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东北湖区典型流域生态安全评估.pdf

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东北湖区典型流域生态安全评估.pdf

第 3 2 卷 第 7 期 2 0 1 9 年 7 月 环 境 科 学 研 究 R e s e a r c h o f E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e s V o l . 3 2 ꎬ N o . 7 J u l y ꎬ 2 0 1 9 收 稿 日 期 2 0 1 8  ̄ 0 6  ̄ 1 9 修 订 日 期 2 0 1 8  ̄ 1 0  ̄ 2 9 作 者 简 介 刘 丽 娜 1 9 7 6  ̄ ꎬ 女 ꎬ 副 教 授 ꎬ 硕 士 ꎬ 主 要 从 事 湖 泊 生 态 环 境 研 究 ꎬ l i u l i n a h i t @ 1 2 6 . c o m . ∗ 责 任 作 者 ꎬ 席 北 斗 1 9 6 9  ̄ ꎬ 男 ꎬ 安 徽 砀 山 人 ꎬ 研 究 员 ꎬ 博 士 ꎬ 博 导 ꎬ 主 要 从 事 流 域 污 染 防 治 研 究 ꎬ x i b e i d o u @ 2 6 3 . n e t 基 金 项 目 国 家 水 体 污 染 控 制 与 治 理 科 技 重 大 专 项 N o . 2 0 1 2 Z X 0 7 1 0 1  ̄ 0 0 2 ꎻ 黑 龙 江 省 青 年 科 学 基 金 项 目 N o . Q C 2 0 1 3 C 0 5 0 S u p p o r t e d b y N a t i o n a l M a j o r S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y P r o g r a m f o r W a t e r P o l l u t i o n C o n t r o l a n d T r e a t m e n t ꎬ C h i n a N o . 2 0 1 2 Z X 0 7 1 0 1  ̄ 0 0 2 ꎻ S c i e n c e F o u n d a t i o n f o r Y o u n g S c i e n t i s t s o f H e i l o n g j i a n g P r o v i n c e ꎬ C h i n a N o . Q C 2 0 1 3 C 0 5 0 东 北 湖 区 典 型 流 域 生 态 安 全 评 估 刘 丽 娜 1 ꎬ 3 ꎬ 马 春 子 2 ꎬ 张 靖 天 2 ꎬ 何 卓 识 2 ꎬ 霍 守 亮 2 ꎬ 席 北 斗 1 ꎬ 2 ∗ 1 . 东 北 农 业 大 学 水 利 与 土 木 工 程 学 院 ꎬ 黑 龙 江 哈 尔 滨 1 5 0 0 3 0 2 . 中 国 环 境 科 学 研 究 院 ꎬ 北 京 1 0 0 0 1 2 3 . 黑 龙 江 工 程 学 院 土 木 与 建 筑 工 程 学 院 ꎬ 黑 龙 江 哈 尔 滨 1 5 0 0 5 0 摘 要 为 评 估 东 北 湖 区 湖 泊 生 态 安 全 ꎬ 在 山 口 湖 流 域 水 质 特 征 分 析 的 基 础 上 ꎬ 分 别 采 用 模 糊 综 合 评 价 法 、 层 次 分 析 法 和 D P S I R 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 ①2 0 1 4 年 山 口 湖 水 体 氮 、 磷 、 有 机 物 质 量 浓 度 较 低 ꎬ 各 月 营 养 水 平 存 在 较 大 波 动 3 月 冰 封 期 ρ T N 、 ρ T P 和 ρ C O D M n 最 低 ꎬ 分 别 为 0 􀆰 6 8 1 、 0 􀆰 0 2 2 、 6 􀆰 3 1 m g ∕ L ꎻ 5 月 冰 层 溶 解 时 ρ T N 和 ρ C O D M n 最 高 ꎬ 分 别 为 1 􀆰 7 7 1 、 8 􀆰 2 7 m g ∕ L . 在 3 条 入 湖 河 流 中 ꎬ 长 水 河 受 生 活 源 和 农 业 面 源 污 染 较 重 ꎬ ρ T N 年 均 值 为 2 􀆰 2 4 4 m g ∕ L ꎬ 超 出 G B 3 8 3 8 2 0 0 2 地 表 水 环 境 质 量 标 准 Ⅴ 类 标 准 限 值 ꎻ 南 水 河 污 染 较 轻 ꎬ ρ T N 、 ρ T P 平 均 值 分 别 为 1 􀆰 0 6 1 、 0 􀆰 0 5 9 m g ∕ L ꎻ 土 鲁 木 河 受 人 类 活 动 影 响 较 小 ꎬ 污 染 最 轻 . ② 模 糊 综 合 评 价 结 果 显 示 ꎬ 除 5 月 外 ꎬ 2 0 1 4 年 山 口 湖 水 体 总 体 上 处 于 G B 3 8 3 8 2 0 0 2 Ⅲ 类 水 质 . ③1 9 8 8 2 0 1 4 年 山 口 湖 陆 域 生 态 系 统 处 于 优 秀 状 态 ꎬ 但 健 康 指 数 由 1 9 8 8 年 的 9 0 􀆰 0 6 降 至 2 0 1 4 年 的 8 7 􀆰 6 3 ꎬ 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 . ④2 0 1 4 年 山 口 湖 流 域 生 态 安 全 指 数 值 为 7 2 􀆰 6 1 ꎬ 处 于 较 安 全 状 态 ꎬ 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 ꎬ 需 减 少 农 田 化 肥 施 用 量 ꎬ 加 强 农 村 和 农 业 面 源 污 染 防 治 等 措 施 ꎬ 控 制 污 染 物 入 湖 量 ꎬ 加 强 环 境 监 管 能 力 建 设 和 科 技 支 撑 ꎬ 提 高 山 口 湖 流 域 生 态 安 全 状 态 . 关 键 词 山 口 湖 流 域 ꎻ 水 环 境 质 量 ꎻ 陆 域 生 态 系 统 ꎻ 流 域 生 态 安 全 ꎻ 评 估 中 图 分 类 号 X 8 2 2 文 章 编 号 1 0 0 1  ̄ 6 9 2 9 2 0 1 9 0 7  ̄ 1 1 0 8  ̄ 0 9 文 献 标 志 码 A D O I 1 0 􀆰 1 3 1 9 8 ∕ j 􀆰 i s s n 􀆰 1 0 0 1  ̄ 6 9 2 9 􀆰 2 0 1 8 􀆰 1 1 􀆰 2 3 E c o l o g i c a l S e c u r i t y A s s e s s m e n t o f T y p i c a l W a t e r s h e d i n N o r t h e a s t ꎬ C h i n a L I U L i n a 1 ꎬ 3 ꎬ M A C h unz i 2 ꎬ Z H A N G J i n g t i a n 2 ꎬ H E Z huo s h i 2 ꎬ H U O Sh o ul i a n g 2 ꎬ X I B e i do u 1 ꎬ 2 ∗ 1 . C o l l e g e o f W a t e r C o n s e r v a n c y a n d C i v i l E n g i n e e r i n g ꎬ N o r t h e a s t A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y ꎬ H a r b i n 1 5 0 0 3 0 ꎬ C h i n a 2 . C h i n e s e R e s e a r c h A c a d e m y o f E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e s ꎬ B e i j i n g 1 0 0 0 1 2 ꎬ C h i n a 3 . S c h o o l o f C i v i l a n d A r c h i t e c t u r e E n g i n e e r i n g ꎬ H e i l o n g j i a n g I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ꎬ H a r b i n 1 5 0 0 5 0 ꎬ C h i n a A b s t r a c t I n o r d e r t o e s t i m a t e t h e l a k e e c o l o g i c a l s e c u r i t y i n n o r t h e a s t r e g i o n ꎬ b a s e d o n t h e a n a l y s i s o f w a t e r q u a l i t y c h a r a c t e r i s t i c s ꎬ t h e f u z z y c o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o n m e t h o d ꎬ a n a l y t i c h i e r a r c h y p r o c e s s ꎬ a n d d r i v i n g  ̄ p r e s s u r e  ̄ s t a t e  ̄ i m p a c t  ̄ r e s p o n s e D P S I R m o d e l w e r e u s e d t o a s s e s s t h e w a t e r e n v i r o n m e n t q u a l i t y ꎬ t e r r e s t r i a l e c o s y s t e m h e a l t h ꎬ a n d w a t e r s h e d e c o l o g i c a l s e c u r i t y i n L a k e S h a n k o u B a s i n ꎬ r e s p e c t i v e l y . T h e r e s u l t s i n d i c a t e d t h a t t h e m a s s c o n c e n t r a t i o n s o f n i t r o g e n ꎬ p h o s p h o r u s ꎬ a n d o r g a n i c m a t t e r s w e r e l o w i n 2 0 1 4 ꎬ a n d t h e r e w e r e s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s i n n u t r i e n t l e v e l s a m o n g d i f f e r e n t m o n t h s . T h e T N ꎬ T P a n d C O D M n c o n c e n t r a t i o n s 0 􀆰 6 8 1 ꎬ 0 􀆰 0 2 2 a n d 6 􀆰 3 1 m g ∕ L ꎬ r e s p e c t i v e l y w e r e t h e l o w e s t i n t h e i c e b o u n d s e a s o n o f M a r c h 2 0 1 4 ꎬ a n d t h e m a x i m u m T N a n d C O D M n m a s s c o n c e n t r a t i o n s 1 􀆰 7 7 1 a n d 8 􀆰 2 7 m g ∕ L ꎬ r e s p e c t i v e l y w e r e o b t a i n e d i n t h e i c e m e l t i n g p e r i o d o f M a y 2 0 1 4 . F o r t h e t h r e e r i v e r s i n t o l a k e ꎬ t h e C h a n g s h u i h e R i v e r w a s s e r i o u s l y p o l l u t e d b y l i f e s o u r c e a n d a g r i c u l t u r a l n o n  ̄ p o i n t s o u r c e a n d t h e a v e r a g e T N c o n t e n t w a s 2 􀆰 2 4 4 m g ∕ L ꎬ w h i c h w a s h i g h e r t h a n t h e s t a n d a r d l i m i t o f C l a s s Ⅴ i n t h e S u r f a c e W a t e r E n v i r o n m e n t a l Q u a l i t y S t a n d a r d s G B 3 8 3 8  ̄ 2 0 0 2 . T h e p o l l u t i o n o f t h e N o r t h a n d S o u t h R i v e r i s l i g h t ꎬ a n d t h e a v e r a g e v a l u e s o f ρ T N a n d ρ T P a r e 1 􀆰 0 6 1 、 0 􀆰 0 5 9 m g ∕ L ꎬ r e s p e c t i v e l y . T h e t u l u m u r i v e r w a s l i g h t l y p o l l u t e d d u e t o l o w h u m a n a c t i v i t y e f f e c t . T h e r e s u l t s o f t h e f u z z y c o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o n m e t h o d m a n i f e s t e d t h a t t h e w a t e r q u a l i t y o f L a k e S h a n k o u w a s i n C l a s s Ⅲ o f G B 3 8 3 8  ̄ 2 0 0 2 i n 2 0 1 4 e x c e p t M a y . F r o m 1 9 8 8 t o 2 0 1 4 ꎬ t h e t e r r e s t r i a l e c o s y s t e m o f L a k e S h a n k o u w a s i n e x c e l l e n t h e a l t h ꎬ t h e h e a l t h i n d e x v a l u e d e c r e a s e d f r o m 9 0 􀆰 0 6 i n 1 9 8 8 t o 8 7 􀆰 6 3 i n 2 0 1 4 . A n d t h e d e c r e a s e i n v e g e t a t i o n c o v e r a g e a n d第 7 期 刘 丽 娜 等 东 北 湖 区 典 型 流 域 生 态 安 全 评 估 t h e i n c r e a s e i n p e r c e n t a g e o f f a r m l a n d w e r e t h e m a i n r e a s o n f o r t h e d e c r e a s e o f t e r r e s t r i a l e c o s y s t e m h e a l t h i n d e x v a l u e . I n 2 0 1 4 ꎬ t h e e c o l o g i c a l s e c u r i t y c o n d i t i o n o f L a k e S h a n k o u w a s n o r m a l l y s a f e w i t h i t s e c o l o g i c a l s e c u r i t y i n d e x v a l u e o f 7 2 􀆰 6 1 . P o o r d e v e l o p m e n t l e v e l o f e c o n o m i c ꎬ i n e f f e c t i v e c o n t r o l o f i n f l o w i n g p o l l u t a n t ꎬ l o w v a l u e o f t r a n s p a r e n c y ꎬ s h o r t a q u a t i c p r o d u c t s u p p l y ꎬ a n d l o w p o l l u t a n t t r e a t m e n t a b i l i t y w e r e t h e m a i n f a c t o r s i n f l u e n c i n g e c o l o g i c a l s e c u r i t y o f L a k e S h a n k o u . T h e r e f o r e ꎬ s o m e s t r a t e g i e s s h o u l d b e a d o p t e d t o i n c r e a s e t h e e c o l o g i c a l s e c u r i t y s t a t e o f L a k e S h a n k o u ꎬ s u c h a s r e d u c i n g f e r t i l i z e r u s e ꎬ p r e v e n t i n g r u r a l a n d a g r i c u l t u r a l n o n  ̄ p o i n t p o l l u t i o n ꎬ c o n t r o l l i n g i n f l o w i n g p o l l u t a n t l o a d ꎬ a n d i m p r o v i n g e n v i r o n m e n t s u p e r v i s i o n a b i l i t y a n d s c i e n t i f i c s u p p o r t . K e y w o r d s L a k e S h a n k o u w a t e r s h e d ꎻ w a t e r e n v i r o n m e n t a l q u a l i t y ꎻ t e r r e s t r i a l e c o s y s t e m ꎻ w a t e r s h e d e c o l o g i c a l s e c u r i t y ꎻ e v a l u a t i o n湖 泊 生 态 安 全 反 映 了 人 类 活 动 对 湖 泊 生 态 系 统 完 整 性 和 健 康 性 的 影 响 [ 1  ̄ 2 ] ꎬ 是 维 持 湖 泊 供 水 、 灌 溉 、 渔 业 和 生 物 多 样 性 功 能 的 先 决 条 件 . 在 经 济 快 速 发 展 和 人 口 增 长 的 背 景 下 ꎬ 湖 泊 面 积 萎 缩 、 湖 泊 富 营 养 化 、 湖 滨 带 和 入 湖 湿 地 破 坏 等 环 境 问 题 日 益 突 出 ꎬ 湖 泊 生 态 安 全 面 临 巨 大 威 胁 [ 3  ̄ 4 ] . 由 于 各 湖 泊 流 域 地 质 构 造 、 气 候 变 化 、 土 地 利 用 等 条 件 的 差 异 和 区 域 经 济 发 展 水 平 的 不 同 ꎬ 需 因 地 制 宜 地 采 用 不 同 的 生 态 环 境 保 护 方 式 ꎬ 按 照 保 护 优 先 、 预 防 为 主 、 自 然 修 复 的 原 则 ꎬ达 到 恢 复 生 态 和 保 护 湖 泊 生 态 安 全 的 目 的 . 水 质 较 好 湖 泊 在 保 障 饮 用 水 安 全 和 湖 泊 流 域 生 态 环 境 安 全 方 面 发 挥 着 重 要 作 用 ꎬ 对 支 撑 湖 泊 流 域 内 甚 至 流 域 外 的 经 济 社 会 发 展 及 区 域 生 态 平 衡 具 有 重 要 意 义 . 目 前 ꎬ 我 国 一 些 水 质 较 好 的 湖 泊 面 临 污 染 和 生 态 退 化 的 威 胁 ꎬ 迫 切 需 要 实 行 “ 一 湖 一 策 ” ꎬ 健 全 水 质 较 好 湖 泊 生 态 环 境 保 护 长 效 机 制 [ 5  ̄ 6 ] . 因 此 ꎬ 为 避 免 众 多 水 质 较 好 湖 泊 走 “ 先 污 染 、 后 治 理 ” 的 老 路 ꎬ 我 国 制 定 了 水 质 较 好 湖 泊 生 态 环 境 保 护 总 体 规 划 201 3 2 0 2 0 年 ꎬ 提 出 对 水 质 较 好 湖 泊 进 行 分 区 保 护 ꎬ 对 湖 泊 生 态 安 全 现 状 进 行 评 估 的 要 求 . 东 北 湖 区 地 处 中 温 带 湿 润 气 候 区 、 受 东 亚 季 风 影 响 明 显 ꎬ 具 有 典 型 的 山 地 气 候 特 征 [ 7 ] . 该 区 域 纬 度 高 ꎬ 年 均 气 温 在 0 ℃ 左 右 ꎬ 全 年 有 近 一 半 的 时 间 处 于 冰 封 期 ꎬ 流 域 生 态 安 全 受 外 来 入 湖 径 流 量 的 影 响 较 大 . 冰 封 期 内 [ 8  ̄ 9 ] ꎬ 湖 体 与 岸 线 完 全 隔 离 ꎬ 污 染 物 大 量 沉 积 到 湖 底 ꎬ 水 域 生 物 活 动 受 到 制 约 ꎻ 解 封 后 ꎬ 入 湖 径 流 量 增 大 ꎬ 原 本 贮 存 于 冻 土 中 的 营 养 物 大 量 溶 解 进 入 水 体 ꎬ 湖 体 营 养 水 平 升 高 ꎬ 生 物 种 类 和 数 量 增 多 . 目 前 ꎬ 国 内 关 于 太 湖 [ 1 0 ] 、 巢 湖 [ 1 1 ] 、 洞 庭 湖 [ 1 2 ] 等 东 部 平 原 湖 区 湖 泊 生 态 安 全 评 估 的 研 究 较 多 ꎬ 而 对 东 北 湖 区 山 地 湖 泊 的 研 究 较 少 . 山 口 湖 位 于 黑 龙 江 省 五 大 连 池 市 境 内 ꎬ 是 我 国 东 北 地 区 典 型 的 内 陆 湿 地 和 水 域 生 态 系 统 ꎬ 是 五 大 连 池 市 及 下 游 地 区 的 备 用 饮 用 水 源 ꎬ 地 处 国 家 级 水 利 风 景 区 ꎬ 被 列 入 国 家 良 好 湖 泊 生 态 环 境 保 护 规 划 . 山 口 湖 流 域 生 态 安 全 评 估 有 利 于 保 障 五 大 连 池 市 及 下 游 地 区 饮 用 水 安 全 . 目 前 湖 体 水 质 相 对 较 好 ꎬ 但 由 于 气 温 较 低 ꎬ 各 种 生 物 生 长 缓 慢 ꎬ 山 体 土 层 脊 薄 ꎬ 黑 土 层 积 累 缓 慢 ꎬ 一 旦 遭 到 破 坏 ꎬ 极 难 恢 复 . 目 前 ꎬ 周 围 环 境 污 染 和 生 态 破 坏 对 山 口 湖 生 态 安 全 产 生 较 大 威 胁 . 在 生 态 过 程 中 ꎬ 自 然 作 用 和 人 类 活 动 形 成 的 点 源 、 非 点 源 污 染 物 从 陆 域 进 入 岸 边 带 ꎬ 并 在 水 域 汇 集 ꎬ 在 此 过 程 中 污 染 物 得 到 自 净 和 降 解 ꎬ 因 此 陆 域 生 态 系 统 结 构 及 功 能 的 变 化 对 湖 泊 水 质 具 有 重 要 影 响 . 生 态 安 全 综 合 评 估 是 在 水 环 境 质 量 评 估 和 陆 域 生 态 系 统 健 康 评 估 的 基 础 上 进 行 的 ꎬ 用 以 评 估 现 期 流 域 的 生 态 安 全 状 况 ꎬ 是 对 流 域 生 态 安 全 状 态 的 整 体 评 估 . 该 研 究 在 现 场 水 质 调 查 的 基 础 上 ꎬ 对 2014 年 1 1 2 月 山 口 湖 流 域 水 环 境 质 量 、 陆 域 生 态 系 统 健 康 、 流 域 生 态 安 全 状 况 进 行 评 估 ꎬ 以 期 为 流 域 生 态 环 境 问 题 的 识 别 及 生 态 环 境 保 护 规 划 的 制 定 提 供 科 学 依 据 . 1 材 料 与 方 法 1 􀆰 1 研 究 区 域 概 况 山 口 湖 4 8 29 ′ 21 ″ N 48 3 4 ′ 59 ″ N 、126 50 ′ 36 ″ E 1 27 09 ′ 18 ″ E 处 于 嫩 江 一 级 支 流 的 讷 谟 尔 河 上 游 ꎬ 小 兴 安 岭 西 坡 余 脉 向 松 嫩 平 原 延 伸 的 过 渡 地 带 ꎬ 湖 区 周 边 森 林 相 对 密 集 ꎬ 低 山 、 丘 陵 及 开 阔 U 型 河 谷 内 沼 泽 和 湿 地 发 达 ꎬ 属 寒 温 带 大 陆 季 风 气 候 . 水 域 面 积 为 8 4 km 2 ꎬ 平 均 水 深 为 16 m ꎬ 最 大 水 深 为 40 m ꎬ 流 域 面 积 为 3 79 8􀆰 38 k m 2 . 山 口 湖 由 南 北 河 、 土 鲁 木 河 、 长 水 河 3 条 入 湖 河 流 汇 集 而 成 ꎬ 在 坝 口 拦 截 后 汇 入 讷 谟 尔 河 . 1 􀆰 2 样 品 采 集 和 预 处 理 2014 年 1 1 2 月 在 山 口 湖 设 立 1 5 个 监 测 点 位 ꎬ 同 时 在 3 条 入 湖 河 流 各 设 立 1 个 断 面 监 测 点 位 ꎬ 进 行 水 质 、 浮 游 植 物 、 浮 游 动 物 样 品 的 采 集 . 除 冰 封 期 与 非 冰 封 期 交 接 的 4 月 和 11 月 ꎬ 共 采 集 10 个 月 的 水 质 样 品 . 采 样 点 的 分 布 如 图 1 所 示 . 参 考 H J 4 94 2 00 9 水 质 采 样 技 术 指 导 进 行 水 质 样 品 的 采 集 ꎬ 浮 游 植 物 定 量 样 品 采 用 有 机 玻 璃 采 水 器 分 别 采 集 表 、 中 、 下 3 层 水 样 的 混 合 水 样 1 􀆰 5 L ꎬ 现 场 加 入 一 定 量 的 鲁 哥 试 剂 并 摇 匀 ꎬ 带 回 实 验 室 静 置 2 4 h 后 浓 缩 镜 检 . 浮 游 动 物 定 量 样 品 采 用 有 机 玻 璃 采 水 器 分 别 采 集 表 、 中 、 下 3 层 水 样 各 5 L ꎬ 混 合 后 用 2 5 号 筛 绢 网 过 滤 浓 缩 后 镜 检 . 9 0 1 1 环 境 科 学 研 究 第 3 2 卷 图 1 山 口 湖 水 质 和 浮 游 动 植 物 采 样 点 分 布 F i g . 1 W a t e r q u a l i t y a n d p h y t o p l a n k t o n s a m p l i n g s i t e s i n L a k e S h a n k o u 1􀆰 3 评 价 方 法 1􀆰 3􀆰 1 模 糊 综 合 评 价 法 水 质 的 污 染 程 度 受 到 多 种 因 素 的 制 约 ꎬ 是 一 种 模 糊 的 、 难 以 量 化 的 问 题 . 模 糊 综 合 评 价 法 以 模 糊 数 学 为 基 础 ꎬ 能 够 根 据 模 糊 数 学 的 隶 属 度 理 论 把 定 性 评 价 转 化 为 定 量 评 价 ꎬ 具 有 结 果 清 晰 、 系 统 性 强 的 特 点 ꎬ 适 合 各 种 非 确 定 性 问 题 的 解 决 [ 1 3  ̄ 1 5 ] . 因 此 ꎬ 该 研 究 采 用 模 糊 综 合 评 价 法 对 山 口 湖 流 域 水 环 境 质 量 进 行 整 体 评 价 ꎬ 主 要 分 为 以 下 4 个 步 骤 . 步 骤 1 建 立 指 标 因 子 和 标 准 值 集 合 . U = { u 1 ꎬ u 2 ꎬ 􀆺 ꎬ u n } ꎬ u 1 、 u 2 等 均 代 表 指 标 因 子 . 该 研 究 选 用 T N 、 N H 3  ̄ N 、 T P 、 C O D M n 和 C O D C r 作 为 指 标 因 子 . 标 准 值 集 合 δ i j = { δ i 1 ꎬ δ i 2 ꎬ δ i 3 ꎬ δ i 4 ꎬ δ i 5 } ꎬ 其 中 δ i 1 、 δ i 2 、 δ i 3 、 δ i 4 、 δ i 5 分 别 表 示 G B 383 8 2 0 02 地 表 水 环 境 质 量 标 准 中 第 i 个 指 标 对 应 的 第 j 1 、 2 、 3 、 4 、 5 级 水 质 标 准 值 . 步 骤 2 建 立 评 估 矩 阵 R . 根 据 标 准 值 集 合 和 各 因 子 的 监 测 值 X i ꎬ 计 算 出 隶 属 度 γ i j 组 成 评 估 矩 阵 R . R = γ 1 1 γ 1 2 γ 1 3 γ 1 4 γ 1 5 γ 2 1 γ 2 2 γ 2 3 γ 2 4 γ 2 5 γ 3 1 γ 3 2 γ 3 3 γ 3 4 γ 3 5 γ 4 1 γ 4 2 γ 4 3 γ 4 4 γ 4 5 γ 5 1 γ 5 2 γ 5 3 γ 5 4 γ 5 5 步 骤 3 建 立 权 重 集 . 根 据 各 指 标 因 子 的 相 对 污 染 程 度 ꎬ 并 进 行 归 一 化 处 理 ꎬ 得 到 不 同 的 权 重 集 . A = w 1 ꎬ w 2 ꎬ w 3 ꎬ w 4 ꎬ w 5 步 骤 4 模 糊 综 合 评 价 . 根 据 模 糊 综 合 评 价 数 学 模 型 ꎬ 即 B = A R ꎬ 得 到 模 糊 向 量 B = b 1 ꎬ b 2 ꎬ b 3 ꎬ b 4 ꎬ b 5 . 其 中 ꎬ b i 表 示 水 样 隶 属 于 第 i 级 水 的 程 度 ꎬ 以 b i 0􀆰 5 作 为 第 i 级 水 质 的 差 别 依 据 . 1 􀆰 3􀆰 2 陆 域 生 态 系 统 健 康 评 估 方 法 参 考 流 域 生 态 健 康 评 估 技 术 指 南 ꎬ 结 合 山 口 湖 实 际 情 况 ꎬ 选 取 森 林 覆 盖 率 、 植 被 覆 盖 度 、 植 被 类 型 、 不 透 水 面 积 、 土 壤 功 能 指 数 、 建 设 用 地 比 例 及 农 田 比 例 为 山 口 湖 陆 域 生 态 系 统 健 康 评 估 指 标 ꎬ 分 析 确 定 评 估 指 标 权 重 . 层 次 分 析 法 基 于 系 统 层 次 性 原 理 ꎬ 通 过 利 用 复 杂 问 题 中 各 因 素 之 间 的 相 互 关 系 将 问 题 分 解 成 若 干 层 ꎬ 分 层 两 两 因 子 逐 个 比 较 ꎬ 确 定 层 次 各 元 素 重 要 性 的 优 先 顺 序 并 给 予 定 量 表 示 ꎬ 利 用 数 学 方 法 来 分 析 和 解 决 问 题 [ 1 6  ̄ 1 7 ] . 由 于 层 次 分 析 法 将 定 性 的 指 标 定 量 化 ꎬ 能 够 客 观 地 反 映 地 理 现 象 ꎬ 因 此 采 用 层 次 分 析 法 对 山 口 湖 陆 域 生 态 系 统 健 康 状 况 进 行 评 估 ꎬ 并 得 到 评 估 等 级 . 具 体 评 估 指 标 的 权 重 、 赋 分 标 准 及 计 算 方 法 参 考 文 献 [ 1 8 ] . 陆 域 生 态 系 统 健 康 指 数 I L 的 计 算 公 式 I L = ∑ n i = 1 W i X i 1 式 中 ꎬ W i 为 陆 域 生 态 系 统 健 康 评 估 指 标 权 重 ꎬ X i 为 陆 域 生 态 系 统 健 康 评 估 指 标 值 . 将 流 域 陆 域 生 态 系 统 健 康 状 态 分 为 优 秀 I L ≥ 80 、 良 好 6 0 ≤ I L 80 、 一 般 40 ≤ I L 60 、 较 差 20 ≤ I L 40 、 差 I L 2 0 5 个 等 级 [ 1 9 ] . 1 􀆰 3􀆰 3 流 域 生 态 安 全 综 合 评 估 方 法 山 口 湖 属 河 流 建 坝 形 成 的 人 工 湖 ꎬ 要 科 学 评 价 山 口 湖 流 域 的 生 态 安 全 ꎬ 需 综 合 考 虑 社 会 、 经 济 、 河 流 水 质 水 生 态 系 统 的 复 合 效 应 [ 2 0 ] ꎬ 采 用 合 适 的 、 能 反 映 流 域 压 力 及 响 应 等 因 果 关 联 的 模 型 方 法 . D P SI R 驱 动 力  ̄ 压 力  ̄ 状 态  ̄ 影 响  ̄ 响 应 模 型 能 有 效 地 反 映 系 统 的 因 果 关 系 并 整 合 资 源 、 发 展 、 环 境 与 人 类 健 康 等 要 素 ꎬ 以 表 明 社 会 、 经 济 和 人 类 活 动 对 流 域 生 态 安 全 造 成 的 威 胁 ꎬ 也 可 通 过 响 应 指 标 来 表 明 人 类 活 动 及 其 最 终 效 应 导 致 的 环 境 对 社 会 的 反 馈 [ 2 1  ̄ 2 3 ] . 因 此 ꎬ 结 合 D P S I R 模 型 ꎬ 构 建 山 口 湖 流 域 生 态 安 全 综 合 评 估 指 标 体 系 ꎬ 并 确 定 各 指 标 的 参 照 标 准 ꎬ 同 时 用 熵 值 法 与 专 家 判 断 法 结 合 的 方 法 确 定 指 标 权 重 和 各 层 次 的 值 ꎬ 得 出 湖 泊 整 体 或 各 功 能 分 区 的 湖 泊 生 态 安 全 指 数 E SI . 生 态 安 全 指 数 计 算 公 式 E S I = ∑ n i = 1 X i W i 2 式 中 ꎬ X i 为 第 i 个 指 标 的 得 分 值 ꎬ W i 为 第 i 个 指 标 对 目 标 层 的 权 重 系 数 . 0 1 1 1第 7 期 刘 丽 娜 等 东 北 湖 区 典 型 流 域 生 态 安 全 评 估 生 态 安 全 综 合 评 估 方 法 主 要 分 为 4 个 步 骤 ① 评 估 指 标 体 系 的 构 建 . 从 人 类 社 会 经 济 影 响 驱 动 力 、 压 力 、 水 生 态 健 康 状 态 、 服 务 功 能 影 响 和 管 理 调 控 响 应 4 个 方 面 确 立 备 选 指 标 集 . 基 于 多 元 统 计 理 论 ꎬ 首 先 通 过 相 关 性 分 析 、

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