联系河流健康状况的内涵与评价技术的重要纽带就是对河流健康状况的准确表征,即通过合理、准确的表征描述河流当前的健康状况,深化对河流健康状况内涵的理解,并为河流健康状况评价提供科学依据。本研究通过五类指标表征河流的健康状况。
(1)河流形态结构。生物群落用于评价河流状态最主要的优势就是生物群落受到众多物理和化学因素的影响,对生物的影响是河流环境退化和污染的终点。然而生物健康与河流的物理生境存在必然的内在联系:河流地貌过程决定河流形态,进而决定河流生物的生态环境结构,而河流的生态环境结构是生物健康的基础。基于这一思想,近年来河流形态已开始被用于河流健康状况的评价,澳大利亚Brierley于1994年提出河流形态结构框架(Geomorphic River Styles),旨在强调河流健康的物理结构和功能因子,并提供流域不同河段河流特征的基础调查以及河流形态结构控制的评价程序;此外,美国的快速生物监测协议(USEPA Rapid Bioassessment Protocol,RBP)、澳大利亚的河流状态调查(State of the Rivers Survey)以及南非河流健康计划(River Health Programme,RHP)也都将河流形态因子纳入河流健康状况评估程序中。
(2)河流水文特征。河流是陆地水循环的主要通道,水资源与水文特征作为河流健康研究的重要内容,直接影响河流功能的发挥。当前的筑坝、水电站建设以及城市化过程中流域土地利用方式的调整等都显著改变了河流的流速、流量、洪水频率及洪水量等水文参数,而河流的水文特征对于河流洪泛区、河流形态、生物群落组成、河岸植被以及河流水质等具有重要意义。目前,国外学者已经开始尝试将描述河流水文特征的参数和指标用于评价河流健康状况,以便更好地了解河流过程。澳大利亚的AUSRIVAS调查过程中就纳入了年平均流量等水文指标,南非的RHP也将水文指标作为表征河流健康状况的重要因子。
(3)水环境状况。水环境状况是能够简单、直观反映河流健康状况的重要指标。水体中营养物质和污染物的含量、浑浊度、pH值、水温等参数都可能影响河流生态系统功能的正常发挥。由于其与生物状态的联系不明显等原因,单纯利用物理化学指标和标准难以全面评价河流的健康状况,这也使得生物等其他类型指标开始被引入河流健康状况的表征中。(www.xing528.com)
(4)水生生物状况。水生生物群落具有整合不同时间尺度上各种化学、生物和物理影响的能力,水生生物评价方法和标准评估被用于研究生物群落对人类活动的响应,诊断河流退化原因,并逐渐成为水生生物健康评价的主要手段。鉴于河流生态系统的复杂性,一些指示生物类群被用于监测河流健康状况,其中浮游生物、底栖大型无脊椎动物和鱼类为使用较多的类群。浮游生物处于河流生态系统食物链的始端,可为水质变化提供早期预警信息,是河流健康监测的主要指示类群之一,Palmer指数、Shannon-Veavers多样性指数等都是基于浮游生物建立的河流健康评价方法;底栖无脊椎动物结构的变化能反映河段生境条件的变化,是河流水质状况常用的另一项监测指标,英国的“河流无脊椎动物预测和分类系统”(River Invertebrate Predictionand Classification System,RIVPACS)以及“澳大利亚河流评价计划”(Australian River Assessment System,AUSRIVAS)等都是在监测河流大型无脊椎动物生物多样性及其功能基础上构建的河流健康状况评价模型;而处于营养顶级的鱼类反映了整个水生态系统的健康状况,也是河流健康评价的重要指示生物,Karr于1981年提出了基于河流鱼类物种丰富度、指示种类别、营养类型、鱼类数量等12项指标的生物完整性指数(Index of BiologicalIntegrity,IBI),成为当前广泛使用的河流健康状况评价方法之一。
(5)陆生生物状况。河岸带具有削减面源污染、提供野生动植物生态环境、改善河流生态环境等诸多功能,并可提供多用途的娱乐场所和舒适环境以提高河流景观价值,而河流正常功能的发挥在很大程度上取决于河岸带的状况,河岸带宽度及其生物种类组成等对于河流生态系统健康状况具有较大影响。溪流状态指数(Index of stream condition,ISC)在一定程度上考虑了河岸带宽度、河岸植被组成等河岸带质量指标。随着景观生态学的发展和生态系统管理趋于功能化,有必要将河流的形态结构、水文特征、水环境状况、水生生物状况以及陆生生物状况等指标结合在一起综合评判河流健康状况,以达到可持续发展的河流管理。
本项目研究的总体思路是将影响河流健康的所有因子,分为河流形态特征、水文特征、水环境状况、水生生物状况、陆生生物状况五类评价参数,每类参数选取重要的影响因子,按照相关评价标准或方法分别进行评价。之后采取专家打分的方法确定影响因子对河流健康贡献值,以各影响因子的贡献值作为影响系数,应用物元可拓原理进行综合评判。最后得出河流健康水平的很健康、健康、亚健康、不健康、病态五种评估结果。
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