黄河干流水生态系统健康指标体系研究

论文摘要

河流健康是科学发展观思想和可持续发展战略在中国流域管理的具体体现,对促进经济高效、环境可持续和社会公平,实现人类与河流的和谐相处具有重要意义。河流健康的标志、评价指标及其量化标准是河流健康理念应用于生产实际迫切需要解决的问题。河流生态系统健康是河流健康的重要内容,本论文以维持黄河干流水生生态系统健康为出发点,采用生态学、生态水文学、生态水力学、环境水力学、环境科学、管理科学以及经济学的方法,提出黄河干流水生生态系统健康指标体系,在此基础上,对指标体系中的指示性因子识别及其量化标准进行研究,为黄河健康修复提供科学依据。论文的主要研究内容和取得的成果如下：（1）定义了黄河干流水生生态系统健康标志为,黄河干流水生生态系统处于良好状态,且干流河道内具有连续的河川径流。提出用保护关键种和生态流量作为表征黄河干流水生生态系统健康的指示性因子。（2）以河道生态功能一致性为原则,以生物因子（浮游动物、浮游植物、底栖动物、鱼类）和非生物因子（水的物理化学状况、气候、地貌）为分类指标,采用系统聚类分析的方法对黄河干流水生生态系统进行了分区。（3）提出了识别黄河干流不同河段水生生态系统关键种的思路为：首先,根据黄河干流各个河段水生生态系统的食物链结构,计算水生生态系统中各类物种的关键性指数,比较各类物种的关键性指数的大小,识别出关键物种；然后,根据关键物种的种群结构,计算关键物种中种群保护的次序,需要优先保护的种群就是某个河段水生生态系统需要保护的关键种。（4）采用logistic增长模型,考虑种群的起始生物量就是关键种的保护规模,选择黄河干流饵料生物为关键种生长的主要影响因子,计算得到了关键种的保护规模。（5）河流生态流量的计算基本上应包含水流以及生态两项基本要素。在水流条件研究中,以河川水力学模型HEC-RAS较为广泛,在生态分析中,则以物理栖息地模拟模型（PHABSIM）为主。本论文吸取了上述两个模型长处,并予以整合,提出了基于HEC-RAS和PHABSIM的生态流量计算方法,以求在河流生态流量研究上能较为合理与精确。首先,利用HEC-RAS模型计算各断面水位；然后,利用PHABSIM模型中水力学模型所提供的水深计算法推求每一断面各个测点的流速；再利用PHABSIM模型中的栖息地模型并结合关键种的适应度指数曲线,量化出各个断面的生态流量,计算结果从理论上来讲较水文学方法和水力学方法更具合理性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 河流健康面临危机
• 1.1.2 河流健康理念的提出
• 1.1.3 维持黄河健康生命理念的提出
• 1.2 河流生态系统健康国内外研究现状
• 1.2.1 河流生态系统健康的概念和内涵
• 1.2.2 河流生态系统健康的指标和量化标准
• 1.3 本论文主要研究内容
• 1.4 本论文技术路线
• 1.5 本论文主要创新点
• 2 河流生态系统健康指标体系研究
• 2.1 河流健康的科学内涵
• 2.1.1 河流的生命
• 2.1.2 河流的功能
• 2.1.3 河流健康的内涵
• 2.1.4 河流健康的标志
• 2.2 河流生态系统健康的科学内涵
• 2.2.1 河流生态系统的组成要素
• 2.2.2 河流生态系统的结构
• 2.2.3 河流生态系统健康的内涵和标志
• 2.3 河流生态系统健康指标
• 2.3.1 河流生态系统健康指示性因子的选择
• 2.3.2 河流生态系统健康指示性因子标准量化的原则
• 2.4 黄河干流水生生态系统健康指标体系研究思路
• 2.5 本章小结
• 3 黄河干流水生生态系统概况
• 3.1 黄河干流水生生态系统生物生境概况
• 3.1.1 径流
• 3.1.2 河床
• 3.1.3 水质状况
• 3.2 水生生物概况
• 3.2.1 饵料生物
• 3.2.2 黄河干流鱼类组成和鱼类资源
• 3.3 本章小结
• 4 基于聚类分析的黄河干流水生生态系统分区研究
• 4.1 现有的黄河分区
• 4.2 系统聚类分析
• 4.2.1 聚类分析的定义
• 4.2.2 聚类分析中的数据结构
• 4.2.3 聚类分析中的数据类型
• 4.2.4 聚类分析的方法
• 4.3 黄河干流水生生态系统分区
• 4.3.1 原则与方法
• 4.3.2 黄河干流不同河段聚类的过程
• 4.3.3 黄河干流不同河段生态分区聚类结果
• 4.4 小结
• 5 黄河干流水生生态系统关键种的识别研究
• 5.1 关键种概念的提出及研究动态
• 5.1.1 关键种概念的提出
• 5.1.2 关键种概念的研究动态
• 5.2 关键种概念提出的意义
• 5.3 关键种的确定方法
• 5.4 黄河干流水生生态系统关键种涵义的界定
• 5.4.1 种群和物种的概念及两者之间的关系
• 5.4.2 黄河干流水生生态系统关键物种和关键种群涵义的界定
• 5.5 黄河干流不同河段水生生态系统关键种的识别
• 5.5.1 黄河干流水生生态系统关键物种识别
• 5.5.2 黄河干流水生生态系统关键物种中关键种群的识别
• 5.6 本章小结
• 6 黄河干流水生生态系统关键种保护规模研究
• 6.1 黄河干流水生生态系统影响鱼类生存状况的主要生态因子
• 6.1.1 流量对鱼类生存状况的影响
• 6.1.2 泥沙对鱼类生存状况的影响
• 6.1.3 水质对鱼类生存状况的影响
• 6.1.4 水利工程对鱼类生存状况的影响
• 6.1.5 酷渔滥捕、毒鱼、炸鱼严重损害鱼类资源
• 6.1.6 饵料生物对鱼类资源的影响
• 6.2 黄河干流水生生态系统关键种保护规模的计算方法
• 6.3 黄河干流水生生态系统关键种保护规模的计算
• 6.4 本章小结
• 7 黄河干流水生生态系统生态流量研究
• 7.1 河流环境流量与生态流量的内涵
• 7.2 河流水生生态系统生态流量计算方法国内外研究现状
• 7.3 黄河干流水生生态系统生态流量计算的理论
• 7.3.1 HEC-RAS模型
• 7.3.2 PHABSIM模型
• 7.4 黄河干流水生生态系统生态流量计算方法
• 7.5 黄河干流水生生态系统生态流量计算
• 7.5.1 兰州-花园口河段水生生态系统生态流量计算
• 7.5.2 花园口-利津河段水生生态系统生态流量计算
• 7.6 黄河干流兰州-花园口河段水生生态系统生态流量计算结果分析
• 7.7 本章小节
• 8 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 博士研究生学习期间的工作