区域的显著特征

Piperiya流域位于恰蒂斯加尔邦Mahanadi流域的Hasdeo河流域。位于北纬22°37′46”~ 23°35′40”，东经82°01′48”~ 82°37′29”之间，流域面积约2414km²(图1)流域覆盖了恰蒂斯加尔邦的三个地区(Koriya, Korba和Bilaspur)，部分与中央邦的Annuppur地区相交。然而，主要部分覆盖了恰蒂斯加尔邦的Koriya地区。地形北部为丘陵，南部为平原。流域海拔从324米到1062米不等，其中北部地区海拔较高。古里亚地区的年降雨量约为1411毫米。

使用帮助问题评估WSI

流域是一种水文集水区，它可能与地区或州的行政边界相交。然而，与行政边界区域相比，该参数的计算更为困难(Nyerges et al.， 2002)。流域是一个单独的综合自然段，它从降水中吸收水，并根据地形由单一出口排干。与行政边界区域(街区/区/邦)相比，次要参数即人口、社会学、政策等的计算更为困难。因此，很少把流域作为规划和管理单位。某一流域的水资源或流域的可持续性与其HELP问题直接相关。虽然众所周知，水资源的可持续性直接取决于帮助问题，但人们试图将所有问题都渗透到一个方面(WSI)。联合国开发计划署(UNDP)最近制定了反映市、州、国家的教育、预期寿命、收入等信息的强度分数的“人类发展指数”(HDI)。HDI值从0到1不等，使用简单、可靠，并在世界范围内用于评估发展。除了低识字率和健康指标外，国家在人类发展指标上也表现不佳。 With a Human Development Index (HDI) value of only 0.358, Chhattisgarh ranks last out of 23 states (India, 2010). Recently United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization (UNESCO’s) working in the water sector is built on three tracks, hydrological science for policy relevant advice, education and capacity building responding to the growing needs of sustainable development, and water resources assessment and management to achieve environmental sustainability (International Hydrological Programme IHP-2013) which is directly related to HELP indicators. An integrated basin sustainability index, spanning different socio-economic and environmental issues and their responses, would be helpful to access the level of sustainability of river basins or watershed, allowing not only for a comparison framework, but also a tool to identify bottlenecks to achieve basin sustainability (Chaves and Alipaz, 2007).

本研究以HELP指标为主要指标，对流域可持续管理起关键作用。WSI的最终得分来自主要指标(图2)。这些指标来自压力、状态和响应参数，汇总在表1中。在本表中，参数的约束由Chaves和Alipaz, 2007定义。每个参数的评分范围为0 ~ 1。根据压力、状态和响应参数约束对不同级别的指标进行评分，分别如表2、表3和表4所示。

表1:流域可持续性指数设计中考虑的指标和参数

资料来源:(Chaves and Alipaz, 2007)


表2:WSI压力参数、等级和评分说明

资料来源:(Chaves and Alipaz, 2007)


表3:WSI状态参数、级别和分数的描述

资料来源:(Chaves and Alipaz, 2007)


表4:WSI反应参数、等级和分数的描述

资料来源:(Chaves and Alipaz, 2007)

恰蒂斯加尔邦Koriya地区WSI案例研究

为了说明WSI的利用，以Koriya地区Hasdeo河流域Piperiya流域为例，流域面积约为2414 km²。研究期为5年(2007-2012)，径流估算采用水土评估工具(SWAT)模型。ERDAS imagine (version . 9.2)和ArcMap (version . 9.3)软件用于对主要数据集进行预处理和后处理。环境、社会和经济数据是从不同的真实来源收集的。由于WSI由四个指标组成，因此将每一个指标单独呈现，最后计算流域可持续性指数(WSI)的总分。本研究采用的方法以流程图的形式显示，如图2所示。

在那里,WSI-流域可持续性指数P1-压力(长期河流平均流量与流域人口的比率)S1-状态(研究期间有关瘦流量的百分比变化)R1-响应(流域用水效率(可用水量/人/年))P2-压力(研究期间流域BOD5的变化)S2-状态(研究期间流域BOD5 (mg/lit)的变化)R2-响应(研究期间污水处理方法的改进)P3-压力(平均百分比)variation in land use and urban population in the period studied ) S3- State (Percentage variation in forest land in the period studied) R3- Response (Best management practices (BMPz) in the period studied) P4- Pressure (Variation in basin per capita income in the period studied) S4- State (Basin human development index (HDI) in the period studied) R4- Response (Improvement in basin HDI in the period studied) P5- Pressure (Percentage variation in Education development index (EDI) in the period studied) S5- State (Capacity in development of integrated water resources management (IWRM) R5- Response (Institutional expenditures over IWRM in the period studied)

结果与讨论

水文指标

数量方面

本研究从定量和定性两个方面对水文指标进行了评分。在水量子指标中，地表水是流域的主要水源。对于流域可持续性定量方面的测量，人均水资源有效性(状态参数)与长期河流平均流量相关，除以研究期间的流域人口。在定性方面，只考虑了盆地BOD5的变化，并使用预定义的表3 (Chaves和Alipaz, 2007)分配了它们的分数。水文指标的综合得分刚好是两个子指标(数量和质量)的平均值。在流域用水情况下，水量压力参数、水量可利用度变化(W_一个)在研究的5年期间进行量化。长期变化的平均变化为11.1%。分配得分取自表2 (Chaves and Alipaz, 2007)，研究期间压力参数计算得分为1.0。在流域末端，长期平均接收流量约为36 m^3./s在研究期间。流域人口总数约为3,62,823(2011年人口普查)，依赖流域本身的水。人均年可用水量(W_一个)估计约为3600米^3.。大约3125米^3.是从地表水和约475米^3.来自地下水。根据表4，数量状态参数分配得分为0.50(中)。在数量响应参数上，在研究的5年期间，流域水资源利用效率有所提高，相应得分为0.25。因此，对流域水量压力、状态和响应参数的最终得分为0.58(压力、状态和响应参数的平均值)。

质量方面

在水质子指标的情况下，水质压力参数对应于流域BOD的变化₅3年期间(+13.64%)，按表3评分，压力参数评分为0.25。在质量状态参数中，Hasdeo河流域的BOD5长期平均值约为3.3 mg/l(恰蒂斯加尔邦环境保护委员会报告，2011)。这导致状态得分为0.5。水质分项指标的质素反应参数得分为0.25分(在研究的3年内，污水处理/排放的改善欠佳)。最终得分为0.33，将三个质量分项指标得分取平均值。因此，整体水文指标值就是数量和质量子指标的平均值，即(0.58+0.33)/2=0.46。

环境指标

环境指标计算为压力、状态和响应参数的平均值。在压力参数下，研究期内农业面积和城镇人口随土地利用变化的联合流域变化分别增加了1.5%和9.0%，但平均值约为(1.5%+9.0%)/2=5.3%。这相当于环境压力得分为0.5。在环境状态下，2012年流域的原始植被覆盖率为30.3%，根据表3 (Chaves and Alipaz, 2007)，其值为0.75。在研究的流域地区，环境响应(保护区和bmp地区的演变)非常微小，因此，根据表4 (Chaves和Alipaz, 2007)，得分为0.50。因此，研究流域总体得分为0.58分。

生活指标

在生活压力参数中，通过流域的hdi -收入子指数在5年期间(2007-2012年)的变化来估算流域，数据来自联合国开发计划署-恰蒂斯加尔邦经济和人类发展指标，2011年。在此期间，人类发展指数收入增加了3.4%(联合国开发计划署2004年)，根据表3，得分为1.0(良好)。对于生命状态参数，研究期前一年的流域HDI为0.81，赋值为0，如表4所示。流域总体HDI是流域各直辖市及其人口HDI值的加权平均值。对于生命响应参数，即流域IWRM支出在5年期间的演变为+5%，参数值为0.1(表5)，因此流域的总体生命得分为(1.0+0 +1.0)/3=0.66。

政策指标

流域的政策压力得分(5年期间HDI-Education子指标的变化)为+2.5%，导致参数得分为0.75(表2)。这表明，在研究期间，流域的教育水平显著提高，这将有助于社会参与IWRM。至于政策状态参数(流域机构能力)，虽然有可用的法律框架(联邦和州的水和环境法律法规)，但在研究期间，参与式水资源管理取得的成就很少。哈斯德奥河流域Piperiya流域缺乏流域委员会或协会和推广工作。但在流域层面的优先排序方案还有待完善。因此，该盆地在这一特定问题上的排名很差，相应的参数水平为0.25。关于政策反应，流域综合水资源管理支出在5年期间的变化为+5%，因此该参数的值为0.5。总体策略计算为所有三个参数的平均值，即(0.75+0.25+0.5)/3=0.50。最后，广义HEPL指标的综合得分为0.55，作为Hasdeo河流域Piperiya流域的流域可持续性指数(WSI)。

表5:各主要指标、子指标和WSI的最终得分

大胆的数字

WSI表现不佳

结论

本研究提出了一种基于水文、环境、生命和政策(HELP)的水可持续性指数方法，用于印度恰蒂斯加尔邦piperya流域。在此基础上，流域可持续性估算值为0.55，属于中等水平。但是，可以注意到，这种估计受到各种假设的影响。其中一个假设是，每个参数的权重被认为是相等的。然而，可以使用专家系统来决定每个参数的权重，如(Kansal和Gaur, 2011)所建议的。此外，可以通过改善流域的水文来改善流域的可持续性。由于水的主要来源是降雨，降雨随时间和空间的变化而变化，因此可以考虑在流域中建立储水设施。废弃煤矿的地区可以作为自然贮存地，经过适当处理后可以作各种用途。此外，通过种植更多的树木和限制流域的城市化速度，气候可以得到改善。煤矿是影响这一流域环境的主要因素之一。 The waste generated from these coal mines should be disposed off properly so that it does not pollute the freshwater in the area. Since the area is mainly dominated by tribal people, there is plenty of scope for improving the education level of the people and hence the human resource in the area. It is desired that the public at large should be involved in order to improve the watershed conditions. People should be made a part of aforestation programme and should be made educated for conservation of water.

致谢

这组作者要感谢印度气象部门(IMD)和国家数据中心Raipur提供的长期降雨数据。第一作者还要感谢印度政府人力资源发展部为开展这项研究提供的财政支持。

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