当前世界环境

简介

水是生命所必需的，淡水是有限的实体。从管理的角度来看，制定未来展望的计划是非常必要的。根据布伦特兰委员会的报告(委员会和委员会，1987年):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自身需要的能力的发展”。可持续发展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分指标。流域是一个水文单位/集水区，它通过溪流输送水，并通过单一出口排放。流域管理通过定量和定性的方式帮助改进可持续发展方案的设计和实施(Gregersen和Lundgren, 1989)。按人口计算，印度是世界上第二大国家，印度的农业可能已经达到了极限，进一步可持续增加粮食产量必须来自旱地的形成，特别是流域的开发和管理。这需要对流域技术在经济上可行、社会上可接受和生态上可持续的情况进行分析(Reddy, 2000)。对于可持续发展，各种研究人员一直在考虑主要指标，即社会、环境和经济(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.

材料和方法

研究区域的显著特征

Piperiya流域位于恰蒂斯加尔邦Mahanadi盆地的Hasdeo河集水区。它位于北纬22°37′46”~ 23°35′40”和东经82°01′48”~ 82°37′29”之间，流域面积约2414km²分水岭覆盖了恰蒂斯加尔邦的三个区(Koriya, Korba和Bilaspur)，并部分与中央邦的Annuppur区相交。然而，主要部分覆盖了恰蒂斯加尔邦的Koriya区。北部为丘陵，南部为平原。流域的海拔从324米到1062米不等，而流域的北部海拔更高。堀谷地区一年的降雨量约为1411毫米。

使用帮助问题评估WSI

流域是一个水文集水区，它可以与地区或州的行政边界相交。然而，与行政边界面积相比，该参数的计算更加困难(Nyerges et al.， 2002)。流域是一个独立的综合自然段，它从降水中取水，按地形由单一出水口排水。次要参数，即人口、社会学、政策等的计算比行政边界区域(街区/地区/邦)更难。因此，流域很少被用作规划和管理单位。某一流域的水资源或流域的可持续性与其帮助问题直接相关。虽然众所周知，水资源的可持续性直接取决于帮助问题，但有人试图将所有问题渗透到一个单一方面(WSI)。联合国开发计划署(UNDP)一直在制定人类发展指数(HDI)，该指数显示了城市、州和国家的教育、预期寿命和收入信息的强度分数。人类发展指数值从0到1不等，使用简单、稳健，适用于全球范围内的发展评估。除了扫盲和健康指标较差外，该国在人类发展指标方面也表现糟糕。 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).

在本研究中，HELP指标被认为是流域可持续管理的主要指标，它对流域的可持续管理起着关键作用。WSI的最终得分来自于主要指标(图2)。这些指标来自于压力、状态和响应参数，如表1所示。在该表中，参数的约束由Chaves和Alipaz, 2007定义。每个参数的赋值范围为0 ~ 1。指标得分按压力、状态和响应参数约束的不同程度进行分配，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和Alipaz, 2007)


表2:WSI压力参数、水平和分数的描述

资料来源:(Chaves和Alipaz, 2007)


表3:WSI状态参数、级别和分数的描述

资料来源:(Chaves和Alipaz, 2007)


表4:WSI响应参数、级别和分数的描述

资料来源:(Chaves和Alipaz, 2007)

恰蒂斯加尔邦Koriya地区WSI案例研究

以Koriya地区Hasdeo河流域Piperiya流域为例，说明了WSI的应用效果，该流域面积约为2414 km²．研究周期为5年(2007-2012年)，采用SWAT模型进行径流估算。ERDAS imagine(版本9.2)和ArcMap(版本9.3)软件已用于主数据集的预处理和后处理目的。环境、社会和经济数据来自不同的真实来源。由于WSI由四个指标组成，因此每个指标将分别呈现，最后计算流域可持续性指数(WSI)的总分。本研究采用的方法如图2所示的流程图形式。

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值)S1-状态(贫流量在研究期间的变化百分比)R1-响应(流域的水利用效率(可用水/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的变化(mg/lit)) 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评分进行了研究。在水量分项指标中，地表水是流域的主要水源。在流域可持续性的定量度量方面，人均可用水(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的变化作为质量参数，并使用预定义的表3分配它们的分数(Chaves和Alipaz, 2007)。水文指标的综合得分只是两个子指标(数量和质量)的平均值。如果是盆水，水量压力参数，可用水的变化(W_一个)进行了为期5年的定量研究。长期变化的平均正向变化为11.1%。分配分数从表2中选取(Chaves和Alipaz, 2007)，研究期间压力参数计算得分为1.0。在流域的末端，长期平均流量已接收约36米^3./s。该流域总人口约为3,62,823人(2011年人口普查)，依赖流域水本身。人均年可用水量(W_一个)估计约为3600米^3.．在这里，大约3125米^3.距地表水约475米^3.从地下水。由表4可知，数量状态参数的分配得分为0.50(中等)。在数量响应参数方面，在研究的5年时间内，流域的水资源利用效率有一定的提高，对应的得分为0.25。因此，对流域水量的压力、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分)。

质量方面

在水质分项指标下，水质压力参数对应的是盆地BOD的变化情况₅在3年期间(+13.64%)，按表3分配得分，压力参数分配得分为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 (Chhattisgarh Environmental Conservation Board Report of Chhattisgarh, 2011)。这将导致状态分数为0.5。水质分项指标的质量响应参数得到0.25分(在研究的3年里，污水处理/处置改善甚微)。最后的得分是将所有三个质量子指标的得分平均，为0.33。因此，整个水文指标值就是数量和质量分项指标的平均值，即(0.58+0.33)/2=0.46。

环境指标

环境指标计算为平均超压、状态和响应参数。以压力参数为例，研究周期内农业面积和城市人口随土地利用变化的综合流域变化分别增大了1.5%和9.0%，但平均值约为(1.5%+9.0%)/2=5.3%。这相当于环境压力分数为0.5。在环境状态下，2012年流域植被覆盖率为原始植被的30.3%，由表3 (Chaves and Alipaz, 2007)可知，该值为0.75。研究流域区域的环境响应(保护区和有bmp的区域的演化)非常微小，因此，根据表4 (Chaves和Alipaz, 2007)，得分被分配为0.50。因此，研究流域的综合得分为0.58。

生活指标

在生命压力参数中，该盆地是通过盆地的hdi收入分项指数在5年期间(2007-2012)的变化来估计的，数据来自开发署-恰蒂斯加尔经济和人类发展指标，2011年。在此期间，HDI-Income增长了3.4%(联合国开发计划署2004年)，根据表3，其得分为1.0(良好)。以生命状态参数为例，研究周期前一年的流域HDI为0.81，赋值为0，如表4所示。整个流域人类发展指数是流域地区每个城市的人类发展指数值及其相应人口的加权平均值。对于生命响应参数，即流域综合水资源管理支出的演变，5年期间为+5%，参数值为0.1(表5)。因此，流域整体生命评分为(1.0+0 +1.0)/3=0.66。

政策指标

该流域的政策压力得分(hdi -教育分指标在5年期间的变化)为+2.5%，导致参数得分为0.75(表2)。这表明，在研究期间，该流域的教育水平显著提高，这将有助于社会对综合水资源管理的参与。至于政策州参数(流域机构能力)，虽然有一个法律框架(联邦和州水资源、环境法律和条例)，但在研究期间参与水资源管理方面几乎没有取得什么成就。Hasdeo河流域Piperiya流域缺乏流域委员会或协会和推广工作。但是，有必要完善流域层面的优先排序方案。因此，该盆地在这一特定问题中排名较差，对应的参数水平为0.25。在政策响应方面，水资源综合管理的流域支出在5年期间的演变为+5%，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。最后将广义HEPL指标综合得分为0.55，作为哈德迪奥河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最终得分

大胆的数字

显示WSI性能较差

结论

本研究提出了一种基于水文、环境、生命和政策(HELP)的水资源可持续性指数方法，用于印度恰蒂斯加尔邦的Piperiya流域。在此基础上，估计流域可持续性为0.55，属于中等水平。然而，需要注意的是，这种估计受到各种假设的制约。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(Kansal和Gaur, 2011)。此外，可以通过改善流域的水文来提高流域的可持续性。由于水的主要来源是随时间和空间变化的降雨，人们可以考虑在流域中建立存储。废弃的煤矿区域可以作为天然的储藏场所，经过适当的处理，也可以用作各种用途。此外，可以通过种植更多的树木和限制流域的城市化速度来改善气候。这一流域环境的主要贡献者之一是煤矿。 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.

确认

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。

参考文献

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