基于DPSIR模型的三河口水库水生态安全状况评价研究

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几十年来,我国水利工程建设的飞速发展在促进社会经济发展、改善人民生活及调节区域水资源分配不均匀的同时,也对工程建设区域的生态环境效益产生了影响。因此对水利工程建设区域进行生态安全评价是确保区域生态安全的重要保障。三河口水库是关中地区未来重要的水源地之一,承担着调蓄、供水及发电的功能。为更有效探究水利工程建设背景下三河口水库水生态安全,本文以三河口水库为研究区域,基于历史调查数据及课题组在三河口库区实地采样调查结果,运用DPSIR模型构建三河口水库水生态安全指标体系。采用熵权法计算指标权重,对指标变量和评价模型进行统一变换,得到标准化的生态环境效应得分,分析评价指标的分布特征及影响因素,完成对三河口水库2013年~2021年的水生态安全状况的评估。主要结论有以下几点:(1)三河口水库水质在Ⅱ类和Ⅲ类水之间,总体水质良好。水质综合污染指数法及内梅罗综合污染指数法的水质评价结果与单因子水质评价结果趋势一致,均为蒲河、汶水河水质较好,整体呈现出上游水质优于下游的趋势。通过高通量测序,采样水体样本共计45门、121纲、326目、576科、1375属。根据两次采样分析结果,椒溪河点位的物种丰富度指数和均匀度指数最高,表明椒溪河微生物多样性和均匀度较好。(2)对三河口水库浮游植物、浮游动物、鱼类、底栖动物进行采样调查。其中,对浮游植物的调查结果显示,硅藻门和绿藻门为优势种属,其中以硅藻门为绝对优势群种。对浮游动物的调查结果显示,三河口库区浮游动物以原生动物和轮虫为主,其中以原生生物为绝对优势种。两次捕捞共捕获鱼类37种,879尾,隶属于3目8科31属。鲤形目有24种,为三河口库区优势种群。调查共采集到底栖动物11目18科21种属,其中蜉蝣目种类最多,有6种属,为优势种群。(3)基于DPSIR模型的三河口水库水生态安全评价指标体系,其中目标层为研究区的生态环境状况,方案层分别由驱动力(D)、压力(P)、状态(S)、影响(I)、响应(R)构成,反映了三河口库区水生态环境状况评价指标体系的构成准则。通过驱动力层指标、压力层指标、状态层指标、影响层指标和响应层指标对三河口库区的水生态安全进行评价。因素层将方案层进一步细分,共13个指标,指标层是将13个因素层进一步细分为可以量化的具体指标,可定量评估三河口水库水生态安全状况。(4)综合评价结果显示2013年~2021年三河口水库水生态安全状况具有差异性,2015年~2020年三河口水库水生态安全评价结果为良,2013年、2014年和2021年评价结果均为优。各子系统的评价结果也显示出时间上的差异性,在2013年~2021年期间,状态指数对三河口库区水生态安全的贡献率最大,压力指数和影响指数评估值2013年远远大于2016年,在驱动力指标和响应指标方面,2013年~2021年期间的评估值变化不明显,可以看出水利工程建设对区域水生态安全造成了一定的影响。
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