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河流功能区划与河道治理模式研究

【摘要】: 随着社会经济的快速发展,人类对自然的改造能力越来越强,同时对生态环境的需求和期望也越来越高。河流不仅在水利方面起到防洪减灾、供水兴利的作用,而且在社会和生态环境方面还是沿河地区人群与生物集结的场所及人文历史发展的载体,影响着整个区域的发展和进步。传统的河流治理模式主要以“防洪兴利”为主,目前随着人们观念的更新,“建设人与自然相和谐的水边环境”、“在水资源开发利用与生态系统健康之间寻找平衡”以及“河流生态建设”等成为新时期的治河理念。随着上述理念的提出,河流生态环境保护与建设的研究急需寻找一套适当的理论体系和技术手段为工程实践提供技术支持。 本研究从河流功能区划的角度出发,兼顾河流的资源、环境及生态功能,提出了一套河流功能评估、功能区划及典型功能区治理模式的技术和方法体系。工程实践方面,重点探讨了生态型护坡构建技术及河流生物栖息地改善措施等生态修复方法。 首先,研究了现代条件下河流功能的扩展及分类体系,并建立了河流功能综合评估方法。该评估方法采用了多指标评价法,对河流的自然功能和社会功能分别建立指标体系。采用打分法,对每个指标进行分级并设定分级标准。从时间和空间尺度上给出每个指标的评估尺度,经过尺度变换,计算指标得分,建立了河流功能的综合评估方法。将该评估方法应用于沈阳市浑河河段的评估,评估成果可以为该河段下一步的生态恢复建设提供参考。 其次,较系统地研究了河流功能区划的目标、原则、分类体系、区划方法及区划程序。从生态系统的连续性和河流功能的完整性出发,按照人类对河流开发利用的强度和河流的功能特点将河流功能区划分为生态保护区、生境修复区、开发利用区、缓冲区和过渡区5类。给出了这5种类型区的定性描述,并就如何判断功能区的类型进行了定量研究。以河流功能综合评估方法为理论基础,依据河流社会功能评估得分和自然生态功能评估得分两个准则建立功能分区图,建立了河流功能区划的双准则约束矩阵分区方法。最后总结上述内容给出了河流功能区划的程序。 第三,重点探讨了生境修复区的治理方法,包括生态型护坡构建技术、方案决策和生物栖息地状况改善研究。生态型护坡构建技术包括生态型护坡的设计原则、设计流程、常用的材料和结构。另外,本文还探讨了满足生态功能、景观功能和亲水功能的生态型护岸的结构设计方法。 方案决策部分,建立了生态护坡的评价指标体系和方案优选方法。指标体系的建立采用了德尔斐专家调查法(Delphi)和层次分析法(AHP);方案优选方法引入了模糊集理论,建立了基于TOPSIS的模糊多属性决策方法。共有10位专家参加了问卷调查,其中指标的相对重要性调查采用了两两比较法,方案的相对偏好调查采用语言评语集。应用层次分析法求解指标权重,应用三角模糊数和模糊左右评分法将语言评语集中的语言变量转化为实数值,然后应用TOPSIS方法进行方案优选。将上述评价体系和决策方法应用于沈阳市浑河生态护坡工程方案优选中,结果表明三维植被网是最优的护坡措施。为了验证方法的有效性和结果的可靠性,文中对指标权重和决策过程中的计算方法进行了敏感性分析(包括正交化技术和距离计算方法)。结果表明:指标体系中,建造成本和维护成本对方案优选结果比较敏感,可以作为决策过程中的主导因子,其它指标对优选结果皆不敏感;距离计算方法和正交化技术对优选结果不敏感。敏感性分析结果表明,本文提出的决策方法是有效的、可行的,可以应用于工程实践中。 第四,河流生物栖息地状况改善研究部分,首先阐述了栖息地的分类和评估技术,然后建立了基于数值模拟技术的栖息地量化方法。该方法假设栖息地多样性与生物多样性之间存在必然的关系,利用水流流态代表生境类型,然后通过水动力学模型求解水流流态从而量化栖息地得到每种类型的栖息地面积,进而评价栖息地的多样性并发展可供工程规划设计参考的生境分布图。实例研究表明,本文提出的量化方法简便、可行,可以应用于河流生态修复治理中。 最后,对全文进行了总结,并对有待进一步研究的问题进行了展望。

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