国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

基于AHP-模糊綜合評價(jià)法的河流近自然評價(jià)
——以浙江省安吉縣西苕溪為例

2014-03-30 02:53:08朱曉博高甲榮張金瑞楊思思
中國水土保持 2014年2期
關(guān)鍵詞:樣帶河段河流

朱曉博,高甲榮,張金瑞,楊思思

(北京林業(yè)大學(xué) 教育部水土保持與荒漠化防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083)

河流評價(jià)是保護(hù)和恢復(fù)河流自然狀態(tài)的基礎(chǔ),現(xiàn)已為越來越多的人所重視。河流健康狀況評價(jià)的方法不斷發(fā)展,形成了一系列的各具特色的評價(jià)方法,就評價(jià)原理而言,可大致將這些評價(jià)方法分為預(yù)測模型法和多指標(biāo)評價(jià)法[1]。河流無脊椎動物預(yù)測和分類系統(tǒng)(RIVPACS)和澳大利亞河流評價(jià)計(jì)劃(AUSRIVAS)就是預(yù)測模型法的代表。而多指標(biāo)評價(jià)法則是近年來使用得比較廣泛的方法,美國的快速生物監(jiān)測協(xié)議(RBP)、澳大利亞的河流狀態(tài)指數(shù)(ISC)、瑞典的岸邊與河道環(huán)境細(xì)則(RCE)以及國內(nèi)的城市河流健康評價(jià)體系(URHA)多是采用此法。目前,我國不少城市花巨資對一些重點(diǎn)河流展開了生態(tài)環(huán)境整治,但大多停留在水污染控制和水利工程的管理上,對河流生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性缺乏研究和了解。我國處于“河流健康意識”的初級階段[2],借用國外已有的成果和經(jīng)驗(yàn)積累是必要的。

本研究從近自然評價(jià)的角度出發(fā),對西苕溪進(jìn)行基本闡述與全面評價(jià),即根據(jù)景觀生態(tài)學(xué)原理,結(jié)合具體流域地質(zhì)、地貌、水文、植被及區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)條件,按照自然河流流域的發(fā)生發(fā)展規(guī)律對河流進(jìn)行全方位的評價(jià)[3]。研究以生態(tài)、地貌和水文三方面為主,定性定量分析了河流的結(jié)構(gòu)與功能,并通過聚類分析驗(yàn)證制定出適用于南方河流的近自然評價(jià)指標(biāo)體系。該評價(jià)可為西苕溪防御河流災(zāi)害、保護(hù)和合理利用河流自然資源以及提高當(dāng)?shù)氐木坝^多樣性打下基礎(chǔ),從而為提高西苕溪流域的生態(tài)、社會和經(jīng)濟(jì)效益提供決策依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

西苕溪流域位于長江三角洲的太湖流域上游,地理坐標(biāo)30°22′—30°57′N、119°14′—120°08′E,土地面積2 271 km2,行政上隸屬于浙江和安徽兩省,包括浙江省湖州市的安吉縣、長興縣及湖州市區(qū)和安徽省的一部分。西苕溪是苕溪水系的主要河流,主流西溪發(fā)源于天目山北麓安吉縣的大沿坑,向東北流經(jīng)杭垓鎮(zhèn)至賦石水庫,出庫后流至皈山,與南溪匯合后稱西苕溪,經(jīng)塘浦右納大溪、滸溪,經(jīng)安城向北流至梅溪鎮(zhèn)左納渾泥港,向東北流至小溪口進(jìn)入長興縣。流域地勢西南高東北低,依次呈山地、丘陵、平原的梯度分布,地面高程2—1 578 m。河流在安吉縣安城以上呈山溪性特征,安城至梅溪從山溪性向平原性過渡,流經(jīng)梅溪后進(jìn)入平原地區(qū)。西苕溪流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū),多年平均降水量1 465 mm,主要集中在4—9月,從西南山區(qū)到東北平原區(qū)年降水量逐漸遞減。

2 研究方法

2.1 調(diào)查點(diǎn)布設(shè)

由于西苕溪源頭、匯聚點(diǎn)與主干流多集中在浙江省安吉縣,所以本次調(diào)查也是在浙江省安吉縣進(jìn)行的。調(diào)查選取了西苕溪的若干源頭支流中比較有代表性的3條支流,而后從賦石水庫沿河調(diào)查至下游的梅溪鎮(zhèn)。調(diào)查點(diǎn)的確定遵循客觀、定量的原則,將自然河段與城鎮(zhèn)村落的坐落點(diǎn)結(jié)合定點(diǎn),最終共布調(diào)查點(diǎn)25個(gè)(如圖1)。布設(shè)在賦石水庫的調(diào)查點(diǎn)主要是為了調(diào)查水庫對西苕溪環(huán)境的影響;而河樣帶9、11、12、13、14、15位于農(nóng)林結(jié)合用地區(qū),此位置有農(nóng)村分散居民點(diǎn)和森林,但無城鎮(zhèn);河樣帶10、17、18分別是沿著城鎮(zhèn)布設(shè)的,途經(jīng)塘浦和下墅鎮(zhèn)等;在安城、柴潭有河流的匯流點(diǎn),布設(shè)16、19調(diào)查點(diǎn);下游主要調(diào)查點(diǎn)選取在梅溪鎮(zhèn)附近。

圖1 調(diào)查點(diǎn)的布設(shè)

2.2 調(diào)查方法

指標(biāo)值的獲取依賴于大量的實(shí)際數(shù)據(jù)資料,因此在調(diào)查25個(gè)樣點(diǎn)前,首先搜集西苕溪流域的基本資料,主要包括:河流基本情況資料、地質(zhì)地貌圖、土壤分類圖、土地利用分類圖、行政區(qū)劃圖、河流水文資料等。分析利用這些基本資料確定所要調(diào)查的各個(gè)指標(biāo),調(diào)查指標(biāo)主要分為地貌、生態(tài)與水文三類。

在地貌指標(biāo)的調(diào)查中,定性指標(biāo)平面形態(tài)、岸坡結(jié)構(gòu)和兩岸土地利用方式主要依據(jù)《河溪近自然評價(jià)——方法與應(yīng)用》(高甲榮、馮澤深、高陽等著,2010年)一書中的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行記錄;定量指標(biāo)中水深使用測繩系上重物測量,水寬與河寬利用皮尺和測繩測量,岸坡坡度的測量借助于羅盤儀;同時(shí),記錄每個(gè)河樣帶中影響河流狀態(tài)的水利工程措施個(gè)數(shù)[4-5]。

生態(tài)特征中的緩沖帶寬度用皮尺測量;緩沖帶結(jié)構(gòu)完整性則要記錄每點(diǎn)的植被層次及其生長狀態(tài),并統(tǒng)計(jì)每個(gè)評價(jià)小流域內(nèi)河岸緩沖帶中≥10 m的連續(xù)性植被缺口數(shù)目;植被多樣性是在每個(gè)評價(jià)小流域內(nèi)的河濱淺水區(qū)兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)5 m×5 m的喬灌樣方,在其對角線上再設(shè)置3個(gè)1 m×1 m的草本樣方,然后統(tǒng)計(jì)該流域的植物多樣性。

水文特征中pH值、磷酸鹽等水質(zhì)指標(biāo)的調(diào)查利用北京中西儀器出品的BD80系列野外便攜式試劑盒進(jìn)行快速測定;流速測量采用經(jīng)典的浮標(biāo)法;水溫利用紅色的酒精溫度計(jì)在水中讀數(shù)測定[6-8]。

2.3 評價(jià)方法

在河流評價(jià)中,常用的評價(jià)方法較多并具有不同的特點(diǎn)與適宜性,本研究采用AHP-模糊綜合評價(jià)模型的方法,它將層次分析法與模糊評價(jià)法有機(jī)地結(jié)合在一起,模糊理論能很好地反映河流生態(tài)健康級別的模糊性與連續(xù)性,層次分析法能夠?qū)⒃u價(jià)者對復(fù)雜系統(tǒng)的定性分析進(jìn)行定量化處理,兩者的結(jié)合很好地解決了隸屬度與權(quán)重的問題[9]。

2.3.1 評價(jià)指標(biāo)的選取

河流近自然評價(jià)是將河流作為一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)整體進(jìn)行評價(jià),因此必須將河流的地貌、水文與生態(tài)整合在一個(gè)指標(biāo)體系中。在選取指標(biāo)時(shí),嚴(yán)格遵守客觀性、科學(xué)性、獨(dú)立性、可操作性與代表性的原則[10],最終選取了21個(gè)評價(jià)指標(biāo)。在地貌特征中,彎曲度、岸坡坡度、寬度比、平面形態(tài)、兩岸土地利用方式等指標(biāo)都是直接反映河流地貌特征的指標(biāo);在生態(tài)特征中,緩沖帶植被寬與植被覆蓋率有關(guān),緩沖帶植物多樣性與結(jié)構(gòu)完整性有關(guān);在水文特征中,除了必不可少的磷酸鹽、溶解氧、總氨氮等反映水質(zhì)的指標(biāo)外,還選取了流速多樣性與清澈度等直觀反映水文特征的指標(biāo)。

2.3.2 評價(jià)體系的構(gòu)建與權(quán)重確定

在遵循指標(biāo)體系建立原則的基礎(chǔ)上,Mayer[11]提出河流健康是一個(gè)生態(tài)價(jià)值與人類價(jià)值相統(tǒng)一的概念,指出指標(biāo)應(yīng)既反映生態(tài)學(xué)上的完整性,也反映人類的價(jià)值。這對近自然評價(jià)同樣適用?;谖鬈嫦u價(jià)的各個(gè)因素不是屬于同一方面的且具有多維性,因此在構(gòu)建評價(jià)體系的過程中,結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況,建立了擁有遞進(jìn)層次性的指標(biāo)體系。

各指標(biāo)的重要程度可用權(quán)重來衡量,指標(biāo)權(quán)重的合理選擇關(guān)系到綜合評價(jià)的正確性和科學(xué)性,本研究采用層次分析法來確定。盡管層次分析法帶有一定的主觀性,但是通過專家咨詢和打分結(jié)合經(jīng)驗(yàn)判斷,按結(jié)構(gòu)圖的層次關(guān)系進(jìn)行判別比較,分別構(gòu)造判斷矩陣,最后經(jīng)過一定的數(shù)學(xué)處理與一致性檢驗(yàn),計(jì)算出各指標(biāo)的權(quán)重,這樣能從很大程度上消除主觀性。權(quán)重的確定如表1。

2.3.3 隸屬度矩陣的確定

隸屬度是刻畫模糊集合中每一個(gè)元素對模糊集合的隸屬程度的,一般表示成隸屬函數(shù)的形式[12]。隸屬函數(shù)采用梯形隸屬函數(shù),隸屬度的計(jì)算分為正向指標(biāo)計(jì)算和負(fù)向指標(biāo)計(jì)算。把各評價(jià)指標(biāo)的實(shí)際值代入相應(yīng)的隸屬函數(shù),計(jì)算出每個(gè)指標(biāo)對于各評價(jià)等級的隸屬度,得模糊關(guān)系R,稱R為模糊矩陣[13],表達(dá)式為

根據(jù)《河溪近自然評價(jià)——方法與應(yīng)用》一書中定性與定量指標(biāo)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),對所選指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算,可以得到西苕溪各指標(biāo)因子的隸屬度。

表1 指標(biāo)體系與指標(biāo)權(quán)重

2.3.4 模糊層次綜合評判

模糊評價(jià)結(jié)果的向量是根據(jù)最末一級指標(biāo)的隸屬度和權(quán)重,逐級向上計(jì)算的[11]。本文采用模糊合成加權(quán)線性變換完成模糊合成[14-16],即

3 結(jié)果與分析

3.1 西苕溪近自然評價(jià)分析

依據(jù)調(diào)查所取得的數(shù)據(jù),并應(yīng)用上述評價(jià)體系與方法,判定25個(gè)河段所屬的近自然等級與西苕溪整體的狀態(tài)(表2)并繪制出評價(jià)圖(圖2)。結(jié)果表明,在25個(gè)河段中,有2個(gè)河段處于自然狀態(tài),12個(gè)河段處于近自然狀態(tài),8個(gè)河段處于退化自然狀態(tài),3個(gè)河段處于人工狀態(tài),整體評價(jià)河道處于近自然狀態(tài)。本次調(diào)查的西苕溪干流河長139 km,處于自然狀態(tài)、近自然狀態(tài)、退化自然狀態(tài)和人工狀態(tài)的河長分別為11.12、66.72、44.48和16.68 km。

西苕溪上游一般都是自然山林和農(nóng)田等用地,水質(zhì)較好,生物多樣性豐富,水流呈現(xiàn)自然狀態(tài),兩岸植被生長繁茂,所以河樣帶1、2呈現(xiàn)出自然狀態(tài)。而賦石水庫附近的生境已被人為改造,在此調(diào)查的河樣帶均為人工化狀態(tài)。自水庫向下游,村鎮(zhèn)逐漸增多,采沙場等各種工業(yè)企業(yè)的出現(xiàn)致使河流改道、裁彎取直的情況增加,水質(zhì)狀況不容樂觀。但是在調(diào)查的下墅河段,即河樣帶11、12、13、14、15,狀態(tài)明顯好轉(zhuǎn),基本處于近自然狀態(tài), 這主要是因?yàn)楫?dāng)?shù)睾佣蔚脑鷳B(tài)保存較完好,河流中水草豐茂,河流有一定的自凈能力,河流兩岸的植被層次較多,沿岸的土地利用方式多為林業(yè)用地與農(nóng)田用地相結(jié)合的方式。處于退化自然狀態(tài)的河段占了32%,出現(xiàn)在西苕溪的中下游,通過調(diào)查分析,認(rèn)為主要表現(xiàn)為溪流內(nèi)小生境的破壞、河岸植被群落損壞和開發(fā)建設(shè)中的水土流失。流經(jīng)安城后,退化自然狀態(tài)與近自然狀態(tài)交錯(cuò)出現(xiàn),說明河流的不良狀況在此有所控制,但河流整體的生態(tài)狀況并沒有好轉(zhuǎn)。在最后的河段梅溪,由于有多個(gè)挖沙場的存在,破壞了河流兩岸的植被并改變了河床的整體形態(tài),致使河段處于退化自然狀態(tài)。

表2 西苕溪分段評價(jià)結(jié)果

圖2 西苕溪近自然狀況評價(jià)圖

3.2 聚類分析驗(yàn)證

利用SPSS軟件對河流進(jìn)行聚類分析驗(yàn)證,采用的方法為歐氏距離法[17-18],結(jié)果如圖3所示。

圖3 西苕溪各評價(jià)河段聚類樹形圖

由于河流自然度被劃分為4個(gè)等級,因而本次聚類將分為4類。由圖3可以看出,當(dāng)取T=4時(shí),22個(gè)評價(jià)河樣帶被分為{6,7,8}、{1,2}、{18,21,13,20,5,15,4,14,3,12,17,11 }和{9,10,22,25,16,24,19,23}四大類。其中,6、7、8三個(gè)河段聚為一類是因?yàn)槿藶殚_發(fā)程度劇烈;反之,1、2河段處,原始生態(tài)狀況保存最為完整;3、4、5、11、12、13、14、15、17、18、20、21這12個(gè)河段歸為一類則是各項(xiàng)評分值相近,河流的生態(tài)環(huán)境比較好,人為痕跡較少;而9、10、16、19、22、23、24、25號河樣帶的評價(jià)結(jié)果與退化自然狀態(tài)相符。綜上所述,聚類分析結(jié)果與上述評價(jià)結(jié)果相一致,證明了此評價(jià)體系的合理性,鑒于西苕溪屬于南方含沙量大的河流,所以AHP-模糊綜合評價(jià)法可在南方類似流域內(nèi)進(jìn)行推廣與應(yīng)用。

4 結(jié) 論

(1)本研究從近自然的角度出發(fā),以地貌、生態(tài)、水文三方面為基礎(chǔ)構(gòu)建了西苕溪近自然評價(jià)指標(biāo)體系,并使用AHP-模糊綜合法對其進(jìn)行了評價(jià),評價(jià)結(jié)果與實(shí)際相符合。

(2)在所評價(jià)的25個(gè)河樣帶中,自然狀態(tài)、近自然狀態(tài)、退化自然狀態(tài)和人工狀態(tài)占據(jù)的比例分別為8%、48%、32%和12%,其中退化自然狀態(tài)主要出現(xiàn)在中下游,西苕溪整體狀況基本處于近自然狀態(tài)。

(3)利用聚類分析來驗(yàn)證該評價(jià)體系的精確性,結(jié)果呈現(xiàn)高度的一致性,說明該評價(jià)體系具有較高的可信度,可以在南方類似流域進(jìn)行普及和推廣。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 吳阿娜.河流健康狀況評價(jià)及其在河流管理中的應(yīng)用[D].上海:華東師范大學(xué),2005.

[2] 崔樹彬,劉俊勇,陳軍.論中國河流健康評價(jià)的誤區(qū)及修正[J].水科學(xué)研究,2007,1(1):58-65.

[3] 高陽,高甲榮,陳子珊,等.河溪近自然治理評價(jià)指標(biāo)體系探討及應(yīng)用[J].水土保持研究,2007,14(6):404-407,411.

[4] Ladson A R,White L J,Doolan J A,et al.Development and testing of an index of stream condition for waterway management in Australia[J].Freshwater Biology,1999,41(2):453-468.

[5] Metzeling L.Australia-Wide Assessment of River Health:Victorian Bioassessment Report (Final Report)[R].Environment Australia,2001:31-37.

[6] 南京大學(xué)地理系,中山大學(xué)地理系.普通水文學(xué)[M].北京:人民教育出版社,1978.

[7] 溫存,高陽,高甲榮,等.河溪近自然治理技術(shù)及其評價(jià)方法[J].中國水土保持科學(xué),2006,4(z1):39-44.

[8] 唐濤,蔡慶華,劉建康.河流生態(tài)系統(tǒng)健康及其評價(jià)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2002,13(9):1191-1194.

[9] 徐兵兵,張妙仙,王肖肖.改進(jìn)的模糊層次分析法在南苕溪臨安段水質(zhì)評價(jià)中的應(yīng)用[J].環(huán)境學(xué)學(xué)報(bào),2011,31(9):2066-2072.

[10] 夏繼紅,嚴(yán)忠民,蔣傳豐.河岸帶生態(tài)系統(tǒng)綜合評價(jià)指標(biāo)體系研究[J].水科學(xué)進(jìn)展,2005,16(3):345-348.

[11] Meyer J L.Stream health:incorporating the human dimension to advance stream ecology[J].Journal of the North American Benthological Society,1997,16(2):439-447.

[12] 王國勝.河流健康評價(jià)指標(biāo)體系與AHP-模糊綜合評價(jià)模型研究[D].廣州:廣東工業(yè)大學(xué),2007.

[13] 周林飛,左建軍,孫中華.沈陽城市河流生態(tài)系統(tǒng)健康評價(jià)研究[J].水土保持研究,2011,18(4):254-257.

[14] 任麗華.模糊綜合評價(jià)法的數(shù)學(xué)建模方法簡介[J].商場現(xiàn)代化,2006(20):8-9.

[15] 陳守煜.工程模糊集理論與應(yīng)用[M].北京:國防工業(yè)出版社,1998:24-31.

[16] 涂向陽,高學(xué)平.模糊數(shù)學(xué)在海水入侵地下水水質(zhì)評價(jià)中的應(yīng)用[J].水利學(xué)報(bào),2003(8):64-69.

[17] 白厚義.試驗(yàn)方法及統(tǒng)計(jì)分析[M].北京:中國林業(yè)出版社,2005.

[18] 高陽,高甲榮,馮澤深,等.懷九河小流域生態(tài)系統(tǒng)近自然定量評價(jià)[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2009,23(4):64-68.

猜你喜歡
樣帶河段河流
SL流量計(jì)在特殊河段的應(yīng)用——以河源水文站為例
石瀘高速公路(紅河段)正式通車
石油瀝青(2020年1期)2020-05-25 06:54:10
河流
流放自己的河流
散文詩(2018年20期)2018-05-06 08:03:44
古爾班通古特沙漠南部植物多樣性的區(qū)域差異
青藏工程走廊沿線不同植被類型帶土壤典型理化特征
內(nèi)蒙古草原常見植物葉片δ13C和δ15N對環(huán)境因子的響應(yīng)
當(dāng)河流遇見海
淺析黃河河段維修養(yǎng)護(hù)施工工藝
河南科技(2014年14期)2014-02-27 14:11:44
防凌期寧蒙河段流量演進(jìn)的分期分河段混合算法研究
望奎县| 泰兴市| 喀喇沁旗| 汶川县| 赤峰市| 元江| 南城县| 山东省| 阿克陶县| 维西| 稻城县| 浦东新区| 延长县| 永和县| 平原县| 溧阳市| 青龙| 侯马市| 呼和浩特市| 巧家县| 尖扎县| 阿尔山市| 桦甸市| 梁山县| 黑山县| 乌鲁木齐县| 弥渡县| 鹤峰县| 涞水县| 西乡县| 安乡县| 屯留县| 郴州市| 阿克| 仪征市| 建始县| 大邑县| 庆阳市| 报价| 明星| 宽城|