河流生态安全评价体系的构建及其应用

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目前,河流已成为“受伤最深”的生态系统并将继续“受伤”,急需科学管理以实现对其的保护,管理的基础依据就是建立科学合理的河流生态安全评价体系。论文在对大量文献调研的基础上,探讨了河流生态安全的内涵,构建了适合不同流域的河流生态安全评价的指标体系的初级架构,并以太子河流域为案例,构建了太子河流域的河流生态安全评价指标体系,为太子河流域的河流水生态管理提供了参考。结合对生态安全内涵的理解、相关文献和专家经验,初步认为可用加权生态压力、生态状态、功能服务、生态风险、公众态度5方面指标而得的综合指数评价河流生态安全。鉴于目前尚难准确表征公众态度,认为河流生态安全评价可暂不考虑公众态度要素,进而认为可从河流生态压力、状态、功能、风险4要素的土地利用、水资源利用、污染排放、鱼资源压力、栖息地破坏、水生态质量、饮用水、水产品、休闲娱乐、水环境净化、重金属风险11方面评价河流生态安全,“4要素11方面”即为河流生态安全评价指标体系的初级架构。(1)遵循“空间上,小流域完整和独立;属性上,小流域内各点同质”原则,基于DEM(数字高程模型),结合产汇流、构筑物分布等其它特征,用ArcGIS将太子河流域分为了105个小流域,即为河流生态安全评价的基本单元。(2)鉴于该流域的河流饮用水地少且水质较好,认为可暂不考虑11方面中的饮用水功能,可从4要素的其余10方面评价河流生态安全。(3)结合105个小流域面积、水质水生物采样结果、排污数据、遥感数据精度等实际,将“4要素10方面”拓展为了含耕地面积比例、不透水面积比例、水资源利用率、人类用水压力、农业用水压力、牲畜密度、杀虫剂负荷、N负荷、P负荷、有机负荷、捕捞压力、流域与外部联通性、生态受大坝影响度、河道改造/挖沙、水质状态、营养状态、鱼类状态、鱼类珍烯物种、大型底栖动物状态、水产品总产值、休闲娱乐价值、污染物净化能力和底泥重金属风险的23指标。(4)计算并标准化105个小流域的23指标后,采用“PCA+微调”的主客观赋权法确定了23指标的权重,进而得到了“4要素10方面23指标”的河流生态安全评价指标体系。(5)用加权23指标而得的生态安全指数ESI评价了105个小流域的河流生态安全状态,获得了该状态的空间分布图。(6)ESI与人口密度显著负相关(皮尔森相关系数为0.635)一定程度上说明了评价结果的不确定性可被容忍。(7)分别用Jenks自然分类法和中国传统优良中差法划分了ESI的等级,获得了河流生态安全状态等级的空间分布图。(8)评价结果表明:从上游至下游,太子河流域的河流生态安全状态趋于恶化;相对于中国传统的优良中差法的安全等级划分结果,Jenks自然分类法的结果可分分区管理中区域界线的划定等提供依据。
摘要第7-9页
Abstract第9-10页
第1章 文献综述第11-33页
    1.1 生态安全的内涵第11-14页
        1.1.1 生态安全的概念第11页
        1.1.2 生态安全的辨析第11-13页
        1.1.3 生态安全的内涵第13-14页
    1.2 生态安全的评价第14-19页
        1.2.1 生态安全评价原理第14-15页
        1.2.2 生态安全评价方法第15-19页
    1.3 河流生态安全第19-33页
        1.3.1 河流生态特征第19-20页
        1.3.2 河流生态安全评价第20-31页
        1.3.3 河流生态安全评价的科学问题第31-33页
第2章 引言第33-39页
    2.1 研究目的与意义第33-36页
        2.1.1 研究背景第33-35页
        2.1.2 研究意义第35-36页
    2.2 研究目标与内容第36-37页
        2.2.1 研究目标第36页
        2.2.2 研究内容第36-37页
    2.3 研究技术路线第37-39页
第3章 研究方法第39-43页
    3.1 研究区域第39-40页
    3.2 评价单元划分第40页
    3.3 指标遴选方法第40-41页
    3.4 评价模型第41-43页
第4章 结果与讨论第43-65页
    4.1 单一指标评价及其结果表征第43-55页
        4.1.1 生态压力第43-47页
        4.1.2 水生态状态第47-48页
        4.1.3 生态功能第48-49页
        4.1.4 生态风险第49-55页
    4.2 指标标准化第55页
    4.3 指标权重确定第55-58页
    4.4 综合指数评价第58-60页
        4.4.1 计算方法第58页
        4.4.2 计算结果第58-60页
    4.5 评价结果的不确定分析第60-61页
    4.6 评价结果的表征第61-65页
        4.6.1 Jenks自然分类法划分第61-62页
        4.6.2 中国传统方法划分第62-63页
        4.6.3 划分结果适用范围第63-65页
第5章 结论与展望第65-67页
    5.1 主要研究结论第65页
    5.2 研究展望第65-67页
参考文献第67-77页
致谢第77-79页
所发表论文及所参加课题第79页
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