基于改进层次分析法、CRITIC法与复合模糊物元VIKOR模型的河流健康评价

河流健康评价对河流水环境状况的诊断及农村地区的供水安全具有重要意义,其研究可为河流功能性治理与修复提供依据。构建河流健康评价体系,采用改进层次分析法、CRITIC法组合赋权,建立模糊物元VIKOR模型,对光洞河河流健康状态进行综合评估。结果表明：物理结构完整性、生物结构完整性、化学结构完整性的权重分别为0.25、0.30、0.45,水质指标是影响河流健康水平的主要因素;光洞河4个采样断面的健康水平具有明显的时空差异,枯水期闵家寨断面河流健康水平为病态,其余断面为亚健康,丰水期闵家寨、白马村断面河流健康水平显著提升,分别为中等、健康,其余断面变化相对较小;障碍度分析表明,枯水期河流污染物主要来源为土壤离子交换,丰水期水体污染物主要来源为农业生产活动,林地、草地对于污染物具有明显的阻碍作用,光洞河生态健康重要驱动力因素为Hg、As和Pd。     

蒲河流域河流生境质量综合评价及其与水质响应关系

河流生境是河流生物赖以生存的环境,是维持河流生态完整性、维护河流健康的重要因素。本文结合蒲河流域环境特点,运用层次分析法建立了蒲河流域河流生境质量评价体系,对流域内25个河段的生境质量状况进行了综合评价,并进一步分析了河流生境综合评价指数与河流水质的相关关系。结果表明:(1)蒲河流域25个河段的生境质量状况差异显著,其中1个河段的生境质量等级为好,5个河段为较好等级,16个河段为一般等级,3个河段为较差等级。(2)生境综合评价指数与TP、NH4+-N、CODCr呈负相关,生境质量评价体系中其他指标也与水质指标具有相关性,表明生境质量是影响水质的重要因素。     

桑沟湾养殖生态系统健康综合评价

桑沟湾是我国北方以筏式养殖利用为主的典型海湾,来自养殖的压力对海湾生态系统和养殖自身的健康发展产生了影响.利用《海洋养殖生态系统健康综合评价:方法与模式》建立的方法,对桑沟湾这一养殖生态系统的健康进行了综合评价.结果表明:桑沟湾养殖生态系统受到中等程度的压力,主要来自较高的养殖密度、较大的养殖面积和陆源营养盐的输入;生态系统状态等级为较好,其中水交换、水体环境和底质环境均为较好;自然生物群落状态为中等;生态系统响应中的养殖病害问题和养殖产品质量问题为中等.总体评价,桑沟湾养殖生态系统健康勉强达到较好水平,控制养殖密度和规模等措施是改善桑沟湾生态系统健康的必要途径.     

基于压力-状态-响应模型的黑河中游张掖市生态安全评价

生态系统服务的状态与生态是否安全密切相关，生态系统服务的正常发挥是实现生态安全的前提。近年来，中国西北荒漠-绿洲扩张速度加快，改变了生态系统服务的供给与传输，进而影响了区域生态安全。以典型荒漠-绿洲区域黑河中游的张掖市为例，基于压力-状态-响应模型，耦合生态系统服务理论，构建了黑河中游生态安全评价指标体系，评估了2001-2015年黑河中游生态安全演变趋势。研究结果表明黑河中游生态系统面临的资源消耗和环境污染压力越来越大，压力指数有所降低；部分地区出现植被退化、破碎化增加等现象，状态指数略有降低；在实施节水灌溉、产业转移、湿地保护等举措后，响应指数显著增加。总体来看，2001-2015年黑河中游生态安全水平呈现波动增长趋势，生态安全综合指数由0.3748增至0.5888，生态安全等级由"较不安全"达到"临界安全"状态，其中高效节水灌溉面积、生态用水量、地下水开采率等水资源相关要素是影响绿洲生态安全水平的主要因子。基于以上研究，提出了坚持生态保护优先、调整种植和产业结构、发展高效节水灌溉技术、提高公众生态保护意识等提高生态安全水平的相关对策与建议，以期为促进区域生态经济可持续发展提供支撑。     

城镇化背景下河流生境评价——以深圳市为例

城镇化背景下，河流生态系统退化趋势明显，有效评价河流生境状况是修复和保护河流生态系统健康的重要基础。深圳市作为全国经济发展的窗口城市，河流生境的调查研究十分匮乏。因此，为阐明深圳市不同城镇化程度的流域河流生境的差异与主要影响因素，对深圳市两个代表性流域的河流生境展开了研究。针对深圳市河流的生境特点，于2019年丰水期（8月）和枯水期（11月）对城镇化程度较高的深圳河流域的13个样点和城镇化程度较低的坪山河流域12个样点河段的生境状况进行定量调查与评价。采用综合评价法，从河床、河道和河岸带3个方面选取10个生境指标，构建深圳市河流生境评价指标体系和评价方法。结果表明：深圳河流域河流生境质量总体较差，生境评价等级为"良"、"中"、"差"的样点河段分别占7.7%、38.5%、53.8%；坪山河流域河流生境质量总体较好，生境评价等级为"优"、"良"、"中"、"差"的样点河段分别占8.3%、41.7%、41.7%、8.3%。方差分析结果表明两次调查河流生境状况无显著性差异，短时间跨度内河流生境状况变化较小；两个流域河流生境状况差异显著，城镇化程度较低的坪山河流域河流生境质量显著好于城镇化程度较高的深圳河流域。河流生境评估指标主成分分析结果表明人类活动强度、河岸稳定性、河道变化、底质、河岸土地利用及植被多样性是影响深圳市河流生境变化的主要因子。本文对河床、河道、河岸带3个方面分别提出针对性的修复建议，对深圳市河流的生境修复和保护具有重要的指导作用。     

基于河道-湿地-缓冲带复合指标的京郊河溪生态评价体系

河溪是陆地水环境的基本组成单位,对人类的生产,生活产生着重要的影响。河溪近自然生态评价是以自然状态河段为本底值,对人为活动或自然条件突变所造成的退化河溪生态系统的结构和功能作整体健康评判．基于河道-湿地-缓冲带复合指标的京郊河溪近自然生态评价体系以野外大量调查数据为基础,按照科学性、目标性、系统性、独立性、可操作性的原则,从生态、地貌、水文特征方面挑选相互匹配的22个定量指标和13个定性指标,将评价过程分为定性评价和定量评价,综合考虑两者的长处以避免评价结果过于主观．并由于该评价是基于多指标和多点调查得到的,评价的结果容易受到采样中随机性的影响,存在模糊性和概率性,因此,采用模糊概率评价的方法,构建该评价体系。并综合考虑一个平衡河溪水生生态系统的特点以及水环境特有的地形地质和群落状况等因素的差异,可以将河溪的近自然程度分为以下4个等级：Ⅰ自然状态;Ⅱ河溪受到轻微人类活动的侵扰（近自然状态）;Ⅲ河溪受到剧烈人类活动的侵扰（退化自然状态）;Ⅳ完全人工化,并在4个等级之间划分出3个过渡带,以表明河溪生态系统的动态转化过程．最后利用该评价体系对位于怀柔区二级水源保护区内的怀九河进行了分段近自然生态评价,以避免某调查点数值突变对整个河溪评价结果造成影响．     

城市河流健康评价指标体系构建及其应用

健康的城市河流既能够维持其生态系统的自然运转,又能够满足城市社会经济的正常需求,还能够为人类提供休闲娱乐的场所。基于城市河流健康的内涵,构建出包含自然生态、社会经济和景观环境等3个方面24个指标的城市河流健康评价指标体系。以漓江市区段为例,通过建立基于层次分析法的模糊综合评价模型对其进行健康评价。结果表明:漓江市区段复合生态系统的评价结果为(0.2193,0.3004,0.3261,0.1137,0.0405),处于中健康状态;其自然生态子系统、社会经济子系统和景观环境子系统的健康状态分别为中、优和良;水量、防洪能力、鱼类多样性指数和底栖动物多样性是漓江市区段健康的主要影响因素。该评价指标体系可为其它城市河流的健康评价提供参考。     

基于PSR的黄河河口区生态系统健康评价

根据压力-状态-响应(PSR)框架模型,从广义上定义河口区生态系统,将河口及毗邻的陆域、海域生态系统作为一个整体,从压力指标、状态指标、响应指标3个方面构建了黄河河口区生态系统健康评价的指标体系,以研究区1991年数据和相关国家标准为基准,2013年代表现况,利用综合指数法(CEI)评价了黄河河口区的生态系统健康状况。结果显示:黄河河口区生态系统健康评价的响应指数最高(0.9055),压力指数居中(0.8288),状态指数最低(0.6458),综合指数为0.7427。总体来看,与1991年相比,目前黄河河口区生态系统仍处于"健康"状态,但健康状况明显下降,其中状态指数下降最为严重。从区域轻度开发到人类活动强烈干扰阶段,黄河河口区存在过度捕捞、湿地不合理开发、浅海养殖过度及污染物排放等一系列影响生态系统健康的问题,应进行区域的生态恢复和科学管理。     

煤炭资源型城市生态安全评价——以锡林浩特市为例

煤炭资源型城市生态安全评价能够协调人口、资源和环境之间的矛盾,保障城市可持续发展。基于PSR模型,以煤炭资源型城市锡林浩特市为研究区域,从生态环境和社会经济方面共选取了33个指标因子,构建了煤炭资源型城市的生态安全评价指标体系,运用熵权TOPSIS法进行了城市生态安全综合评价,并通过障碍度模型对城市生态安全的主要障碍因子进行了研究。研究结果表明:(1)2008—2017年锡林浩特市生态安全水平总体呈缓慢上升趋势。生态安全综合评价指数从0.464上升到0.553,安全等级由较不安全转为临界安全状态;(2)10年间PSR三大指数表现出不同变化特征。压力指数呈下降后上升再小幅下降的变化趋势,状态指数呈波动上升趋势,响应指数呈快速上升趋势;(3)子系统的障碍度分析表明压力系统的障碍度最大,是影响煤炭资源型城市生态安全的首要因素。子系统的障碍度变化趋势表现为:压力系统和状态系统的障碍度均不同程度增大,响应系统的障碍度越来越小;(4)单项指标的障碍度分析表明影响该资源型城市生态安全的主要障碍因子集中在压力系统和状态系统,10年间最大障碍因子经历了从城镇化率到矿区面积的演变。     

雄安新区河流健康评价

雄安新区地理环境敏感,生态环境较为脆弱,研究新区河流健康对维护区域水生态平衡,实施京津冀协同发展战略及疏解北京非首都功能具有重要意义。以雄安新区4条河流为研究对象,基于高分二号遥感影像、地理信息数据和实测数据,构建由水文水资源、河流水质、河流底泥、河流生物、河流生境和社会服务构成的河流健康评价指标体系,并用主客观赋值法得到各指标的综合权重,进而计算河流的综合健康指数,以此对河流健康情况进行评价。结果表明不同河流的准则层指标的健康指数和河流综合健康指数存在差异性,其中白沟引河综合健康指数为0.640,处于健康状态;府河的综合健康指数为0.484,处于亚健康状态;瀑河和孝义河均处于病态,综合健康指数为0.269和0.228。总体表现同一河流不同河段以及不同河流存在明显的空间异质性,府河和白沟引河的健康状态明显好于孝义河和瀑河,同时除孝义河不同采样点的健康情况没有差别,府河、瀑河和白沟引河三条河流不同采样点之间的健康状况存在一定的差别,河流入淀处健康状况普遍比中游健康状况好。这为后期生态需水及其整个新区的生态功能提升提供了参考依据。     

Assessment of river health based on an improved entropy-based fuzzy matter-element model in the Taihu Plain,China

Rivers are valuable to human beings because of their various functions. Unfortunately, ecological integrity of rivers has been seriously threatened by human activities, resulting in poor river functions. It is thus necessary to evaluate and maintain river health. Meanwhile, it is challenging to comprehensively assess river health with a single method alone. It is therefore relevant to combine the advantages of multiple methods in river health assessment. By classifying and characterizing river functions, we first established an indicator system for river health assessment in plain river network regions. We then assessed the health status of the Taihu Plain in terms of an improved entropy-based fuzzy matter-element model. We found that the overall health status of the Taihu Plain is below “good”. In particular, the health status of Yang-Cheng-Dian-Mao and Hang-Jia-Hu Region is “moderate”; the Wu-Cheng-Xi-Yu Region displays the poorest natural and social river functions. We also found that flood control is the most important influential factor in river health. Our findings suggest that rivers in the Taihu Plain must be restored to maintain their health, with the Wu-Cheng-Xi-Yu Region that must be restored preferentially, and that the river function of flood control must be improved at the scale of whole watershed. Comparing with other four commonly used comprehensive assessment methods, our improved entropy-based fuzzy matter-element model outperforms in reflecting objective fact and can be applied to river health assessment. Our results are generally consistent with existing studies, confirming that the proposed method for river health assessment is effective and feasible. Therefore, it provides a useful reference for river health assessment in other plain river network regions.     

河流生境的评估方法及应用的研究进展

河流生境是水生生物赖以生存的物理、化学和生物环境的综合体, 是河流生态系统的重要组成部分。河流生境评价有助于掌握河流的生态健康状况, 识别河流退化的原因, 为河流的生态修复提供依据。文章梳理总结了20世纪80年代至2018年文献中报道的全球范围内河流生境评估的方法, 然后根据每种方法的侧重点和目标, 将它们分为预测模型法和多指标综合评估法两种类型, 并比较了它们各自的优势和不足。预测模型法适于长期的生境动态监测, 但该方法需要以自然无干扰的河流为参照, 并且需要大量历史数据, 统一评估不易实现; 多指标综合评估法评估相对快速方便, 但评估过程复杂, 且评价标准不一, 结果有一定的局限性。这些方法的适用范围从中小型的可涉水河流到较大的不可涉水河流, 但适用于大型不可涉水河流的生境评估方法和案例非常有限。通过分类整理, 发现我国河流生境评估方法多是参考国外几种常用的河流评估方法, 种类单一, 而且多是针对个别河流, 并且未对这些河流所在的流域的生境状况进行深入研究, 广适性较差。因此, 文章从以下几个方面对我国河流生境评估体系的发展提出几点建议: (1)确定科学和标准化的评分指标, 因地制宜, 以满足不同河流特征; (2)扩大评估范围, 从流域和景观尺度开展生境监测, 关注全流域的健康状况; (3)扩大时间尺度, 建立模型, 进行长期的动态评估; (4)鼓励政府宏观规划, 促进不同管理部门间的合作, 整合不同地区的河流生境数据并建立国家尺度的河流生境大数据库, 以实现我国河流生态健康的维护和流域的可持续发展。     

基于景观格局分析的雄安城市湿地生态健康评价

城市湿地是城市生态系统的重要组成部分。近年来，高度的城市化发展使城市湿地原有的自然生态本底和水文特征发生根本性的变化，严重威胁到湿地生态系统的安全。为了维持良好的城市环境质量，如何维持和保护城市湿地的生态健康和可持续发展成为人们关注的热点问题。选择雄安城区（起步区、安新组团和容城组团）为研究对象，借助ArcGIS平台对Landsat遥感影像进行地类的提取和划分，采用Fragstats软件对研究区景观格局进行分析；在此基础上，利用"压力-状态-响应"模型，构建雄安城区湿地生态系统健康评价指标体系，探讨湿地的生态系统健康状况。研究结果表明：研究区耕地和建设用地占地面积大，其完整性、聚合程度和连通性优于其他景观类型；水域、未利用地和林地占地面积小，受人为活动影响，破碎化程度高，连通性比较差。研究区整体景观破碎度、聚合度较高，连通性和均匀度不显著。研究区湿地类型主要为坑塘和沟渠，湿地分布不均匀，呈现南多北少的格局；沟渠占地面积较大，完整性和连通性较好；坑塘连通性较差，破碎化程度、聚合度高于沟渠。研究区湿地生态健康综合指数为0.262，处于不健康状态，人为活动和气候是影响湿地生态环境的重要因子，急需加强湿地保护和修复工作。本研究结果为雄安新区的可持续发展和保护城市湿地资源提供理论依据。     

城市生态安全及其动态评价方法

城市生态安全是人类生存和发展的一个重大课题。当前,城市生态安全正严重威胁着城市的可持续发展。全面了解城市生态安全状况是维护城市持续发展的基础。而城市生态安全的研究仍处于起步阶段,在吸取现有的国内外相关研究成果的基础上,探讨了城市生态安全的内涵和动态特征,分析了城市生态安全问题。对城市生态安全的评价方法进行了研究,提出了城市生态安全状态评价的指标体系和评价模型,趋势分析模型,以及基于状态评价与趋势分析的城市生态安全动态评价方法。     

Very-broad-scale assessment of human impacts on river condition

1. Management of whole rivers and river catchments requires a comprehensive set of information about river condition and use, both existing and historical, and the links between them at regional, state or national scales. This paper outlines a new approach to the assessment of river condition, using a small team was able to assess 210 000 km of rivers across more than 3 million km² of Australia in little more than a year. 2. The approach was driven by a hierarchical model of river function, which assumed that broad‐scale catchment characteristics affect local hydrology, habitat features, water quality and, ultimately, aquatic biota. The model provided the basis for selecting important ecologically relevant features that indices should represent. For each reach of each river we derived a biological index and an environmental index based on measures quantifying catchment and hydrological condition, and habitat and water quality condition. Data came from existing state and national databases, satellite images, site measurements and process models. 3. All indices were calculated as deviation from a reference condition, were range‐standardised and were divided into equivalent bands of condition. Amalgamation of index components and of sub‐indices was determined by consideration of their ecological effects; for example, general degradation might be additive, but toxic effects of one component would override all others. 4. Several internal and external validation methods were employed, with the all‐important validation of the final assessments undertaken by comparison with a similar index based on locally measured data. 5. The environmental assessment classified 14% of reaches as largely unmodified, 67% as moderately modified and 19% as substantially modified by human impacts. The biological assessment based on site assessments and modelled data using invertebrates indicated that 70% of reaches were equivalent to reference condition and that 30% were significantly impaired. Catchment disturbance, elevated sediment and nutrient loads, and habitat degradation all contributed to these results. These impacts have all occurred during the last 200 years (post‐European settlement). 6. Partly as a result of the assessments of this study the Australian Government has begun to adopt a more environmentally sustainable approach to broad‐scale water management.     

北京市白河和潮河流域生态健康评价

选取北京市重要的饮用水源密云水库上游白河和潮河流域,结合北京山区流域生态现状,构建了涵盖水域生境结构、水生生物、生态压力和陆域生态格局与功能、生态压力5大类13项指标的评价指标体系,开展了流域生态健康评价。结果表明白河和潮河流域的健康状态整体处于良好等级,但水生生物和陆域生态格局状况相对较差。14个子流域的健康状况差异并不显著,琉璃河、白河下段、汤河上游的健康状况相对较好,潮河中下段和小汤河的健康状况相对较差。流域内不合理的畜禽养殖、岸边带种植及民俗旅游是导致流域生态健康退化的主要原因,建议加强污染负荷排放的控制和监管涉水活动对水生生境的干扰以改善流域健康状况,并重点关注可指示水生态系统早期退化的生物指数,以实现可持续性和适应性的流域管理,保障密云水库的水生态安全。     

基于改进TOPSIS方法的三峡库区生态敏感区土地利用系统健康评价

土地利用系统健康评价研究能够有效引导土地合理利用,协调城市发展与自然生态保护之间的矛盾。构建基于PSR模型的土地利用系统健康评价指标体系,并采用改进TOPSIS方法对三峡库区生态敏感区的典型区域—重庆市进行实证分析。结果表明:1)研究区土地利用系统健康综合分值整体呈现T型带状分布格局,可分为四个健康等级,即健康、临界健康、不健康、病态。2)渝东北、渝东南和重庆市西南片区部分地区因其土地生态系统脆弱敏感,土地利用风险性大和生态系统稳定性差,土地生态系统呈现病态和不健康状态,属于高风险-高压力区域;重庆市主城区环线区域因其属于城市核心拓展区和人类活动频繁区域,人口压力指数和土地利用压力指数较大,土地利用风险性较小,健康度较为良好,是低风险-中度压力区域。3)PSR模型能够较好地改变现有研究主要关注自然资源环境的状况,更准确地反映土地利用系统健康的各要素之间的关系和影响土地生态系统健康的关键因素,为三峡库区生态敏感区土地利用系统健康状态起到一定的预警作用。4)以改进TOPsis方法计算土地利用系统健康指数,消除了不同指标量纲的影响,并能充分利用原始数据的信息,能充分反映各方案之间的差距,客观真实的反映实际情况。5)为保障三峡库区生态敏感区土地利用系统的健康发展,应加强土地利用规划与调整,控制人类过度开发,维持生态系统正常功能。     

Defining and measuring river health

1. Society benefits immeasurably from rivers. Yet over the past century, humans have changed rivers dramatically, threatening river health. As a result, societal well-being is also threatened because goods and services critical to human society are being depleted. 2. ‘Health’— shorthand for good condition (e.g. healthy economy, healthy communities) — is grounded in science yet speaks to citizens. 3. Applying the concept of health to rivers is a logical outgrowth of scientific principles, legal mandates, and changing societal values. 4. Success in protecting the condition, or health, of rivers depends on realistic models of the interactions of landscapes, rivers, and human actions. 5. Biological monitoring and biological endpoints provide the most integrative view of river condition, or river health. Multimetric biological indices are an important and relatively new approach to measuring river condition. 6. Effective multimetric indices depend on an appropriate classification system, the selection of metrics that give reliable signals of river condition, systematic sampling protocols that measure those biological signals, and analytical procedures that extract relevant biological patterns. 7. Communicating results of biological monitoring to citizens and political leaders is critical if biological monitoring is to influence environmental policies. 8. Biological monitoring is essential to identify biological responses to human actions. By using the results to describe the condition, or health, of rivers and their adjacent landscapes and to diagnose causes of degradation, we can develop restoration plans, estimate the ecological risks associated with land use plans in a watershed, or select among alternative development options to minimize river degradation.