河流健康評價：理論、方法與實(shí)踐.pdf

1、河流生態(tài)系統(tǒng)是生物圈物質(zhì)循環(huán)的重要通道,河流健康則是全面審視河流生態(tài)系統(tǒng)的嶄新概念。隨著河流管理從單一的污染防治及工程整治向綜合考慮水體修復(fù)與生態(tài)保護(hù)的河流生態(tài)系統(tǒng)管理方式轉(zhuǎn)變,旨在從水質(zhì)、生物、生態(tài)等眾多角度綜合評估河流系統(tǒng)狀況、改進(jìn)河流管理的河流健康概念得以提出并受到更多的關(guān)注,已經(jīng)成為河流或流域管理的國際趨勢。長江三角洲地區(qū)為典型的平原河網(wǎng)區(qū),河網(wǎng)水系不但是具有區(qū)域地理地貌特征的生態(tài)廊道和重要生境,而且也是體現(xiàn)典型江南水鄉(xiāng)特色的自

2、然與人文景觀,但伴隨著區(qū)域近年快速的城市化進(jìn)程,人類對河流生態(tài)系統(tǒng)的干擾日趨嚴(yán)重。在此背景下,論文以河流健康為主線,從環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)、水利科學(xué)等多學(xué)科交叉視角,運(yùn)用理論研究與實(shí)證分析相結(jié)合的方法,系統(tǒng)探討河流健康評價的理論、方法與實(shí)踐,以期補(bǔ)充和完善正在發(fā)展過程中的河流健康理論與方法體系,并為區(qū)域河網(wǎng)水系的合理保護(hù)和恢復(fù)提供有效工具。 論文系統(tǒng)梳理了國內(nèi)外河流健康與河流管理的研究歷程,運(yùn)用內(nèi)容分析法辨析了河流健康的重要概念和

3、基本內(nèi)涵,基于空間尺度和時間尺度明確了河流健康的時空維度,探討了河流健康的基本特征與關(guān)鍵問題、學(xué)科基礎(chǔ)與相關(guān)理論、評價原則與管理原則,從主要手段、基本程序、關(guān)鍵方法等角度嘗試提出河流健康評價的方法體系。論文以上海地區(qū)為案例區(qū)域,結(jié)合歷史環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)、河流整治數(shù)據(jù)、遙感解譯數(shù)據(jù)的收集,通過2007年野外調(diào)查及實(shí)地監(jiān)測,開展河流健康評價的實(shí)證研究；以蘇州河水系為重點(diǎn)開展河流健康狀況評估,以中心城區(qū)河流為重點(diǎn)進(jìn)行河流健康恢復(fù)評估,并從管理框架

4、、管理目標(biāo)、管理策略、管理機(jī)制等方面提出上海地區(qū)河流健康的適應(yīng)性管理對策。論文主要研究結(jié)果體現(xiàn)在以下幾個方面： (1)重點(diǎn)辨析和解構(gòu)河流健康內(nèi)涵,識別河流健康評價的時空特征。論文運(yùn)用內(nèi)容分析法對中外文獻(xiàn)近10-15a內(nèi)有影響力的36個河流健康概念進(jìn)行分析,將河流健康進(jìn)行重新架構(gòu)：河流健康是指河流系統(tǒng)特定的良好狀況,可以作為河流基準(zhǔn)狀態(tài)以及河流管理的目標(biāo),在這一狀態(tài)下,河流系統(tǒng)能夠維持其結(jié)構(gòu)完整性,充分發(fā)揮其自然生態(tài)功能,并滿足

5、人類社會合理需求,提供相應(yīng)的社會服務(wù)功能：基于河流系統(tǒng)的時空特征,明確河流健康評價的點(diǎn)(斷面、微生境)、線(河流、河段)、面(流域、水系)空間尺度以及短、中、長時間尺度,剖析不同時空尺度河流健康評價的維度特征和評價重點(diǎn)。 (2)基于相關(guān)概念和基本特征識別,初步構(gòu)建河流健康評價的理論框架。論文在辨析河流健康、生態(tài)完整性、生態(tài)系統(tǒng)健康等基本概念以及明確河流系統(tǒng)整體性、復(fù)雜性、動態(tài)性和連續(xù)性等特征的基礎(chǔ)上,識別河流健康的時空差異性、

6、動態(tài)性、閾值性、針對性以及可控性等基本特征；結(jié)合河流等級理論、河流連續(xù)體概念和四維模型、生態(tài)系統(tǒng)管理和適應(yīng)性管理等理論基礎(chǔ),嘗試提出促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展、多尺度綜合評價、面向適應(yīng)性管理、多利益方共同參與等河流健康的評價原則以及生態(tài)可持續(xù)性、尺度綜合性、系統(tǒng)整體性、動態(tài)適應(yīng)性以及多方參與性等河流健康的管理原則。 (3)嘗試提出包含評價手段、基本程序和關(guān)鍵方法的河流健康評價方法體系。論文在深入剖析和借鑒國外河流健康評價研究成果的基礎(chǔ)上,

7、明確水質(zhì)監(jiān)測、水文評估、生物評價、生境調(diào)查等河流健康評價的主要手段；設(shè)計基于資料收集和目標(biāo)設(shè)定、系統(tǒng)分析和框架設(shè)計、現(xiàn)狀調(diào)查和綜合評價以及管理對策和優(yōu)化措施等4個基本環(huán)節(jié)的河流健康評價程序；提出參照狀態(tài)確定、表征因子識別、評估模型構(gòu)建等河流健康評價的關(guān)鍵方法；并從目標(biāo)集成、尺度集成以及程序集成三個維度探討河流健康評價在河流管理中的應(yīng)用。 (4)以蘇州河水系為例開展河流健康狀況評估。蘇州河干流6個監(jiān)測點(diǎn)及支流28個監(jiān)測點(diǎn)的河流健康綜合指數(shù)

8、(RHI)基本分布在18.24～33.36范圍,相應(yīng)的河流健康狀況級別在“較差”～“一般”～“較好”之間,其中76.5％河段的河流健康處于“一般”級別,水質(zhì)理化參數(shù)、河岸帶狀況是主要的制約因子；城市化進(jìn)程、河流整治等原因使得蘇州河水系不同等級(蘇州河干流、市級支流、區(qū)縣級支流、鎮(zhèn)村級支流)、不同流域區(qū)位(上游、中游、下游)以及不同用地類型(農(nóng)田、城鎮(zhèn))下河流的健康狀況存在一定程度分異,主要體現(xiàn)在河流水文參數(shù)、河流形態(tài)結(jié)構(gòu)以及河岸帶狀況方

9、面,而河流水質(zhì)理化參數(shù)以及生物群落由于受到水文調(diào)度等區(qū)域性因素的綜合影響,差異并不顯著；相關(guān)分析結(jié)果顯示RHI與RBPs生境指數(shù)(HI)、河床表層生境和河床泥沙組成等形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)、河岸植被保護(hù)和河岸植被帶寬度等河岸帶指標(biāo)呈極顯著相關(guān),與河床穩(wěn)定性、河道水流情況以及河流形態(tài)改造指標(biāo)顯著相關(guān)；盡管河流生物群落對于河流水質(zhì)理化參數(shù)具有較為明顯的響應(yīng),但RHI和HI各項(xiàng)指標(biāo)均與水質(zhì)理化參數(shù)以及河流生物群落表現(xiàn)出較差的相關(guān)性。 (5)以

10、上海中心城區(qū)河流為例開展河流健康恢復(fù)評估?；趥鹘y(tǒng)水質(zhì)參數(shù)的河流整治后評估結(jié)果顯示,上海中心城區(qū)河流整治對各項(xiàng)污染指標(biāo)削減效果顯著,典型河道水質(zhì)改善階段性特征較為明顯,但水體污染狀況仍未得到根本遏制；基于不完善數(shù)據(jù)的理想目標(biāo)對照法靜態(tài)評估結(jié)果顯示,上海中心城區(qū)23條河流整治后69.6％河段的河流健康處于“一般”級別,整治后河道水質(zhì)理化參數(shù)距健康狀況仍存在較大距離,中小河道水系連通性有待改善,河流形態(tài)結(jié)構(gòu)亟需修復(fù),河岸帶空間尚待規(guī)劃,生態(tài)

11、群落仍需恢復(fù)；基于系列數(shù)據(jù)的簡單前后對比法動態(tài)評估結(jié)果顯示,中心城區(qū)23條整治后河流RHI以及各表征參數(shù)均顯著優(yōu)于整治前,特別是中小河道在水文條件、河流形態(tài)結(jié)構(gòu)以及河岸帶狀況等方面整治成效顯著優(yōu)于骨干河道,主要體現(xiàn)在水量狀況、河流形態(tài)結(jié)構(gòu)、河岸帶結(jié)構(gòu)完整性以及縱向連續(xù)性等指標(biāo)。 (6)結(jié)合河流健康評估結(jié)果和河流管理現(xiàn)狀及趨勢,給出上海地區(qū)河流健康的適應(yīng)性管理對策。河流管理現(xiàn)狀分析結(jié)果顯示,現(xiàn)狀調(diào)查方面,污染源復(fù)雜與現(xiàn)狀調(diào)查系統(tǒng)

12、性缺乏制約河流環(huán)境問題有效識別；目標(biāo)設(shè)定方面,社會需求高度重視與河流健康缺乏關(guān)注影響河流系統(tǒng)健康的恢復(fù)；管理策略方面,工程傾向突出與水生態(tài)修復(fù)關(guān)注并存體現(xiàn)多元化特征；監(jiān)測管理方面,動態(tài)評估滯后與公眾參與缺乏限制河流整治效果維護(hù)；效益評估方面,尺度考慮欠缺與干擾程度偏大阻礙河流恢復(fù)持續(xù)性；基于此,提出整治目標(biāo)的科學(xué)設(shè)定、綜合系統(tǒng)方法的實(shí)施、適應(yīng)性管理的應(yīng)用、流域尺度的拓展以及全社會的共同參與等上海地區(qū)河流管理的重要方向；并以管理框架、管理