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.      

基于熵权法改进的综合污染指数的水质评价—以白云湖为例

以白云湖为例,于2016年12月(枯水期)、2017年5月(平水期)和2017年9月(丰水期)分别采集水样并测定了10种水质指标,采用单因子评价方法和综合污染指数法分析了白云湖在枯水期、平水期和丰水期的水质状况及不同湖区的污染水平,并结合熵权法和单因子评价方法构建了基于熵权法改进的综合污染指数,对白云湖进行了综合水质评价和比较.结果表明,Cu、Zn、Cr等重金属元素的单因子污染指数均达到我国Ⅱ类水环境质量标准,而水体中的总氮、总磷、氨氮、化学需氧量、Cd、As均呈现不同程度的污染水平.与传统的综合污染指数相比,基于熵权法改进的综合污染指数综合考虑了当地的污染物种类和污染水平,评价等级较细化,评价结果更具区分度.基于两种综合污染指数的评价结果发现,不同时期白云湖的污染水平表现为平水期>枯水期>丰水期,不同区域的污染水平从高到低依次为人工湿地>东湖>西湖>锦绣江.     

基于概率神经网络的城市湖泊生态系统健康评价研究

概率神经网络(PNN)是一种结构简单、训练简捷、应用十分广泛的人工神经网络,并且在水质分类等环境领域已取得一定研究成果.本文选取广州市最大的人工湖——白云湖作为研究对象,结合其水质监测数据及生物监测数据,建立概率神经网络模型对其进行湖泊生态系统健康评价,得到不同监测时间点的湖泊生态系统健康评价结果.分析表明:1白云湖生态系统比较脆弱,目前净化水质的效果有限;2各监测点的评价结果均呈季节性变化,丰水期湖泊生态系统健康状态好于枯水期,年际变化不显著.实验结果表明,利用概率神经网络对湖泊生态系统健康状态进行评价是可行的,与传统评价方法相比,其具有训练时间短、权重确定客观、输出结果稳定等优势,可以运用到更多相关领域.     

江汉湖群典型湖泊生态系统健康评价——以梁子湖、洪湖、长湖、斧头湖、武湖为例

湖泊生态系统健康评价对湖泊生态健康状况评定、环境问题诊断和湖泊生态系统管理具有重要意义.根据江汉湖群实际情况和生态特点,选取江汉湖群五大湖泊—梁子湖、长湖、洪湖、斧头湖和武湖为研究对象,采用野外调查、资料收集并结合GIS技术的研究方法,从生物、水质、生境特征及生态压力4个方面选择15个代表性评价指标,构建江汉湖群典型湖泊生态系统健康评价指标体系,并利用基于模糊综合评价模型的评价方法,对江汉湖群五大湖泊生态系统健康进行评价.结果表明,江汉湖群五大湖泊生态健康综合评价得分值为5.47~7.46,梁子湖得分最高,其余依次为斧头湖、洪湖、长湖和武湖.从湖泊生态系统健康等级看,五大湖泊中梁子湖和斧头湖处于比较健康状态,而洪湖、长湖和武湖处于亚健康状态.通过实例分析表明,本研究建立的湖泊生态系统健康评价方法能够较客观系统地评价江汉湖群生态系统健康状况,具有较高的可行性和可靠性,可作为江汉湖群健康诊断的评价方法.本文研究结果可为江汉湖群的分类管理提供较为重要的参考依据.     

熵权集对分析模型应用于湖泊富营养化评价

针对湖泊富营养化评价系统中多种不确定信息共存的特点,将集对分析理论引入湖泊富营养化评价领域。先初步计算出评价样本与评价指标间的联系度,再对评价样本做进一步地同一、差异、对立的集对分析以判断评价样本的等级。然后将信息熵引入评价模型,利用熵权法计算各评价指标的权重,建立基于熵权法赋值的集对分析模型,最后通过置信度准则得出湖泊富营养化评价等级。将该模型运用于2011—2012年广州市白云湖的富营养化评价中,评价结果表明,2011—2012年白云湖富营养化严重;2011年1月白云湖富营养化情况最为严重,处于重富营养状态,2011年8月后白云湖富营养化程度略有降低;西湖富营养状况总体上较东湖严重。通过与现有评价方法的对比表明,基于熵权法赋值的集对分析模型的评价结果合理可行。     

武汉市浅水湖泊生态系统健康评价

采用指标体系法对武汉市14个浅水湖泊生态系统健康状态进行综合评价,评价指标包括系统外的压力指标和系统内的响应指标,综合反映了湖泊生态系统的活力、组织力和恢复力;同时用湖泊综合健康指标来反映不同湖泊的健康状况。研究表明该评价方法不仅能反映不同湖泊的不同健康状况,并能较准确地反映出影响湖泊健康的主要因素,对进一步进行多个湖泊生态系统健康评价指标阈值及评价方法研究具有重要的参考意义,为武汉市湖泊生态系统地管理及修复提供重要依据。     

基于熵权的属性识别模型在湖泊水质富营养化评价中的应用

针对模糊评价中对多因子赋权时因计算繁琐,工作量大,未考虑多个评价对象间联系等缺陷,提出利用熵权法对多评价因子赋权的新思路,建立了基于熵权的属性识别模型,并用此模型对福州市山仔水库的水质进行评价,比较了利用熵权法与传统的评价因子赋权的差异。此模型为湖泊水质的富营养化评价提供一种简便实用的评价方法。     

基于距离协调发展度模型的乌伦古湖健康评价

人类聚居地湖泊生态系统健康面临严重威胁。科学评估湖泊系统健康成为湖泊科学与生态学交叉学科研究热点。以乌伦古湖为评价区域,基于"压力-状态-响应"模型架构,从生态完整性角度和社会服务功能角度,构建3级体系21项指标的乌伦古湖健康评价指标体系。采用层次分析法与熵权法的主客观赋权法确定权重,建立距离协调发展度湖泊健康评价模型,提出基于"协调性最佳状态"的健康评价分级标准。对2017年乌伦古湖健康状况评价,结果表明:乌伦古湖处于"不健康"和"弱度不协调"状态,生态完整性与社会服务功能2个子系统间协调性不高,社会服务功能发展超过生态承载能力。其中,吉力湖健康状况略优于布伦托海。对乌伦古湖进行生态修复,协调生态完整性与社会服务功能是今后湖泊管理面临的重大决策方向。     

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.     

上海临港新城滴水湖生态系统健康评价

为了对临港新城的水利调度中心——滴水湖做出科学、全面的生态系统健康诊断,结合滴水湖表层水体和湖泊底泥的理化性质、生态特征指标和临港新城的社会发展状况,筛选构建最小数据集的指标,并依据各指标的特性选择合适的评分标准,再利用层次分析法得出指标的权重值,最后根据评价分级对滴水湖生态系统健康状况做出评价.本研究共筛选得到15个指标构成滴水湖生态系统评价模型的最小数据集,包含了水体DO、TP和底泥TOC、TP、Hg、As、Cu、Zn、Chl-a、浮游植物生物量(BA)、能质(Ex)、结构能质(Exst)、申港街道人口密度、滴水湖景区年接待游客量、绿化覆盖率等.评价结果显示,2012年冬季、2013年春季和夏季滴水湖生态系统健康指数分别为0.76、0.71和0.69,总体上处于"较健康"的稳定水平,与实际情况相符,也证明了滴水湖水体近年来处于中、轻度富营养化状态.研究表明,目前制约滴水湖生态系统健康的主要因子为底泥TP、BA和Exst,需要继续控制人为外源P排放入湖,提高上游来水水质,增加浮游生物量以提高生态系统的结构能质.     

湖泊生态安全及其评估方法框架

针对目前我国湖泊存在的主要生态安全问题,同时考虑流域人类活动对湖泊的影响,阐述了对湖泊生态系统及湖泊生态安全的深层认识和理解,并在此基础上建立了“4+1”湖泊生态安全评估方法框架. 该方法框架包括湖泊水生态系统健康评估、流域社会经济活动对湖泊生态影响评估、湖泊生态服务功能评估和湖泊生态灾变评估,以及在这4项评估的基础上建立的湖泊生态安全综合评估. “4+1”湖泊生态安全评估方法框架既可作为对湖泊生态安全进行整体综合评估的方法,又反映了湖泊水生态健康、流域人类活动对湖泊的影响、湖泊生态服务功能以及湖泊生态灾变4个过程对湖泊生态安全的影响关系,识别影响湖泊生态安全的限制性因子. 湖泊生态安全评估启示我国湖泊管理应由水质管理向流域生态系统管理转变,其实质是解决好“人湖”关系,实现“人湖”和谐发展.      

东北湖区典型流域生态安全评估

为评估东北湖区湖泊生态安全,在山口湖流域水质特征分析的基础上,分别采用模糊综合评价法、层次分析法和DPSIR（驱动力-压力-状态-影响-响应）模型对山口湖流域水环境质量、陆域生态系统健康状况和流域生态安全进行综合评估.结果表明:①2014年山口湖水体氮、磷、有机物质量浓度较低,各月营养水平存在较大波动:3月冰封期ρ（TN）、ρ（TP）和ρ（COD_Mn）最低,分别为0.681、0.022、6.31 mg/L;5月冰层溶解时ρ（TN）和ρ（COD_Mn）最高,分别为1.771、8.27 mg/L.在3条入湖河流中,长水河受生活源和农业面源污染较重,ρ（TN）年均值为2.244 mg/L,超出GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类标准限值;南水河污染较轻,ρ（TN）、ρ（TP）平均值分别为1.061、0.059 mg/L;土鲁木河受人类活动影响较小,污染最轻.②模糊综合评价结果显示,除5月外,2014年山口湖水体总体上处于GB 3838-2002 Ⅲ类水质.③1988-2014年山口湖陆域生态系统处于优秀状态,但健康指数由1988年的90.06降至2014年的87.63,森林覆盖率下降、农田比例增加是陆域生态系统健康状态下降的主要原因.④2014年山口湖流域生态安全指数值为72.61,处于较安全状态,经济发展水平落后、入湖污染物未有效控制、透明度低、水产品供给指标功能较差、污染物处理能力差是影响山口湖生态安全的主要因素.研究显示,需减少农田化肥施用量,加强农村和农业面源污染防治等措施,控制污染物入湖量,加强环境监管能力建设和科技支撑,提高山口湖流域生态安全状态.      

人工湖的营建及其水质改善措施——以沈阳市丁香湖为例

以沈阳市建设的第一座大型人工湖泊丁香湖为研究对象,针对丁香湖在基础设施建设、生态系统功能恢复等方面存在诸多现实问题为例,通过依势修整、科学引蓄、补水调换、人工生态浮岛和水生植物布设、局部复氧曝气和辅助的抑藻手段等综合治理措施,使丁香湖水质得到有效改善、生物多样性得到恢复。     

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。     

蠡湖沉积物质量评估体系的构建

为有效地开展蠡湖的生态环境保护工作,在对其上覆水、沉积物及底栖生物调查基础上,识别了蠡湖沉积物的主要问题,建立了由1个目标层、3个要素层、10个指标层构成的沉积物质量综合评估体系,开展了沉积物质量评估.结果表明,影响蠡湖沉积物质量评估的3个要素层相对重要性排序为底泥污染特征(0.522)>生态特征(0.322)>水体污染特征(0.146);指标层中的10个评估指标中权重较大的是底栖动物多样性指数(0.282)、氨氮释放通量(0.208)、水质类别(0.128)和溶解磷释放通量(0.109).蠡湖沉积物质量综合指数在49~79之间,处于轻度污染和中度污染,整体上呈现西蠡湖大于东蠡湖,沿岸小于湖心的分布趋势.各评估指标对沉积物质量综合指数的多元回归分析结果表明,蠡湖沉积物的主要问题是沉积物中氮磷的释放及底栖生物多样性单一.该评价结果与蠡湖各分区的实际调查情况相符,可为其他湖泊的沉积物质量评估提供一定的参考.