水生态修复目标和指标

2023-01-15 15:15:36 0 双良环境
水生态修复目标和指标

  河流生态状况分级系统是河流生态修复目标定量化的有用工具。在这个系统中,定义未大规模开发的自然河流生态状况作为参照系统,是最佳理想状况。定义河流生态系统严重退化状况作为最坏状况,中间分成若干等级,据此构造分级体系表(董哲仁,2013)。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  1 指标矩阵kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  分级系统表分为要素层、指标层和等级层三个层次。生态要素包括生物质量、水文情势、物理化学和河流地貌形态4类。生态要素层下设若干生态指标,生态指标的数量,根据具体项目规模和数据可达性确定。生态指标下设5个等级,即优、良、中、差、劣。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  首先,需要定义一个河流参照系统,参照系统是自然河流生态状况,可以近似认为水资源大规模开发前的河流生态状况是近自然状况。建立参照系统需要开展大量的基础工作,包括河流调查、生物调查,收集历史与现状数据资料,在大量数据支持下,按照统计学原理结合专家经验,确定各项指标值。有些指标如水质类指标有相关国家或行业标准,可以直接引用。建立参照系统的具体方法见3-2-5节。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

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  在分级系统中,把参照系统状况定为“优”等级。然后,以河流生态系统严重退化状况作为最坏状况,定为“劣”等级,其表征是栖息地严重退化,生物群落多样性严重下降,甚至导致水生生物死亡。在“优”与“劣”之间又划分“良”、“中”和“差”3级,形成优、良、中、差、劣5级系统。所谓生态状况“优”,表示生物质量、水文情势、地貌形态和物理化学等生态要素均达到理想状况。所谓“良”表示受人类活动影响,各生态要素均发生一定改变。所谓生态状况“中”,表示各生态要素均发生中等变化。所谓生态状况“差”,表示各生态要素均发生重大变化。所谓生态状况“劣”,表示各生态要素均发生严重变化,生物群落大部分缺失,生物大批死亡。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  按照生态状况分级原则,构造生态状况指标赋值矩阵,其步骤如下:①按照上述构建河流生态状况参照系统方法,给“优”等级的各项生态指标赋值。②依据不同类别的生态要素特征,确定赋值准则。③以参照系统的理想标准值为基准,按照与理想标准值的偏离程度(变化率),将各生态指标分5个等级。生态指标与理想标准值的比值,是一个无量纲值,以100计分,“优”等级记为100,其他等级依次递减,不同类別生态指标递减程度需符合赋值准则。这样就构造了生态状况指标赋值矩阵。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  表5-2-3是一个河流生态状况指标赋值矩阵范例。该矩阵中,生态要素包括生物质量、水文情势、物理化学、河流地貌共4类。生态要素层下设10项生态指标。其中,生物要素下设丰度和生物量2项指标;水文情势要素下设生态基流和水文过程2项指标;物理化学要素下设水质、水温和一般状况3项指标;地貌形态要素下设连续性、连通性和河流形态3项指标。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  采用矩阵下标表示法构造指标矩阵。表5-2-3中的10项指标分别用a、b、c、d、e、f、g、h、i、j表示。下标的标注方法如下:规定第一个下标表示要素层,令生物、水文、物理化学、河流地貌等4类要素层的下标编号分别为m、n、o、p。规定第二个下标表示等级层,令等级层的优、良、中、差、劣的下标编号分别为1,2,3,4,5。举例:指标cn2中的c表示生态基流指标,第1个下标为n,表示属水文要素类;第2个下标为2,表示属于“良”等级。这样指标cn2表示水文类要素,生态基流指标,等级为良。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  对于生物质量类指标,评价物种可以有多种,包括浮游植物、大型水生植物、鱼类和底栖无脊椎动物等。在这种情况下,要素层下标m需要赋值,m=1,2,3,4。其中,规定浮游植物m=1,大型水生植物m=2,鱼类m=3,底栖无脊椎动物m=4。例如b43则表示生物要素类,底栖无脊椎动物,生物量指标,等级为“中”。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  多个评价物种的指标需经过数学方法处理得到生物质量的综合指标。按照以上规则即构造了一个指标矩阵,然后按照“优”等级折减方法,为所有指标赋值,形成河流生态状况分级系统(表5-2-3)。用这种方法既能表示出指标所属生态要素类别,又可表示所属等级,矩阵格式也方便计算机存储运算。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  2 指标赋值准则kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  1)生物质量kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  生物质量包括丰度(am)和生物量(bm)2项指标,可选择浮游植物(m=1)、大型水生植物(m=2)、鱼类(m=3)和底栖无脊椎动物(m=4)作为评价物种,其指标赋值准则分述如下:kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  ①浮游植物(m=1)kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  am1~am5,bm1~bm5-以植物物种的类别构成、藻类生长状况以及水体透明度等与受到大规模干扰前比较,以变化率为指标,划分5个等级。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  ②大型水生植物(m=2)kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  am1~am5,bm1~bm5-大型水生植物类别构成及平均数量与参照系统比较,以变化率为指标,划分5个等级。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  ③鱼类(m=3)kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  am1,bm1-鱼类类别构成与参照系统几乎一致。所有特定类别的干扰敏感性物种都存在。鱼类群体年龄结构受人类活动干扰微小,物种的繁殖发育可顺利进行。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  am2,bm2-由于人类活动对水质和水文过程影响,鱼类的构成和数量与特定的生物群落相比发生了一定变化。鱼类群体的年龄结构受到干扰,个别物种的繁殖发育失败,某些鱼类的年龄段缺失。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  am3,bm3-由于人类活动对水质和水文过程影响,鱼类的构成和数量与特定的生物群落相比,发生了中等程度的变化。鱼类年龄结构受到干扰的迹象明显,个别鱼类物种消失或数量降低。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  am4,bm4-由于人类活动对水质和水文过程影响,鱼类的构成和数量与特定的生物群落相比,发生了重大变化。鱼类年龄结构受到严重干扰。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  am5,bm5-由于人类活动对水质和水文过程影响,大量鱼类死亡,渔业资源严重破坏,一些珍稀和特有鱼类物种消失或濒危。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  ④底栖无脊椎动物(m=4)kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  am1~am5,bm1~bm5-底栖无脊椎动物丰度、种类组成、耐受性/非耐受性、食性和栖息地特征与参照系统相比较,以变化率为指标,划分5个等级。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  2)水文kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  cn1~cn5-生态基流的满足程度,划分5个等级。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  dn1~dn5-若按水文过程表示,则与干扰前的自然流量过程相比;若按敏感生态需水表示,则敏感期内水流条件与具有生物目标的敏感生态需水相比。二者均以偏差率为指标,划分5个等级。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  3)物理化学kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  eo1~eo5-以规划区水功能区水质达标率为指标评估,划分5个等级。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  fo1~fo5-以水环境质量标准和水污染物排放标准为依据,以污染物入河控制量、纳污能力、湖库富营养化指数为指标,划分5个等级。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  go1~go5-结合敏感生物物种目标,水工建筑物下泄水流水温与自然水流水温的偏差率,划分5个等级。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  4)河流地貌kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  hp1~hp5-连续性指标。考虑营养物质、泥沙输移条件和鱼类洄游条件,以纵向连续性指数为指标,划分5个等级。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  ip1~ip5-连通性指标。考虑滩区漫滩效应、河湖连接、水网连通条件,以河流横向连通性指数或河湖、水网连通性指数为指标,划分5个等级。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  jp1~jp5-河流形态指标。与干扰前河流蜿蜒性、宽深比、岸坡结构和河流基质相比较,以变化率为指标划分5个等级。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  3 简易赋值方法kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  为简化计算,小型河流可以采用简易赋值方法。以参考系统值为基准,各生态要素的其他等级按照变化率φi折减,用以表示与参考系统的偏离程度,获得不同等级的指标。不同生态修复项目的变化率φi取值应根据当地自然条件、水资源开发程度以及水质现状具体确定。表5-2-4给出了生态状况等级划分参考值。举例,“中”等级的水文类指标值变化率φi=60%;“良”等级地貌类指标值变化率φi=80%,等等。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  4 生态现状与参照系统对比分析kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

  生态现状与历史状况的对比分析,是理解河流生态系统演替趋势的重要方法。利用河流生态状况分级系统,把现状调查数据填进分级表,然后与等级“优”的相应指标进行对比,就可以掌握该项生态指标与参照系统的偏离程度。举例,表5-2-5中,现状生态指标标记为▲,可以查出河流生态现状水体物理化学一般状况指标、水质、河流地貌形态3项指标均为“差”,水温指标为“良”,其余6项为“中”。分析指出,由于人类大规模活动,导致水环境污染和河流自然地貌条件发生较大改变,致使水质和地貌形态(蜿蜒性、连通性等)等指标发生较大偏离。kcr新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司

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