基于熵值法的云南高原浅水湖泊水生态健康评价

随着社会经济发展,人类活动对湖泊水生态系统的胁迫日益加剧.以云南高原浅水湖泊——星云湖为研究对象,采用现场取样结合GIS技术,从水质、富营养化、沉积物、水生生物等方面选择12个代表性指标,构建星云湖水生态健康评价指标体系,并基于熵值法对湖泊水生态健康状况进行现状评价及历史变化分析.结果表明,2018年星云湖水生态综合健康指数(CHI)为44.51,综合健康状态一般,水质、富营养化、水生生物指标对系统的影响权重分别为0.28、0.29、0.27.差异性分析表明,水质、富营养化、沉积物、水生生物4类因素层评价指标的健康状况时空差异显著,雨季沉积物指标健康状况较差,水生生物指标健康状况极差,旱季水质、富营养化、水生生物指标健康状况均较差;在空间上,水质、富营养化指标健康状况在西北湖区相对较差,水生生物指标健康状况在北部及东北湖区相对较差,沉积物指标健康状况在南部湖区及中北部湖区相对较差.相较于2008年,2018年星云湖水生态系统综合健康状况好转,但湖区中东部分区域系统综合健康状况略有恶化.研究显示,基于熵值法的湖泊生态系统健康评价方法能够较客观系统地评价星云湖水生态系统健康状况.      

鄱阳湖区土地健康评价

论文以江西省鄱阳湖区为例,综合运用特尔菲法、层次分析法、聚类分析法等多种定量分析方法,建立了鄱阳湖区土地健康的评价模型,并运用该模型对该区11个县的土地健康状况进行了评价。评价结果表明,鄱阳湖区的土地健康状况不容乐观:只有德安县为健康区,进贤、九江和永修3县为亚健康区,其它7个县均为不健康区。并进一步对各县土地健康状况的主要表现特征进行了总结,从而可为各地土地资源的合理利用提供指导。     

三峡库区(重庆段)生态系统健康评价

生态系统的健康和相对稳定是人类赖以生存与发展的必要条件. 分析了三峡库区(重庆段)生态系统的健康状况,使用3S技术获取基础地理数据,构建基于压力-状态-响应模式的三级指标体系模型,并以AHP法结合专家咨询法选取人口密度、地质灾害易发度等10项指标,进行综合得分计算并分级. 结果表明:①在生态环境调查的基础上,应用GIS空间分析方法进行生态系统健康评价具有可操作性和结果的可靠性;②三峡库区(重庆段)生态系统健康质量表现出2～4级生态系统占主体(82.6%)的特点,生态质量一般,人类社会经济活动对生态系统的健康状况造成较大影响;③生态系统健康质量水平分布表现出明显的区域差异,从行政范围来看,彭水县、巫山县较好,巫溪县、武隆县等次之,云阳市、万州区等则较差. 结合系统聚类分析方法分析三峡库区(重庆段)生态系统健康状况空间分异的成因;并从宏观尺度上提出了对该地区人为活动的不良生态后果予以积极预防和有效调控的综合对策.      

海河流域河流生态系统健康评价

随着经济发展,人类活动对河流生态系统的胁迫日益强烈,生态系统健康状况受到严重威胁.本研究以海河流域2010年73个采样点的水质、营养盐和底栖动物指标为例,采用指标体系法,从化学完整性和生物完整性两方面评价了流域内河流生态系统健康.结果表明,海河流域河流生态系统健康状况整体较差,有72.6%的样点处于"极差"健康状态,同时表现出明显的地区集聚效应;河流水质与人类活动强度密切相关;海河流域水体富营养化趋势明显;流域内底栖动物多样性低,清洁物种较少.氨氮、总氮、总磷等营养盐指标是影响河流生态系统健康的关键因子,应从控制上述指标入手,遏制海河流域河流生态系统健康恶化.对于河流生态系统健康评价,多因子的综合评价法优于单因子评价法.     

基于支持向量机的湖泊生态系统健康评价研究

利用支持向量机在处理分类问题、小样本问题和泛化推广方面的优势,构建了基于支持向量机的湖泊生态系统健康评价模型.同时,对广州市最大的人工湖——白云湖的水质及生物群落情况进行了监测,最后运用该模型对白云湖生态系统健康状况进行了评价.评价结果表明,白云湖生态系统处于病态状态,不能达到其净化水质的设计作用.建议从提高进水水质、实施湖区截污和丰富生物量3方面改善白云湖生态系统健康水平.与传统熵权综合健康指数法和熵权模糊综合评价法相比,所建模型更加客观、科学地评价了湖泊生态系统健康状况,能够为湖泊生态系统健康管理提供一定依据,具有广阔的应用前景.     

博斯腾湖大湖湖区近20年生态健康状况评价

为支撑博斯腾湖未来保护工作,需认知博斯腾湖近20年的生态健康状况,在对博斯腾湖大湖湖区水质状况调查基础上,适当选取系统评价指标,以1991年水质指标为本底值,运用熵权法建立湖泊生态健康评价模型,计算生态系统健康综合指数,并对博斯腾湖大湖湖区近20年来的健康状况进行评价.结果表明,1997、1998及2005年的水体综合状况略好于其他年份,属较好水平;而1992、1993、2003及2008年的水体综合状况则低于其他年份,属较差水平.     

基于PSR模型的湖北湿地生态系统健康评价研究

在充分了解湖北省现有湿地资源状况的基础上,结合湿地生态系统健康的概念和内涵,运用PSR(压力-状态-响应)模型和生态系统健康指数计算相结合的方法对湖北湿地生态系统健康状况进行评价,结果表明:(1)湖北湿地生态系统健康评价综合分值(Y)为2.9867,位于湿地生态系统健康状况评价标准[2,3]之间,处于脆弱状态;(2)评价指标体系中的压力指标和状态指标综合分值(Y)分别为1.3123和1.0462,属于脆弱状态和亚健康状态;(3)人类活动强度、化肥、农药利用强度、湿地递减率、水质状况、植被覆盖、河流补给状况以及管理水平等指标是影响湖北湿地生态系统健康的主要因素。     

北京市河流生态系统健康评价

伴随经济的快速发展,人类活动对河流生态系统的胁迫日益强烈,生态系统健康状况受到严重威胁.以北京市河流水系为例,于2020年秋季至2021年夏季在区域内101个样点进行了4个季度的野外调查,选取涵盖水文、水质、水生生物和栖息环境质量的34个评价指标,采用主成分分析和相关分析进行筛选,利用熵权法确定各评价指标权重,构建北京市河流生态系统健康评价指标体系,并对其健康状况进行评价.结果表明,北京市河流生态系统健康评价指标体系包括：水温、流速、BOD₅、NH₄⁺-N、Cu、浮游植物密度、浮游动物密度、底栖动物Shannon指数和BMWP指数、鱼类Shannon指数和栖息地质量指数11项指标.北京市河流101个点位中,健康状态占比4.95%,亚健康占比23.76%,一般及以下占比71.29%.河流健康状况具有较强的空间异质性,北部和西部地区河流健康状况良好,而中部及东南地区健康状况相对较差.单项指标评价结果显示,北京市河流水质状况整体尚可,为"亚健康-一般"状态,生物和栖息地状况评价均为"一般-差"状态,但水文状况堪忧,为差状态.北京市各水系评价结果显示,潮白河水系健康状况最好,永定河、大清河和蓟运河水系健康状态一般,北运河水系健康状况最差.维持河流生态基流,保障河流水系连通性,改善和恢复河流栖息地环境是今后北京市河流进行生态修复与保护需要重点关注的方面.     

南充市城市生态系统健康评价

城市生态系统是一个综合性、复杂性的大系统,涉及到城市自然环境、社会经济、人群健康状况、资源状况、环境状况和城市基础设施等各个方面,健康的城市生态系统是人类所向往的目标.从生态系统健康的内涵出发,依据城市生态系统的特殊性,建立了城市生态系统健康评价指标体系;运用AHP法确定了城市生态系统健康评价各指标要素之间的权重;采用模糊数学法的原理建立城市生态系统健康评价模型.将该模型方法应用于南充市城市生态系统健康评价,通过评价得出:南充城市生态系统健康状况为"亚健康"状态,其隶属度为0.329.     

基于模糊物元模型的西苕溪流域生态系统健康评价

本文借助RS/GIS技术,结合遥感影像数据、环境监测数据和社会经济数据,运用模糊物元模型,从水域、水陆交错带和陆域子系统选取21项评价指标,建立了流域生态系统健康综合评价指标体系,对西苕溪流域生态系统健康状况的空间分布规律和限制性因子进行了探讨.研究结果表明,西苕溪流域生态系统健康整体呈现出优良状态,其中,生态系统健康优秀地区面积占68.2%,良好地区面积占31.8%,能够正常发挥流域服务功能,维持生态系统可持续发展.西苕溪流域生态系统健康在空间分布上呈现出上游好、下游差的局面.在各子系统健康评价中,水域生态系统优于陆域生态系统,水陆交错带生态系统最差.底栖动物完整性遭受破坏、湿地退化、人为干扰活动、水源涵养功能减弱、点源和面源污染负荷较重是限制西苕溪流域部分评价单元生态系统健康的重要因素.     

鄱阳湖富营养化时空变化特征及其与水位的关系

为了研究鄱阳湖水体的富营养化状态与水位变化的响应关系,基于2009-2016年鄱阳湖15个长期监测点的调查数据,采用TLI（综合营养状态指数）法评价了鄱阳湖水体的富营养化状态,并应用主成分分析（PCA）探讨了鄱阳湖富营养化状态的时空变化特征及其与水位的关系.结果表明:①从年内变化来看,鄱阳湖除冬季（1月）处于轻度富营养化状态,其余3个季节均处于中营养状态,其中,夏季（7月）富营养化程度最低是由于其水位较高、换水周期快所致,冬季处于轻度富营养化是由于水位降低导致的营养盐浓度升高以及湖泊沉淀物的再悬浮和营养盐的释放;从年际变化来看,除2011年、2012年及2014年鄱阳湖处于轻度富营养化状态外,其余年份均处于中营养状态.②从空间上来看,鄱阳湖湖区整体处于中营养状态,空间差异不大,湖区中部东侧富营养化程度最高.③在年内季节变化上富营养化程度与水位呈负相关,富营养化的空间分布特征与水位关系较小.研究显示,鄱阳湖整体富营养化程度不高,但有向富营养化湖泊发展的趋势,建议通过控制湖区污染源来减轻其富营养化程度.      

鄱阳湖河湖交错区鱼类重金属含量特征及健康风险评估

河湖交错区是流域重金属污染物进入湖泊的主要通道,也是重金属富集的主要场所.本文通过在鄱阳湖河湖交错区采集10种114尾大型经济鱼类,从组织、体长体重、食性、栖息水层、区域等多个方面分析鱼类重金属Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb的含量特征及差异,识别影响鄱阳湖鱼类重金属含量水平的关键因素,评估居民摄取鱼类重金属的潜在健康风险.结果表明,鄱阳湖不同鱼类体内Zn的含量最高,而Cd和Pb的含量最低,鱼鳃是Mn和Ni的主要富集组织,肝脏是Cu和Cd的主要富集组织;体长体重与肌肉中Cr、Mn、Ni、Zn、Cd和Pb含量表现为显著的负相关关系;杂食性鱼类肌肉中Cu、Zn和Cd的含量最高,而Co在草食性鱼类肌肉中的含量最高;鱼类不同生活水层对肌肉中Cr、Mn、Zn和Co含量的影响较为显著;除Cd外,不同区域对鱼类重金属含量的影响并不显著.利用RDA排序分析结果显示,体长和食性是影响鄱阳湖鱼类重金属含量水平的关键因素.健康风险评估结果表明,不论是成人还是儿童,复合目标危险系数（TTHQ）均小于1,表明鄱阳湖鱼类重金属的富集不会对人群食用产生潜在危害.研究结果可为鄱阳湖水生态安全、水生生物多样性保护及食品安全评估提供科学依据和理论支撑.     

流域人类活动对鄱阳湖生态安全演变的驱动

分析了20世纪80年代到2008年鄱阳湖生态安全演变趋势及其阶段性特征,深入研究了流域人类活动与鄱阳湖生态安全之间的相关性及鄱阳湖生态安全演变的主要驱动因素. 结果表明,鄱阳湖生态安全状况经历了3个演变阶段,总体呈下降趋势:①其中20世纪80—90年代为快速下降阶段,由很安全状态下降为安全状态;流域社会经济不合理的发展模式,尤其是20世纪50—80年代大规模围垦等人类不合理开发活动,导致该阶段鄱阳湖生态安全状况快速下降. ②20世纪90年代到2002年为缓慢下降阶段,总体处于“安全”水平;伴随着1992年鄱阳湖被列入国际重要湿地以及1998年“退田还湖、移民建镇”等保护措施的实施,使该阶段鄱阳湖生态安全状况下降速度有所减缓. ③2003—2008年为反弹下滑期,总体已接近“一般安全”水平;随着2003年三峡工程试运行以来,鄱阳湖与长江江湖关系发生了较大变化,这一阶段鄱阳湖流域进入了新的发展阶段,致使其生态安全状况进一步下降. 流域社会经济不合理发展模式是鄱阳湖生态安全状况下降的重要原因,对鄱阳湖的过度无序利用直接驱动了其生态安全状况的恶化,湖区人口增长与其生态安全状况下降之间有着很好的相关性,维护鄱阳湖生态系统处于“安全”以上水平,湖区人口密度应控制在350人/km2以内. 按照保护优先的思路,坚持人湖和谐的流域可持续发展模式是保障鄱阳湖生态安全的关键.      

鄱阳湖流域生态环境动态评估及驱动因子分析

鄱阳湖流域生态环境是我国南方地区生态文明建设的重要组成部分.基于Landsat卫星遥感影像,利用主成分分析方法构建遥感生态指数(RSEI)作为生态环境质量评价指标,引入地理探测器模型定量剖析不同影响因素对生态环境空间分异性的影响,分析鄱阳湖流域1990～2020年生态环境质量变化及不同驱动因子的影响程度.结果表明：(1)流域内生态环境质量存在明显的区域性差异,生态质量等级为差和较差地区主要分布在流域中北部的低海拔平原与台地,质量等级为优和良地区主要分布在流域西南部的丘陵山地区域;(2)近30年鄱阳湖流域生态环境整体呈改善趋势,改善地区主要位于低海拔平原区域;(3)人口密度是鄱阳湖流域生态环境质量变化中驱动力最大的影响因子,与城市化发展密切相关的夜间灯光指数因子q值多年来呈升高趋势,鄱阳湖流域生态环境质量受城市化发展的影响越来越大.结果可为鄱阳湖流域生态环境保护工作提供理论依据.     

基于PSR模型的江苏海岸带生态系统健康时空变化研究

以江苏省海岸带为例,基于PSR模型构建江苏省海岸带生态系统健康评价指标体系,采用熵权法和层次分析法结合确定指标权重,依据构建的评价模型对近19年间的生态系统健康状况进行评价与分析.结果表明:研究区各县市生态系统健康综合指数在3~6之间,处于一般等级的区域占总面积的54%~66%,处于较差等级的区域占34%~45%,空间分布上表现为研究区中部生态系统健康状况较好,而南北两侧相对较差;研究区生态系统一直处于一般健康水平,但从健康指数构成来看,研究区压力、状态、响应因子值在研究期间都有不同程度的下降,生态健康指数在2002年以后略表现出下降趋势,应引起足够的重视.     

鄱阳湖区景观格局季相变化及其优化调控研究

论文以自然属性确定的鄱阳湖区为例,基于景观生态学理论和GIS空间分析技术,定量描述和分析了鄱阳湖区景观格局的季相变化特征。研究结果表明：鄱阳湖区整体景观格局季节变化明显,枯水期较丰水期景观更加破碎,形状更加复杂,聚集程度更低,异质性水平更高;类别水平上,以滩地景观变化最为显著。枯水期和丰水期生态连通性也有较明显差异,枯水期景观生态连通性更差,景观单元间的生态阻力更大,生态流运行更加困难。在此基础上,借助最小累积耗费阻力模型和GIS空间分析模块,识别和构建了不同季相鄱阳湖区的源地、廊道（三类）、节点等生态组分,形成了“斑块-廊道-基质”模式的生态功能网络;并通过对不同季相景观格局优化组分的对比分析,辨识了年内能够持续发挥重大生态效益的景观组分,构建了更为合理的景观格局优化调控方案,以期增强鄱阳湖区景观网络的连通性,保障生态流的畅通运行,加强湖区生态系统的稳定性和可持续性,为鄱阳湖区生态规划和管理提供借鉴和参考。     

鄱阳湖水文干旱化发生的机制研究

近年来,鄱阳湖呈现显著的秋冬季干旱化趋势,对鄱阳湖水生态安全和湿地生态安全都产生了显著影响,引起广泛的社会关注。揭示鄱阳湖水文情势发生变化的原因,对鄱阳湖科学管理具有重要的意义。利用Landsat卫星系列遥感影像分析2000年以来鄱阳湖采砂基础上,结合长时间序列水文资料,分析鄱阳湖水文特征变化,探讨了鄱阳湖水文特征变化与采砂之间的关系。得到以下结论：（1）从采砂船数量、采砂规模和采砂方位等来看,数量和规模远超规划限额的规模,并且呈扩大趋势,采砂范围已经扩大到鄱阳湖最南端,并在生态敏感区出现,表现出滥采、盗采和超采的无序状态。（2）新世纪以来,鄱阳湖枯水期提前、特征低枯水位时间延长,入江河道的水面坡降呈减小趋势,但泄流出湖速率呈增加趋势。（3）长江三峡水库运行对中下游水位的影响,以及长江中下游含沙量降低造成清水侵蚀,河床下降削弱长江水对鄱阳湖泄流的顶托作用,也是鄱阳湖水文干旱化变化的潜在原因。（4）鄱阳湖采砂导致入江河道加深、加宽,是鄱阳湖秋冬季水文干旱化的原因之一。研究结果对于如何应对鄱阳湖秋冬季水文干旱化,开展鄱阳湖综合治理具有参考价值。     

基于KH-SVM的鄱阳湖水质评价及变化趋势分析

为了提高水质评价结果的精度,更客观地反映水体环境的质量状况,针对支持向量机（support vector machine,SVM）性能易受模型参数的影响,提出了一种基于磷虾群算法（krill herd,KH）优化SVM的模型,将其与地表水环境质量标准相结合,选取5种代表性水质指标作为模型的输入,5类水质标准作为输出,建立了基于KH-SVM的水质评价模型,并利用该模型对鄱阳湖2013—2018年丰水期、平水期和枯水期的水质状况及变化趋势进行研究。结果表明:鄱阳湖北湖区水质基本维持在GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ—Ⅳ类,而南湖区水质各时期波动较大,其中丰水期多为Ⅱ类水,平、枯水期以Ⅴ类水为主,整体上2013—2018年鄱阳湖水质恶化趋势没有明显改善,水质级别仍处于非优类水平;构建的KH-SVM模型性能良好,与传统评价方法相比可以较好地实现水质综合评价,能够从整体上更准确、客观地反映水体质量状况。该研究成果可为区域地表水资源科学管理及水环境保护提供科学依据。