前言

河流是孕育生命的搖籃,它的健康與人類社會可持續發展是密切相關的,同時也直接影響到整個生態系統的健康。本書重點研究了河流生態環境需水理論和基于此的河流健康評價問題,以灤河下游區域為研究對象,選取了7個代表性站點進行河流水質狀況評價,并進行了8個區段的河流健康綜合評價計算,從而反映灤河下游河流整體健康狀況,主要研究成果如下:

(1)引入了中位數、眾數理論進行河道內生態環境需水計算,改進了傳統Tennant法多年平均流量確定中極端異常值的影響,使典型流量選取更加具有代表性,通過與傳統方法的比較,該改進方法計算結果更加合理。

(2)提出了應用頻次分析法篩選評價指標的思路,使指標體系的構建避免了主觀性過強的缺點,具有一定的科學性。

(3)將基于立體時序數據表的“縱橫向”拉開檔次法應用于河流水質狀況評價中,充分包含了被評價對象觀測值的信息,不但得到了評價優劣排序結果,同時還反映了各研究對象的變化趨勢。

(4)提出改進主成分分析綜合評價方法。通過對灤河下游水質狀況評價,將包含有確定性評價標準閾值的數據代入SPSS數理統計軟件,應用主成分分析法進行了水質狀況評價,應用此改進方法解決了以往主成分分析法只能得到評價對象排序結果,不能得到具體評價等級的問題,豐富了計算結果的可用信息量。

(5)提出了基于主客觀組合賦權的模糊綜合評價方法,該方法通過結合層次分析法主觀賦權和熵值法客觀賦權,利用兩者的幾何平均值作為綜合評判權向量,充分考慮了主觀賦權和客觀賦權的雙重影響因素,并將其與模糊綜合評價相結合,應用于灤河下游河流健康綜合評價,得到了可信的評價結果。

(6)以灤河下游為例,計算得到各控制站河道內最小和最適宜生態環境需水量分別是:大黑汀站為42354萬m3/年、59790萬m3/年,冷口站為1056萬m3/年、1500萬m3/年,桃林口站為9900萬m3/年、14040萬m3/年,水平口站為1962萬m3/年、2946萬m3/年,崖口站為558萬m3/年、816萬m3/年,邱莊水庫站為1008萬m3/年、1416萬m3/年,小定府站為2028萬m3/年、2898萬m3/年,楊家營站為246萬m3/年、366萬m3/年,陡河水庫站為708萬m3/年、984萬m3/年,石佛口站為510萬m3/年、708萬m3/年,灤縣站為62658萬m3/年、88548萬m3/年。

(7)以灤河下游為例,通過應用改進主成分分析法和組合賦權模糊評價兩種綜合評價方法分別進行計算,結果是一致的,各研究區段河流健康狀況評價結論均為亞健康,偏于不健康狀況。

本書分別得到水利部公益性行業科研專項經費項目資助(編號:200801015),河南省教育廳自然科學研究計劃項目資助(編號:2010B570003)和華北水利水電大學高層次人才科研啟動項目資助。在研究及編寫過程中得到了導師西安理工大學黃強教授,華北水利水電大學邱林、陳南祥教授的悉心指導和幫助,在此對他們表示最誠摯的感謝。

由于作者水平有限,書中謬誤難免,望廣大讀者給予批評指正。

作者

2014年10月