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水利水电工程在防洪、发电、灌溉等生产生活中发挥着重要作用。然而,随着水利经济的发展,水电开发对河流水生态系统健康的影响日益突出。在此背景下,研究水电开发前后水生态系统健康的变化,并构建出适用于水电开发下的河流健康评价体系,对完善我国河流健康评价体系具有重要意义,是促进长江水生态系统健康发展的理论基础。 本文以国内外研究现状为基础,以长江干支流水生态系统为研究对象,以生态系统的整体性、稳定性及可持续性特征构建指标分类体系,并通过查阅和整理文献中的常用指标建立评价指标库,然后分析并选出最优评价方法和权重模型,进而构建出长江水生态系统健康评价体系。该体系以历史状态法为参考系,通过对比长江水电开发前后的水生态状况,对长江水生态系统开展健康评价。具体而言,本文的主要研究工作如下: 1)首先,本文分析了频次分析法、管理目标法和类ISC体系法三种指标分类方法的优缺点,在此基础上,提出用生态系统特征法构建长江水生态系统健康指标分类体系;然后,整理了1970-2016年国内外文献的中的评价指标并进行分类,用频次分析法选出使用频率超过10%的指标,进而构建长江水生态健康评价指标体系;为使指标权重均衡,本文通过最小二乘法求解主观权重,在分析了一般权重模型、熵模型和熵系数模型三种客观权重模型后,选定熵系数模型求解客观权重,通过折衷系数将二者集成为综合权重模型;另外,通过分析指示生物法、多指标评价法及赋分法三种评分方法的优缺点,选定赋分法中的四分制法作为评价方法。上述指标体系、综合权重模型、评分方法组成了长江水生态系统的健康评价体系。 2)根据河流类型,将长江水生态系统划分为山区水生态系统(上游)和平原水生态系统(中下游),并选出典型河段作为试点评价对象,其中,山区水域选择攀枝花—宜昌段(干流)和锦屏一级—桐子岭段(雅砻江支流);平原水域选择宜昌—大通段(干流)和白河—汉口段(汉江支流)。以长江1968-1970年的多年月平均数据为基准,选择三峡大坝蓄水前后的数据与基准值比较后得出各指标的自然变化范围,并用SPSS22统计出各指标的25%分位数、中位数、75%分位数及95%分位数(或5%分位数),据此划分指标的健康参考标准;然后选择三峡大坝截流后10年(2007年,用T表示)及现状年(2015年,用N表示)两个时段作为评估年,根据上述标准对评估年的各指标评分,分值加权后即得评估年的综合健康指数。 3)评价结果表明,对于山区水生态系统,长江上游干流段在T时段和N时段的综合健康指数分别为57.7和65.7,健康状况分别为亚健康、健康;雅砻江支流段在T时段和N时段的综合健康指数分别为44.0和49.8,健康状况均为亚健康;对于平原水生态系统,长江中下游干流段在T时段和N时段的综合健康指数分别为51.3和55.0,健康状况均为亚健康;汉江支流区段在T时段和N时段的综合健康指数分别为49.5和50.3,健康状况均为亚健康,评价结果基本与实际情况基本吻合,该评价体系合理。