高強(qiáng)度人類活動(dòng)區(qū)河流健康評(píng)價(jià)與調(diào)控研究——以渭河關(guān)中段河流系統(tǒng)為例.pdf

1、人類在開(kāi)發(fā)利用河流并從中獲益的同時(shí)也造成了許多生態(tài)與環(huán)境問(wèn)題，導(dǎo)致河流出現(xiàn)如河道斷流、水體污染、濕地萎縮、生物多樣性減少等一系列受損現(xiàn)象。目前，“學(xué)會(huì)在變化中生存，尋找人類用水與河流需水之間的平衡點(diǎn)”是公認(rèn)的、且具有操作性的河流保護(hù)觀點(diǎn)。圍繞此觀點(diǎn)，本文運(yùn)用科學(xué)的方法，對(duì)河流系統(tǒng)的健康狀態(tài)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，通過(guò)制定有效的河流保護(hù)目標(biāo)，重構(gòu)河流健康流量過(guò)程，并開(kāi)展基于河流健康的水資源多目標(biāo)適應(yīng)性調(diào)控研究，具有重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。本文取得的主要

2、研究成果如下:
　　(1)針對(duì)高強(qiáng)度人類活動(dòng)區(qū)河流，以河流系統(tǒng)為研究對(duì)象，定義了河流健康的概念，即特定時(shí)期一定社會(huì)公眾價(jià)值體系下，在保障河流自身基本生存需求的前提下，能夠持續(xù)地為人類社會(huì)提供高效合理的生態(tài)服務(wù)功能，并實(shí)現(xiàn)服務(wù)功能綜合價(jià)值最大化的河流;歸納了河流健康的內(nèi)涵，即河流形態(tài)與結(jié)構(gòu)保持相對(duì)的穩(wěn)定性、滿足自然功能過(guò)程的基本水需求、滿足社會(huì)功能過(guò)程的合理水需求、具有良好的自我維持能力和抗干擾能力。
　　(2)從分析高強(qiáng)度人

3、類活動(dòng)區(qū)河流健康影響因子入手，基于壓力—狀態(tài)—響應(yīng)模型框架，運(yùn)用基于粗糙集等價(jià)關(guān)系的指標(biāo)約簡(jiǎn)模型和極大不相關(guān)法相結(jié)合的指標(biāo)篩選方法，并結(jié)合專家和公眾評(píng)判，構(gòu)建了高強(qiáng)度人類活動(dòng)區(qū)河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，分3個(gè)層面、8個(gè)類別、合計(jì)共34個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。
　　(3)提出了河流健康評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的一般性制定步驟，將集對(duì)分析方法引入河流健康評(píng)價(jià)，采用改進(jìn)的集對(duì)分析方法，建立了河流健康評(píng)價(jià)的模糊集對(duì)分析模型，并采用層次分析法和熵權(quán)法相結(jié)合的指標(biāo)綜合賦權(quán)方

4、法為指標(biāo)賦權(quán)。
　　(4)借鑒自適應(yīng)調(diào)控理論解決復(fù)雜系統(tǒng)不確定性問(wèn)題的優(yōu)勢(shì)，運(yùn)用自適應(yīng)調(diào)控理論對(duì)水資源調(diào)控問(wèn)題進(jìn)行了描述，構(gòu)建了由通用水資源調(diào)控模型與自適應(yīng)調(diào)控模型耦合的基于河流健康的水資源多目標(biāo)自適應(yīng)調(diào)控模型，通過(guò)對(duì)可控系統(tǒng)變量間的“在線辨識(shí)—判斷—反饋”的往復(fù)自適應(yīng)調(diào)控操作，可實(shí)現(xiàn)“總量控制、在線辨識(shí)、滾動(dòng)修正”的水資源調(diào)控過(guò)程。此外，從興利、除害、生態(tài)環(huán)境等方面提出了水資源調(diào)控手段及調(diào)控方案集。
　　(5)以渭河關(guān)中段

5、河流系統(tǒng)為高強(qiáng)度人類活動(dòng)區(qū)河流代表，揭示了河流系統(tǒng)面臨的健康威脅，提出了河流健康的標(biāo)志，即適度的水量和良好的水質(zhì)、通暢且相對(duì)穩(wěn)定的水沙通道、相對(duì)完整的河流生態(tài)系統(tǒng)、持續(xù)的且合理的水資源供給能力;以2007年渭河關(guān)中段“斷面—河段—河流系統(tǒng)”嵌套形成評(píng)價(jià)的時(shí)空尺度，依次構(gòu)建了渭河關(guān)中段分河段的河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。其中，林家村～魏家堡段和魏家堡～威陽(yáng)段河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系由22個(gè)指標(biāo)構(gòu)成，咸陽(yáng)～臨潼段河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系由25個(gè)指標(biāo)構(gòu)成，

6、臨潼～華縣段及華縣以下段河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系由26個(gè)指標(biāo)構(gòu)成。
　　(6)基于“近自然準(zhǔn)則”，以“實(shí)現(xiàn)河流生態(tài)價(jià)值與人類價(jià)值平衡”的可達(dá)到的最佳狀態(tài)為目標(biāo)，以2050年為時(shí)間水平，制定了渭河關(guān)中段河流系統(tǒng)由“很健康、健康、亞健康、不健康、病態(tài)”五個(gè)級(jí)別構(gòu)成的河流健康評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并區(qū)分定量分級(jí)指標(biāo)與定性分級(jí)指標(biāo)，率定了各類指標(biāo)的閾值范圍;運(yùn)用河流健康評(píng)價(jià)的模糊集對(duì)分析模型對(duì)渭河關(guān)中段河流系統(tǒng)及各分段子系統(tǒng)的健康狀況進(jìn)行了診斷，對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)

7、果進(jìn)行了分析，并提出了河流系統(tǒng)及各分段子系統(tǒng)維持河流健康的河流管理方向。
　　(7)基于流量與河流健康之間關(guān)系，提出了河流健康流量重構(gòu)的理論與方法，根據(jù)渭河關(guān)中段河流健康評(píng)價(jià)結(jié)果，制定了渭河關(guān)中段分河段分級(jí)別的河流保護(hù)目標(biāo)，即保守保護(hù)目標(biāo)、折中保護(hù)目標(biāo)和最佳保護(hù)目標(biāo);以生態(tài)基礎(chǔ)流量、適宜生態(tài)流量、輸沙需水流量、自凈流量及水生生物生存需水流量為渭河關(guān)中段健康流量組分，考慮不同河段在不同時(shí)段以主導(dǎo)功能為核心的功能需求流量過(guò)程，并權(quán)衡流

8、量過(guò)程實(shí)現(xiàn)的可能性，重構(gòu)了不同保護(hù)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的不同來(lái)水情形下的河流健康流量過(guò)程。
　　(8)以渭河關(guān)中段干支流可供調(diào)控的水利工程聯(lián)合運(yùn)用為手段，并考慮跨流域調(diào)水，統(tǒng)籌河道內(nèi)與河道外水資源需求，建立了渭河關(guān)中段基于河流健康的水資源多目標(biāo)自適應(yīng)調(diào)控模型，構(gòu)建了不同水平年由不同調(diào)控手段組合構(gòu)成的調(diào)控方案集，通過(guò)模型求解，得到了渭河關(guān)中段河流系統(tǒng)在不同水平年不同來(lái)水、供水、需水、以及河流保護(hù)目標(biāo)情形下的水資源調(diào)控方案，通過(guò)各方案的分析與比較