用于流域管理的河流水生态系统健康评价初探

对生态健康、河流生态系统健康概念进行了简要的总结,回顾了国内外河流生态系统健康评价的方法,提出了现阶段河流生态系统健康评价的不足及今后应该进一步研究的内容,并提出了河流生态系统健康评价在流域科学管理中的作用。

河流水生态系统健康评价研究进展

河流水生态系统健康评价是河流水生态系统规划和管理的主要依据,也是了解河流状况、促进沿河流域可持续发展的重要措施。通过查阅文献资料,阐述了河流水生态系统健康的内涵,介绍了国内外河流水生态系统健康评价的研究进展。

基于鱼类完整性指数的上海黄浦江骨干人工河流水生态系统健康评价

为深入了解上海黄浦江5条骨干人工河流的生态系统现状,采用鱼类生物完整性指数(F-IBI)方法对其水生态系统的健康状况作了评价。2021年6月(夏季)和11月(秋季)租用专业渔船在5条河流共计20个断面采集到鱼类标本10092尾,隶属于8目17科45属60种。以黄浦江上游为参照点,设置了5大类29个初选指标,然后根据分布范围筛选、判别能力筛选和相关性检验,构建了由8个指标组成的F-IBI评价体系。分析结果表明,金汇港和龙泉港总体处于“好”或“一般”的状态;大治河、川杨河和淀浦河空间差异较大,从“差”到“好”均有。其中夏季有14个采样断面为“一般”,各有3个采样断面为“好”或“差”;秋季有11个采样断面为“一般”,5个采样断面为“好”,4个采样断面为“差”。5条人工河流下游的健康状况普遍好于上游,但总体上与流经上海中心城区的黄浦江自然支流苏州河的健康状况相比较为均一。这些结果为上海黄浦江5条骨干人工河流的环境管理提供了参考资料。

银川市典农河流域鱼类多样性研究及水生态系统健康评价

典农河作为银川市主要淡水生态系统之一,其水生态系统健康状况与银川市的高质量发展息息相关。2022年9月在典农河流域开展野外采样调查,共设置采样点40个,采集鱼类和水环境因子信息,分析了典农河流域鱼类群落结构和功能多样性,并采用鱼类完整性指数法对典农河流域水生态系统健康状况进行了评价。结果表明:影响典农河流域鱼类群落结构的主要环境因子为总氮;典农河、阅海、宝湖和鹤泉湖鱼类物种数、群落物种多样性和功能多样性存在显著差异;阅海水生态系统健康状况优于典农河、宝湖和鹤泉湖,典农河和鹤泉湖水生态系统健康均处于良好等级,宝湖则处于一般等级。

基于熵值法的合肥市饮用水水源地水生态系统健康评价

随着经济社会的发展,水源地水生态系统健康状况越来越受到重视。以合肥市重要饮用水水源地——董铺水库和大房郢水库为例,于2016年7月、9月和2017年5月、8月、10月对16个点位(董铺水库9个,大房郢水库7个)开展了调查监测工作,采集了水质、水生生物和沉积物三大类指标数据。选取其中17项候选参数来构建评价指标体系,采用主成分分析和相关分析对候选参数进行筛选,并使用熵值法确定各评价指标的权重,构建了合肥市饮用水水源地水生态系统健康评价体系,对其中董铺水库和大房郢水库的健康状况进行了评价。结果表明:董铺水库和大房郢水库水生态系统整体均处于亚健康状态。单项指标评价显示,董铺水库和大房郢水库水质状况优良,均处于“健康—亚健康”状态;董铺水库与大房郢水库的富营养状况尚可,其中董铺水库均处于“亚健康”状态,大房郢水库处于“亚健康—一般”状态;董铺水库和大房郢水库水质指标和富营养指标空间分布大体上呈现北高南低、西高东低的趋势;董铺水库和大房郢水库生物多样性状况尚可,处于“健康—一般”状态;董铺水库与大房郢水库的沉积物状况较差,从沉积物健康状况空间差异性来看,董铺水库与大房郢水库南部水域的沉积物状况与其他水域相比较差,需重点关注两水库沉积物中镉与汞的污染。

太湖沿岸浅水湖泊生态修复过程中生态系统健康评价

为评估生态修复过程中太湖沿岸浅水湖泊的生态系统健康状况,于2022年对金墅港圩地水体进行了调查.构建了水生态健康综合评估指标体系,由目标层、准则层、指标层构成.其中,准则层由功能性、完整性、稳定性3项组成,指标层由综合水质、营养状态等14个大项参数和pH值、温度、溶解氧等28个小项参数构成,采用层次分析法分别确定了准则层和指标层的权重系数,再使用比值法统一量纲.结果表明,在生态修复过程中,功能评价指数在秋季达到最高,完整性评价指数在秋、冬两季优于春、夏两季,稳定性评价指数在夏季最高,有70%的点位处于“健康”水平,水生态健康综合评价指数持续上升.说明生态修复工程有效地促进了水生态系统的重建与恢复,这不仅对后续的修复和管理有重要意义,而且能为其他湖泊的水生态修复和评价提供借鉴.

基于PSR模型的黄河流域甘肃段生态系统健康评价及预测

[目的]开展黄河流域甘肃段生态系统健康水平评价研究,为该流域生态保护与高质量发展提供理论参考与决策依据。[方法]基于2011—2021年面板数据,采用PSR模型构建黄河流域甘肃段生态系统健康评价指标体系,运用熵值法、综合指数法和GM-ARIMA预测模型,对该流域生态系统健康水平进行综合评价和预测。[结果](1)2011—2021年,各市/州生态系统健康综合指数整体呈现上升趋势。具体来看,甘南州黄河重要水源补给生态功能区生态系统健康等级为“劣等”;临夏州生态系统健康等级由“劣等”向“差等”转变。在黄土高原区,兰州市生态系统健康等级由“中等”提升至“良好”,而天水市、定西市和平凉市生态系统健康等级从“劣等”转变为“差等”;白银市和庆阳市的生态系统健康等级仍处于“劣等”。在风沙综合防治区,武威市的生态系统健康等级为“劣等”;(2)2022—2031年,生态环境综合指数预测结果呈上升趋势,但生态系统健康等级没有发生明显变化。[结论]黄河流域甘肃段生态系统健康水平整体不高,当前的生态保护和环境改善措施尚未完全解决该地区生态环境面临的挑战,未来需要进一步加强监管和管理,提高该地区生态系统的健康水平。

肇兰新河河流生态系统健康评价及改善对策

为诊断肇兰新河的水环境问题,从水质、底质、水生态状况3个方面开展对肇兰新河流域为期1年(2021年夏季—2022年春季)的系统调研、监测与数据分析。采用多指标综合分析法,构建三层次递阶评价体系,选取物理完整性、水资源与安全、水质等7项指标构建肇兰新河河流生态系统健康综合评价指标体系,评价其健康状况。结果表明:肇兰新河源头青肯泡污染严重,干流沿岸以农业面源污染为主,水生态系统受到人类干扰强度较高,河流生态系统脆弱。肇兰新河河流健康总体评价得分为0.26,介于0.20~0.40,等级评级为“差”,其中河流上游、中游和下游健康总体评价的7个方面得分均低于0.4,部分评分低于0.2,评价等级为“差”或“极差”。从河流管理、水污染控制和水生态修复方面提出治理策略,采取优化断面布设、深度控制污染来源、清淤治理等措施改善肇兰新河生态环境。

城市河流生态系统健康评价研究——以六盘水市水城河为例

在分析城市河流生态系统健康概念和内涵的基础上,借鉴前人研究成果,以水量、水质、河岸带、物理结构和水生生物建立评价指标体系,运用层次分析法求得各评价指标权重,采用模糊数学构建评价模型,对六盘水市水城河生态系统健康进行评价,结果表明,水城河生态系统健康处于不健康等级,最大隶属度值为0.259 5,为六盘水市水城河的规划和治理提供了科学参考。

渭河流域水生态系统健康评价

渭河系黄河最大支流,渭河流域河流水生态系统健康与黄河高质量发展息息相关。2011-2013年在渭河流域进行了4次野外采样调查,共布设采样点77个,采集鱼类、底栖动物、着生藻类和水环境因子等信息,分析了渭河流域水生态系统特征,并采用生物完整性指数法对渭河流域水生态系统健康进行了评价。渭河流域共采集到鱼类51种,底栖动物116种,着生藻类248种,影响渭河流域鱼类群落结构的环境因子为海拔,影响底栖动物群落结构的环境因子为河宽、电导率和硬度,影响着生藻类群落结构的环境因子为河宽。水生态系统健康评价结果表明:底栖动物和着生藻类健康状况优于鱼类,超过80%的采样点处于一般以上健康水平;3种生物水生态系统健康评价结果整体趋势相同,渭河干流上游和右岸支流、泾河源头以及北洛河中游支流健康状况较好,渭河中游和下游地区、泾河大部分区域以及北洛河上游健康状况较差。

香溪河流域水生态系统健康评价

随着人们环境保护意识的增强,河湖生态保护与修复成为社会关注的热点问题,科学的生态健康诊断则是有效进行河湖治理的前提.香溪河作为三峡水库典型支流,探究其水生态系统健康对于长江生态保护具有十分重要的意义.通过收集整理香溪河干支流的生物与生境数据,构建了涵盖水环境、水生生物、物理栖息地三方面共16项指标的水生态系统健康评价指标体系,综合运用专家判断法和熵权法确定评价因子权重,采用河流健康指数(RHI)表征香溪河流域水生态系统健康状况.结果表明:①2017年三峡水库蓄水期香溪河流域水生态系统整体健康水平为良好,优和良等级占比分别为12.5%和79.2%.②健康状况呈现出支流优于干流、非回水区优于回水区的空间分布特点,具体表现为支流南阳河>支流古夫河>支流高岚河>香溪河干流.干流水环境问题相对突出,而支流的河流连通性相对较差.③库湾健康状况的年内变化特征为冬季最好,春秋季次之,夏季最差.研究显示,该评价体系能准确地评估香溪河流域水生态健康状况,同时需重视三峡水库支流库湾的水环境治理.

图们江流域河流生态系统健康评价

河流是重要的自然生态系统,也是重要的生态廊道之一,图们江流域河流生态系统的健康状况,对维护跨国界流域的水环境的管理和可持续发展有着重要的意义。基于河流水文、河流形态、河岸带状况、水体理化参数以及河流生物5个层面选取22个指标构建了图们江流域河流生态系统健康评价指标体系,运用层次分析法和加权平均法对其进行了健康评价。评价结果表明,虽然该地区处于"健康"级别,但也有28%的地区处于"亚健康"状态。河流健康综合指数(RHI`)与河流生物指标、水体理化指标、河流形态指标、河岸带指标等4项呈显著相关(P<0.05),相关系数依次为0.847、0,757、0.740、0.547。研究结果表明图们江流域水生生物的生存环境遭到严重破坏、水体污染严重,河岸带生态退化、城市化影响严重等一系列影响河流健康的问题。

辽河流域河流生态系统健康的多指标评价方法

多指标综合评价是当前河流生态系统健康评价的发展趋势.根据辽河流域2005年水生态监测数据,构建了涵盖水体物理化学、水生生物和河流物理栖息地质量要素的健康候选指标体系.采用主成分分析与相关性分析方法对评价指标进行了筛选,以此构建了由五日生化需氧量、溶解氧、电导率、总氮、总磷、高锰酸盐指数、粪大肠菌群数、着生藻类Shannon-Weaver多样性指数、底栖动物完整性指数、河流物理栖息地质量综合指数等10个指标构成的河流健康综合评价指标体系.以改进的灰色关联方法作为评价方法,评判多指标下的河流健康等级状况.结果表明,辽河流域的25个采样点中有3个达到"健康"等级,14个达到"亚健康"等级,其余则为"较差"和"极差"等级,其中健康与亚健康等级采样点均位于辽河源头以及支流上游区,受人类活动干扰较小,而较差和极差等级主要位于辽河中下游河段;城市和工业排污是影响河流健康的主要原因.

河流生态系统健康及其评价

概括了河流生态系统健康概念的涵义 ,详细介绍了以着生藻类、无脊椎动物、鱼类为主要指示生物的河流生态系统健康的评价方法 ,并就其评价原理将这些方法分为预测模型法 (predictivemodels)和多指标法 (multimetrics两大类 ,提出了河流健康评价方法的发展方向 ,以及我国应尽快开展的研究工作 .

深圳典型河流生态系统健康指标及评价

以深圳市的3条河流为实例,对河流生态系统健康理论和评价方法进行了研究。建立了以水化学和水生物指标为基础的河流生态系统健康评价指标体系,并确定评价指标的等级标准。提出了基于模糊概率的河流生态系统健康评价方法,以反映河流健康状况以及不同健康状况河段所占的比例。结果表明,深圳河流有70%以上河段处于亚病态和病态状态,仅有45%的河段达到健康水平,说明受到人类活动影响严重,河流生态系统严重退化。

基于河流环境与生物复合指标评价辽北地区河流生态系统健康

基于河流环境与生物指标,构建了适用于以农田和城镇等土地利用格局为主的平原地区河流健康综合评价指数(River health comprehensive assessment index,RHCAI),该指数主要由河流水文、河流形态、河岸带状况、水体理化参数以及水生生物5大类指标构成.考虑到生物因子对河流干扰的敏感性和准确性较高,利用层次分析法适当提高了生物指标的权重.以辽北地区辽河、浑河及其支流为例,利用RHCAI对其健康状况进行了评价,结果表明,该区域河流的健康状态处于"一般"到"亚健康"水平,在被评价河流中,卧龙湖入湖河流的得分最高,接近"健康"水平,而北沙河、蒲河、柳河与东马莲河的健康状态相对较差.河流是淡水资源的重要载体,对其健康状态的科学评价可以为河流的生态修复、水资源的合理开发利用及流域的可持续发展决策提供重要的科学依据和有益借鉴.

大宁河水生态系统健康评价

随着人口增长及社会经济的发展,河流水生态系统健康受到严重威胁.为了解大宁河水生态系统健康状况,选取大宁河2011—2015年水体水质[水温、p H、SD(透明度)、ρ(DO)、ρ(COD _(Mn))、ρ(TN)、ρ(TP)]与水生态[藻密度、ρ(Chla)]9个主要指标,构建了大宁河水生态系统健康评价指标体系,运用基于熵值法的综合健康指数法对其水体生态系统健康状况进行综合评价.结果表明,2011—2015年,大宁河水生态系统健康状况整体呈亚健康状态,有50.89%的监测样本处于亚健康状态,枯水期健康状态好于丰水期.大宁河各监测断面CHI(综合健康指数)值的季节变化特征为丰水期低于枯水期;年际变化特征为从2011—2015年CHI值呈先升后降的变化趋势,健康状态呈先转好后转差的变化趋势,大宁河水体富营养化趋势明显;空间变化特征为丰水期和枯水期CHI最低值主要位于中下游的白水河、龙门和菜子坝断面,河流水质与人类活动强度密切相关.研究显示,影响大宁河水生态系统健康的关键因子为营养盐指标[ρ(TN)、ρ(TP)]和有机物指标[ρ(COD _(Mn))].

淮河流域(河南段)河流生态系统健康评价及分类修复模式

在国内外河流生态系统健康评价和生态修复研究的基础上,以淮河流域(河南段)河流生态系统作为研究对象,使用频度分析法和理论分析法,从水文特征、水质状况、地貌特征和生物状况4个方面,筛选得到17项指标作为健康评价指标体系,并创新性地采用T-S模糊神经网路法评判淮河流域(河南段)河流生态系统的健康状况。结果显示:研究区域内共有亚健康、脆弱、病态和恶劣4种健康等级,占比分别为8.43%、74.70%、13.25%和3.61%,脆弱的断面近于75%。然后在此健康评价的基础上,将生态系统健康等级为"亚健康/脆弱/病态"的河流生态系统作为待修复的对象,根据各个准则层的健康状况,将流域内96%待修复断面分为水质-生物修复模式、水质-地貌-生物修复模式、水量-水质-生物修复模式、水量-水质-地貌-生物修复模式和以绿代水型修复模式5种修复模式,占比分别为3.75%、22.5%、2.5%、67.5%和3.75%,仅2种复合水量修复类型占比接近90%。

塔里木河流域生态系统健康评价

通过收集2000年以来塔里木河流域的生态、经济和社会状况资料,分析影响该流域生态系统健康的因素,采用指标体系分析法和专家咨询法,确立塔里木河流域生态系统健康评价指标体系和评价标准,计算得出流域生态健康评价指标权重,并对流域生态健康状况进行了评价。结果表明:塔里木河源流的阿克苏河、叶尔羌河和开都河-孔雀河流域的山区生态系统的健康状态处于"中等"级别,和田河流域的山区生态处于"优"级别;阿克苏河、叶尔羌河和和田河流域的平原绿洲区生态处于"优"级别,开都河-孔雀河流域的平原绿洲区生态处于"中等"级别;四源流的荒漠区生态处于"差"级别;塔里木河干流上游生态处于"优"级别,中游生态处于"中等"级别,下游生态处于"差"级别。评价结果基本与实际相符,说明使用的评价方法是切实可行的。该研究结论将为流域生态环境的综合治理提供科学依据。

河流生态系统健康评价及其对我国河流健康保护的启示

近年来,维持和恢复一个健康的河流生态系统已成为河流管理的重要目标。在介绍了河流健康内涵的基础上,从评价尺度、评价指标、评价标准以及评价方法等方面概括了河流健康评价研究的主要内容,并分析了其对我国河流健康保护的启示,认为评价系统的理论和方法有待进一步发展和完善。