京郊河溪水环境近自然诊断理论及应用研究

论文摘要

河溪作为人类赖以生存和发展的重要载体,其近自然性状况是全面审视河溪水环境系统的崭新概念。由于人类不合理的开发和利用,北京郊区的河溪水环境已经受到了较大的干扰和破坏,造成河溪自然特征逐渐消失、生物多样性减少、生态服务功能降低、河溪自净化和自我恢复能力消失、水体污染加重等后果。为了确定北京郊区河溪水环境面临的问题及所处的状态,从而为首都郊区水环境治理与可持续管理决策提供信息支持,作者基于农村城市化与河溪可持续发展之间的胁迫—状态—响应机制展开了京郊河溪水环境近自然综合诊断理论、方法及其实践应用研究,以期为首都郊区河溪水环境的有效保护和治理提供依据。主要包括：（1）构建了京郊河溪水环境近自然诊断的基本理论。提出了基于“胁迫—状态—响应”机制的京郊河溪水环境近自然诊断概念框架,阐明河溪水环境状态由河溪形态、水动力、水质、生物以及景观五个要素构成。（2）根据河溪水环境的构成要素,在参考国内外的相关研究基础上,结合北京郊区水环境的独有特征,构建了包含河溪形态、水文、水质理化性质、河岸带、水生生物及景观娱乐功能六个诊断子要素共20个指标的京郊河溪水环境综合诊断指标体系。（3）用隶属度模型和模糊综合层次分析法作为京郊河溪水环境近自然诊断模型和方法,根据参考状态确定了各项诊断指标的度量值及诊断标准,并将京郊河溪水环境的自然性等级划分为自然状态、近自然状态、退化状态及人工化状态四个等级。（4）用SAS9.0对水环境诊断因子进行主成分分析,并通过PLOT过程散点图阐明不同土地利用方式对京郊河溪水环境自然性的影响：旅游开发主要造成水体中磷的浓度升高与底栖动物的多样性的降低,居民用地对水体中氨氮浓度的升高有最大贡献,农业用地对河溪中PH值、溶解氧浓度以及浮游藻类覆盖度有突出的影响。（5）以北京郊区三条典型河溪为例进行了诊断体系的应用研究,综合诊断结果表明三条河溪均存在不同程度的退化：安达木河总体处于近自然状态（隶属度0.326）,但存在11.7%的人工化河段；雁栖河总体受人为干扰范围较大且影响严重,处于退化状态（隶属度0.403）,约68.2%的河段处于退化状态,且上、中、下游均有分布,民俗旅游开发程度严重；拒马河由于发达的旅游观光业受人为干扰范围也较大,总体处于退化状态（隶属度0.398）,但其隶属近自然状态和退化状态的隶属度之差小于0.1,表明拒马河总体比较偏向近自然等级,即退化程度较雁栖河轻。通过诊断结果分析了诊断行为对京郊河溪水环境质量改善的影响（6）利用VisualBasic语言开发出由启动模块、主窗体、近自然等级窗体、输出结果窗体与系统帮助窗体组成的河溪水环境近自然诊断决策支持系统（WED-DSS）,使诊断工作程序化,并将诊断结果以专题图的形式表现出来,实现了诊断结果的可视化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 研究目的及意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 河溪水环境的相关概念
• 1.2.2 河溪水环境的结构和功能
• 1.2.3 河溪水环境的特点
• 1.2.4 河溪水环境面临的问题
• 1.3 河溪水环境研究趋势分析
• 1.3.1 国外研究趋势
• 1.3.2 国内研究趋势
• 1.4 本文研究的主要内容
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 主要研究技术路线
• 1.4.3 本研究拟取得的主要创新点
• 2 河溪水环境近自然诊断的基本理论框架
• 2.1 理论基础
• 2.1.1 学科基础
• 2.1.2 相关理论
• 2.2 近自然诊断的定义及内涵
• 2.2.1 近自然诊断的定义
• 2.2.2 近自然诊断的内涵
• 2.3 近自然诊断的时空特征
• 2.3.1 近自然诊断的时间特征
• 2.3.2 近自然诊断的空间尺度
• 2.4 近自然诊断的概念框架
• 2.4.1 胁迫—状态—响应（Stress-State-Response）机制
• 2.4.2 基于SSR的水环境近自然诊断概念框架
• 2.5 河溪水环境近自然性的诊断原则
• 2.5.1 多尺度综合诊断原则
• 2.5.2 面向适应性管理原则
• 2.5.3 促进可持续发展原则
• 2.5.4 多利益方共同参与原则
• 2.6 河溪水环境状态构成要素及其关联性分析
• 2.6.1 构成要素分析
• 2.6.2 构成要素关联分析
• 2.7 河溪水环境近自然诊断相关研究进展
• 2.7.1 国外相关研究进展
• 2.7.2 国内相关研究进展
• 3 研究区概况及研究方法
• 3.1 研究区概况
• 3.1.1 自然地理概况
• 3.1.2 水环境概况
• 3.1.3 京郊河溪水环境存在问题
• 3.1.4 已完成的京郊水环境治理工作
• 3.1.5 经济社会概况
• 3.2 研究方法
• 3.2.1 水文诊断
• 3.2.2 水质诊断
• 3.2.3 生物多样性诊断
• 3.2.4 生境调查
• 3.2.5 诊断指标调查方法
• 3.2.6 诊断指标调查细则
• 4 京郊河溪水环境近自然综合诊断内容及指标体系
• 4.1 京郊河溪水环境近自然综合诊断的内容及特点
• 4.1.1 近自然河溪水环境综合诊断的内容
• 4.1.2 近自然河溪水环境综合诊断特点
• 4.2 京郊河溪水环境近自然诊断的影响因素
• 4.2.1 自然因素
• 4.2.2 人为因素
• 4.3 京郊河溪水环境近自然诊断指标筛选原则
• 4.4 京郊河溪近自然综合诊断指标体系的构建
• 4.4.1 指标体系构建基本原则
• 4.4.2 诊断指标体系的构建
• 4.5 指标特征值的度量
• 4.6 诊断结果的表示
• 5 京郊河溪水环境近自然综合诊断模型及方法
• 5.1 综合诊断的概念模型
• 5.2 综合诊断的数学模型
• 5.3 综合诊断的基础模型
• 5.3.1 诊断指标的层次结构模型
• 5.3.2 评语结构模型
• 5.3.3 诊断指标隶属度模型
• 5.4 综合诊断方法
• 5.4.1 影响因子反馈诊断概念模型
• 5.4.2 综合诊断方法的选择
• 5.5 诊断标准的确立
• 5.5.1 参考状态的确定
• 5.5.2 总体诊断标准
• 5.5.3 河溪水文指标诊断标准
• 5.5.4 河溪形态指标标准
• 5.5.5 水质理化参数指标标准
• 5.5.6 河岸带功能指标标准
• 5.5.7 水生生物指标标准
• 5.5.8 景观娱乐功能指标标准
• 6 京郊河溪水环境近自然综合诊断实例
• 6.1 诊断体系的数据来源
• 6.2 土地利用变化对诊断因子的影响
• 6.2.1 研究河段选择
• 6.2.2 水环境诊断因子的主成分分析
• 6.2.3 不同土地利用方式对诊断因子的影响
• 6.3 安达木河近自然综合诊断
• 6.3.1 研究区概况
• 6.3.2 研究区近自然综合诊断结果
• 6.3.3 诊断结果的聚类分析验证
• 6.4 雁栖河近自然综合诊断
• 6.4.1 研究区概况
• 6.4.2 研究区近自然综合诊断结果
• 6.5 拒马河近自然综合诊断
• 6.5.1 研究区概况
• 6.5.2 研究区近自然综合诊断结果
• 6.6 基于诊断结果的京郊河溪水环境管理与治理
• 6.6.1 指导思想
• 6.6.2 管理原则
• 6.6.3 不同近自然等级河溪水环境治理
• 6.7 诊断行为对京郊河溪水环境质量改善的影响
• 7 京郊河溪水环境近自然综合诊断的程序化
• 7.1 河溪水环境诊断程序化
• 7.1.1 数据来源
• 7.1.2 系统数据组织
• 7.2 京郊河溪水环境决策支持系统系统开发过程
• 7.2.1 系统结构设计
• 7.2.2 系统的数据流程
• 7.2.3 辅助决策技术实现
• 7.3 河溪水环境诊断结果的可视化
• 7.3.1 Visual Basic语言在应用程序设计中的应用
• 7.3.2 河溪水环境诊断系统的可视化
• 8 结论与讨论
• 8.1 本文的研究结论
• 8.2 讨论
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 获得成果目录
• 致谢