基于PSFR评估框架的太子河流域水生态安全评估

以减少人类压力、保持生态健康、维持服务功能和规避潜在生态风险为出发点,建立了基于PSFR(压力、状态、功能、风险)的太子河流域水生态安全评估指标体系.通过遥感影像解译、年鉴资料查询收集和实地调查数据相结合的数据整合方式,利用综合指数法计算了太子河流域生态安全指数,并分析了造成流域生态安全退化的原因.结果表明,太子河流域划分的105个小流域中不存在“极不安全”等级,仅有下游5个小流域处于“不安全”等级,占总数的4.8%;多数小流域均处于“较安全”和“一般”等级,呈集中分布的特点,其中处于“较安全”等级的小流域有59个,占56.2%;处于“一般”等级的小流域有38个,占36.2%;处于“安全”等级的小流域只有3个,占2.8%,说明整个太子河流域的水生态安全状况整体处于“较安全”等级.研究显示,流域内农业和城镇用地的扩张是显著影响生态安全状态及生态服务功能的主要因素.      

北运河北京段水生态承载力研究及关键控制要素识别

北运河水系一直存在水资源缺乏、水环境污染、水生态功能不足等问题,未来北京市副中心高标准建设的加速还会增加流域的生态环境负担.因此需明确北运河北京段水生态承载力的时空变化特征,识别其关键控制要素,提升水生态承载力以满足区域发展需求.本文从水资源、水环境、水生态3个方面构建区域水生态承载力评价指标体系,收集1995-2018年北运河北京段的评价指标数据,运用熵权法确定指标权重,分析北运河北京段的水生态承载力状况及关键控制要素.结果表明:1995-2015年,北运河北京段整体处于超载或临界超载状态,2018年水生态承载力有所提升,达到安全承载状态;各子流域间水生态承载力差异显著,其中,位于北运河上游的沙河子流域在1995-2000年处于安全承载状态,在2005-2018年处于临界超载状态,水生态承载状态相对较好,但仍有改善的空间;1995-2018年,清河、温榆河和凉水河等子流域水生态承载状态处于超载状态,水生态承载状态相对较差,需加大水生态承载力提升力度;影响区域水生态承载力的关键要素为河岸带林草覆盖率,其次水环境质量也对水生态承载力具有重要影响.研究显示,北运河北京段水生态承载力的提升需在改善区域生态环境状况的同时加强对水资源的综合利用.      

辽河流域水生态分区研究

依据河流生态学中的格局与尺度理论,对流域水生态分区的内涵进行辨析,从理论上对区划方法进行了研究.通过对辽河流域自然要素及水生态特征的分析,建立了辽河流域水生态分区体系.明确了各级分区的主要内容与分区依据,提出了各级分区的特征指标,从而建立了流域水生态分区的指标与方法体系.结果表明,辽河流域包括2级水生态区,一级区可根据流域水资源空间特征差异进行划分,其目的是反映大尺度水文格局对水生态统的影响规律,二级区是根据地貌、植被、土壤和土地利用等自然要素进行划分,目的是反映流域尺度的地形、地貌及植被对河流栖息地环境特征的影响.在GIS技术支持下,采用多指标叠加分析和专家判断方法,将辽河流域划分为3个一级区、14个二级区,对不同分区的水生态系统特征及其所面临的生态环境问题进行了总结.对水生态分区在流域管理中的应用进行研究,提出了基于水生态区的环境管理技术支撑体系.     

基于层次分析法的阅海湖水生态承载力评价

为了探明阅海湖水生态承载力状况与变化趋势,作者在2015-2017年冬(1月)、春(4月)、夏(7月)、秋(10月)采集阅海湖水样和水生生物样本,测定高锰酸盐指数等10个水质指标、水生生物密度指标,计算生物多样性指数,构建水生态承载力评价指标体系,采用层次分析法建立层次结构模型,从水生态支持力和水环境压力2个方面来综合评价阅海湖的水生态承载力。结果显示:(1)阅海湖压力指数、承载指数和水生态承载力指数变化规律相同,季节性变化显著,均为夏季最大,冬季最小;(2)阅海湖夏季为较高压、低承载状态,冬季为低压、弱承载状态;(3)2015-2017年阅海湖水生态承载力指数分别为:0.32、0.34、0.33。阅海湖水生态承载能力整体呈弱可承载状况,生态系统抗外界干扰能力和自我恢复能力有待提高,氮是影响阅海湖水生态承载力最重要的指标,应从源头上减少氮等营养盐进入湖泊。     

太子河流域水生态功能Ⅱ级区的划分

流域水生态功能Ⅱ级区是实施流域层面水生生物多样性保护的重要依据. 以太子河流域为研究对象,开展分区指标筛选技术方法研究,通过指标的空间变异性、主导性及其与水生态因子相关性分析,从年均气温、年降水量、年蒸发量、高程、坡度、坡向和NDVI(归一化植被指数)等备选分区指标中筛选出适宜分区指标,在此基础上采用ISODATA(迭代自组织数据分析方法)非监督分类方法划分了太子河水生态功能Ⅱ级区. 结果表明,高程和NDVI具有良好的空间敏感性、主导性以及与水生态因子的相关性,可以反映地貌和植被对太子河水生态系统的影响,是太子河流域水生态功能Ⅱ级区划分的适宜指标. 采用上述指标可将太子河流域划分为3个水生态功能Ⅱ级区:①上游山地森林河流水生态亚区,平均海拔511m,区内以浅水性鱼类和激流性大型底栖动物为主;②中游丘陵森林河流水生态亚区,平均海拔282m,区内以溪流性鱼类和缓流性大型底栖动物为主;③下游平原农业河流水生态亚区,平均海拔65m,区内多受人类活动干扰,以耐污性大型底栖动物为主,少见鱼类.      

流域水生态系统健康与生态文明建设

健康的流域水生态系统是保障流域经济社会可持续发展的基础,解决我国严峻的流域水生态系统健康问题迫切需要开展以流域为基本单元的生态文明建设. 针对我国流域水生态系统健康现状,确立了流域生态文明的概念和内涵,提出了流域生态文明建设的基本框架和主要任务. 以保障流域自然生态系统的完整性、流域经济社会系统发展的可持续性、人居环境的生态性为内涵,构建流域水生态-经济社会复合生态系统的动态平衡是流域生态文明建设的基本框架. 流域生态文明建设的主要任务:①构建以水生态系统健康为目标的流域分区管理模式,优化国土空间开发;②健全流域的水环境质量基准和标准体系,科学确定生态系统保护阈值;③建立以流域生态承载力为约束的污染物总量控制技术,优化产业结构与布局;④以保障流域环境流量为前提,实现水资源生态利用;⑤加强人居环境生态建设,实现流域城市生态化发展;⑥加强生态制度建设,构建流域生态文明建设长效机制.该研究成果可以为实现流域人与自然和谐发展提供理论指导.      

三峡库区水生态分区初探

通过分析国内外水生态分区、水环境功能分区现状,研究了各种分区指标选取依据及指标体系特点。通过对比三峡库区已有的生态功能分区依据及指标体系特点,提出了已有分区指标体系的不足之处,即尚未充分考虑水生要素。在三峡库区流域自然要素及水生态特征的分析的基础上,建立了三峡库区流域水生态分区体系.明确了各级分区的主要内容与分区依据,提出了各级分区的特征指标,从而建立了流域水生态分区的指标与方法体系。结果表明,三峡库区流域包括2级水生态区。该研究在GIS技术支持下,采用多指标叠加分析和专家判断方法,将三峡库区流域划分为6个一级区,对不同分区的水生态系统特征及其所面临的生态环境问题进行了总结,为基于水生态区的环境管理提供了技术支撑。     

流域水生态功能区概念、特点与实施策略

我国正处在从传统的水质管理向水生态管理转变的关键阶段,水生态功能区是实施流域水生态系统管理的基本单元. 结合区划理论的发展,对国内外区划研究进展进行了系统总结,界定了水生态功能区的基本概念,提出了水生态功能区的基本特点及其在环境管理中的主要作用,辨析了水生态功能区与水功能区、生态功能区和主体功能区的关系,提出了水生态功能区实施的政策保障体系. 结果表明,水生态功能区是开展水生态系统健康评估、识别水生态功能和确定水生态保护目标的基本单元,具有基于流域单元进行划分、以水生态系统等级结构为主线、区域区划与类型区划相统一、陆地与水体保持一致性等特点;不同功能区在基本概念、法律和政策依据、分区目的、分区体系、分区指标和方法及其在管理中的作用等方面差异显著,水生态功能区是对上述功能区的发展、补充和完善;作为一个崭新概念,水生态功能区的实施需要从法律、机构、政策和技术等方面全面保障,在此基础上构建流域水环境综合管理技术体系,支撑流域生态文明建设.      

基于水生态系统结构特征的滇池流域水生态功能三级分区

水生态功能分区的目的是为了实现中国流域的"分区、分类、分级、分期"管理的精细管理理念,而水生态系统结构是水生态系统完整性的基础,也是区分不同区域生境特征与功能差异的重要指标.因此,为了实现更精细化的湖泊流域管理,在滇池流域完成水生态功能二级分区基础上,基于水生态系统结构特征进一步对滇池流域进行三级区划,进而反映流域水生态功能的空间异质性.以反映水生态系统结构的物理、化学与生物特征为依据,分别构建了滇池流域陆域与湖体的三级分区指标体系;通过对三级分区单元指标综合值进行聚类分级,最终将滇池流域的水生态功能三级分区划分为20个陆域区和4个湖体区,并利用底栖与藻类的生物数据对分区进行合理性评价.最后基于生态服务功能理论,结合滇池流域自身特点与管理需求,将滇池流域三级分区定义为不同的水生态功能类型.通过对滇池流域水生态功能三级分区的划分以及主体功能的确定,不仅为滇池流域水生态健康管理构建了空间管理单元,而且为湖泊水生态功能分区的研究提供了案例.     

青海湖流域生态安全评价

进行流域的生态安全评价,对于改善流域的生态环境,维护区域的可持续发展具有重要 的意义。本文选择自然生态环境状态指数、人文社会压力指数、环境破坏压力指数,构建了青海 湖流域生态安全综合评价指数模型,提取了生态安全指标,对2000 年青海湖流域的生态安全进 行了评价。结果表明,2000 年青海湖流域生态安全属于生态安全预警等级,流域生态安全面临着 较为严峻的挑战。气候变化和人类活动对青海湖流域的生态环境产生的负效应,也因此会影响到 区域的可持续发展,所以必须进行流域的综合治理,改善当地的生态环境。     

基于层次分析法的洞庭湖生态安全评估

采用"驱动力-压力-状态-影响-风险"模型,选取14项指标,构建洞庭湖生态安全评价指标体系.利用层次分析法确定各指标的权重,运用生态安全度计算模型,对2000,2005,2007年洞庭湖生态安全状况进行分级评价.结果表明,与20世纪80年代相比,2000年洞庭湖区评价级别处于安全状态;2007年处于一般状态,生态安全状态水平下降,状态得分值仅为基准年的57.2%.对状态做进一步分析可知,TP和Chl.a是造成洞庭湖水生态状况恶化的主要原因.     

海南岛生态安全评价

从生态安全涵义理解出发,建立了包括资源依赖性、生态环境状态、生态系统服务功能三方面在内的区域生态安全评价体系,提出区域生态安全系数概念和计算方法,并以海南岛为例,评价了其陆地生态系统安全,得出海南陆地综合生态安全系数为0.610,其生态服务功能安全性较高(0.772),而资源依赖性安全系数最低(0.468)。从研究可知,海南岛生态安全整体情况比较好,尤其是在水土保持、自然灾害抵制、空气净化等方面,但其能源的自给能力、生物多样性维持以及生活垃圾和污水的处理等方面都存在很大的不安全隐患,应采取科学合理的措施加以改善,从而构建海南岛安全的生态系统,实现区域可持续发展。     

生态脆弱性综合评价方法与应用

探讨了生态脆弱性评价的理论与方法,提出将生态脆弱度指数、生态弹性度指数和生态压力度指数作为生态脆弱性评价的基本判定指标,构建了“敏感-弹性-压力”的评价模型,其评价体系包括总目标层、分目标层、准则层和指标层4个层次,形成了综合指数方法、层次分析法和RS/GIS相结合的生态脆弱性评价方法.在方法研究的基础上,以川西滇北农林牧交错带为例,根据区域特征选取17个评价指标进行案例研究,定量评价了该区域生态环境的脆弱程度,分析了生态脆弱度的空间差异和不同区域生态脆弱性的主导成因.评价结果较为客观地反映了该区域生态环境状况,对于生态脆弱区的生态保护、资源利用和可持续发展具有指导意义.      

基于物元分析-DPSIR概念模型的重庆土地生态安全评价

构建基于驱动力-压力-状态-影响-响应（DPSIR）概念框架的土地生态安全评价指标体系,借助灰色关联模型进行赋权,引入物元分析法对重庆市土地生态安全进行评价,研究结果表明：①1997年重庆土地生态安全属于不安全等级,2001年属于较安全、2005年属于不安全、2009和2012年属于安全等级,表明1997~2012年重庆市土地生态安全总体呈现转好趋势,但由于关联度均小于0,土地生态安全的水平不稳定;②重庆市土地生态系统脆弱,承载干扰的能力较弱;③1997直辖后,经济社会的发展,环境保护意识的提升,政府部门生态环境建设力度和环保投入的加大是重庆市土地生态安全有效提升的保障.人口增加,经济社会以及城市化的快速发展,农业面源污染等是重庆市土地生态安全的制约因素;④该评价模型和指标体系适用性较强,评价结果较为客观,为土地生态安全评价提供了一个方法的参考.     

天目湖沙河水库水生态安全状况长期变化及影响因素

为构建更为合理的个性化水库水生态安全评价指标体系,以我国东南低山丘陵地区水源地型水库天目湖沙河水库为例,基于2010~2020年逐月水生态监测数据,分析了水库水生态安全状况长期变化特征及影响因素,提出了以满足沙河水库水生态服务功能为目标的生态安全评价方法.结果表明,季节上,夏秋季SD相对较低,而总磷（TP）、浮游植物叶绿素a（Chl-a）、高锰酸盐指数和蓝藻生物量（BM_c）相对较高;空间上,不同区域的水体透明度（SD）存在显著差异（P<0.05）,多年均值呈现河流区 < 过渡区 < 湖泊区的现象,其他指标均呈现出河流区较过渡区和湖泊区高的现象;垂向上,5~9月随热分层出现,许多指标出现分层,其中异味物质2-甲基异莰醇（MIB）和Chl-a在水深4 m处出现最大值,硅藻生物量（BM_b）和BM_c最大值分别在水深2 m和0.5 m处出现.基于水生态指标的变化特征认识,应充分考虑水库水生态安全的时空差异性,将水生态安全风险较高的春夏季作为评价期,以Chl-a为核心指标,结合SD和MIB等指标,通过建立关键指标与其他指标的相关关系,构建了沙河水库水生态安全评价体系;评价结果表明,沙河水库10年来水生态安全状况整体优良,但年际波动较大,不同区域的得分差异大,对于存在热分层的区域应采取季节性分3层采样调查数据进行评估.本研究表明在湖库水生态安全管理中选取个性化方案监测评估的必要性;总磷偏高和藻类疯长引发的水体透明度下降和异味物质含量升高是影响亚热带地区水库生态服务功能的主要因素,年际间较大尺度的水文气象条件变化给水库水生态安全带来较大不确定性.     

干旱区绿洲新疆石河子垦区地下水生态系统安全评价

为评价干旱区绿洲新疆石河子垦区的地下水生态系统安全状况,基于自然、生态、环境、社会和经济5个属性构建了地下水生态安全评价指标体系,运用主成分分析法和灰色关联分析方法筛选16个指标作为干旱区绿洲地下水生态安全评价指标,制定了适合于干旱区绿洲的地下水生态安全等级与评价标准,基于层次分析法和熵值法进行了指标权重分配,确定了各项评价指标在不同安全等级的隶属函数,应用模糊综合评判法对研究区内5个灌区的地下水生态安全状况进行评价.结果表明:①石河子灌区、金安灌区和玛纳斯灌区对基本安全级别的隶属度最高,分别为32.2%、35.4%和27.5%,3个灌区的地下水生态系统处于基本安全状态,区域面积占垦区总面积的51.8%;②莫索湾灌区地下水生态系统处于危机状态,相应的隶属度为27.2%,区域面积占垦区总面积的16.8%;③下野地灌区地下水生态系统处于不安全状态,相应的隶属度为28.8%,区域面积占垦区总面积的31.4%.研究显示,评价结果与实际情况基本相符,综合反映了该区域人类活动与地下水、生态系统的相互关系,证明了模糊综合评判法在干旱区绿洲地下水生态系统安全评价中具有一定的应用价值.      

基于能值生态足迹分析的宁海县可持续发展潜力评价

应用能值生态足迹模型开展区域可持续发展研究可有效避免传统生态足迹评估方法的不足,更准确地反映地区生态安全状态及可持续发展潜力.以国家“两山”基地——浙江省宁海县为例,利用能值生态足迹模型和生态安全评价模型,通过测算2003—2017年宁海县不同账户/用地类型生态足迹、人均生态足迹盈余/赤字、生态压力指数和生态可持续指数的变化及演变趋势来研究可持续发展潜力变化,旨在为国家“两山”基地生态安全评估和可持续发展提供指导.结果表明:2003—2017年宁海县能源账户人均能值生态足迹变化幅度远大于生物资源账户,各用地类型人均生态足迹占比大小表现为化石能源用地>水域>建设用地>草地>耕地>林地.2003—2017年宁海县人均生态承载力介于2.293~3.571 hm2之间;人均生态足迹介于1.148~4.070 hm2之间,并呈逐渐下降趋势;除2007—2010年外,研究期间其余年份均处于生态盈余状态.生态压力指数和生态可持续指数评估和预测结果表明,宁海县生态系统处于轻度不安全至较安全状态和弱可持续状态,表明近年来宁海县生态状况总体处于安全水平,经济社会发展给当地资源发展带来了一定压力,但生态可持续发展水平不断提升.因此,下一步应坚持生态优先不动摇,建立统一的生态价值核算方法和绿色生态价值考核指标体系;推进地区生态经济政策,促进生态价值的市场化;拓宽“两山”转化路径,提高产业化绿色水平,切实提升宁海县等国家“两山”基地生态环境承载力和可持续发展水平.      

基于PSO优化逻辑斯蒂曲线的水资源安全评价模型

论文引入“压力-状态-响应”框架模型构建区域水资源安全定量评价的指标体系,采用逻辑斯蒂（Logistic）曲线模拟区域水资源安全评价,公式中的参数采用粒子群算法（PSO）进行优化,并用灵敏度分析的方法对公式进行了可靠性分析。优化好的Logistic指数公式用于安徽省16个地级市水资源安全评价,计算得到各地级市评价指数和相应的评价等级,并对压力层、状态层、响应层子系统进行分析。评价结果表明,基于粒子群算法优化的Logistic指数公式用于区域水资源安全评价,具有合理性和可行性,能为区域水资源规划与管理决策提供科学依据。     

基于P-S-R模型的焦作市生态安全评价

文章基于焦作市社会、经济及生态环境现状分析,借鉴压力-状态-响应(P-S-R)模型,运用层次分析法构建一个涵盖指标层、因素层、准则层及目标层等4层次的城市生态安全评价指标体系。在用熵权法确定各指标权重的基础上,结合时间趋势法评价焦作市2001～2007年的生态安全状况。结果表明:2001～2003年间生态安全综合指数值分别为0.277 7、0.384 5、0.505 3,表示生态安全水平较低;2004～2007年间生态安全综合指数值在0.573 5～0.683 1之间,生态安全有所提高。整体来看,近些年来,焦作市的生态安全水平呈现不断好转态势。该研究可为了解焦作市生态安全现状,及其未来生态环境质量改善和生态安全规划管理提供依据。