河流健康評(píng)價(jià)：理論、方法與實(shí)踐.pdf

1、河流生態(tài)系統(tǒng)是生物圈物質(zhì)循環(huán)的重要通道,河流健康則是全面審視河流生態(tài)系統(tǒng)的嶄新概念。隨著河流管理從單一的污染防治及工程整治向綜合考慮水體修復(fù)與生態(tài)保護(hù)的河流生態(tài)系統(tǒng)管理方式轉(zhuǎn)變,旨在從水質(zhì)、生物、生態(tài)等眾多角度綜合評(píng)估河流系統(tǒng)狀況、改進(jìn)河流管理的河流健康概念得以提出并受到更多的關(guān)注,已經(jīng)成為河流或流域管理的國(guó)際趨勢(shì)。長(zhǎng)江三角洲地區(qū)為典型的平原河網(wǎng)區(qū),河網(wǎng)水系不但是具有區(qū)域地理地貌特征的生態(tài)廊道和重要生境,而且也是體現(xiàn)典型江南水鄉(xiāng)特色的自

2、然與人文景觀,但伴隨著區(qū)域近年快速的城市化進(jìn)程,人類對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的干擾日趨嚴(yán)重。在此背景下,論文以河流健康為主線,從環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)、水利科學(xué)等多學(xué)科交叉視角,運(yùn)用理論研究與實(shí)證分析相結(jié)合的方法,系統(tǒng)探討河流健康評(píng)價(jià)的理論、方法與實(shí)踐,以期補(bǔ)充和完善正在發(fā)展過(guò)程中的河流健康理論與方法體系,并為區(qū)域河網(wǎng)水系的合理保護(hù)和恢復(fù)提供有效工具。 論文系統(tǒng)梳理了國(guó)內(nèi)外河流健康與河流管理的研究歷程,運(yùn)用內(nèi)容分析法辨析了河流健康的重要概念和

3、基本內(nèi)涵,基于空間尺度和時(shí)間尺度明確了河流健康的時(shí)空維度,探討了河流健康的基本特征與關(guān)鍵問(wèn)題、學(xué)科基礎(chǔ)與相關(guān)理論、評(píng)價(jià)原則與管理原則,從主要手段、基本程序、關(guān)鍵方法等角度嘗試提出河流健康評(píng)價(jià)的方法體系。論文以上海地區(qū)為案例區(qū)域,結(jié)合歷史環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)、河流整治數(shù)據(jù)、遙感解譯數(shù)據(jù)的收集,通過(guò)2007年野外調(diào)查及實(shí)地監(jiān)測(cè),開(kāi)展河流健康評(píng)價(jià)的實(shí)證研究；以蘇州河水系為重點(diǎn)開(kāi)展河流健康狀況評(píng)估,以中心城區(qū)河流為重點(diǎn)進(jìn)行河流健康恢復(fù)評(píng)估,并從管理框架

4、、管理目標(biāo)、管理策略、管理機(jī)制等方面提出上海地區(qū)河流健康的適應(yīng)性管理對(duì)策。論文主要研究結(jié)果體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1)重點(diǎn)辨析和解構(gòu)河流健康內(nèi)涵,識(shí)別河流健康評(píng)價(jià)的時(shí)空特征。論文運(yùn)用內(nèi)容分析法對(duì)中外文獻(xiàn)近10-15a內(nèi)有影響力的36個(gè)河流健康概念進(jìn)行分析,將河流健康進(jìn)行重新架構(gòu)：河流健康是指河流系統(tǒng)特定的良好狀況,可以作為河流基準(zhǔn)狀態(tài)以及河流管理的目標(biāo),在這一狀態(tài)下,河流系統(tǒng)能夠維持其結(jié)構(gòu)完整性,充分發(fā)揮其自然生態(tài)功能,并滿足

5、人類社會(huì)合理需求,提供相應(yīng)的社會(huì)服務(wù)功能：基于河流系統(tǒng)的時(shí)空特征,明確河流健康評(píng)價(jià)的點(diǎn)(斷面、微生境)、線(河流、河段)、面(流域、水系)空間尺度以及短、中、長(zhǎng)時(shí)間尺度,剖析不同時(shí)空尺度河流健康評(píng)價(jià)的維度特征和評(píng)價(jià)重點(diǎn)。 (2)基于相關(guān)概念和基本特征識(shí)別,初步構(gòu)建河流健康評(píng)價(jià)的理論框架。論文在辨析河流健康、生態(tài)完整性、生態(tài)系統(tǒng)健康等基本概念以及明確河流系統(tǒng)整體性、復(fù)雜性、動(dòng)態(tài)性和連續(xù)性等特征的基礎(chǔ)上,識(shí)別河流健康的時(shí)空差異性、

6、動(dòng)態(tài)性、閾值性、針對(duì)性以及可控性等基本特征；結(jié)合河流等級(jí)理論、河流連續(xù)體概念和四維模型、生態(tài)系統(tǒng)管理和適應(yīng)性管理等理論基礎(chǔ),嘗試提出促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展、多尺度綜合評(píng)價(jià)、面向適應(yīng)性管理、多利益方共同參與等河流健康的評(píng)價(jià)原則以及生態(tài)可持續(xù)性、尺度綜合性、系統(tǒng)整體性、動(dòng)態(tài)適應(yīng)性以及多方參與性等河流健康的管理原則。 (3)嘗試提出包含評(píng)價(jià)手段、基本程序和關(guān)鍵方法的河流健康評(píng)價(jià)方法體系。論文在深入剖析和借鑒國(guó)外河流健康評(píng)價(jià)研究成果的基礎(chǔ)上,

7、明確水質(zhì)監(jiān)測(cè)、水文評(píng)估、生物評(píng)價(jià)、生境調(diào)查等河流健康評(píng)價(jià)的主要手段；設(shè)計(jì)基于資料收集和目標(biāo)設(shè)定、系統(tǒng)分析和框架設(shè)計(jì)、現(xiàn)狀調(diào)查和綜合評(píng)價(jià)以及管理對(duì)策和優(yōu)化措施等4個(gè)基本環(huán)節(jié)的河流健康評(píng)價(jià)程序；提出參照狀態(tài)確定、表征因子識(shí)別、評(píng)估模型構(gòu)建等河流健康評(píng)價(jià)的關(guān)鍵方法；并從目標(biāo)集成、尺度集成以及程序集成三個(gè)維度探討河流健康評(píng)價(jià)在河流管理中的應(yīng)用。 (4)以蘇州河水系為例開(kāi)展河流健康狀況評(píng)估。蘇州河干流6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)及支流28個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的河流健康綜合指數(shù)

8、(RHI)基本分布在18.24～33.36范圍,相應(yīng)的河流健康狀況級(jí)別在“較差”～“一般”～“較好”之間,其中76.5％河段的河流健康處于“一般”級(jí)別,水質(zhì)理化參數(shù)、河岸帶狀況是主要的制約因子；城市化進(jìn)程、河流整治等原因使得蘇州河水系不同等級(jí)(蘇州河干流、市級(jí)支流、區(qū)縣級(jí)支流、鎮(zhèn)村級(jí)支流)、不同流域區(qū)位(上游、中游、下游)以及不同用地類型(農(nóng)田、城鎮(zhèn))下河流的健康狀況存在一定程度分異,主要體現(xiàn)在河流水文參數(shù)、河流形態(tài)結(jié)構(gòu)以及河岸帶狀況方

9、面,而河流水質(zhì)理化參數(shù)以及生物群落由于受到水文調(diào)度等區(qū)域性因素的綜合影響,差異并不顯著；相關(guān)分析結(jié)果顯示RHI與RBPs生境指數(shù)(HI)、河床表層生境和河床泥沙組成等形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)、河岸植被保護(hù)和河岸植被帶寬度等河岸帶指標(biāo)呈極顯著相關(guān),與河床穩(wěn)定性、河道水流情況以及河流形態(tài)改造指標(biāo)顯著相關(guān)；盡管河流生物群落對(duì)于河流水質(zhì)理化參數(shù)具有較為明顯的響應(yīng),但RHI和HI各項(xiàng)指標(biāo)均與水質(zhì)理化參數(shù)以及河流生物群落表現(xiàn)出較差的相關(guān)性。 (5)以

10、上海中心城區(qū)河流為例開(kāi)展河流健康恢復(fù)評(píng)估。基于傳統(tǒng)水質(zhì)參數(shù)的河流整治后評(píng)估結(jié)果顯示,上海中心城區(qū)河流整治對(duì)各項(xiàng)污染指標(biāo)削減效果顯著,典型河道水質(zhì)改善階段性特征較為明顯,但水體污染狀況仍未得到根本遏制；基于不完善數(shù)據(jù)的理想目標(biāo)對(duì)照法靜態(tài)評(píng)估結(jié)果顯示,上海中心城區(qū)23條河流整治后69.6％河段的河流健康處于“一般”級(jí)別,整治后河道水質(zhì)理化參數(shù)距健康狀況仍存在較大距離,中小河道水系連通性有待改善,河流形態(tài)結(jié)構(gòu)亟需修復(fù),河岸帶空間尚待規(guī)劃,生態(tài)

11、群落仍需恢復(fù)；基于系列數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單前后對(duì)比法動(dòng)態(tài)評(píng)估結(jié)果顯示,中心城區(qū)23條整治后河流RHI以及各表征參數(shù)均顯著優(yōu)于整治前,特別是中小河道在水文條件、河流形態(tài)結(jié)構(gòu)以及河岸帶狀況等方面整治成效顯著優(yōu)于骨干河道,主要體現(xiàn)在水量狀況、河流形態(tài)結(jié)構(gòu)、河岸帶結(jié)構(gòu)完整性以及縱向連續(xù)性等指標(biāo)。 (6)結(jié)合河流健康評(píng)估結(jié)果和河流管理現(xiàn)狀及趨勢(shì),給出上海地區(qū)河流健康的適應(yīng)性管理對(duì)策。河流管理現(xiàn)狀分析結(jié)果顯示,現(xiàn)狀調(diào)查方面,污染源復(fù)雜與現(xiàn)狀調(diào)查系統(tǒng)

12、性缺乏制約河流環(huán)境問(wèn)題有效識(shí)別；目標(biāo)設(shè)定方面,社會(huì)需求高度重視與河流健康缺乏關(guān)注影響河流系統(tǒng)健康的恢復(fù)；管理策略方面,工程傾向突出與水生態(tài)修復(fù)關(guān)注并存體現(xiàn)多元化特征；監(jiān)測(cè)管理方面,動(dòng)態(tài)評(píng)估滯后與公眾參與缺乏限制河流整治效果維護(hù)；效益評(píng)估方面,尺度考慮欠缺與干擾程度偏大阻礙河流恢復(fù)持續(xù)性；基于此,提出整治目標(biāo)的科學(xué)設(shè)定、綜合系統(tǒng)方法的實(shí)施、適應(yīng)性管理的應(yīng)用、流域尺度的拓展以及全社會(huì)的共同參與等上海地區(qū)河流管理的重要方向；并以管理框架、管理