湖泊水生态功能分区研究
关于对湖泊生态的调研报告
关于对湖泊生态的调研报告湖泊生态调研报告一、引言湖泊是自然界中重要的生态系统,拥有丰富的生物多样性和重要的生态功能。
湖泊不仅是水资源的重要来源,也是许多动植物种群的栖息地和重要的食物链中转站。
然而,随着城市化、工业化和农业发展的加剧,湖泊受到越来越多的人类活动干扰,生态系统受到了严重破坏。
本调研报告旨在研究湖泊生态系统的现状,以及对其生态保护和恢复的建议。
二、调研方法本次调研选择了某省的四个典型湖泊进行研究。
通过实地考察、采样和实验室分析等方式,收集了有关湖泊水质、富营养化程度、生物多样性等方面的数据。
同时,还进行了社会调查,了解当地居民对湖泊生态的认知与态度。
三、湖泊生态现状1. 水质状况:调研结果显示,四个湖泊的水质普遍较差,存在不同程度的富营养化现象。
其中两个湖泊明显受到周边农业和工业排放的影响,水体中氮、磷等营养物质含量超过了国家标准。
2. 湖泊富营养化:湖泊的富营养化是影响湖泊生态的重要因素。
过量的营养物质会引起藻类大量繁殖,形成藻华,破坏水体的透明度,影响浮游植物和底栖动物的生存和繁殖。
3. 生物多样性:通过样本调查和生物量测定,发现湖泊的生物多样性遭到了破坏。
许多原生动物和植物消失,取而代之的是适应富营养环境的抗逆物种,生物多样性下降。
4. 社会调查:调查结果显示,大部分当地居民对湖泊的水质和生态现状有一定的认知,但很少有人主动参与湖泊生态保护的行动。
部分居民认为生态保护责任应由政府和相关部门来负责,自己没有义务参与。
四、湖泊生态保护建议1. 加强水体污染治理:采取措施减少农业面源和工业废水的排放,加强污水处理厂的建设和运营,提高水质净化效率。
2. 控制土壤侵蚀和养殖污染:推广科学的农业种植技术,减少化肥使用量和农药农药使用,控制土壤侵蚀。
同时,加强养殖污染的监管,推动绿色养殖方式。
3. 增加湖泊保护区和禁渔区:设立湿地保护区和湖泊周边的禁渔区,保护湖泊的生态环境和生物多样性。
4. 提高公众意识:通过教育宣传和社区活动,提高公众对湖泊生态保护的意识,鼓励居民参与湖泊保护工作。
全国重要江河湖泊水功能区划(2011-2030)
全国重要江河湖泊水功能区划(2011-2030年)(一)全国重要江河湖泊水功能区选取原则全国重要江河湖泊水功能区是在全国31个省、自治区、直辖市人民政府批复的辖区水功能区划的基础上,从实施最严格水资源管理制度,加强国家对水资源的保护和管理出发,按照下列原则选定:(1)国家重要江河干流及其主要支流的水功能区。
(2)重要的涉水国家级及省级自然保护区、国际重要湿地和重要的国家级水产种质资源保护区、跨流域调水水源地及重要饮用水水源地的水功能区。
(3)国家重点湖库水域的水功能区,主要包括对区域生态保护和水资源开发利用具有重要意义的湖泊和水库水域的水功能区。
(4)主要省际边界水域、重要河口水域等协调省际间用水关系以及内陆与海洋水域功能关系的水功能区。
(二)一级水功能区全国重要江河湖泊一级水功能区共2888个,区划河长177977公里,区划湖库面积43333平方公里,区划成果见表3-1和图3-1、图3-2。
其中,保护区618个,占总数的21.4%;保留区679个,占总数的23.5%;缓冲区458个,占总数的15.9%;开发利用区1133个,占总数的39.2%。
在177977 公里区划河长中,保护区共36861 公里,占区划总河长的20.7%;保留区55651公里,占31.3%;缓冲区13600 公里,占7.6%;开发利用区71865 公里,占40.4%。
在43333平方公里区划湖库面积中,涉及一级水功能区174个,其中保护区总面积33358平方公里,占区划总面积的77.0%;保留区2685平方公里,占6.2%;缓冲区498平方公里,占1.1%;开发利用区6792平方公里,占15.7%。
1、保护区全国一级水功能区中,保护区共计618个,区划河长36861 公里,区划湖库面积33358平方公里,主要分布在长江区、松花江区、西北诸河区、西南诸河区和淮河区等。
保护区的分布与各水资源区的自然地理条件、水资源及生态环境状况密切相关,各水资源区中保护区的分布和数量存在明显差异。
基于GIS的青海湖流域水生态功能分区
基于GIS的青海湖流域水生态功能分区陈治荣;曹广超;陈克龙;马元希;王欣烨【期刊名称】《长江科学院院报》【年(卷),期】2023(40)1【摘要】湖泊型水生态功能分区是以流域数字高程模型(DEM)为底图,通过水文分析划分出目标流域的自然水文单元和水系,借助流域综合调查资料确定水生态功能分区,也是地学分区面向生态环境领域的发展和应用。
基于GIS技术,将研究区7大主要河流水系图、DEM、生态系统服务价值总量图、归一化植被指数(NDVI)图、土地利用类型图等进行统一处理为栅格单元相同的栅格图,使用GS+软件计算各指标要素的空间自相关距离,从而得到各因子之间的空间自相关距离,确定青海湖流域水生态功能一二级分区主导指标和影响指标,运用ArcGIS 10.0软件中的空间叠加法对选定的指标栅格图进行模糊叠加,修正分区边界,确定青海湖流域水生态功能一级分区为8个。
以青海湖流域水生态功能一级分区图为底图,在一级分区的基础上确定青海湖流域水生态功能二级分区为27个。
青海湖流域水生态功能一、二级分区有助于丰富青海湖流域分异规律研究,为青海湖国家公园的建设提供理论与方法指导。
【总页数】6页(P67-72)【作者】陈治荣;曹广超;陈克龙;马元希;王欣烨【作者单位】宁夏师范学院资源环境与生命科学学院;青海师范大学地理科学学院;青海师范大学青海省自然地理与环境过程重点实验室;青藏高原地表过程与生态保育教育部重点实验室【正文语种】中文【中图分类】P339【相关文献】1.基于GIS和AHP法的大宁河流域生态环境质量评价分区2.基于遥感和GIS的巢湖流域生态功能分区研究3.基于生态系统敏感性与生态功能重要性的高原湖泊分区保护研究——以达里湖流域为例4.“国家水专项太湖流域水生态功能分区与质量目标管理技术示范课题研讨会”在杭州顺利召开因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
[指南]全国重要江河湖泊水功能区划
[指南]全国重要江河湖泊水功能区划全国重要江河湖泊水功能区划(2011-2030年)(一)全国重要江河湖泊水功能区选取原则全国重要江河湖泊水功能区是在全国31个省、自治区、直辖市人民政府批复的辖区水功能区划的基础上,从实施最严格水资源管理制度,加强国家对水资源的保护和管理出发,按照下列原则选定:(1)国家重要江河干流及其主要支流的水功能区。
2)重要的涉水国家级及省级自然保护区、国际重要湿地和重要的国家级 (水产种质资源保护区、跨流域调水水源地及重要饮用水水源地的水功能区。
(3)国家重点湖库水域的水功能区,主要包括对区域生态保护和水资源开发利用具有重要意义的湖泊和水库水域的水功能区。
(4)主要省际边界水域、重要河口水域等协调省际间用水关系以及内陆与海洋水域功能关系的水功能区。
(二)一级水功能区全国重要江河湖泊一级水功能区共2888个,区划河长177977公里,区划湖库面积43333平方公里,区划成果见表3-1和图3-1、图3-2。
其中,保护区618 个,占总数的21.4%;保留区679个,占总数的23.5%;缓冲区458个,占总数的15.9%;开发利用区1133个,占总数的39.2%。
在177977 公里区划河长中,保护区共36861 公里,占区划总河长的20.7%;保留区55651公里,占31.3%;缓冲区13600 公里,占7.6%;开发利用区71865 公里,占40.4%。
在43333平方公里区划湖库面积中,涉及一级水功能区174个,其中保护区总面积33358平方公里,占区划总面积的77.0%;保留区2685平方公里,占6.2%;缓冲区498平方公里,占1.1%;开发利用区6792平方公里,占15.7%。
1、保护区全国一级水功能区中,保护区共计618个,区划河长36861 公里,区划湖库面积33358平方公里,主要分布在长江区、松花江区、西北诸河区、西南诸河区和淮河区等。
保护区的分布与各水资源区的自然地理条件、水资源及生态环境状况密切相关,各水资源区中保护区的分布和数量存在明显差异。
湖泊分类体系及综合分区研究与展望
泊水文、湖泊所 含 物 质 及 湖 泊 -河 流 关 系 4而 针 对 国 内 外 湖 泊 分 区 的 已
有 研 究 成 果 进 行 了 系 统 梳 理 ;最 后 ,提 出 了 当 前 湖 泊 分 类 分 区 研 究 中 存 在 的 不 足 ,并 结 合 我 国 湖 泊 保 护 修 复 和
本文系统地论述了目前国内外学者对湖泊概念内
收 稿 日 期 :2018-10-16 基 金 项 目 :国 家 重 点 研 发 计 划 项 目 “水 资 源 高 效 开 发 利 用 ”重 点 专 项 (2017YFC0404506) 作 者 简 介 :邢 子 强 ,男 ,高 级 工 程 师 ,博 士 ,研 究 方 向 为 流 域 水 生 态 保 护 与 修 复 。 E-mail:xingziqiang@ giwp.org.cn 通 讯 作 者 :黄 火 键 ,男 ,教 授 级 高 级 工 程 师 ,硕 士 ,研 究 方 向 为 国 家 水 资 源 规 划 与 研 究 。 E-mail:hjhuang@ mwr.gov.cn
14
人 民 长 江
2019年
涵 的 定 义 ,并 重 新 定 义 了 湖 泊 的 内 涵 ;系 统 地 剖 析 了 国 内外当前湖泊分类体 系 研 究 现 状 及 存 在 的 问 题,并 对 湖泊分区研究进展 进 行 了 梳 理 总 结。 在 此 基 础 上,提 出了我国湖泊分类 分 区 体 系 的 研 究 方 向,以 期 为 我 国 湖泊管理保护和可持续利用提供决策参考。
湖泊生态系统健康状况评价及保护对策研究
湖泊生态系统健康状况评价及保护对策研究湖泊是人类社会、自然生态系统和生物多样性的重要组成部分。
随着人类经济社会的迅速发展和生存压力的不断增加,湖泊面临着日益严重的生态环境破坏和生态系统失常的问题。
湖泊生态系统健康状况评价及保护对策的研究已是当前的热点问题。
本文将从湖泊生态系统的基本结构和功能入手,探讨当前湖泊生态系统的健康状况评价及保护对策的探索和研究。
一、湖泊生态系统的基本结构和功能湖泊是通过蓄水或堰塞而形成的静水体。
它具有独特的地理、气候、水文、水质和生命相互作用的综合性动态系统。
湖泊是多功能的,它不仅是人类生产、生活和发展的基础,还是生态环境的核心区域。
湖泊具有物质循环功能、水文水质调节功能、气候调节功能、风景旅游功能、水产养殖和娱乐功能等。
湖泊生态系统由水体、岸带和周边地域构成,其中水体是湖泊的基本组成部分。
岸带是水体和陆地的过渡区域,它是整个湖泊生态系统的重要区域。
周边地域是指湖泊周边的自然和人类生态系统,包括洪泛区、富营养化区、农业区、城市区和森林区等。
湖泊生态系统基本结构如图所示。
二、湖泊生态系统健康状况评价湖泊美丽景色和水质鲜明的改变,让公众把健康的湖泊生态系统看作上帝的保佑,但是,湖泊生态系统健康状况却与我们的日常生活和生产密不可分。
目前,湖泊生态系统面临着恶化和破坏的挑战,这是大家都很关注的一个问题。
在湖泊生态系统健康状况评价中,常用的指标有水质、水量、水体富营养化程度、生物多样性等。
水质是评价湖泊生态系统健康状况的最重要的指标之一。
水体的营养状况(尤其是氮、磷和硅)通常用氮磷比和总氮磷比等来进行评价。
此外,湖泊生态系统的温度、透明度、悬浮物浓度、PH值等也是湖泊生态系统健康状况评价的重要指标。
最近,随着高通量测序的发展,微生物群落也成为了湖泊生态系统健康状况评价的一个新的指标。
三、湖泊生态系统保护对策湖泊生态系统保护对策是一个复杂和综合性的问题,它需要综合考虑诸多因素。
保护湖泊生态系统的关键是减少人类活动对湖泊的负面影响。
太湖流域水生态功能分区研究
太湖流域水生态功能分区研究作者:胡开明陆嘉昂冯彬常闻捷巫丹来源:《安徽农学通报》2019年第19期摘要:水生态功能分区的目的是实现中国流域的“分区、分类、分级、分期”管理的精细管理理念,综合考虑江苏省太湖流域水生态系统的物理、化学和生物特征等,确定分区指标体系,运用地理信息系统空间分析和聚类分析等数学方法,对基础空间数据和流域水生态系统特征调查资料进行了分析,提出了流域水生态功能分区方案,将太湖流域划分为49个分区(陆域43个和水域6个),并提出了江苏省太湖流域水生态环境治理与保护方向,为该区域水陆一体化管理和生态环境综合治理提供技术支撑。
关键词:太湖流域;水生态功能分区;水生态环境管理;分区指标体系中图分类号 X171 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2019)19-0098-07Study on Aquatic Ecological Function Regionalization in Lake Taihu BasinHu Kaiming et al.Abstract:The purpose of aquatic ecological function regionalization is to achieve the management goal of “partition,classification,grading and staging” for Chinese basin.Considering the physical,chemical and biological characteristics of aquatic ecosystem structure inLake TaihuBasin,regionalization index systemwas constructed.Through analyzing the basic spatial data and the survey data of the watershed ecosystem characteristics with the Spatial analysis function of Arc GIS and Mathematical methods such as cluster analysis,the division methods of aquatic ecological function regionalization in Lake TaihuBasin had been ke TaihuBasin was divided into 49 regions(including 43land regions and 6 lake regions).The direction of management and protection for aquatic ecological environment in Lake Taihu Basin is proposed according to the findings.This study also provides technical support for management of water-land integration as well as ecology and environment in the research area.Key words:Lake Taihu Basin;Aquatic ecological function regionalization;Aquatic ecological environment management;Regionalization index system当前,我国水体管理正处在从水资源管理和水环境治理向水生态管理转变的过程中,水资源开发、利用和保护都要考虑到水生态系统的基本要求,而水生态系统具有区域性与层次性特征,客观上要求建立以水生态功能分区为基础的管理技术体系[1]。
湖泊生态系统的结构与功能研究
湖泊生态系统的结构与功能研究湖泊是地球上最常见的水域类型之一,也是生态系统的重要组成部分。
湖泊生态系统的结构与功能研究对于保护和管理湖泊资源、维持生态平衡具有重要意义。
本文将从湖泊的物理结构、生物结构以及生态功能三个方面来探讨湖泊生态系统的结构与功能。
一、湖泊的物理结构湖泊的物理结构包括湖泊的形状、水位、水深等。
湖泊的形状直接影响湖泊的水动力学过程,进而影响湖泊的水质和生物生态。
例如,湖泊的形状越复杂,湖泊中的水流速度和湖底的沉积物分布就会更加复杂。
湖泊的水位和水深变化对湖泊生态系统的稳定性和物种多样性有着重要影响。
水位和水深的变化会导致湖泊中的栖息地变化,进而影响湖泊中的生物群落结构和功能。
二、湖泊的生物结构湖泊的生物结构主要包括浮游植物、浮游动物、底栖动物和鱼类等。
浮游植物是湖泊中最重要的初级生产者,通过光合作用将太阳能转化为有机物质。
浮游动物则以浮游植物为食,构成了湖泊食物网的重要组成部分。
底栖动物主要生活在湖底的沉积物中,它们对湖泊的有机物分解和养分循环起着重要作用。
鱼类是湖泊中的高级消费者,它们通过摄食浮游动物和底栖动物,控制了湖泊中生物群落的结构和动态。
三、湖泊的生态功能湖泊的生态功能包括水质净化、养分循环和生物多样性维持等。
湖泊通过吸附、沉淀和生物降解等过程,起到了水质净化的作用。
湖泊中的浮游植物和底栖动物通过养分的吸收和释放,维持了湖泊中的养分循环。
湖泊中的生物多样性对维持湖泊生态系统的稳定性和抵抗力具有重要作用。
例如,湖泊中的鱼类通过控制浮游动物和底栖动物的数量,维持了湖泊中的生物多样性和生态平衡。
综上所述,湖泊生态系统的结构与功能是相互关联的。
湖泊的物理结构直接影响湖泊的水动力学过程和水质,进而影响湖泊的生物结构和生态功能。
湖泊的生物结构包括浮游植物、浮游动物、底栖动物和鱼类等,它们通过食物链和养分循环相互作用,维持了湖泊的生态平衡。
湖泊的生态功能包括水质净化、养分循环和生物多样性维持等,这些功能对于湖泊的生态稳定和可持续发展至关重要。
中小河流治理水生态功能两级分区研究——以哈尔滨市蚂蚁河流域为例
中小河流治理水生态功能两级分区研究——以哈尔滨市蚂蚁河流域为例崔巍;高青峰;白音包力皋;陈文学【摘要】面向中小河流生态治理需求,阐述了水生态功能分区的内涵,对分区指标体系的构建进行了探讨.基于ArcGIS空间分析平台,以哈尔滨市为对象,考虑气候、地形和人类活动因素,划分了哈尔滨市水生态功能一级分区.分析了蚂蚁河水生态服务功能和流域主要生态环境问题,选取径流深、坡度、地均GDP和水功能区指标,参照子流域及行政边界,划分了蚂蚁河流域水生态功能二级分区.根据水生态功能一级、二级分区结果,提出了哈尔滨市及蚂蚁河流域中小河流治理与保护方向,为该区域水陆一体化管理和生态环境综合治理提供了技术支撑.【期刊名称】《中国水利水电科学研究院学报》【年(卷),期】2014(012)004【总页数】8页(P394-401)【关键词】水生态功能分区;水生态管理;分区指标体系;哈尔滨市【作者】崔巍;高青峰;白音包力皋;陈文学【作者单位】中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京 100038;哈尔滨市水务科学研究院,黑龙江哈尔滨 150001;中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京 100038;中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京 100038【正文语种】中文【中图分类】X522我国中小河流数量多,分布广,治理总体滞后。
除了具有突出的洪涝灾害问题外,许多河流还存在水污染加剧、生物栖息环境遭受破坏、水资源短缺等一系列生态环境问题,已造成河流基本功能衰退及健康生命受到严重威胁。
改善河流的生态环境状况将是我国今后中小河流治理的重点方向之一。
采用区划方式揭示不同区域资源的相似性和差异性,服务于资源的可持续开发利用,是国内外资源管理的通用做法。
美国早在20世纪70年代末已提出水生态系统区划体系,并在此基础上开展参考区识别、生态完整性评价以及水污染控制方法研究[1];欧盟在生态区的基础上建立了以水生生物指标为核心的水体生态质量评估方法,并分别针对受损水体和未受损水体明确保护目标[2]。
基于水生态功能分区的流域水环境评价指南
基于水生态功能分区的流域水环境评价指南流域水环境评价是指通过对流域内水环境质量进行全面、系统和科学评价,了解水体的水质状况、水生态状况和水资源利用情况,从而为水环境管理和保护提供科学依据和技术支持。
其中,水生态功能分区是流域水环境评价的重要内容之一,可以用于评估流域内不同水生态区域的功能状态和水环境质量。
本文将介绍基于水生态功能分区的流域水环境评价指南。
一、水生态功能分区水生态功能分区是根据不同水域的生态环境特征和功能要求,将流域划分为具有不同水生态功能的区域。
常用的水生态功能类型包括生态保护区、水源涵养区、生态修复区、生产供水区和生态用水区等。
1.生态保护区生态保护区是对水生态系统具有特殊保护意义和重要性的区域。
在生态保护区内,不得进行大规模的工程建设和人类活动,以保护该区域的生态环境和生物多样性。
2.水源涵养区水源涵养区是为供给地表水或地下水的重要水域。
在水源涵养区内,应采取措施保护水源地的水质和水量,防止污染和过度开发,保持水源涵养功能的完整性。
3.生态修复区生态修复区是具有一定生态修复潜力的水域。
在生态修复区内,应进行适当的生态修复措施,使水体的生态环境状况得到改善。
4.生产供水区生产供水区是为满足农业、工业和居民生活等用水需求的区域。
在生产供水区内,应合理规划和管理用水,减少污染物的排放,保护水体的水质和生态环境。
5.生态用水区生态用水区是为保护水生态系统和生物多样性需要而划定的区域。
在生态用水区内,应合理利用和配置水资源,保证水生态系统的生态需水量,促进水生态系统的自然更新和功能提升。
1.数据采集和处理对流域内各水生态功能区的相关数据进行采集、整理和处理。
包括水质监测数据、水生态监测数据、用水量统计数据等。
同时,还需要采集地形地貌数据、土地利用数据等流域基础数据。
2.指标体系和评价模型建立基于水生态功能分区的水环境评价指标体系和评价模型。
根据不同功能区的特点和要求,选择合适的水质指标和水生态指标,并建立相应的评价模型和计算方法。
河流生态功能区划研究进展
Pr o gr e s s o f r e s e a r c h o n r i v e r e c o - f un c t i o na l z o n i ng
摘
要 :在 系统 总结 国 内外相 关研 究进展 的基础 上 ,剖析 了河流 生态功 能分 区的研 究发展 历程 ,从 河
流生 态功 能分 区理论 研 究 、功能 分 区的指标 体 系、管理 实践 等 方 面 , 阐述 了现 阶段 研 究的 热 点 问题 ,
并与我 国 当前 国情 背景 下的 几种 河流功 能 区划类 型进行 比较 分析 。 最后 ,针 对 目前我 国河流 生 态功能 区划 的研 究重 点较 少考虑 河流 生 态的整体 性 ,较偏 重 河流对 人 类的服 务功 能 ,管理 实践缺 乏 与河 流其
他 自身功 能的耦 合 关 系,全 国范 围 内区划 划分标 准不 统一 、 易产生跨界 矛盾等 不足 ,提 出在 未来研 究 中应进 行更 深入 的理 论探 讨 、 实现 水 陆一体 化 管理 并 考虑 河流 生 态 系统 的整体 性 。此外 ,指 出河 流 多
功 能 综合 区划是 未 来的发展 趋 势 。 关键 词 :河流 ;功 能分 区 ;生态环 境 ;规 划管理
2 .C h i n a I n s t i t u t e o f Wa t e r R e s o u r c e s a n d H y d r o p o w e r R e s e a r c h , B e i j i n g 1 0 0 0 3 8 , C h i n a ; 3 .S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f S i m u l a t i o n a n d R e g u l a t i o n o f Wa t e r C y c l e i n R i v e r B a s i n ,B e i j i n g 1 0 0 0 3 8 , C h i n a )
全国重要江河湖泊水功能区划
全国重要江河湖泊水功能区划(2011-2030年)(一)全国重要江河湖泊水功能区选取原则全国重要江河湖泊水功能区是在全国31个省、自治区、直辖市人民政府批复的辖区水功能区划的基础上,从实施最严格水资源管理制度,加强国家对水资源的保护和管理出发,按照下列原则选定:(1)国家重要江河干流及其主要支流的水功能区。
(2)重要的涉水国家级及省级自然保护区、国际重要湿地和重要的国家级水产种质资源保护区、跨流域调水水源地及重要饮用水水源地的水功能区。
(3)国家重点湖库水域的水功能区,主要包括对区域生态保护和水资源开发利用具有重要意义的湖泊和水库水域的水功能区。
(4)主要省际边界水域、重要河口水域等协调省际间用水关系以及内陆与海洋水域功能关系的水功能区。
(二)一级水功能区全国重要江河湖泊一级水功能区共2888个,区划河长177977公里,区划湖库面积43333平方公里,区划成果见表3-1和图3-1、图3-2。
其中,保护区618个,占总数的21.4%;保留区679个,占总数的23.5%;缓冲区458个,占总数的15.9%;开发利用区1133个,占总数的39.2%。
在177977 公里区划河长中,保护区共36861 公里,占区划总河长的20.7%;保留区55651公里,占31.3%;缓冲区13600 公里,占7.6%;开发利用区71865 公里,占40.4%。
在43333平方公里区划湖库面积中,涉及一级水功能区174个,其中保护区总面积33358平方公里,占区划总面积的77.0%;保留区2685平方公里,占6.2%;缓冲区498平方公里,占1.1%;开发利用区6792平方公里,占15.7%。
1、保护区全国一级水功能区中,保护区共计618个,区划河长36861 公里,区划湖库面积33358平方公里,主要分布在长江区、松花江区、西北诸河区、西南诸河区和淮河区等。
保护区的分布与各水资源区的自然地理条件、水资源及生态环境状况密切相关,各水资源区中保护区的分布和数量存在明显差异。
区域层面河湖功能区划研究——以太湖流域为例
水
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区域 层 面河 湖 功 能 区划 研究
— —
以太 湖 流 域 为 例
吴 永 祥 ,王 高旭 ,丰 华 丽 ,伍 永 年 ,
徐 慧 ,雷四华 ,汤绍青 ,施
难 以按其 沿河道的空间分异性进行划 分. 于这 一特点 , 出 了区域层 面河湖 功能 区划 的概 念 , 立 了由因素 基 提 建 层、 区划层和功能层构成 的区域层面河湖 功能 区划体 系 , 提 出了区划 的方法 和程序. 并 进行 了太 湖流域 区域层 面河 湖功能区划实践 , 该区域共划分 为 3类 1 河湖功能 区 , 出了每一 区的功能定 位和管理 措施. 将 3个 给 结果表 明, 区域层 面河 湖功能区划 的概念与方法合 理可行 , 为平原河 网区的河湖管理 提出太湖流域区域层面河湖功能区划的方法和成果 , 为促进太湖流域生态环境保护 、 科学开发
收 稿 日期 : 0 0 1 — 5 2 1 — 1 0
基 金项 目: 水利部公 益性行业科研专项 (0 9 14 2 0 00 5 ; 2 0 00 3, 7 10 ) 国家 自然科学基 金资助项 目(0 70 9 0 55 9 3 ) 作者简介 : 吴永 祥( 9 5 ) 男 , 16 一 , 浙江长兴人 , 教授级 高级工程师 , 主要从 事防洪减灾 、 资源管理及水利信息化研究 水
关 键 词 : 河湖功能区划; 区划体系; 区域层面; 太湖流域 中图分 类号 : V 1 : 3 T 22 X 文献标 志 码 : A 文章 编号 :10 — 4 X(0 0 - 0 8 0 0 9 60 2 1 ) 3 0 1- 9 1
河流和湖泊生态系统结构和功能
河流和湖泊生态系统结构和功能河流和湖泊是地球上最基本的水域环境。
随着工业化和城市化的发展,我们的河流和湖泊环境已经受到了很大的破坏。
那么,河流和湖泊的生态系统结构和功能是什么?河流生态系统结构和功能河流是一个典型的水生生态系统,它是一个包含溶解物、浮游生物、底层生物和水生植物组成的有机体系。
河流生态系统由以下几个方面组成:水生植物层水生植物层是河流生态系统的一个重要组成部分。
它能够影响水流动力学,维护水资源,控制沉积物和营养物。
浮游生物层浮游生物层是河流生态系统中的一个小型有机体。
它是河流水质的重要指标,对河流生态系统的调控和维持起着重要的作用。
底栖生物层底栖生物层是一个生态系统关键点。
底栖生物可以寄生、隐藏和铲掘,影响河床的物理化学性质和生物化学循环。
河流水体河流水体是生态系统的基础。
在河流生态系统中,水体是一个复杂的物质、能量和信息传递系统。
在河流生态系统中,生态组成部分遵循物质、能量和信息的动态平衡,维持着自身的完整性。
其中,物质生物地球化学循环和环境参数动态变化是其中的核心结构。
湖泊生态系统结构和功能湖泊是陆地和水域交界的生态系统,它是一个包含生物、非生物和人类系统的多维组合体系。
湖泊生态系统由以下几个方面组成:水体水体是生态系统的基础,并且与湖泊环境中的其他组分之间相互作用。
水体的化学和物理性质影响着湖泊环境的变化。
湖泊中的水体有氧区、缺氧区和厌氧区之分。
底栖生物层底栖生物层是湖泊生态系统的核心,加强了湖泊的功能,维护了生态环境的平衡和稳定,以及各种生态系统对湖泊生态系统的物质和能量贡献。
浮游生物层浮游生物层是湖泊的重要组成部分,它能够影响湖泊的水质和生态系统稳定性,维持着湖泊生态系统的平衡。
底泥底泥是湖泊的一个重要成分,它能够影响湖泊底部的化学性质、物理性质和水质。
在湖泊生态系统中,水体、生物和非生物成分之间的相互作用相当复杂,形成了湖泊生态系统的动态平衡。
湖泊生态系统的构成与湖泊所处的地理位置和气候等有关,有宏观差异,湖泊的形成、演变和生态演变是受到这些差异的影响的。
湖泊型流域水生态功能分区的理论与应用
2、环境因素多元性:充分考虑地理、气候、水质、生物等因素的多元性,以 保证分区的科学性和实用性。
3、可持续发展:分区应有利于湖泊型流域的可持续发展,既满足当代人的需 求,又不对后代人满足其需求的能力构成危害。
4、管理与保护:分区应为水生态的管理与保护提供有效的依据和指导,有助 于提高管理效率和水生态保护效果。
6、协调各方利益:在分区过程中,需要充分考虑各方利益,包括政府、企业、 居民等,通过协调各方利益,实现湖泊型流域的可持续发展。
7、借鉴国际经验:在分区过程中,可以借鉴国际上成功的案例和经验,结合 本地实际情况,制定更加科学合理的分区方案。
8、强化跨区域合作:对于跨区域的湖泊型流域,需要加强区域间的合作和协 调,共同推进水生态功能的保护和恢复工作。
为了保护和恢复海河流域的水生态功能,我们需要进行一级二级分区。一级分 区的主要依据是水文特征、水资源状况、生态环境等因素。根据这些因素,可 以将海河流域划分为多个一级区,如水源保护区、水生态系统保护区、水污染 防治区等。
在水源保护区,我们要严格保护水资源,防止污染和过度开发。在水生态系统 保护区,我们要恢复和保护生物多样性,维护生态平衡。在水污染防治区,我 们要采取有效措施控制污染源,减少污水排放,提高水质。
3、管理水资源:通过分区管理,确保水资源在不同区域内的合理分配和有效 利用,防止过度开发和水资源浪费。
4、监测与评估:通过对不同分区的定期监测和评估,及时掌握水生态状况和 发展趋势,为决策者提供科学依据。
5、公众教育和科研:通过分区结果,向公众普及水生态保护知识,提高公众 环保意识。同时,为科研人员提供研究素材和研究平台,促进水生态领域的科 技创新。
为了有效地保护东辽河流域的水生态环境,有必要对流域进行水生态功能分区 和质量控制单元的划分。水生态功能分区是指根据水域的自然条件、水功能需 求和水质目标,将水域划分为不同的功能区。而质量控制单元则是为实现特定 水质目标而划分的最小管理单元。通过这两项技术,我们可以更好地对流域水 质进行分类管理和精准治理。
基于生态系统敏感性与生态功能重要性的高原湖泊分区保护研究
第41卷第3期2021年2月生态学报ACTAECOLOGICASINICAVol.41,No.3Feb.,2021基金项目:国家重点研发计划项目(2016YFC0503603)收稿日期:2020⁃03⁃18;㊀㊀修订日期:2020⁃12⁃31∗通讯作者Correspondingauthor.E⁃mail:mftang@rcees.ac.cnDOI:10.5846/stxb202003180584崔宁,于恩逸,李爽,唐明方,吴钢.基于生态系统敏感性与生态功能重要性的高原湖泊分区保护研究 以达里湖流域为例.生态学报,2021,41(3):949⁃958.CuiN,YuEY,LiS,TangMF,WuG.Protectionmeasuresofplateaulakebasedonecosystemsensitivityandimportanceofecosystemfunction:thecaseofLakeDalinorBasin.ActaEcologicaSinica,2021,41(3):949⁃958.基于生态系统敏感性与生态功能重要性的高原湖泊分区保护研究以达里湖流域为例崔㊀宁1,2,于恩逸1,李㊀爽1,2,唐明方1,∗,吴㊀钢1,21中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室,北京㊀1000852中国科学院大学,北京㊀100049摘要:内蒙古高原湖泊流域是我国北方地区重要的涵养水源区域,发挥着防汛抗旱㊁气候调节㊁生物多样性维持等多种生态系统功能㊂近几十年来,全球气候变化加之人类活动加剧,导致内蒙古高原湖泊的数量和面积大幅减少,流域生态系统的损害日益明显,严重威胁到了周边地区的生态安全,保护与治理内蒙古高原湖泊流域已逐渐成为社会各界关注及迫切需要解决的问题㊂面向内蒙古高原湖泊流域保护和管理需求,以改善和提升流域生态环境质量和生态系统功能为目的,以内蒙古高原湖泊达里湖流域为研究对象,基于流域生态特性和主要生态环境问题,选取水土流失㊁土壤侵蚀及土地沙化敏感性3个指标评价了流域生态系统敏感性,从水源涵养㊁土壤保持和生境质量重要性3个方面评价了流域生态系统功能重要性,并在此基础上,通过GIS空间分析技术将流域分为极重要敏感区,一般重要敏感区和低重要敏感区㊂结合流域内达里诺尔国家级自然保护区的生态重要性与3个区域评价结果,从生态保护角度将流域分为禁止开发区㊁重点保护区㊁质量提升区与潜在威胁区4个区域,同时提出针对每个区域特点的保护与管理对策㊂研究结果对提高高原地区湖泊流域生态环境质量以及对流域实施科学有效的管理提供了科学依据,同时在促进区域乃至全球生态建设和可持续发展方面具有重要的理论与现实意义㊂关键词:保护对策;生态系统敏感性;生态系统功能;高原湖泊;达里湖流域Protectionmeasuresofplateaulakebasedonecosystemsensitivityandimportanceofecosystemfunction:thecaseofLakeDalinorBasinCUINing1,2,YUEnyi1,LIShuang1,2,TANGMingfang1,∗,WUGang1,21StateKeyLaboratoryofUrbanandRegionalEcology,ResearchCenterforEco⁃EnvironmentSciences,ChineseAcademyofSciences,Beijing100085,China2UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,ChinaAbstract:TheplateaulakebasinsofInnerMongoliaareimportantwaterconservationareasinnorthernChina.Theycanprovideavarietyofecosystemfunctionssuchasfloodpreventionanddroughtresistance,climateregulation,andbiodiversitymaintenance.GlobalclimatechangeandhumanactivitiesinrecentyearshaveledtoasignificantreductioninthenumberandareaoflakesontheInnerMongoliaPlateau.Theyareincreasinglydamagingtheecosystemofplateaulakesandtheirbasins,whichhasseriouslythreatenedtheecologicalsecurityofsurroundingareasandimpededtheecologicalconstructionacrossthenation.ProtectionandmanagementoflakebasinsontheInnerMongoliaPlateauhavegraduallybecomeaconcernandurgentproblemtobesolvedbyallsectorsofsociety.Withthepurposeofimprovingandenhancingtheecological059㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀41卷㊀environmentqualityandecosystemfunctionsofthebasin,thispapertakestheLakeDalinorbasinontheInnerMongoliaPlateauastheresearchobject.Basedontheecologicalcharacteristicsofthebasinandthemainecologicalenvironmentalissues,threeindicatorsofsoilloss,soilerosionandlanddesertificationsensitivityarechosentoevaluatetheecosystemsensitivityofthebasin.Theimportanceofthebasinecosystemfunctionisevaluatedfromthreeaspectsofwaterconservation,soilconservationandtheimportanceofhabitatquality.Onthisbasis,thebasinisdividedintoextremelyimportant⁃sensitiveareas,generalimportant⁃sensitiveareas,andlowimportant⁃sensitiveareasthroughGIS.TakingtheecosystemimportanceoftheDalinorNationalNatureReserveinthebasinintoconsiderationandtheresultsofthreeregionalevaluations,thebasinisdividedintofourareas,namelyprohibitedzone,keyprotectionzone,qualityimprovementzoneandpotentialthreatzone.Theprotectionmeasuresofthebasinareproposedaccordingtoeachregionᶄsecologicalcharacteristics.Thisresearchresultsprovideascientificbasisforimprovingtheecologicalenvironmentqualityoflakebasinsinplateauareasandimplementingscientificandeffectivemanagementofthebasins.Atthesametime,ithasimportanttheoreticalandpracticalsignificanceinpromotingregionalandglobalecologicalconstructionandsustainabledevelopment.KeyWords:protectionmeasures;ecosystemsensitivity;ecosystemfunction;plateaulake;LakeDalinorBasin我国地域辽阔,地貌复杂,湖泊分布广泛㊁类型多样且演变历史复杂[1⁃2]㊂高原湖泊位于高原地带,具有对外无连通性㊁水体交换率低及自净能力差等特点[3⁃4]㊂由于地理位置特殊,高原湖泊具有极高的生态价值,在维护高原地区生态系统及我国大江大河生态安全稳定中扮演着重要角色㊂与平原湖泊相比,高原湖泊结构更加复杂,生态功能更为重要,具有一定的特殊性[5⁃7]㊂我国高原湖泊主要分为青藏高原湖区㊁云贵高原湖区和蒙新高原湖区㊂在全球气候变暖的大背景下,除青藏高原以外,其他高原湖泊普遍产生了湖泊水位下降㊁湖面萎缩㊁湖水污染等问题,并且这些问题所产生的影响已经从局部扩展为流域性乃至区域性[8⁃10]㊂高原湖泊流域是内蒙古地区重要的水源区域,在防汛抗旱㊁气候调节㊁生物多样性维持等方面发挥着重要作用[3]㊂近几十年,粗放的经济发展模式及人类生产生活的影响给内蒙古高原湖泊带来了巨大的破坏㊂据内蒙古高原湖泊演变历史的研究表明,近几十年,内蒙古高原湖泊面积减少了1223km2,下降约22%,加之湖水污染及周围生态系统的破坏产生了严重的生态环境问题[11⁃12]㊂一方面,流域内居民生存及产业发展越来越依赖流域生态系统;另一方面,受到破坏的生态系统所能提供的价值却在减少,已经严重威胁到流域可持续发展及资源可持续利用[13]㊂目前对于高原湖泊的研究主要针对青藏高原和云贵高原地区[14⁃20],对内蒙古高原湖泊流域生态环境变化及生态保护对策仍需进一步深入研究,进而减缓内蒙古高原湖泊流域生态环境退化趋势㊂对目前国内外相关文献的梳理可以发现,对湖泊及其流域进行综合治理与保护是未来研究的主要发展方向,然而对自然条件较为复杂㊁生态环境更为脆弱及生态保护难度较大的内蒙古地区高原湖泊的研究依然不多[21⁃25]㊂作为内蒙古四大湖泊之一,达里湖是北方地区比较典型的高原湖泊,其流域地处干旱/半干旱地区,气候干燥,降雨稀少㊂近年来,在气候变化及人类活动双重影响下,湖面萎缩㊁湖泊污染等现象严重,流域草原退化㊁土地沙化等问题持续发生,严重威胁着内蒙古地区的生态平衡[26]㊂目前对达里湖流域的研究多集中在达里湖水域变化㊁水体污染等方面,鲜有以流域为研究对象进行生态功能分区及保护措施的研究,亟需针对流域特点及问题开展科学有序的保护措施研究[27⁃30]㊂围绕 如何针对地理位置重要㊁生态环境脆弱的高原湖泊流域进行生态分区并实施有效地保护与管理 这一科学问题,本文选取内蒙古高原湖泊达里湖流域为研究对象,在明晰其生态环境状况及主要问题的基础上,开展生态系统敏感性和生态系统功能重要性评价,找出达里湖流域生态脆弱区域及生态保护重点区域,在此基础上提出具有针对性的分区保护对策,研究结果可以指导流域的综合规划㊁治理和保护,并为流域的可持续发展提供科学依据,在实现区域人与自然和谐发展具有重要的科学意义㊂1㊀研究区概况及主要环境问题达里湖是我国北方典型的干旱 半干旱地区草原性湖泊,其流域位于内蒙古自治区赤峰市克什克腾旗西部,地理坐标为116ʎ22ᶄ 117ʎ33ᶄE,42ʎ33ᶄ 43ʎ45ᶄN(图1)㊂流域面积约为4675km2㊂流域属于温带半干旱大陆性季风气候,多年平均气温约为2 4ħ,年降水量大约为300mm,年蒸发量是降水量的5倍多,约为1600mm㊂流域内景观类型多样,动植物资源较为丰富㊂常住人口约为1.33万人,以牧民为主,且多数为少数民族㊂流域以草原农牧业和旅游业为主要支柱产业,是经济发展欠发达地区[26,31⁃32]㊂流域内于1987年建立了达里诺尔自然保护区,并于1997年经国务院批准为国家级自然保护区,重点保护珍稀鸟类及其生境,在流域内发挥了重要的生态系统功能[33]㊂长期以来,在气候变化及人类活动的双重影响下,流域的生态系统结构和功能都遭受到严重影响,主要包含以下几个方面:(1)达里湖水质水量问题㊂由于入湖河流多次出现断流,使得达里湖湖面面积萎缩明显,从1980年的220km2下降到2018年的197km2,减少了近12%;储水量也从15亿m3下降到13亿m3㊂达里湖属于封闭湖泊,由于湖水持续浓缩,导致湖中各污染物浓度持续增加,水质为劣V类㊂(2)草原退化问题㊂流域内草原生态系统受损明显,退化草场面积达到1773km2,占总面积的38%;盐渍化草原面积达到200km2,占总面积的4%㊂草地的持续退化使得植物多样性及优质建群植物衰退明显,多年生牧草由19种减少到8种,一年生牧草由1种上升到7种,草群高度由28cm减少到5cm㊂(3)水土流失问题㊂流域所在地为北方典型的风蚀水蚀交错区,由于长期的侵蚀,流域内水土流失面积高达2704km2,占流域一半的面积,局部地区甚至成为流动沙丘群㊂(4)土地沙化问题㊂流域位于干旱/半干旱生态系统脆弱区域,降水量持续减少㊁气温持续升高,再加上生态资源使用不合理,使得流域内土地沙化面积多达1646km2,严重影响了流域内生态环境的健康持续发展㊂图1㊀研究区地理位置图Fig.1㊀Thelocationofstudyarea2㊀数据来源及研究方法2.1㊀数据来源通过前期与地方政府紧密合作,开展了达里湖流域野外调研及数据资料收集工作,获取了流域较为全面159㊀3期㊀㊀㊀崔宁㊀等:基于生态系统敏感性与生态功能重要性的高原湖泊分区保护研究 以达里湖流域为例㊀259㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀41卷㊀的基本情况信息㊂本文所选用的数据主要来源于以下途径:(1)土地利用/覆盖数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心(http://www.resdc.cn)㊂(2)流域内降雨等气象数据来源于中国气象数据网(http://data.cma.cn/)及地方政府㊂(3)流域内土壤数据来源于国家地球系统科学数据共享服务平台土壤科学数据(http://soil.geodata.cn/)及地方政府㊂(4)流域内道路数据来源于全国地理信息资源目录服务系统(http://www.webmap.cn/)及地方政府㊂(5)流域内DEM(DigitalElevationModel,数字高程模型)数据下载于地理空间数据云(https://www.gscloud.cn/search)上的ASTERGDEMV2数据源㊂2.2㊀研究方法2.2.1㊀生态系统敏感性评价方法根据研究区的生态环境特征及状况,并借鉴同类型湖泊流域生态系统敏感性分析已有案例[34⁃37],本文选取流域内容易导致生态危机的水土流失敏感性㊁土地沙化敏感性和土壤侵蚀敏感性三项指标对流域进行整体分析㊂参考相关文献,3个指标的计算过程如下[35,38⁃41]:(1)水土流失敏感性:基于2015年遥感影像数据,使用ArcGIS中的spatialanalyst中的叠加分析,对流域内沟谷密度㊁地形坡度㊁土壤可蚀性和土地利用类型进行加权叠加得到,并将水土流失敏感性分为极敏感㊁高度敏感㊁中度敏感㊁轻度敏感和不敏感5个等级㊂(2)土地沙化敏感性㊂Di=4IiˑWiˑKiˑCi(1)式中,Di为i评价区土壤沙化敏感性指数,Ii为干燥度指数,Wi为起沙风天数,Ki为土壤质地,Ci为植被覆盖度,同样将结果分为5个敏感等级㊂(3)土壤侵蚀敏感性:选取植被覆盖度㊁地形起伏度㊁土壤质地和降雨侵蚀力R值使用栅格计算器叠加得到㊂SSj=1nðni=1Ci(2)式中,SSj为j空间单位土壤侵蚀敏感性指数,Ci为因子敏感性等级值,n为j空间单元所包含的敏感性因子指标个数,并将结果分为5个敏感等级㊂结合以上3个指标的评价结果,通过使用ArcGIS平台的空间分析叠加模块,对3个指标的分布图进行空间叠加,最终得到达里湖流域生态系统敏感性分布图,并将敏感性分为3个等级,即一般敏感㊁敏感和极敏感㊂2.2.2㊀生态系统功能重要性评价依据研究区主要生态环境状况,并充分参考同类型流域的相关研究文献[42⁃46],本文选取达里湖流域能提供的重要生态系统水源涵养㊁土壤保持和生境质量重要性3个指标对流域进行整体评价㊂根据相关参考文献,3个指标的计算过程如下[47⁃56]:(1)水源涵养重要性:在计算出产水量的基础上,依据Bai等人提出的公式,即各地类的水源涵养量等于各地类产水量减去各地类的地表径流量㊂本文选取流域内年均降水量㊁潜在蒸散量㊁植被可利用含水量㊁土壤深度㊁根系深度等数据,通过公式3 5的计算,得到达里湖流域水源涵养重要性,并将结果分为极重要㊁高度重要㊁中等重要㊁较重要及一般重要5个等级㊂WRij=Yij-Runoffij(3)Runoffij=PijˑCj(4)Cj=Cr+Cs+Ct(5)式中,WRij是LUCCj上像元i的年持水量,Runoffij是LUCCj上像元i的年地表径流量,Pij表示LUCCj上像元i的年均降水量,Cj表示第j类土地利用类型的地表径流系数㊂(2)土壤保持重要性:选取降雨侵蚀力㊁土壤可蚀性㊁地表覆盖管理㊁土壤保持措施等因子,通过InVEST模型中的RUSLE(RevisedUniversalSoilLossEquation)模型对研究区土壤保持量进行估算得到,并将结果分为5个等级㊂公式如下:A=RxˑKxˑLxˑSxˑCxˑPx(6)Ap=RxˑKxˑLxˑSx(7)Ac=Ap-A(8)式中,A是流域内任意栅格x的实际土壤侵蚀量(t),Ap和Ac分别为流域内任意栅格x的潜在土壤侵蚀量和土壤保持量㊂Rx㊁Kx㊁Cx㊁Px分别是栅格的降雨侵蚀力㊁土壤可蚀性㊁地表覆盖管理因子和土壤保持管理因子,Lx㊁Sx为坡长和坡度因子㊂(3)生境质量重要性:选取生境退化度㊁生境质量指数㊁生态胁迫源㊁生境类型对胁迫源的敏感性和生态胁迫源因子图层等数据,运用InVEST模型中的生境质量(Habitatquality)模块和ArcGIS10.3软件处理进行分析得到,结果同样分为5个等级㊂结合以上3个指标的评价结果,通过使用ArcGIS平台的空间分析叠加模块,对3个指标的分布图进行空间叠加,最终得到达里湖流域生态系统功能重要性分布图,将流域按一般重要㊁重要和极重要等级划分㊂2.2.3㊀分区方法达里湖流域的分区遵循可持续发展原则㊁整体性原则㊁主导性原则与可操作性原则,将生态系统敏感性及生态系统功能重要性的最终评价结果按照表1的规则进行叠加分区,将整个流域分为极重要敏感区㊁一般重要敏感区和低重要敏感区㊂表1㊀达里湖流域分区规则Table1㊀Theruleofzoning地区Area一般重要Generalimportant重要Important极重要Extremelyimportant一般敏感Generalsensitive低重要敏感区低重要敏感区一般重要敏感区敏感Sensitive低重要敏感区一般重要敏感区极重要敏感区极敏感Extremelysensitive一般重要敏感区极重要敏感区极重要敏感区3㊀研究结果3.1㊀生态系统敏感性评价达里湖流域的3个生态系统敏感性指标评价结果如图2所示,水土流失㊁土地沙化和土壤侵蚀敏感性分布有一定差异㊂水土流失极敏感地及高敏感地区主要分布在流域的南部部分地区,其余大部分地区为水土流失敏感性较低地区;土地沙化极敏感及高度敏感地区主要分布在流域的西北部地区及东北部零星地区;土壤侵蚀极敏感及高度敏感地区主要分布在流域的东部㊂从流域生态系统敏感性分布图(图2)来看,生态极敏感地区主要分布在流域的西北部及东北和南部的零星地区,面积大约为1577km2,约占流域总面积的34%,该区域土地覆盖类型主要为林地㊁耕地及部分草地㊂敏感地区主要分布在流域的中部,零星分布在流域东北部及南部,面积大约为2363km2,约占流域总面积的51%㊂一般敏感区主要分布在流域的中部地区,面积大约为732km2,约占流域总面积的15%㊂3.2㊀生态系统功能重要性评价水源涵养㊁土壤保持和生物多样性维持是达里湖流域所能提供的重要生态系统功能,对维持流域内生态环境及经济社会发展起到重要作用㊂通过图3可以看出,水源涵养中等重要区域主要分布在流域的北部,较重要地区主要分布在流域的南部;土壤保持重要地区主要分布在流域的东北林地地区,其余大部分地区为一般重要区域;生境质量极重要地区分布在流域内的湖区及东北地区,中等重要地区分布在流域的北部,较重要359㊀3期㊀㊀㊀崔宁㊀等:基于生态系统敏感性与生态功能重要性的高原湖泊分区保护研究 以达里湖流域为例㊀图2㊀达里湖流域生态系统敏感性分布图Fig.2㊀ThedistributionmapofecosystemsensitivityinLakeDalinorBasin地区主要分布在流域的南部㊂将水源涵养㊁土壤保持和生境质量3个结果叠加后,可以得到达里湖流域生态系统功能重要性分布图(图3)㊂如图3所示,达里湖流域生态系统功能极重要区域主要分布在达里湖区及东北部的林地区域,零星分布在部分草地,面积大约为964km2,约占整个流域面积的20%㊂生态系统功能重要区域主要分布在流域北部的耕地及部分草地,面积约为2912km2,约占整个流域面积的62%㊂生态系统功能一般重要区域主要分布在流域南部的建设用地㊁未利用地与部分草地,面积约为824.65km2,约占流域总面积的18%㊂3.3㊀流域分区结果将生态系统敏感性分布与生态系统功能重要性分布结果进行空间叠加,并按照极重要敏感区㊁一般重要敏感区及低重要敏感区划分,并依据每个区域的生态环境问题与保护特点,同时考虑到流域内达里诺尔国家级自然保护区的重要性,将流域分为禁止开发区㊁重点保护区㊁质量提升区与潜在威胁区,得到达里湖流域的最终分区图,如图4所示㊂由于流域内达里诺尔国家级自然保护区具有的重要生态意义,将其单独划分为禁止开发区进行保护与管459㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀41卷㊀图3㊀达里湖流域生态系统功能重要性分布图Fig.3㊀ThedistributionmapofimportanceofecosystemfunctioninLakeDalinorBasin理㊂禁止开发区位于流域中间部位,面积约为1216km2,为整个流域面积的26%㊂该区域湖水水质水量问题较为严重,盗猎野生动物现象时有发生㊂重点保护区涵盖流域内生态极重要敏感区,面积约为762km2,为流域面积的16%㊂重点保护区涵盖了流域东北部的林地㊁北部部分草地及南部零星草地㊂该区域内林地资源开发无序,且工作人员保护意识较低,生态保护工作效率不高㊂质量提升区包括一般重要敏感区,面积约为1599km2,为流域面积的34%㊂该区域主要涵盖流域东北部草原地带㊁北部耕地及南部部分草地地区㊂质量提升区内草地退化现象严重,耕地结构亟需调整,存在农业废水现象㊂潜在威胁区包括低重要敏感区,面积约为1099km2,为流域面积的24%㊂该区域主要涵盖南部的建设用地与未利用地,以及周边零星草地㊂潜在威胁区是流域内人类活动最活跃地区,生态环境受到较大影响,且有逐渐影响其他区域的可能㊂3.4㊀分区保护对策达里湖流域具有地理位置重要㊁生态文化浓厚㊁少数民族聚居等特征,是一个以旅游业和草原农牧业为支柱产业的特殊经济区域㊂流域所在地是生态脆弱区,也是经济欠发达地区㊂在对达里湖流域进行生态分区分析后,以保护生态系统和提升生态功能为重点,通过对达里湖流域内4个区域的特点及问题分析,提出针对每个区域特色的保护对策,为流域的可持续发展提供科学依据㊂禁止开发区涵盖了达里湖自然保护区,应建立生态㊁环境㊁资源一体化的管理模式㊂达里湖保护区内划分559㊀3期㊀㊀㊀崔宁㊀等:基于生态系统敏感性与生态功能重要性的高原湖泊分区保护研究 以达里湖流域为例㊀图4㊀达里湖流域分区图Fig.4㊀ZoningresultofLakeDalinorbasin了5个核心区㊁3个缓冲区和1个实验区,保护对策应在此基础上开展㊂核心区是保护区内的精华所在,要严格禁止一切人类活动,并采取联合执法严厉打击破坏自然资源㊁偷猎等现象发生㊂缓冲区位于核心区周围地带,在核心区保护中起到缓冲作用㊂要充分利用智能化㊁现代化技术,对缓冲区内的自然资源及人类活动进行实时监测,实现对缓冲区内珍稀物种和人类活动的实时监管㊂其他区域为实验区,在该区域内应该依据实际情况,有计划㊁有目的的进行相关基础设施建设以及开展科研㊁教学㊁参观㊁考察等活动[57]㊂重点保护区内的林地㊁草地具有重要的生态价值,并且是流域内敏感地区,对外界干扰的抵御能力较低,需要加强生态功能重要及敏感地区的生态保护建设,包括加强天然林的保护以及生态林和经济林的建设,以加速被毁林地修复以及林地生态环境的改善㊂要科学㊁合理地利用区域内的自然资源,确保生态环境为当地居民提供足够的生存资源,以实现人与自然和谐发展㊂质量提升区以重要敏感区的部分草地㊁耕地为主,该区域内可以在生态环境承载力允许的情况下,适当的进行资源开发利用,同时对有害的生产生活方式要绝对避免㊂对于该地区的草地资源,要严格实施草蓄平衡政策,指导牧民进行蓄群结构调整,要尽可能的防止其退化㊁沙化及盐碱化,并根据草地的分布特点及生态环境特征,进行因地制宜的分类规划保护㊂在该区域的耕地布局中,要大力发展节水型农业,积极发展节水技术㊁更改农作物结构,提高水的利用率和水的生产效率,以保护流域内的水资源,提升流域生态环境质量[58]㊂潜在威胁区以低敏感重要的建设用地与未利用地为主,零星包含周边部分草地㊂与其他地区相比,潜在威胁区的人类活动相对密集,生态环境较容易遭受破坏,且影响范围有向周边区域扩散的可能㊂在此区域内,应在生态环境承载力允许的条件下,加强控制和合理规划资源的开发利用,适度进行基础设施建设,并科学㊁合理的进行农业㊁工业发展,以减少对生态环境造成的破坏㊂要鼓励推进矿工企业进行规模化生产,对于效益低下㊁环境破坏强的小企业进行合并,加强对高污染企业的监督,避免发生环境破坏行为,同时鼓励环境修复及保护的行为[59]㊂坚持生态优先㊁绿色发展理念,推进生态旅游产业的健康发展,打造体现当地少数民族特色文化的旅游业,在不破坏生态环境的前提下,增加当地居民的收入[60]㊂4㊀结论高原湖泊是我国极为宝贵的自然资源,是影响高原地区生态环境状况的关键因素之一,具有较高的生态价值㊂达里湖是内蒙古典型的干旱⁃半干旱草原性湖泊,其流域是一个以草原农牧业和旅游业为支柱产业的特殊经济区域,具有地广人稀㊁生态文化浓厚㊁地理位置重要㊁少数民族聚居等特征㊂近十几年来,达里湖流域内生态功能退化严重,使流域内经济㊁社会和生态系统矛盾进一步恶化,保护与治理内蒙古高原湖泊及其流域已成为社会各界关注的重大问题㊂为了达到扭转内蒙古高原重要湖泊当前严重而紧迫的萎缩现状㊁缓解生态系统功能降低等问题㊁保持流域生态系统健康和完整的目标,本文针对达里湖流域开展了保护对策研究,基于生态系统敏感性及生态系统功能重要性评价结果,将达里湖流域分为禁止开发区㊁重点保护区㊁质量提升区与潜在威胁区,并根据每个区域的生态特性,制定合理的保护对策㊂研究有利于丰富流域生态保护的基础理论与技术方法,可为研究区及其他同类型湖泊流域的生态保护建设提出具有可操作性的建议及对策,同时为管理者制定生态保护策略提供科学依据,对恢复生态脆弱地区的环境及资源可持续利用具有指导作用㊂659㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀41卷㊀参考文献(References):[1]㊀杨桂山,马荣华,张路,姜加虎,姚书春,张民,曾海鳌.中国湖泊现状及面临的重大问题与保护策略.湖泊科学,2010,22(6):799⁃810.[2]㊀马荣华,杨桂山,段洪涛,姜加虎,王苏民,冯学智,李爱农,孔繁翔,薛滨,吴敬禄,李世杰.中国湖泊的数量㊁面积与空间分布.中国科学:地球科学,2011,41(3):394⁃401.[3]㊀JiangLG,NielsenK,AndersenOB,Bauer⁃GottweinP.MonitoringrecentlakelevelvariationsontheTibetanPlateauusingCryoSat⁃2SARInmodedata.JournalofHydrology,2017,544:109⁃124.[4]㊀于洋,张民,钱善勤,李大命,孔繁翔.云贵高原湖泊水质现状及演变.湖泊科学,2010,22(6):820⁃828.[5]㊀姜加虎,黄群.青藏高原湖泊分布特征及与全国湖泊比较.水资源保护,2004,(6):24⁃27.[6]㊀董斯扬,薛娴,尤全刚,彭飞.近40年青藏高原湖泊面积变化遥感分析.湖泊科学,2014,26(4):535⁃544.[7]㊀朱立平,张国庆,杨瑞敏,刘翀,阳坤,乔宝晋,韩博平.青藏高原最近40年湖泊变化的主要表现与发展趋势.中国科学院院刊,2019,34(11):1254⁃1263.[8]㊀李春卉,张世涛,叶许春.云南高原湖泊面临的保护与开发问题.云南地质,2005,24(4):462⁃470.[9]㊀TaoSL,FangJY,ZhaoX,ZhaoSQ,ShenHH,HuHF,TangZY,WangZH,GuoQH.RapidlossoflakesontheMongolianPlateau.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica,2015,112(7):2281⁃2286.[10]㊀WanW,LongD,HongY,MaYZ,YuanY,XiaoPF,DuanHT,HanZY,GuXF.AlakedatasetfortheTibetanPlateaufromthe1960s,2005,and2014.ScientificData,2016,3:160039.[11]㊀ZhouY,DongJW,XiaoXM,LiuRG,ZouZH,ZhaoGS,GeQS.ContinuousmonitoringoflakedynamicsontheMongolianPlateauusingallavailableLandsatimageryandGoogleEarthEngine.ScienceoftheTotalEnvironment,2019,689:366⁃380.[12]㊀ZhangGQ,YaoTD,ChenWF,ZhengGX,ShumCK,YangK,PiaoS,ShengYW,YiS,LiJL,OᶄReillyCM,QiSH,ShenSSP,ZhangHB,JiaYY.RegionaldifferencesoflakeevolutionacrossChinaduring1960s 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湖泊水生态功能分区研究1 引言湖泊流域是维系人类文明的重要淡水生境,主要由入湖河流、湖体和集水区内陆地生态系统组成,多重的栖息地环境为人类的生存和发展提供了淡水、矿产等丰富的资源,同时是流域物种多样性、气候调节、水土保持和污染控制的根本保证.我国湖泊总面积约 1200×104 hm2,占国土面积 0.8%,湖泊水质直接影响着我国整体水质状况,随着社会经济的飞速发展,城市化进程加快、工农业以及生活废水随意排放,致使湖泊水体遭受严重污染(孟平和马涛,2015).有效解决流域水环境和水质量的关键是要建立完整稳定的水生态系统,提高河道自身的净化能力(高永年和高俊峰,2010),对不同的生态环境问题提出不同的相应解决对策,而水生态系统结构是水生态系统完整性的基础,也是区分不同区域生境特征与功能差异的重要指标,因此选用水生态系统结构特征指标作为湖泊流域水生态功能三级分区指标,可以更加准确精细地区分流域不同区域的特征,便于更有效的管理.水生态功能分区就是基于水生态系统的区域差异,以流域内不同尺度的水生态系统及其影响因素为研究对象,是流域水质目标管理的空间单元,是确定流域水环境基准、标准和总量控制及评价的基础(孙然好等,2013;王俭等,2013;马溪平等,2010),也是实现流域水环境“分区、分类、分级、分期”管理目标的基础(孟伟等,2011).其最早由加拿大森林学家Orie Loucks在1962年提出,即具有相似生态系统或期待发挥相似生态功能的陆地及水域(Marshall et al., 1987).1980年代中期,美国环境保护署(USEPA)确立,水生态区就是具有相对同质的淡水生态系统或生物体,及其与环境相关的土地单元.基于土壤、自然植被、地形和土地利用4个区域性特征指标,对水生态区进行了区划(Omernik,1987),以指导流域管理.随后世界各国根据本国国情逐渐开展淡水生态分区,例如:2000年欧盟水框架指令(WFD)首次发布了与管理政策相关的欧洲水生态区总体方案;2001年Unmack提出了澳大利亚“淡水鱼类生态地理省区划”(Unmack,2001)等等.我国对水生态功能分区的研究,以孟伟等提出建立我国水生态分区体系为起点,对水生态类型和分区理论和方法,进行了一系列的研究和实践(孟伟等, 2007,2013).2008年启动的有关流域水生态功能分区的研究课题,是“国家水体污染控制与治理科技重大专项”中的重要内容,并取得了初步的成果,为今后进一步研究综合流域管理奠定了基础.目前流域水生态功能分区的研究,主要集中在以区分自然因素与人类活动为目的的大中尺度分区.这些工作主要集中在辽河(孟伟等,2007;李法云等,2012;刘素平,2011)、海河(孙然好等,2013)、太子河(张楠等,2013)以及太湖(高永年和高俊峰,2010)等流域,建立的分区指标主要是反映水生态系统的自然背景空间异质性,如地貌、气候、植被、水文、土地利用等因子,这些工作为国家流域的水生态功能分区研究奠定了基础,同时为流域的管理提供了技术框架与指导.随着国家对水系管理的深化和细化,需要对各流域内不同区域的水生态系统特征和功能进行识别、区分,对不同功能区进行分类,为制定流域生态系统管理目标,提供基础技术支持.对于以区分水生态系统结构和功能特征差异为目的的分区研究,有研究者针对辽河流域进行了研究和实践(刘素平,2011;龚磊等,2012;万峻等,2013),研究基于水体生态过程特征如水生生物种群结构、水生生境特征等建立了分区指标体系(刘素平,2011).对于该尺度的湖泊流域水生态功能分区,有高永年等(高永年等,2012)在太湖流域进行了研究和实践.研究以太湖流域为对象,针对流域水生态系统的层次结构特征和管理需求,以体现太湖流域水生态功能空间差异的目的进行了三级分区,虽然分区指标考虑到了太湖流域特点以及水生态系统结构特征,如叶绿素含量、底栖动物多样性指数、水生境类别、水体流速等,但只是部分反映了湖泊水生态系统结构特征,缺少基本的河道特征、化学指标等.而且分区指标中,生物指标占比重偏大,对于污染程度较高,水生态系统破坏较高的湖泊,不具有适用性.因此,对于高原浅水且生态系统退化比较严重的湖泊,如滇池,需要针对该类湖泊流域特征,研究其水生态功能三级分区指标体系,并通过具体实践校验其方法的科学性与可行性.因此,本文拟以滇池流域为例,在前期一二级分区基础上(高喆等,2015),研究滇池湖泊流域的水生态功能三级分区理论和方法,为占我国湖泊面积1.3%(于洋等,2010)的高原湖泊水生态管理,提供技术支持.2 滇池流域概况与一二级分区结果滇池流域位于云贵高原中部,为南北长、东西窄的湖盆地,地处长江、红河、珠江三大水系分水岭地带,西有横断山脉,东临滇东高原,北临乌蒙山、梁王山,介于北纬24°29′~25°28′,东经102°29′~103°01′之间,总面积为2920 km2.滇池属于长江流域金沙江水系,为断陷构造湖泊,湖面面积约为300 km2,是云贵高原湖面最大的淡水湖泊.入滇池水系有12个,主要入湖河流29条,呈向心状流入滇池,只有西园隧道一个出水口,是典型高原湖泊.滇池自1996 年修建了船闸后就被分割为既相互联系,又几乎互不交换的草海、外海两部分.在本研究组的前期工作中(高喆等,2015),滇池流域已划分为5个一级与10个二级水生态功能区(图 1).一级功能区,主要表示了流域不同区域的自然地理差异,从气象、水文、地形、土壤植被4个方面来考虑区划指标的选择,选取多年年均降水量、多年年均干燥度、高程、坡度、土壤类型、植被覆盖指数(NDVI)、河网密度、湖库率作为一级分区的备选指标.对备选指标进行相关性分析和空间异质性分析,最终确定滇池流域水生态功能一级分区指标,即平均高程、湖库率、植被覆盖指数(NDVI).二级功能区在自然因素差异的基础上,主要表述了人类干扰活动差异,考虑土地利用方式和社会经济条件,反映人类活动的影响,选取农田百分比、农村城市建设用地百分比、人口密度、单位土地GDP作为二级分区的备选指标.对备选指标进行相关性分析和空间异质性分析,最终确定滇池流域水生态功能二级分区指标为农田百分比、农村城市建设用地百分比、人口密度.一、二级水生态功能分区是大、中尺度范围的分区(唐涛和蔡庆华,2010),主要从驱动因子考虑;三级功能区则是更精细化的较小尺度分区,主要从水生态系统结构的表征因子出发,区分不同区域间的生境差异.滇池流域水生态功能一级到三级的分区定位从生态区到生态亚区再到生态子区,区域范围逐渐缩小,区域功能更加具体明晰,特别是二级分区到三级分区完成了分区因子从单纯的陆域驱动因素到水体表征因素的过渡,实现了分区水陆完整性的综合考量,便于更精细化地管理.图1 滇池流域水生态功能一级与二级分区图3 数据与方法3.1 分区目的与原则水生态功能分区的基本目的是揭示流域水生态系统的层次结构与空间特征差异,为水生态系统差别化管理和水质目标管理提供支撑,进而为实现流域水生态健康服务(高永年等,2012).滇池流域水生态功能三级分区,以反映流域水生态系统功能空间差异性为目的,通过水生态系统的结构差异性反应其功能的差异性.三级分区在二级分区的基础上进行进一步细化,同时考虑到陆地与水体生态系统结构特征的差异性,对滇池流域陆域与湖体分别进行分区,并以水生态系统结构的完整性为基础.因此,滇池流域水生态功能三级分区主要应遵循以下原则:(1)分区基本单元细化到支流;(2)源汇分开:陆域与湖体针对各自特点采用不同的分区指标体系;(3)考虑水文结构和生态系统的完整性;(4)一致性:合并分区基本单元时应遵循具有相同结构和功能的河段向上合并.3.2 分区基本单元划分的理论基础和方法分区单元是水生态功能分区的基础,分区指标空间化是基于分区单元进行的,所以分区单元的确定对于滇池流域水生态功能三级分区至关重要.湖泊流域主要由陆域与湖泊两大生态系统构成,不同的生态系统具有各自的特点.滇池陆域干支流交错,构成河网体系,将陆地生态系统中的物质,通过水文过程,输入到湖体;而湖泊水体在集水区下游,相当于一个大型水库,承接陆源物质.基于陆域集水区与湖泊水体完整性的理论基础,以细化到三级支流的子流域为数据基础,划分分区单元(图 2).图2 滇池流域水生态功能三级陆域与湖体分区单元河流子流域的提取利用水文分析软件进行,其原理是基于地形起伏提取汇水区.本研究基于1 ∶ 50000的DEM数据,结合流域水系矢量数据,利用ArcGIS的Hydrology模块进行水文分析,将滇池流域水系划分为144个汇水区.滇池湖体是一个完整的水生态系统,没有天然的分区单元基础.利用ArcGIS中的Create Fishnet工具,直接对其进行小单元区域划分,根据最优选择,将其划分为500 m×500 m的格里网作为湖体三级分区的基本单元,最后滇池湖体共划分为1339个分区单元.3.3 分区指标体系构建滇池流域水生态功能三级分区目的,是通过识别流域水生态系统功能空间差异性,对全流域分区,并通过水生态系统的结构差异性反应其功能的差异性,为水生态系统健康管理目标的制定,提供技术支持.流域水生态系统由河道、河床、堤岸、水体水文、水化学质量、水生物群落等构成,其结构的稳定与完整性状态,与水生态系统功能的稳定与完整性息息相关.在水生态系统的河道、水文等水文形貌特征,水质等化学结构特征和生物群落特征,决定了水生态系统的生物栖息地特征,其特征要素是水生态系统完整性的基础.因此,在三级分区中,将以维持水生态系统稳定性基础的栖息地生境要素作为指标选择范围.影响生态系统稳定的生境要素主要有地形地貌、土地利用、社会经济、河道物理特征、水体化学特征、水利工程等,三级水生态功能分区以反映水生态系统结构差异性为主要目的,在指标选取上需要体现水生态系统物理完整性、化学完整性和生物完整性的生境要素;根据不同生境要素特点及滇池流域特征,确定各类生境要素备选指标为:①反映河道水文地貌的指标:河道坡降、蜿蜒度、河道基质、渠道化特征、河流等级、河流连接度、流量以及流速;②反映水化学状态的指标:营养盐指标(TP、TN、NH3-N);③反映生物特征的指标:叶绿素a含量、藻毒素含量、藻类SHDI、底栖SHDI.表1 水生态系统生境要素指标描述基于所选生境要素指标,结合各指标的空间差异性与数据可得性选出渠道化特征、藻类SHDI、底栖SHDI、NH3-N、TN、TP、蜿蜒度和坡降作为陆域水生态功能三级分区的备选指标.选出TN、TP、NH3-N、藻毒素、藻类SHDI、Chla(叶绿素a)作为三级湖体水生态功能分区的备选指标.基于因子分析,辨识表征滇池流域入湖河流与湖体水环境状况的主导因子,筛选出能够表征水生态系统结构差异性的主导因子作为最终分区指标(表 2).表2 滇池流域三级水生态功能分区指标体系其中,营养盐指标与叶绿素a为实测采样数据,样品采集和保存依据《水和废水监测分析方法(第4版)》(国家环境保护总局,2002a)进行,样品测定依据《中华人民共和国地表水环境质量标准(GB3838—2002)》(国家环境保护总局,2002b)进行,二者均由云南省昆明市环境监测中心完成;藻毒素与叶绿素a含量为野外采集水样经过简单预处理后,在实验室测定所得.蜿蜒度是通过ArcGIS 10.1软件,利用Analysis Tools中Overlay的Intersect功能统计各子流域内的河段长度,并计算其与该河段的直线距离比值而得到;坡降是基于流域1:50000 DEM 数据,在ArcGIS 10.1中,提取子流域河段上游入流域点与下游出流域点的高程值,两点高差与该河段水平距离的比值即为河道坡降.渠道化特征为河道纯物理特征,同时考虑底质状态,通过专家打分法量化其特征.具体方法为:将流域内的河流渠道化特征进行综合评定打分,分成5级(0~0.2,0.2~0.4,0.4~0.6,0.6~0.8,0.8~1.0),上游河道维持自然状态,未经过渠道化处理,可打分0.8~1.0之间;下游城市河流三面光,无底泥,水质差,多数排污河,可打分0~0.2之间,其它等级根据实际情况进行评定.底栖动物与藻类的Shannon-weaver多样性指数(SHDI)均是通过实际野外采样获取底栖动物与藻类样品,后期经实验室鉴定分类,基于香农多样性指数计算公式而得到.3.4 分区结果确定分区指标确定后,对指标数据进行归一化处理,并通过熵权法确定各指标权重因子.熵权法是以一种基于各项指标观测值提供的信息量来确定指标权重的方法,能够客观实际地评价指标因子重要程度.熵是系统无序程度的一个度量,指标的信息熵越小表示该指标提供的信息量越大,在综合评价中所起作用越大,权重越高(陈瑞等,2012).以各分区指标数据为列向量,构造i×j 的矩阵(马文丽等,2011;迟国泰等,2008),由公式(1)计算第j个指标第i个测值的特征比重(pij);根据公式(2)由特征比重计算得到各指标的熵值;最后根据公式(3)确定得到各指标权重(表 3).表3 分区指标权重因子从权重因子可看出,蜿蜒度占据了滇池流域陆域三级分区指标体系的主导地位,这是因为相对于渠道化形成的顺直河流,自然弯曲河流对河流物理形态、水文、水化以及水生生物群落等方面的影响存在较大的差异性(赵军等,2011).蜿蜒度可影响河水泛滥过程(马宗伟等,2005),进而影响河道形态,形成多样的河流生境条件,增加生物多样性(徐彩彩等,2014),对水生态系统结构的形成中具有明显的影响作用.得到各指标权重因子后,在每个分区单元范围内,对各项分区指标进行加权求和,得到各分区单元的指标综合值,之后利用ArcGIS10.1软件对分区单元综合值进行聚类分级,最后经边界调整后得到滇池流域水生态功能三级分区结果.4 结果与分析4.1 分区方案滇池流域水生态功能三级分区共划分为20个陆域三级区和4个湖体三级区(图 3).命名原则为:地名+河流/水库名称+主要土地利用类型+河道特征+主体功能区.分区主体功能是指分区中生态系统所表现出的最明显的水生态服务功能类型,是基于生态系统过程和人类发展需求而定的(Costanza,2008).确定各分区的主体功能便于管理者更好地了解各分区生态系统功能特点,从而为水生态保护目标提供支撑.为揭示流域陆地背景对河段水体各类属性的支持和保障功能,滇池流域三级分区确定主体功能为生境维持、水质调节、水源涵养、社会承载与生物多样性维持5类(万峻等,2013).图3 滇池流域水生态功能三级分区图表4 滇池流域水生态功能三级分区特征从空间分布来看,滇池流域各三级区主体功能存在较大的差异性.对于陆域而言,位于滇池流域上游三级区(如:LGI1-1、LGI1-2、LGI1-3区)多表现为以水质调节与水源涵养为主体功能,;环滇池区域的三级区(如:LGIII1-1、LGIII1-4、LGIII2-1区)主要表现为社会承载功能;位于滇池流域东部(如:LGIII3-1、LGIII3-2区)的三级区,由于林地面积比例与植被覆盖度较高,以生境维持与水源涵养功能为主体功能.对于滇池湖体来说,草海区以生物多样性维持功能为主体功能,外海区多以水质调节与生物多样性维持功能为主体功能.4.2 合理性评价滇池流域水生态功能三级分区的目的是反映流域水生态系统结构的空间差异性,而结构的差异性可通过生物的群落特征来体现.对中国的多数流域来说,比较适宜采用分布广泛、适应性较强的着生藻类和底栖动物进行验证(高喆等,2015).故为验证三级分区结果的科学性与合理性,采用底栖动物与藻类的Shannon-weaver多样性指数对三级分区结果从定量与定性两个角度进行分析与校正.4.2.1 陆域分区结果检验滇池流域陆域各区着生藻与底栖动物的Shannon-weaver多样性指数对比情况如图 4所示.从图 4看出,着生藻Shannon-weaver多样性指数在滇池流域变化趋势大致为中部(LGIII1-1、LGIII1-2、LGIII1-3、LGIII1-4、LGIII2-1、LGIII2-2、LGIII2-3、LGIII3-1、LGIII3-2)较高,南北部较低,LGIII3-1三级水生态功能区着生藻Shannon-weaver多样性指数最高,LGIII1-2、LGIII2-1三级水生态功能区次之,LGI2-2三级水生态功能区最低;而底栖动物Shannon-weaver 多样性指数空间分布为,在滇池流域变化趋势为南北部较高,中部较低,其中LGI1-3三级水生态功能区底栖动物Shannon-weaver多样性指数最高,LGI1-2与LGI2-1三级水生态功能区次之,LGIII3-1三级水生态功能区最低.图4 滇池陆域着生藻与底栖动物Shannon-weaver多样性指数比对分析此外,滇池流域陆域各三级区种类分布也存在着较大差异,底栖清洁种多分布于滇池流域上游区,其中球形无齿蚌主要集中在LGI1-1、LGI1-2、LGI1-3、LGI2-2等三级水生态功能区,米虾集中在LGI21三级水生态功能区,背角无齿蚌集中在LGIII1-4等三级水生态功能区,球蚬集中在LGIII1-2等三级水生态功能区中;下游区分布较少,只有LGIII2-2等少数几个三级水生态功能区有分布,且多为球形无齿蚌.综上,不难看出,各陆域三级水生态功能区之间在种类数与种类分布上具有明显的差异性,而同一二级区中的三级区又存在着一定的相似性,故符合三级分区结果.4.2.2 湖体分区结果检验滇池流域湖体各区浮游藻与底栖动物的Shannon-weaver多样性指数对比情况如图 5所示.从图中看出,滇池湖体草海区(LGIV1)浮游藻Shannon-weaver多样性指数较高,外海区(LGIV2-1、LGIV2-2与LGIV2-3)较低,其中外海区中LGIV2-2三级生态功能区浮游藻Shannon-weaver多样性指数较高.而湖体底栖动物Shannon-weaver多样性指数空间分布为,外海区较高,草海区较低,外海区中LGIV2-1三级水生态功能区底栖动物Shannon-weaver多样性指数较高.图5 滇池湖体浮游藻与底栖动物Shannon-weaver多样性指数比对分析综上,滇池湖体各三级水生态功能区之间浮游藻与底栖动物的Shannon-weaver多样性指数存在明显的差异性,而同一二级区中的三级区又存在着一定的相似性,符合湖体三级分区结果.相较于已有的流域水生态功能三级分区研究,本研究的方法与结果同样具有一定合理性.如龚磊等在对东辽河流域进行水生态功能三级分区时,在对相应流域的水生态水环境特征监测基础上,也是运用地理信息系统空间分析和主成分分析等数学方法,提出了流域的三级水生态功能分区方案,并用底栖无脊椎动物的相关指标进行聚类分析证明其合理性(龚磊等,2012).高永年等则以体现太湖流域水生态功能空间差异的目的,基于“基本分类单元确定-各级分类指标空间离散-二阶空间聚类-人工辅助归类-分区特征描述及合理性分析”的技术路线对太湖流域进行了三级分区(高永年等,2012).本研究结合滇池流域特征,借鉴已有研究方法的基础上,并进行了一定创新,如利用熵权法确定权重,结合藻类与底栖相关指标共同进行分区合理性校验等,加强了分区方法的科学性和分区结果的可靠性.具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。