河流健康評價：理論、方法與實踐

1、yiT論女第表站家河流健康評價：理論、方法與實踐【摘要】 ： 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際趨勢。長江三角洲地區(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，人類對河流生態(tài)系統(tǒng)的干擾日趨嚴(yán)重。在此背景

2、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，運用理論研究與實證分析相結(jié)合的方法，系統(tǒng)探討河流健康評 價的理論、方法與實踐，以期補充和完善正在發(fā)展過程中的河流健康 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)梳理了國內(nèi)外河流健康與河流管理的研究歷程，運用內(nèi)容分析法辨析了河流健康的重要概念和基本內(nèi)涵，基于空間尺度和時間尺度明確了河流健康的時空維度，探討了河流健康的基本特征與關(guān) 鍵問題、學(xué)科基礎(chǔ)與相關(guān)理論、評價原則與管理原則，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價的方法體系。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)、

3、河流整治數(shù)據(jù)、遙 感解譯數(shù)據(jù)的收集，通過 2007 年野外調(diào)查及實地監(jiān)測，開展河流健康評價的實證研究；以蘇州河水系為重點開展河流健康狀況評估，以中心 城區(qū)河流為重點進(jìn)行河流健康恢復(fù)評估，并從管理框架、管理目標(biāo)、 管理策略、管理機制等方面提出上海地區(qū)河流健康的適應(yīng)性管理對 策。論文主要研究結(jié)果體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）重點辨析和解構(gòu)河流 健康內(nèi)涵，識別河流健康評價的時空特征。 論文運用內(nèi)容分析法對中 外文獻(xiàn)近 10-15a內(nèi)有影響力的 36 個河流健康概念進(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

4、持其 結(jié)構(gòu)完整性，充分發(fā)揮其自然生態(tài)功能，并滿足人類社會合理需求，提 供相應(yīng)的社會服務(wù)功能；基于河流系統(tǒng)的時空特征，明確河流健康評價 的點（斷面、微生境）、線（河流、河段）、面（流域、水系）空間尺度以及 短、中、長時間尺度，剖析不同時空尺度河流健康評價的維度特征和 評價重點。（2 ）基于相關(guān)概念和基本特征識別，初步構(gòu)建河流健康評價 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、動態(tài)性和連續(xù)性等特征的 基礎(chǔ)上，識別河流健康的時空差異性、動態(tài)性、閾值性、針對性以及 可控性等基本特征；結(jié)合河流等級理論、河流連續(xù)體概念和四維模型、生態(tài)系統(tǒng)管理和

5、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、 多尺度綜合評價、面向適應(yīng)性管理、多利益方共同參與等河流健康的 評價原則以及生態(tài)可持續(xù)性、 尺度綜合性、 系統(tǒng)整體性、動態(tài)適應(yīng)性 以及多方參與性等河流健康的管理原則。（3）嘗試提出包含評價手段、 基本程序和關(guān)鍵方法的河流健康評價方法體系。論文在深入剖析和借yiT論女第表&彖鑒國外河流健康評價研究成果的基礎(chǔ)上，明確水質(zhì)監(jiān)測、水文評估、生物評價、生境調(diào)查等河流健康評價的主要手段；設(shè)計基于資料收集 和目標(biāo)設(shè)定、系統(tǒng)分析和框架設(shè)計、現(xiàn)狀調(diào)查和綜合評價以及管理對 策和優(yōu)化措施等 4 個基本環(huán)節(jié)的河流健康評價程序；提出參照狀態(tài)確 定、 表征因子識別、評

6、估模型構(gòu)建等河流健康評價的關(guān)鍵方法；并從目標(biāo)集成、尺度集成以及程序集成三個維度探討河流健康評價在河流 管理中的應(yīng)用。（4）以蘇州河水系為例開展河流健康狀況評估。蘇州 河干流6 個監(jiān)測點及支流 28 個監(jiān)測點的河流健康綜合指數(shù)（RHI）基本 分布在18.24-33.36 范圍，相應(yīng)的河流健康狀況級別在較差”-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（蘇州河干流、 市級支流、 區(qū)縣級支流、鎮(zhèn)村級支流）、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

7、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）以上海中心城區(qū)河流為例開展河流健康恢復(fù)評估?；趥鹘y(tǒng)水質(zhì)參數(shù)的河流

8、整治后評估結(jié)果顯示，上海中心城區(qū)河流整治對各項污染指標(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)對照法靜態(tài)評估結(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)群落仍需恢復(fù)：基于系列數(shù)據(jù) 的簡單前后對比法動態(tài)評估結(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

9、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)合河流健康評估結(jié)果和河流管理現(xiàn)狀及趨勢，給出上海地區(qū)河流健康的適應(yīng)性管理對策。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)性缺乏制約河流環(huán)境問題有效 識別:目標(biāo)設(shè)定方面，社會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)測管理方面，動態(tài)評估滯后與公眾參與缺乏限制河 流整治效果維護(hù)：效益評估方面，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 施、適應(yīng)性管理的應(yīng)用、

10、流域尺度的拓展以及全社會的共同參與等上 海地區(qū)河流管理的重要方向；并以管理框架、管理目標(biāo)、管理策略、 管理機制為重點給出上海地區(qū)河流健康的適應(yīng)性管理對策?！娟P(guān)鍵詞】：河流健康河流管理評價方法指標(biāo)上?！緦W(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)【學(xué)位級別】：博士【學(xué)位授予年份】：2008【分類號】：X826【目錄】 ： 摘要 6-8ABSTRACT8-11 目錄 11-14 圖名目錄 14-16 表名目 錄16-191 緒論 19-341.1 研究背景與意義 19-211.1.1 研究背景 191.1.2 選題意義 19-211.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展 21-321.2.1 國外研究進(jìn)展（I）:河流 健康相關(guān)基礎(chǔ)

11、研究 21-241.2.2 國外研究進(jìn)展（H）:河流健康評價方法和 實踐24-271.2.3 國外研究進(jìn)展（皿）:河流健康評價與河流管理 27-291.2.4 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 29-311.2.5 存在問題與發(fā)展趨勢 31-321.3 研 究內(nèi)容與技術(shù)路線 32-341.3.1 研究目標(biāo) 321.3.2 研究內(nèi)容 32-331.3.3 技術(shù)路線 33-342 河流健康基本內(nèi)涵與時空特征 34-462.1 河流健康的 基本內(nèi)涵：基于內(nèi)容分析法的辨析34-402.1.1 河流健康基本概念342.1.2河流健康文獻(xiàn)來源 34-362.1.3河流健康內(nèi)涵辨析 36-402.2河 流健康的時空特征：基于空

12、間尺度和時間尺度的探討40-462.2.1 河流健康的時空特征 412.2.2 河流健康評價的空間尺度 41-442.2.3 河流健 康評價的時間尺度 44-463 河流健康評價的理論框架 46-613.1 相關(guān)概 念46-483.1.1 概念界定 46-483.1.2 概念解析 483.2 基本特征 48-533.2.1yiT論女第表站贏河流系統(tǒng)基本特征 48-50322 河流健康基本特征 50-51323 河流健康影響因子識別 51-523.2.4 河流健康評價關(guān)鍵問題 52-533.3 理論基礎(chǔ)53-563.3.1 學(xué)科基礎(chǔ) 53-543.3.2 相關(guān)理論 54-563.4 主要原則 5

13、6-61341河流健康的評價原則 56-583.4.2 河流健康的管理原則 58-614 河流健康評價的方法基礎(chǔ) 61-844.1 河流健康評價的主要手段 61-684.1.1 水質(zhì)評估 614.1.2 生物評價 61-644.1.3 水文評估 64-654.1.4 生境調(diào)查65-684.2 河流健康評價的基本程序68-724.2.1 資料收集與目標(biāo)設(shè)定69-704.2.2 系統(tǒng)分析與框架設(shè)計70-714.2.3 現(xiàn)狀調(diào)查與綜合評價714.2.4 管理對策與優(yōu)化措施71-724.3 河流健康評價的關(guān)鍵方法72-804.3.1 參照狀態(tài)確定 72-754.3.2 表征因子識別 75-774.3.

14、3 評估模型構(gòu)建 77-804.4 河流健康評價與河流管理的集成方法80-844.4.1 目標(biāo)集成 804.4.2 尺度集成 80-824.4.3 程序集成 82-845 上海地區(qū)河流健康狀況評估：以蘇州河水系為例 84-1165.1 區(qū)域概況及數(shù)據(jù)來源84-965.1.1 資料來源與數(shù)據(jù)采集84-875.1.2 蘇州河及其支流概況87-895.1.3 蘇州河綜合整治回顧89-915.1.4 蘇州河環(huán)境狀況回顧91-965.2 蘇州河及其支流河流健康評價96-1145.2.1 河流系統(tǒng)現(xiàn)狀初步分析 96-1015.2.2 蘇州河水系河流健康評價 101-1085.2.3 蘇州河水系河流健康比較

15、 108-1125.2.4 河流健康表征因子相關(guān)分析 112-1145.3綜合評估 114-1166 上海地區(qū)河流健康恢復(fù)評估：以中心城區(qū)河流整治為例 116-1466.1 區(qū)域概況及數(shù)據(jù)來源 116-1266.1.1 資料來源與數(shù)據(jù)采集 116-1196.1.2 研究方法 119-1206.1.3 區(qū)域概況 120-1256.1.4 河流整治回顧 125-1266.2 基于傳統(tǒng)水質(zhì)參數(shù)的河流整治后評估126-1326.2.1yiT論女第表&彖河流整治成效的綜合評估126-130622 典型河流恢復(fù)的過程評估130-1326.3 基于河流健康方法的河流整治后評估132-143631 理

16、想目標(biāo)對照法：基于不完整數(shù)據(jù)的靜態(tài)評估 132-1386.3.2 簡單前后比較法：基于系列數(shù)據(jù)的動態(tài)評估 138-1436.4 綜合評估 143-1466.4.1 評估方法 特點分析 143-1446.4.2 河流整治成效診斷 144-1456.4.3 河流整治問題 識別145-1467 上海地區(qū)河流健康的適應(yīng)性管理對策146-1637.1 河流管理的現(xiàn)狀特征 146-1547.1.1 現(xiàn)狀調(diào)查和問題診斷 147-1497.1.2 規(guī)劃 目標(biāo)設(shè)定 149-1507.1.3 管理策略制定150-1517.1.4 監(jiān)測管理評估1517.1.5 效益評估 151-1527.1.6 綜合評價 152-1547.2 河流管理的國際 趨勢 154-1557.2.1 目標(biāo)層面：整治目標(biāo)的科學(xué)設(shè)定 1547.2.2 技術(shù)層面: 綜合系統(tǒng)方法的實施 154-1557.2.3 時間層面：適應(yīng)性