流域水生态功能区概念、特点与实施策略，本文主要内容关键词为：流域论文,概念论文,策略论文,功能论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
功能区是区域性环境管理的重要手段[1-5]。我国水环境管理长期围绕水质目标这个核心制订水环境管理的策略和方法。随着对水生态系统结构和功能认识的不断深入，水环境管理逐渐从水质管理向生态管理演变。这种演变的一个重要特征，就是对水生态功能的重新认识，即除了关注水资源为人类提供直接利用的价值外，还要注重维持生态系统健康所需要的自身功能。因此，为满足生态系统功能识别、生态系统健康恢复以及生态系统资源可持续利用的战略新需求，流域水生态功能区近年来日益引起人们的关注，成为研究热点。
由于流域水生态系统自然条件复杂多样，各地环境特征不同，受人为活动影响深刻，开展水生态功能区划分，可以为区域水生态系统特征分析，水环境保护目标的准确制订，区域性水环境容量分析，环境分区标准、质量评价以及区域性水环境容量和区域控制措施的制订提供依据[1-2]，为我国推行流域综合水环境管理奠定理论和方法论基础。虽然区划在国内外已有长久的研究历史，形成了一系列的理论体系，但是关于水生态功能区划分的理论和技术研究仍然较为缺乏，流域水生态功能区划分的概念、原则、体系以及分区指标尚未建立。为此，2006年我国《国家中长期科技发展规划与纲要》[6]明确提出了开展流域水生态功能区划分的研究任务，并在 2008年启动的 “国家水体污染控制与治理科技重大专项 ”中设置了 “流域水生态功能评价与分区技术 ”课题，旨在构建我国水生态功能区划分技术体系，以期为中国流域水质目标管理技术体系构建及中国水环境管理从水质管理向生态系统管理、从行政区管理向流域管理转变提供技术支撑。
1 国内外研究进展
区划是地理学的重要研究方向之一，它是从区域角度观察和研究地域的综合体，目的是探讨区域单元的形成与发展、差异组合、划分合并和相关联系，是对过程和类型综合研究的概括和总结，地域分异理论是制订区划方案的重要理论基础[7]。 19世纪初德国学者 Humboldt绘制了世界首张等温线图，同时，德国地理学家 Hommever提出了地表自然区划及在主要单元内部逐级分区的概念，从而开创了现代自然区划研究。 1905年，英国的 Hebertson也提出了世界自然分区方案[8]。此后不同国家和区域相继开展了自然区划研究。 1929年竺可桢发表的《中国气候区域论》标志着我国现代自然区划研究的开始[9]。 20世纪 50年代中国区划研究达到了国际先进水平，其标志为中国科学院自然区划委员会编写出版的《中国综合自然区划》[10]，该区划以地带性规律为原则，充分考虑温度、水分条件和地貌差异，涵盖了中国地貌、气候等 8部自然区划。虽然之后任美锷等[11-14]从不同角度对自然区划进行了修订，但整体仍未脱离黄秉维的中国自然综合区划方案的理论框架体系[10]。早期的自然区划都是基于对自然现象规律的表面认识而总结出自然地域分异规律，缺少对自然界内在规律的认识，分区指标也多使用单一的地理要素[5]。
进入 20世纪中叶，区划理论得到了很大发展。随着人们对生态系统以及人类活动对生态系统影响的认识的深入，以生态系统为保护对象制订相应的生态区划方案逐步成为生态管理的主流。起初，以植被为主体的生态区划研究得到了迅猛发展，但也出现了把植被区划等同于生态区划、忽视生态系统整体特征的研究误区。根据生态系统的概念，生态系统应包括生物和非生物组元，各组元之间相互依赖，其中任何一部分受到影响，其他部分必然受到牵连；若其中某种关系被破坏，则整个系统将失去平衡，以至毁灭。因此在制订生态区划方案时不能把生态系统中的某一部分孤立看待，必须从整体上把握生态系统的各个要素，从而为生态管理提供科学合理的依据。有基于此，许多学者运用生态系统原理 (包括生态系统等级性、生态系统敏感性、生态地域性等)确立了生态区划的一般性原则和区划指标，综合运用定性和定量方法开展生态区划研究。 1976年，美国生态学家 Bailey等[16-17]提出了真正意义上的生态区划方法，利用气候、地理、植被、土壤等绘制了美国生态大区，之后还编制了北美[18-20]和世界范围内的陆地生态系统分区图[20]和海洋分区图[21]。进入 21世纪以来，我国在生态区划研究方面也取得了较多的成果，如 WU等[22-23]提出的中国生态地理划分方案，傅伯杰等[24]提出了中国生态区划方案。
淡水生态系统不同于陆地生态系统，虽然在大尺度上气候、地形地貌、植被、土壤等地理和环境要素同样是影响水生态系统空间格局的重要因素，但是由于淡水生态系统受到流域边界的隔绝作用和水生环境的限制，其对地理环境要素的响应仍然与陆地生态系统存在差异。 Omernik[25]以影响水生态系统空间格局的陆地环境要素作为分区指标，提出了一种新的水生态区划分方案，以此作为地表水质评估与管理的基本依据。 1995年，Maxwell等[26]根据北美鱼类分布特征，建立了基于多尺度的北美淡水生态分区等级结构，该体系在确定分区边界时保持了流域边界完整性，其结果与鱼类分布特征更加吻合。欧盟水框架协议提出了基于系统 AB划分指标的欧盟水生态区划分方法[27]。 2008年，世界自然基金会(WWF)组织 200多名学者联合绘制了世界淡水生态区，使全球性淡水生态分区进入新的阶段[28]。在我国，孟伟等[2，29-30]也针对水生态系统特点提出了中国水生态区概念及划分思路，并在辽河流域开展了案例研究。在上述区划中，对水生态分区是否应保持流域边界完整性意见不同。 Omernik[25]认为，陆地生态分区与水生态分区应具有一致性，不必保持流域边界的完整性。但是许多研究表明，流域边界是影响水生生物物种扩展、交流和分布的关键地理阻碍因素，是导致陆地生态分区和水生态系统分区之间差异性的关键要素[31-33]。但这些区划都是以反映水生态特征为本质的区划方案，有些区划是依据环境要素进行划分，体现了发生学原理，有些区划直接依据水生生物分布规律进行划分，体现了生物地理区划特征。
近年来，生态区划理论有了进一步发展，表现为生态区划向生态功能分区转变，更加强调以生态系统类型及其功能为对象，区划结果要充分体现人类和自然的相互协调进化关系。与传统的生态分区相比，生态功能区划分不仅强调生态系统和生态过程的完整性，而且把人类作为生态系统的一部分，尊重生态系统在人类干扰下的自然演化过程。因此，水生态功能区是在水生态区基础上的进一步发展。
2 水生态功能区的概念、特点与作用
2.1 概念
水生态功能区，一方面要反映水生态系统及其生境的空间分布特征，确定要保护的关键物种、濒危物种和重要生境 ；另一方面要反映水生态系统功能空间分布特征，明确流域水生态功能要求，确定生态安全目标，从而便于管理目标的制订和管理方案的实施。水生态功能区划分是指为保护流域水生态系统完整性，根据环境要素、水生态系统特征及其生态服务功能在不同地域的差异性和相似性，将流域及其水体划分为不同空间单元的过程，目的是为流域水生态系统管理、保护与修复提供依据。
2.2 基本特点
2.2.1 基于流域单元进行划分
流域是一个具有相对完整自然过程的区域单元[34-35]，具有不同的尺度，可以是面积为几十万
的水系，也可以是几百的支流。流域的等级结构为生态分区提供了一张层次分明的自然网，并把许多影响水生、陆生生态系统形成及其功能的物理、化学和生物过程结合在一起。长期以来的研究表明，流域边界是水生生物长期演化的重要地理阻碍。由于长期阻碍造成基因不交换，生态系统朝着分异方向演化，鱼类的表现尤其突出。解焱等[36]指出，流域边界应当是水生生物地理区划需要考虑的主要原则。因此，水生态功能区划分应当在流域的框架下开展，这样既有利于保证水生态系统过程的完整性，也有利于从流域整体的角度制订和实施流域生态保护策略。
2.2.2 以水生态系统等级结构为主线
淡水生态系统在空间上的分布格局具有尺度效应。不同尺度格局的形成原因在于其水生态过程的不同，大尺度上的生态过程限制了小尺度上的生态格局，按照空间尺度可将流域水生态系统从大到小划分为生态区、流域、河流、河区、河段和微生境等[37]。水生态功能区要基于水生态系统尺度格局来建立，是一个逐级嵌套的等级体系，大尺度主要体现水生态系统自然区域差异，小尺度体现水生态功能特征的空间差异。
2.2.3 区域区划和类型区划相统一
区划可分为区域区划和类型区划 2种。区域区划是根据一定目的和要求将整个区域划分成不同子区，具有发生统一性、空间连续性以及区划单元内部的相对一致性等特点，采用自上而下的方法，由完整的区域表现。类型区划是按照自然地理环境属性的相似性和差异性归并或划分为各种不同的类型单元，具有离散和不连续性、空间可重复性、多级属性等特点，多采用自下而上的方法，由分散区域表现。水生态功能区是区域区划和类型区划的统一。在大尺度分区方面，是以地理气候、环境要素为指标，将高级地域单位自上而下划分为低级单元，主要表现为区域区划；在小尺度方面，水生态功能区则根据水生态类型分区，将低级水生态单元自下而上合并为高级水生态单位，属于类型区划的方法。
2.2.4 陆地与水体保持一致性
作为一种分区尺度由大到小的、等级嵌套的分区体系，水生态功能区是由陆地要素与水体要素共同划分形成的，在整合陆地和水体生态保护方面具有很大的潜力。大尺度分区是以景观生态过程特征 (如地形、气候等因素)为依据，体现了影响水生态系统的陆地环境要素的空间差异特征；小尺度分区则是依据水生态过程特征(如水生生物种群结构、水生生境特征等)进行分区，直接体现了水生态系统的特征。因此，水生态功能区的等级体系不仅直接反映水生态功能状况特征，而且反映了陆地要素对水生态功能特征的驱动机制，从而为水生态系统保护和陆地控制措施提供整合依据。
2.2.5 反映自然环境要素与人类活动对生态系统的共同影响
由于人类活动的深刻影响，水生态系统特征已不仅是自然地域分异规律的表现，而是自然环境叠加人类活动的产物，只有从人地关系的高度综合看待环境问题，才能真正地揭示现代水生态系统的本质。因此，水生态功能区划分不仅要贯彻传统自然区划所依据的自然地域分异理论，坚持发生学、相对一致性、地域共轭、等级性、地带性与非地带性相结合以及综合分析与主导因素相结合等一般性区划原则，还应遵循复合生态系统理论，从人类与生态的整体关系看待生态功能，认识到只有保护自然生态系统的完整性，才能充分发挥生态系统对人类发展的服务和产品提供作用，人类才可能永续利用自然资源。
2.3 在环境管理中的作用
2.3.1 科学评估流域水生态系统健康状况，诊断流域水生态环境压力
水生态功能区可以揭示区域水生态系统背景特征，反映水生态系统结构特点及其空间分布规律。通过对水生态系统健康状况进行科学评价，梳理各生态区域面临的生态压力和生态环境问题，掌握社会经济发展对流域水生态系统的动态影响，对水生生物多样性保护等重大生态安全问题进行识别。
2.3.2 明确流域水生态功能要求，确定水生态保护目标
水生态功能是维护流域生态安全的重要因素，是保证社会经济可持续发展的基础。生态功能也是确定水生态保护目标的重要依据，水生态保护目标既要充分保证生态系统的自身演化规律，也要考虑到社会、经济和文化发展的需求。
2.3.3 确定流域水生态承载能力，提出针对性的水环境分区管理措施
生态系统及其主导功能的空间分异为进行合理的资源开发和利用提供了基本框架。通过计算水生态功能区的承载能力，可以确定各功能区的社会经济发展模式，提出限制性产业、鼓励性产业和禁止性产业发展要求，并可依据区划编制生态保护和恢复规划，做到因地制宜和分类管理，取得生态环境效益和社会经济效益的双赢。
3 水生态功能区与其他分区的关系
我国不同管理部门分别实施了不同的功能区划分方案，如水功能区、生态功能区和主体功能区等，这些分区方案都是不同管理部门根据其管理需求开展的区划工作。它们与流域水生态功能区在分区法律和政策依据、基本概念、分区目的、分区体系、分区指标和方法及其在管理中的作用均有所不同(见表 1)。
水功能区将水体划分为饮用水源区、工业用水区、农业用水区、渔业用水区、景观娱乐用水区、过渡区和排污控制区等功能区类型[38]，并确定功能区的水质保护要求。其优点是建立了功能区与地表水质标准等级的对应关系，有利于水污染控制要求的确定；缺点是注重水体使用功能的划分，但难以反映区域水生态特征及水生态功能的差异，无法适应未来流域水生态系统管理的要求。生态功能区是将陆域划分为土壤保持、水源涵养和水文调蓄、生物多样性保护等生态功能类型区[39]，特点是以陆地生态系统为基础，并不适用水生态系统的管理需求。主体功能区是将不同区域分为优化开发、重点开发、限制开发和禁止开发 4种功能类型，通过明确区域主体功能，对区域社会经济发展和产业布局进行指导。
水生态功能区是水功能区的发展和完善，二者相辅相承，从不同方面提出了水体保护的目标和要求。水生态功能区弥补了生态功能区中关于水域功能的不足，为实现陆水统筹管理奠定了基础。各种环境要素功能专项区划是主体功能区划分的基础，主体功能区是实现各专项功能区划的重要保障手段，因此，水生态功能区可为主体功能区划的制订提供依据。
4 水生态功能分区管理的实施保障体系
通过公共政策手段，构建流域水环境综合管理技术政策体系，是推进水生态功能区实施的根本。水生态功能分区的实施保障体系包括法律保障、机构保障、技术保障等主要内容(见图 1)。
水生态功能区在我国水环境管理中仍然是一个较新的概念，需要慢慢引入到我国相关的法律体系内，为水生态功能分区管理系统争取合法地位。需要利用相关国家法规修订的机遇，将水生态功能分区管理的思想纳入修订内容，并体现流域综合管理思路；利用国家标准政策，将水生态功能分区管理的关键技术标准纳入国家标准制订内容，建立水生态功能分区管理的技术标准体系。
在水生态功能分区管理技术体系得到实施 “通行证 ”的前提下，需要对现有相关政策和行政法规进行修订或形成特定行政法规，服务于水生态功能分区管理的实施。主要包括 ：①对涉及水生态功能分区管理的相关环境管理政策和行政法规，增补支持水生态功能分区管理实施的技术实施细则； ②地方政府可以启动地方立法程序，制订适应本地条件的地方政策和行政法规，服务于本地实施水生态功能分区管理，特别是形成以流域为单元的特殊管理条例和技术标准并颁布实施。
要将水生态功能分区结果赋予管理和政策的含义，确定各分区的水环境管理目标。对不同分区类型进行综合分析，提出不同类型区实现保护目标的技术路线，为流域水生态保护与修复战略规划的制订提供技术方案。通过建立完善的监测评估体系，可为水生态功能分区管理实施提供全面的信息支持和为行政管理考核提供技术基础。
图1 基于水生态功能分区的水环境管理体系实施的保障体系框架
水生态功能分区管理需要所有流域内的生产机构和个人的参与。除通过流域管理的条例等行政法规规范生产和生活实践行为外，更重要的是要引入相应的运作机制，保证利益攸关者的责任和权利。具体内容包括 ：①生态补偿机制。根据生产者对水生态功能保护所作出的贡献，形成经济补偿政策。 ②权证交易机制。建立环境许可权证的交易机制，生产者可以根据自身发展的需要，通过交易市场，确定买进或卖出额定的环境权证，如排污权等。 ③社区保护组织。通过社区保护组织，发挥社区在小流域管理中的作用，建立参与式小流域管理机制，通过社会责任概念的推广，将水生态功能分区管理目标引入人们日常生活。
5 结论
a)水生态功能区划分，是以保持流域生态系统的完整性和发展的可持续性为目标，在流域尺度上进行的水生态功能区划分。其目标是根据流域内不同的自然地理条件，结合社会经济发展的需要，以水生态功能指标为基础提出的类型划分。与其他单目标的技术标准相比，水生态功能区划分具有很大的技术优势 ：①基于生态系统健康保护的划分标准，使其符合流域综合管理的技术需求 ； ②以水生态健康为目标，其分区划分标准中成功地实现了水—陆关系的耦合，能够将水生态功能管理目标和土地利用紧密结合，具有较高的可操作性，可为流域综合管理提供较为全面的技术支持。
b)水生态功能区划分的目的是揭示不同区域水生生物空间分布格局，明确水生态功能类型及其重要性，确定水生态系统保护目标，具有淡水生态系统的空间等级结构体系、保持流域单元完整性、反映自然特征与人类活动的共同影响、体现了水—陆一致性关系和区域区划与类型区划相结合的特点。
c)流域水生态功能区在水环境管理中的实施需要相应的政策支持。新的技术政策体系的推进，需要适应现有政策体系，包括立法认可、组织机构和职能调整、政策抓手选择和参与式机制的形成等一系列的政策要素变革。
d)水环境管理是一个复杂的系统工程。但水环境管理技术体系和政策机制的形成，都需要经过一个漫长的、不断完善的过程。所以，在推行流域水生态功能区应用时，应该有明确的技术路径和区域性试验推广计划，并以建立流域水生态功能区管理特区的形式，开展综合试验和示范，不断探索新的技术标准和政策手段，最终形成我国完整的水环境管理技术政策体系。