渭河流域水生态系统健康评价

渭河系黄河最大支流,渭河流域河流水生态系统健康与黄河高质量发展息息相关。2011—2013年在渭河流域进行了4次野外采样调查,共布设采样点77个,采集鱼类、底栖动物、着生藻类和水环境因子等信息,分析了渭河流域水生态系统特征,并采用生物完整性指数法对渭河流域水生态系统健康进行了评价。渭河流域共采集到鱼类51种,底栖动物116种,着生藻类248种,影响渭河流域鱼类群落结构的环境因子为海拔,影响底栖动物群落结构的环境因子为河宽、电导率和硬度,影响着生藻类群落结构的环境因子为河宽。水生态系统健康评价结果表明:底栖动物和着生藻类健康状况优于鱼类,超过80%的采样点处于一般以上健康水平;3种生物水生态系统健康评价结果整体趋势相同,渭河干流上游和右岸支流、泾河源头以及北洛河中游支流健康状况较好,渭河中游和下游地区、泾河大部分区域以及北洛河上游健康状况较差。     

渭河流域水生态系统群落结构特征及其健康评价

以渭河流域为对象,基于77个点位的水生态采样和调查结果,分析了该流域干支流着生藻类、大型底栖动物和鱼类3种生物类群群落结构特征,采用生物完整性指数评价了渭河流域鱼类、大型底栖动物和着生藻类的完整性,并对3种生物类群进行评价分析与比较。结果表明:基于3种生物类群的水生态系统健康评价结果存在一定差异,主要是由于3种生物类群对环境变化的响应各有不同,其中大型底栖动物的评价结果最好,其次为着生藻类,鱼类健康评价结果最差。综合来看,渭河流域水生态系统健康状况较差,受人类活动影响明显,大体表现为从上游到下游健康状况越来越差的趋势。对于渭河流域,影响鱼类、大型底栖动物和着生藻类的环境因子各有不同。通过系统全面地调查分析渭河流域不同生物类群的群落结构,可为流域水生态系统恢复提供科学依据。     

渭河流域河流健康调查与评价

在渭河流域开展野外采样调查,并采用水文改变指标法、综合水质标识指数法、生物完整性指数法等分析和评价渭河流域的水文、水质和水生态现状。结果表明:(1)林家村、魏家堡和咸阳3个站点的水文情势改变程度为高度改变,而临潼、华县的水文情势改变程度为中度改变;(2)渭河流域丰水期水环境质量状况优于枯水期,影响渭河水系的主要环境因子为总氮(TN)和总磷(TP),影响泾河和北洛河水系的主要环境因子为电导率;(3)渭河流域鱼类和底栖动物在丰、枯水期的生物完整性差异较小,着生藻类在丰、枯水期的生物完整性差异则较大。提出以下建议:(1)控制水利工程的过量开发利用,合理调控闸坝的蓄放水过程;(2)在河道沿岸建设污水处理厂,对排河污水进行拦截和处理,并定期监测水体理化性质,重点关注TN、TP和电导率;(3)控制渭河流域内的石油开发强度,恢复河岸带及边坡生境,以保证水生生物的正常栖息和繁衍。     

基于MBFG分类法的长江江苏段浮游植物生物完整性评价

根据2016年7月至2017年4月对长江江苏段6个采样点浮游植物现状的逐季调查结果,基于浮游植物MBFG分类法进行参数筛选,构建浮游植物生物完整性指数。选取人类干扰较小的采样点作为参照点,对候选参数进行判别能力和相关性分析的筛选,得到构建浮游植物生物完整性指数(P-IBI)的9个核心参数,采用比值法统一参数量纲并确定分级评价标准,对长江江苏段进行水生态健康评价。结果显示:P-IBI在空间上呈"N"形变化,镇江与南通断面得分较高,而江宁、栖霞和江阴断面得分较低;P-IBI与水温、高锰酸盐指数呈显著负相关,与透明度和溶解氧呈显著正相关;Ⅲ类功能群的生长繁殖对P-IBI有重要影响,其大量繁殖会造成水生态系统状况恶化。     

大汶河流域水生态系统健康评价研究

以大汶河流域为研究对象,基于2016年10月流域水生态调查数据,采用综合污染指数法、鱼类完整性指数法、层次分析法分别对水质、鱼类、河岸带进行健康评价,并在此基础上采用层次分析法对大汶河流域水生态系统进行综合评价。结果表明:大汶河流域水生态系统健康状况整体较差,较差和极差状态的点位分别占总采样点的50.0%和41.7%,健康等级为一般的采样点位仅占8.3%。从不同评价内容来看,该流域水质状况较差,其中大汶河南支、瀛汶河南段和汇河支流水质最差,为劣Ⅴ类水;在鱼类完整性评价中,24个采样点中1个采样点为健康,10个采样点为亚健康,13个采样点为一般,分别占总点位数的4.2%、42.6%和53.2%,没有较差和极差的采样点;河岸带生境状况评价结果整体较好,未出现河岸带生境较差的采样点。     

基于样本熵的渭河流域降水序列时空特征分析

变化环境下渭河流域降水时空复杂性发生改变。选取渭河流域21个气象站1960—2018年共59 a的实测日降水数据,采用滑动样本熵研究流域降水序列复杂性的静态和动态演变特征,并通过滑动移除样本熵结合贝叶斯变点分析进行突变性检验。结果表明：渭河流域降水序列复杂性具有空间差异性,各子区域降水复杂性和代际变化趋势较为一致,渭河上游、中游及泾河流域降水在1995年发生突变,下游在1991年发生突变,北洛河流域分别在1970、2000年发生突变。     

渭河流域水沙时空变化及其对人类活动的响应

基于渭河流域32个水文站近60 a水沙数据,采用Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变检验、双累计曲线等方法分析了渭河流域不同区间水沙变化特征及驱动因素。结果表明:渭河流域62.5%(50%)区间径流量(输沙量)呈显著减少的趋势,34.36%(42.86%)区间径流量(输沙量)无显著变化趋势,仅3.12%的区间径流量和输沙量呈显著增加趋势;渭河径流量和输沙量的突变年份集中在20世纪80年代末、90年代初;泾河径流量和输沙量的突变年份集中在20世纪90年代;北洛河径流量和输沙量在21世纪初发生突变;以渭河控制站(■头站和华县站)水沙之和为基础量化的人类活动和降雨量对渭河径流量减少的贡献率分别为84.86%和15.14%,对输沙量减少的贡献率为92.54%和7.46%;退耕还林(草)工程、淤地坝建设、水库拦蓄等是渭河径流量和输沙量变化的主要原因。     

应用底栖无脊椎动物完整性指数评价漓江水系健康状况

为了通过漓江底栖无脊椎动物状况建立适合漓江的生物完整性指数,进而评价漓江流域内水质健康状况,于2008年3月调查了漓江水系17个参照点和14个监测点的水化学与底栖无脊椎动物指标,水质化学指标检测结果显示,参照点的TP、TN、NH3-N和COD浓度一般低于监测点。通过对46个候选生物参数的计算和逐步分析,确定了构成底栖动物完整性B-IBI指数的4个生物参数:总分类单元数、EPT分类单元数、扁蜉占蜉蝣总数的百分比和优势单元数量百分比,初步确立了B-IBI健康评价标准,即B-IBI≥21为健康;B-IBI21为不健康。评价结果表明:漓江上游及各支流健康状况较好,大部分为健康;中下游干流健康状况较差,大多为不健康。     

蚂蚁河上游大型底栖动物生物完整性指数构建与健康评价

为了了解蚂蚁河上游水生态健康状况,于2019年7月在蚂蚁河上游布设4个采样点(1个参照点3个受损点)进行环境因子和大型底栖动物调查研究。最终确定了构建B-IBI的核心参数群落组成、物种多样性和丰富性、耐污度(抗逆力)和营养结构组成及生境质量。通过健康评估,深层次分析出蚂蚁河上游健康状况为一般。     

利用浮游植物生物完整性对河流健康进行评价

2017年3—12月对江阴市4条河流的13个采样点进行调查研究,基于浮游植物生物完整性指数(P-IBI)评价了河流健康状况,并分析了P-IBI与环境因子的相关性。通过分析人为干扰程度划分出参照点与受损点,对18个候选参数进行指标筛选和Pearson相关性分析,最终选取硅藻门分类单元数、绿藻门百分比、席藻百分比、香农多样性指数和浮游植物生物量5个参数,采用比值法计算得到各参数分值,各个参数分值相加得到江阴市4条河流的浮游植物生物完整性指数分值P。结果表明:调查河流浮游植物优势种为颤藻、鱼腥藻、裸藻等,水体富营养化严重,整体水质较差;P与河流流速、透明度、矿化度和电导率相关性较高,人类活动引起的水土流失是浮游植物种群结构的主要影响因素;4条河流P与水质数据基本吻合,水质状况越好,P越高,表明采用浮游植物生物完整性指数对河流健康状况进行评价是可行的。     

半城子水库水生态健康评价

参照《水生态健康评价技术规范》中的评价方法及评价体系,对密云水库上游半城子水库水生态健康状况进行评价,评价结果显示:半城子水库水生态健康综合指数为83.79,处于评价水平中的健康等级.根据评价结果,从村庄生活污染控制、河道生态修复及库区水质改善等方面提出建议.通过对河湖生态系统的现状及存在的问题进行诊断,来评估北京市河湖水生态系统的健康状况,对加快推进水生态文明建设具有重要意义.     

基于浮游植物生物完整性指数的福建省水库健康状态评价

根据2021年夏季福建省24座重要饮用水水源地水库水生态调查结果,分析了浮游植物群落结构特征和水库营养状态,并采用浮游植物总密度、香农-维纳多样性指数和蓝藻门密度百分比3个生物参数构建浮游植物生物完整性指数(P-IBI)评价了沙溪口水库和东张水库的健康状态。结果表明:2021年福建省大部分水库的浮游植物群落结构以蓝藻-绿藻-硅藻为主,其中以蓝藻门为优势藻的水库占比为60.9%;综合营养状态指数范围为24.3~51.7,平均值为40.3,水库富营养化程度较低,但个别水库仍存在富营养化的风险;沙溪口水库P-IBI综合得分为79.7,处于健康状态,东张水库P-IBI综合得分为59.0,处于亚健康状态;P-IBI评价结果与《2021年福建省河湖健康评估蓝皮书》中的多指标评价方法的结果一致性较好,基于浮游植物生物完整性指数的评价方法具有有效性和适用性。     

海河干流水质现状评价

采用单因子评价法和水污染指数法对2021年海河干流上7个点位进行取样分析,监测项目为《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）表1中的24项评价指标。对海河干流各断面的年均值进行评价,并进行枯水期和丰水期对比。结果表明,海河干流水质2021年比2016年得到了显著改善,2021年海河干流上游水质平均值符合地表水Ⅲ类标准,完成水功能区水质达标要求;下游全年水质劣于Ⅴ类标准。丰水期受雨后排污影响,上游水质劣于枯水期,下游水质优于枯水期。海河干流的主要污染物为化学需氧量。     

基于组合赋权模糊物元可拓模型的渭河流域甘肃段河流健康评价

从水文完整性、化学完整性、形态结构完整性、生物完整性及社会服务功能5个准则层出发,构建了渭河流域甘肃段河流健康评价指标体系;采用基于改进层次分析法和Critic法的组合赋权法和模糊物元可拓模型计算河流健康状况评价等级,对渭河流域甘肃段河流健康状况进行了评价,并结合障碍诊断模型,分析了该研究区域河流健康突出问题。结果表明：2017—2019年渭河流域甘肃段干流河流健康等级均为亚健康状态,且呈现小幅好转趋势;5个准则层中化学完整性表现最差,流域治理应重点关注河流水质治理;评价河段的敏感度指标与水文、化学、生物完整性相关,是提高河流健康水平最有效的敏感因子。     

新形势下对太湖流域水环境治理的思考

针对太湖流域目前面临的湖体水质持续改善压力增大、水生态系统脆弱等问题,2012—2013年对太湖流域87个点位丰、平、枯水期进行生态调查。结果表明:底栖生物53%的点位、浮游植物65%的点位和浮游动物35%的点位Shannon-Wiener指数评价等级为贫乏;其次是面源污染日益突出,面源对太湖的污染贡献中COD、NH3-N、TP、TN分别占到总量的53%、46%、68%和45%;再次是工程缺乏长效运行管理机制,出现"重工程建设、轻运行管理"的现象。提出治理措施:1建立水生态功能分区,恢复生态系统完整性;2加大面源及农村黑臭河道治理力度;3制定严格的污染物排放标准;4提高治理工程运行管理水平。     

渭河上游径流变化特征及归因研究

分析渭河上游降水量、径流量的变化趋势和径流量的突变点,定量计算气候变化和人类活动对径流量变化的贡献,揭示渭河上游径流变化原因,为渭河流域水资源管理及开发利用提供依据。基于1961-2015年降水和径流数据,采用线性回归、Mann-Kendall检验和双累积曲线等方法分析渭河上游降水和径流演变规律。结果表明:渭河上游降水及径流的年际变化趋势均呈下降趋势,径流突变点为1970、1987、1990和1993年,根据突变点确定渭河上游径流基准期为1961-1969年;通过双累积曲线法的定量分析结果表明:人类活动是渭河上游径流减少的主要影响因素。总体上,近年来人类活动对径流的影响呈现增加趋势,2010-2015年间人类活动对径流影响的贡献率高达98. 32%。气候变化对径流变化有一定影响,尤其是,1990-1999年间气候变化对径流量影响占到22.52%。统计资料表明:在这段时间内,渭河流域发生多次极端干旱事件,导致渭河上游降水量骤减,使得气候变化对渭河上游径流变化的贡献增加。     

河流健康评价指标体系构建及其应用——以浑太河流域为例

依据土地利用指数(land use index)、栖息地质量指数(QHEI)和水质参数构建一个综合指数(ILWHQ),用于浑太河流域参照点的定量筛选。结果表明,太子河流域支流小汤河上游、太子河南支的5个采样点为参照点(ILWHQ≤2;T13,T15,T16,T17,T18)。根据2012年浑太河流域68个采样点的鱼类数据,对35个候选参数进行主成分分析、判别能力、逐步回归分析和Pearson相关性分析,确定了鲤科鱼类种类数(F5)、底栖鱼类个体比例(F12)、杂食性鱼类比例(F14)、耐受性鱼类个体比例(F22)可以作为基本要素构建F-IBI指标体系,即采用比值法统一各生物参数量纲,将各个生物参数分值加和得到F-IBI指数值。利用构建的F-IBI指数开展浑太河流域河流健康状况评价。发现太子河流域41个点位中,5个为健康,11个为亚健康,8个为一般,9个为较差,8个为极差。浑河的23个点位中,5个为亚健康,6个点位为一般,6个为较差,6个为极差。太子河流域较差和极差的点位共占41.5%,浑河流域较差和极差点位共占52.2%,说明相比于太子河流域,浑河流域的健康状况较差。     

用综合指数评价法对大渡河猴子岩工程河段水生态系统进行健康评价

对大渡河上游猴子岩工程河段评价结果分析可知,水电开发和环境保护下一步工作的重点应该是维持鱼类生存环境的完整性和水生生物多样性、生态流量研究、水温影响减缓措施等,但评价结果反映出该河段的水生态系统健康状况仍存在很多不足。因此,对猴子岩工程河段水生态健康评价研究只是一次探索,今后仍需加强对该指标体系的优化研究。     

北京市水生态健康评价体系研究及应用

随着社会经济的飞速发展,水生态健康状况评价成为人们的关注重点.建立了由目标层、准则层及指标层等3个层次构成的水生态健康评价指标体系,分为河流、湖泊及水库等3套系统,其中河流评价指标16项,湖泊评价指标21项,水库评价指标21项,用于对北京市流域水生态健康状况进行评价.以密云水库和北运河流域为例,于2019年5、8、10月进行水生态监测和健康评价,结果表明,密云水库健康综合指数为87.76,水生态健康状况处于健康等级;北运河流域的水生态健康状况呈现空间性差异,其总体健康状况有所改善.     

基于不同生物类群的河流健康评价研究

基于浑太河流域鱼类与大型底栖动物群落结构和功能层面上的指标,构建了多指标指数评价河流健康状况。首先,基于土地利用指数、水质和栖息地质量指数构建ILWHQ(Index of land use and water and habitat quality)指数定量筛选参照点位。然后,采用判别分析、逐步回归分析、相关分析筛选对不同压力响应敏感的核心参数。最后,采用比值法计算其多指标指数(MMI-HT)。结果表明:筛选了5个点位作为参照点,共确定8个(鲤科鱼类种类数、底栖鱼类比例、杂食性鱼类比例、耐受性鱼类个体比例、产沉性卵鱼类比例、产沉性卵鱼类个体比例、EPT、黏附者比例)核心参数构建多指标评价指数。底栖动物核心参数对底质中粗颗粒物、悬浮物和电导率变化响应更敏感,而鱼类核心参数对底质中细颗粒物、氮素、DO和Cl-浓度变化响应更敏感。二者对多重环境压力响应的敏感性不尽相同。太子河流域的35个点位中,9个为健康,6个为亚健康,7个为一般,7个为较差,6个为极差。浑河流域的19个点位中,没有点位属于健康状态,5个为亚健康,4个为一般,5个为较差,5个为极差。太子河流域较差和极差的点位共占37.14%,浑河流域较差和极差的点位共占52.63%。说明相比于太子河流域,浑河流域的健康状况较差。