应用生物完整性指数评价我国河流的生态健康

河流生态健康评价是开展流域水生态健康评估和管理的重要技术基础,生物完整性是评估流域生态完整性的重要构成指标.基于生物群落特征参数的多参数指数（MMI）和预测模型的样点物种组成观测值与期望值比值的O/E指数（O,观测值;E,期望值）,是应用最广泛的评价生物完整性的两个重要指数;美国和欧盟等都已建立完善的基于生物完整性指数评价水生态健康的国家和地方规范.本文综述了MMI和O/E指数的基本概念和构建方法,比较了两者的共同点和优缺点;回顾了两者的发展简史和国内外的应用现状,分析了目前我国对MMI和O/E指数研究与应用的现状和不足,并提出了国内未来研究和应用MMI与O/E指数的建议.     

流域水质预警体系研究与应用进展

流域水质预警是水质监控管理的重要组成部分,完善的流域水质预警体系可为流域水污染处理提供充足时间和所需信息,有效削减水污染对水环境造成的影响.对国内外的流域水质预警体系研究进展分别从预警体系目标、预警指标、预警阈值及模拟模型4个方面进行了综述,并且对目前国内外典型流域水质预警体系进行了分析.结果表明:流域水质预警体系目标主要从流域水体功能和水体污染风险2个方面进行考虑;预警指标可分为物化和生物毒性指标2类,生物毒性指标可弥补物化指标的不足,但不能完全替代,二者联合并施是未来预警指标筛选的发展方向;预警阈值的制定依据环境质量标准、排放标准、水质现状及污染源特征等信息,采用单指标多次报警、多指标联合报警或物化与生物毒性指标联合报警等方式,可提高预警体系的稳定和可靠性;污染物迁移转化模型已有一些成熟应用,但大部分模型依然需要大量的参数和历史数据才能保证准确性,因此对于大型流域难以适用.目前我国还未有国家层面完整的流域水质预警体系和相关流程在应用,特别是缺乏可靠的污染物迁移转化模型.未来应从建立典型流域水质预警体系着手,集成地方流域成熟应用的污染物迁移转化模型,逐步完善国家层面的流域水质预警体系,为我国流域水质安全提供保障.      

底栖生物完整性指数的构建及生物基准的确定

基于2009～2013年7个航次渤海湾天津段的大型底栖动物和水质、沉积物环境数据,结合国内外已有的研究结果,首次尝试采用AZTI海洋生物指数以及水质和沉积物质量确定参考点,同时采取标准化方法筛选生物指标,确定各指标的阈值分级标准,从而构建出生物完整性指数.取参考点生物完整性指数值的90%分位数作为基准值,得出该海域生物基准值为5.适用性验证结果表明,生物完整性指数能够较好地指示研究区受干扰的生态质量状况,较为敏感地响应营养盐及重金属压力,也适用于评价该区域的底栖生态质量状况.因此,采用生物完整性指数法来确定生物基准是合理可行的.     

苏州河大型底栖动物群落结构初步研究

在调查苏州河大型底栖生物群落结构季节变化的基础上，计算了几种生物学指数，并根据指数值对苏州河底泥污染程度进行分级。研究结果表明：所调查的苏州河上海河段的底栖动物类群较少，属于贫底栖动物水域环境，生物学评价结果表明，苏州河基本上是中等-严重污染状态，与水质理化指标变化情况基本一致。除Goodnight修订指数外，Shannon-Weaver多样性指数和均匀性指数在综合评价苏州河上质上是适用的。     

浑太河流域鱼类生物完整性指数构建与应用

为了解决在不同区域和不同河流类型间等大尺度范围内F-IBI(鱼类生物完整性指数)评价方法体系的建立问题,以浑河-太子河(下称浑太河)流域为研究区域,构建符合区域性特征的生物完整性评价体系并进行应用研究. 于2014年5月对浑太河流域32个采样点的鱼类进行采样调查,根据鱼类群落特征的空间差异和浑太河流域水生态分区,将采样点分为中上游和下游区域两种类型. 通过综合栖息地和水质的标准化方法确定参照点和受损点,依据候选指标分布范围检验、敏感性分析和相关性检验,筛选出浑太河流域中上游F-IBI核心指标包括总物种数、Shannon-Wiener多样性指数、鲤形目鱼类物种数百分比、雅罗鱼亚科个体数百分比、鳅科鱼类物种数百分比、鲈形目鱼类物种数百分比、杂食性鱼类物种数百分比、肉食性鱼类物种数百分比、敏感性鱼类个体数百分比等9个指标;下游筛选出F-IBI核心指标包括总物种数、Shannon-Wiener多样性指数、鮈亚科鱼类物种数百分比、鲈形目鱼类物种数百分比、虾虎鱼科鱼类物种数百分比、中上层鱼类物种数百分比、东北特有鱼类物种数百分比、无脊椎动物食性鱼类物种数百分比、耐受性鱼类个体数百分比等9个指标. 分别提出了浑太河流域中上游和下游的参数标准化公式和健康评价标准,依此将浑太河流域健康状态划分为极好、好、一般、差和极差5个健康等级. 评价结果表明,浑太河流域健康状况整体偏差,在32个采样点中,健康状况处于差和极差的采样点占采样点总数的37.5%,一般的采样点占21.88%,仅有6.25%的采样点处于极好状态. Pearson相关性分析结果显示,F-IBI分值与电导率、ρ(BOD₅)、ρ(COD_Cr)、ρ(NH₃-N)和ρ(TN)均呈显著负相关,而与栖息地综合指数呈显著正相关,表明F-IBI可有效评估浑太河流域的健康状况.      

基于改进DPSIR模型的京津冀地区优先回补地下水水源地筛选方法

京津冀地区地下水水源地超采问题严重,引发了地下水水位持续下降等一系列问题,南水北调中线输水贯通为该地区地下水水源地的回补涵养提供了契机;然而,京津冀地区众多地下水水源地在回补条件和回补需求等方面各异,在有限回补水源条件下,亟需建立该地区地下水水源地回补优先性评价和分级方法,从而筛选出可优先回补的水源地.借助DPSIR(驱动力—压力—状态—影响—响应)评价模型理念,在综合分析地下水水源地产生资源环境问题的根本原因、存在压力、不利状态、对人类社会的影响以及地下水回补工程产生的响应基础上,解析影响地下水回补的关键因素,并以此为依据进行专家咨询和评分,建立了涵盖5个准则和21个指标的综合评价指标集.在阈值确定和数据标准化基础上,依据评分数据确定各准则和指标权重,最后通过综合指数法构建基于DPSIR模型的地下水水源地回补优先性评价体系,并对京津冀地区具有代表性的76个浅层地下水水源地进行了评价和分级.结果表明:以南水北调中线工程为轴,分布在山前冲洪积扇的32个浅层地下水水源地为优先和较优先回补等级,从山前至中部平原地下水水源地回补优先性逐渐变差;回补水源类型、浅层含水层储水空间、区域浅层地下水质量、浅层含水层防污性能是影响评价结果的最重要指标.研究显示,位于京津冀山前的冲洪积扇地区的地下水水源地应最优先考虑回补,中部平原地下水水源地大多为一般或暂不考虑,东部平原区地下水水源地普遍不适宜回补.该评价方法指标选取和权重计算科学客观,可为京津冀地下水水源地的涵养提供标靶和决策的理论支撑.      

巢湖流域水资源可持续性评价方法研究

水资源可持续性评价模型(WRSEM,Water Resource Sustainability Evaluation Model)能够定量地评价流域水资源的可持续性,是流域水资源管理的一个有效工具。本文为了科学地衡量巢湖流域水资源开发、利用和管理的可持续性,构建了巢湖流域水资源可持续性评价模型和评价指标体系。巢湖流域水资源可持续性评价指标体系由4个一级指标(经济效率、社会公平、环境保护和保障能力)和20个二级指标构成。最后根据相对权重综合计算得到流域水资源可持续性指数。评价结果表明了巢湖流域水资源可持续性的程度,同时研究结果为巢湖流域水资源管理及其相关政策制定提供了科学依据。     

水域生态及生物资源保护

本文讨论了水域生态及生物资源保护．认为生物资源的保护重点是生物多样性。生物多样性一般认为包括三个层次：基因多样性、物种多样性及生态系统多样性。基因多样性是每一生物的基因所含的总的遗传信息，物种多样系指活的机体的品种和变异，生态系统多样性则为生境和生物群落的巨大变化以及生态系统中生态过程的变化．生物多样性的消失是不可逆的。本文强调保护生物多样性的重要性，并提出要制汀政策和建立保护系统才能奏效。     

大型底栖动物生物评价指数比较与应用

采用不同生物指数评价河流健康,结果往往有差异,如何识别各种生物指数的关系和适用性成为亟待解决的问题.基于太子河流域大型底栖动物群落研究,比较了5种大型底栖动物生物指数评价结果的差异.结果表明,5种指数具有极显著的相关性,但由于健康等级划分标准差异,造成不同指数的健康评价等级存在一定差异.同时分析了不同指数对不同类型人为活动影响的敏感性,研究其在河流健康评价中的适用性.结果表明在太子河流域中,BI指数与土地利用类型和溶氧具有较好的相关关系,对这两类的干扰具有较好的指示作用;FBI指数对酸污染和氨氮污染具有较强的指示作用;ASPT指数与耗氧相关的水质指标有较强的负相关;B-IBI指数与总氮呈显著的负相关关系,可较好指示氮污染,而且B-IBI指数与其他类型人为干扰活动均呈显著的相关关系,对土地利用和水质污染也具有较好的指示作用.综上所述,大型底栖动物BI指数和ASPT指数应该分别适用于评价流域土地利用和水化学指标对河流生态系统的影响,而B-IBI可用于评估多种类型人为干扰活动.     

制定湖泊营养物基准的技术方法研究进展

湖泊营养物基准是指用可信的科学数据表示水中营养物的允许浓度和生态指标的阈值,是制定富营养化标准、评价湖泊状态依据。文章分析了国外制定湖泊营养物基准的方法:参照状态法、输入-响应模型法和机理推断法,并概述了目前湖泊富营养化预测模型。通过分析对比,提出了适合我国湖泊营养物基准制定的技术方法及思路。     

Multi-indicator assessment of water environment in government environmental auditing

This study focused on a multi-indicator assessment methodology for governmental environmental auditing of water protection programs. The environmental status of Wuli Lake in China was assessed using the global indicators （driver-status-response） developed by the Commission on Sustainable Development, and four additional indicators proposed by the author： water quality, pollution load, aquatic ecosystem status, and lake sediment deposition. Various hydrological, chemical, biological and environmental parameters were used to estimate the values of the indicators for assessment of environmental status of the lake based on time series data sets for twenty years. The indicators proposed can be customized to meeting the needs for particular assessment of water protection programs. This method can be used to evaluate the performance of national environmental protection programs and provide technical support for environmental auditors.     

水环境安全预警系统研究进展

目前水环境安全预警系统主要包括两大类,一类是以理化监测为基础的水质预警预报系统,另一类是以生物监测为基础的生物预警系统.对2种预警系统的特点、类型、研究现状进行了详细的介绍,同水质预警相比,生物预誓的优点是通过生物效应,综合反映一种或多种环境污染物的浓度、生物有效性、及其对生物体的毒性;同时,生物预警成本较低,适宜推广应用.生物预警的缺点是误警率相对较高,由于生物个体对化学物质反应的不确定性,很难根据观测效应来确定产生效应的原因,在实验室受控条件下,生物个体表现出良好的线性反应,但在实际环境中,监测数据可能较为分散,干扰结果分析.现阶段水环境安全预警系统的发展趋势为:(1)预警系统的数字化、自动化;(2)水质预警系统和生物预警系统相结合;(3)生物早期预警技术强调生物和电子信号处理、统计学等先进技术的综合运用.     

Analysis of water temperatures in Conowingo Pond as influenced by the Peach Bottom atomic power plant thermal discharge

Numerical surface water hydrodynamic and transport models have been traditionally applied to predict power plant thermal impacts under design conditions. The need to understand both thermal impacts and receiving water biogeochemical impacts and associated ecological and health risks under highly variable transient conditions on seasonal to annual time scales necessitates the use of predictive multidimensional modeling systems. Over the last decade, three-dimensional hydrodynamic and reactive transport modeling has matured from a research subject to a practical analysis technology. Simultaneously, computational requirements for realistic three-dimensional modeling have changed from super computers and high-end workstations to economical commodity personal computers. This paper describes a three-dimensional surface water model system, the Environmental Fluids Dynamics Code (EFDC), capable of addressing a variety of power plant impact issues, including thermal transport, water quality-eutrophication, and toxic contaminant transport and fate, in surface water systems. The development history of the model and its previous applications, as well as its theoretical and computational formulations are presented. Model extensions addressing coupled near- and far-field thermal transport due to high velocity cooling water discharges are discussed in detail. To illustrate the model’s capabilities, preliminary results of thermal transport in Conowingo Pond associated with the Peach Bottom Atomic Power Station’s (PBAPSs) discharge are presented and compared with field observations.     

河西走廊水资源供需平衡及其对农业发展的承载潜力

河西走廊是甘肃省主要经济地区之一,河西走廊未来的经济发展规模在很大程度上取决于本地区水资源的承载能力。本文在水量平衡原理的基础上,对河西走廊水资源的供需平衡和水土资源平衡状况以及水资源对农业发展的承载潜力进行了分析计算,并建立了相应的数学模型,指出了河西走廊水资源的潜力巨大,只有在发展节水型农业和水资源合理、高效利用的条件下才能提高农业用水的承载潜力。     

基于熵权法的节水型社会建设区域类型分析

针对节水型社会建设中重点不突出、目标不明确的问题,通过熵权法及模糊综合评价法建立了节水型社会区域类型评价模型。从水资源、社会经济和节水潜力3个方面构建了包含12项指标的节水型社会区域类型评价体系。采用熵权法计算区域类型评价指标的权重向量,通过模糊综合评价法计算出不同区域在水资源条件、社会经济条件、节水潜力大小的评价值,进而得到相应的节水型社会建设区域类型。将模型应用到陕西省节水型社会建设区域类型划分中,从结果可以得出关中为“中度缺水-中度发达-潜力较小”型、陕北为“严重缺水-较发达-潜力较大”型、陕南为“轻度缺水-欠发达-潜力较大”型。该模型能够较客观地反映出节水型社会建设的区域特点及建设重点,应用实例具有普遍适用性。     

水资源转移利用的利益补偿测算：模型构建与应用

水资源转移利用的利益补偿不仅关系到水资源重新配置的效率和效益的实现,同样还关系到不同用水主体之间利益的公平共享和资源的可持续利用。为科学合理地测算不同用水主体之间水资源转移利用的利益补偿额度,构建了水资源转移利用利益补偿测算模型。该模型综合考虑了合作贡献、资源投入、用水效率、风险承担和社会公正等因素对收益分配的影响,并运用粗糙层次分析法（RAHP）来确定各种指标的权重,然后在此基础上对用水收益分配和利益补偿进行测算。最后,通过诸暨陈石灌区用水转移的实例应用验证了该模型的可行性和科学有效性。同时实例研究表明实践中的农业用水主体没有充分分享到因水资源转移利用而产生的增加收益,亟待提高农业节水主体应得的利益补偿额,保障农民利益。     

Aquatic ecosystem protection and restoration: advances in methods for assessment and evaluation

Many methods and criteria are available to assess aquatic ecosystems, and this review focuses on a set that demonstrates advancements from community analyses to methods spanning large spatial and temporal scales. Basic methods have been extended by incorporating taxa sensitivity to different forms of stress, adding measures linked to system function, synthesizing multiple faunal groups, integrating biological and physical attributes, spanning large spatial scales, and enabling simulations through time. These tools can be customized to meet the needs of a particular assessment and ecosystem. Two case studies are presented to show how new methods were applied at the ecosystem scale for achieving practical management goals. One case used an assessment of biotic structure to demonstrate how enhanced river flows can improve habitat conditions and restore a diverse fish fauna reflective of a healthy riverine ecosystem. In the second case, multitaxonomic integrity indicators were successful in distinguishing lake ecosystems that were disturbed, healthy, and in the process of restoration. Most methods strive to address the concept of biological integrity and assessment effectiveness often can be impeded by the lack of more specific ecosystem management objectives. Scientific and policy explorations are needed to define new ways for designating a healthy system so as to allow specification of precise quality criteria that will promote further development of ecosystem analysis tools.     

试探黄河近代三角洲的优势、问题及对策

黄河近代三角洲拥有丰富的天然油气资源、土地资源、生物资源和水资源、并具有建深水港条件,但由于黄河尾闾流路多变,油、气资源发现较晚,生态环境脆弱和文化教育程度低等原因,长期以来,国民经济发展规模、速度和水平远不及长江和珠江两个三角洲。为振兴三角洲经济、开发富饶资源,其对策是:稳定黄河尾闾流路,加速黄河海港建设,大力发展以石油和农产品为中心的工业生产,狠抓中低产田改造,建设农牧渔业基地,保护自然环境,建立良性循环的生态系统。     

水资源规划优化技术研究进展及展望

文章针对水资源管理与规划的发展过程,详细论述了水资源系统管理与规划中常用优化技术的国内外研究成果及应用。根据是否考虑了模型参数或者模型结构的不确定性问题,将优化模型分为确定性优化模型和不确定性优化模型,同时对每种优化技术做了简要介绍,通过对不确定性优化模型的详细介绍指出了不确定性优化是当前水资源系统优化的热点;同时指出当前不确定性优化技术存在的问题,未来不确定性优化技术发展方向为多种不确定性以及多重效益的综合考虑等。