湖泊-流域生态系统管理研究PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1　研究背景、选题依据和研究目的 1

1.1.1　研究背景 1

1.1.2　选题依据 2

1.1.3　研究目的 4

1.2　国内外研究进展 4

1.2.1　研究进展（Ⅰ）——湖泊—流域生态系统动力学及其模拟 4

1.2.2　研究进展（Ⅱ）——流域生态系统评价 17

1.2.3　研究进展（Ⅲ）——流域生态系统管理 24

1.2.4　存在问题与发展趋势 30

1.3　研究对象、方法及技术路线 31

1.3.1　研究对象与方法 31

1.3.2　技术路线 32

第2章　湖泊—流域生态系统管理理论研究 35

2.1　理论研究概述 35

2.2　湖泊—流域生态系统的组成与特征分析 36

2.2.1 系统组成 36

2.2.2　基本特征 39

2.3　概念界定 41

2.4　理论基础 43

2.4.1　理论基础构成 43

2.4.2　生态系统方法 44

2.4.3　生态系统生态学 47

2.4.4　流域生态学、流域保护方法与流域分析 47

2.4.5　生态系统健康与生态完整性 48

2.5　理论体系 50

2.5.1　理论体系框架 50

2.5.2　管理目标与原则 51

2.5.3　管理基础、要素与框架 60

2.5.4　关键问题分析 61

2.5.5　效益与实施障碍分析 63

2.6　小结 64

第3章　湖泊—流域生态系统管理方法研究 65

3.1　研究方法体系 65

3.2　湖泊—流域生态系统动力学模拟（EDMLW） 68

3.2.1　基于管理目标的湖泊生态系统动力学 68

3.2.2　湖泊生态系统动力学模拟 73

3.2.3　湖泊—流域生态系统模拟 81

3.3　湖泊—流域生态系统评价（IEA） 92

3.3.1　湖泊生态系统健康评价 92

3.3.2　湖泊—流域生态系统综合评价 95

3.4　流域生态经济结构优化 102

3.4.1　优化目标 102

3.4.2　IMLOPOEEW优化方程 103

3.5　湖泊—流域生态系统管理策略及其优选 109

3.5.1　生态胁迫因子控制 109

3.5.2　湖泊—流域生态恢复与管理 117

3.5.3　湖泊—流域生态系统综合管理 122

3.5.4　管理策略布局优化的ICCLP模型 124

3.6　湖泊—流域生态系统的适应性管理机制 129

3.6.1　生态系统管理的风险分析 129

3.6.2　管理策略的监测与适应性调整 130

3.7　小结 131

第4章　四川邛海流域生态系统管理研究 132

4.1　邛海流域概况及特征分析 132

4.1.1　研究范围 132

4.1.2　流域陆地生态系统特征分析 134

4.1.3　流域社会经济系统特征分析 135

4.2　邛海流域生态问题分析与管理目标确定 135

4.2.1　流域生态问题的初步诊断 135

4.2.2　管理目标确定 150

4.3 邛海流域生态系统动力学模拟（EDMLW） 151

4.3.1　基础信息收集与系统分析 151

4.3.2　模型检验 153

4.3.3　情景分析 155

4.3.4　模拟结果 157

4.4　邛海流域生态系统综合评价 162

4.4.1　流域生态脆弱性评价 162

4.4.2　邛海生态系统健康评价 166

4.4.3　流域生态系统综合评价的RBFNNs模型 170

4.5　流域生态经济结构优化 174

4.5.1 IMLOPOEEW模型 174

4.5.2　模型结果与解译 176

4.6　邛海流域生态系统管理策略及其优化 181

4.6.1　流域生态修复与污染控制 181

4.6.2　湖泊生态调控与管理 194

4.6.3　邛海流域生态系统管理策略优化的ICCLP模型 206

4.7　邛海流域生态系统适应性管理 221

4.7.1　综合管理机制 221

4.7.2　综合管理对策 221

4.7.3　风险分析与适应性管理机制 224

4.8　小结 228

第5章　结论与展望 230

5.1　研究结论 230

5.2　研究展望 233

参考文献 235

主要符号对照表 258

表1-1 中国主要的湖泊生态系统动力学模型 11

表1-2　生态系统活力、组织和恢复力的测度方法 19

表1-3　水生生态系统健康评价方法与指标 19

表1-4　流域生态承载力研究进展 21

表1-5　不同机构和学者对生态系统管理的定义 25

表2-1 水环境管理、流域综合管理与流域生态系统管理之间的差异 41

表2-2　湖泊生态系统管理目标及其确定程序 53

表2-3　流域陆地生态系统管理目标及其确定程序 55

表2-4　流域社会经济系统管理目标及其确定程序 57

表2-5　流域化学物质管理目标及其确定程序 58

表2-6　流域制度与政策保障目标及其确定程序 59

表2-7　湖泊—流域生态系统管理的管理系统要素 60

表2-8　湖泊—流域生态系统管理中的不确定性来源及其处理方法 61

表3-1　湖泊生态系统动力学模型的模拟过程 74

表3-2　湖泊生态系统健康评价的外部指标和环境要素状态指标 93

表3-3　湖泊生态系统健康评价生态指标 94

表3-4　与管理目标相对应的湖泊—流域生态系统综合评价指标体系 97

表3-5 湖泊—流域生态系统综合评价的指标含义与计算方法 98

表3-6　湖泊—流域生态系统综合评价的指标分级 100

表3-7　水位变动与湖泊水生植被的响应及基本调控策略 116

表4-1　邛海流域的河流水文特征值 133

表4-2　邛海污染评价因子枯、平、丰水期权重向量 137

表4-3　邛海流域20个子区土地利用类型格局 140

表4-4　2004年邛海流域森林资源统计 142

表4-5　邛海流域20个子流域的水土流失现状 143

表4-6　邛海流域泥石流HDR评价的训练和验证数据 146

表4-7　邛海流域5个子区的泥石流基本特征 148

表4-8　邛海水量平衡 149

表4-9　邛海生态需水量等级 150

表4-10　邛海流域生态系统管理指标 151

表4-11　EDMLW模型灵敏度分析结果 154

表4-12　邛海流域2010、2015和2020年社会经济发展的四种情景 158

表4-13　SB下邛海流域1998～2020年的社会、经济、生态结构变化 159

表4-14　邛海流域20个分区2004～2020年的P年输移量 160

表4-15　1988～2020年邛海入湖和出湖的P平衡分析 161

表4-16　邛海流域生态脆弱度评价结果 164

表4-17　生态脆弱度综合指数分级标准 165

表4-18　1988、2001和2004年邛海的外部指标计算 166

表4-19　1988、2001和2004年邛海的环境要素状态指标 167

表4-20　1988、2001和2004年邛海的生态指标值 167

表4-21 1988、2001和2004年邛海的生态系统健康指数计算 169

表4-22　1988～2004年邛海的生态系统综合评价指标原始值 170

表4-23　邛海流域IMLOPOEEW模型中的主要约束 174

表4-24　邛海流域IMLOPOEEW模型的主要参数 175

表4-25　邛海流域IMLOPOEEW模型优化的COD和TP输出 179

表4-26　邛海流域生态修复与污染控制总体方案框架 182

表4-27　子流域Q-Ⅲ内生活污水处理技术优选 184

表4-28　邛海流域污染源治理方案 185

表4-29　邛海湖滨带生态修复方案 187

表4-30　邛海沉积层疏浚的设计参数 188

表4-31　邛海湖滨区生态修复与景观恢复方案 189

表4-32　邛海上游山区森林生态系统修复与管护方案 189

表4-33　邛海流域水土流失与泥石流防治方案 192

表4-34　邛海流域各子流域内优选的生态修复与污染控制技术 193

表4-35　邛海生物完整性评价指标 197

表4-36　邛海生物完整性评价的原始值 197

表4-37　邛海的鱼类种群变化 199

表4-38　邛海ICCLP模型中的主要参数 207

表4-39　不同概率水平下邛海20个子流域的优化投资 210

表4-40　不同概率水平下邛海20个子流域的优化TP削减量 213

表4-41 pi=0.50概率水平下邛海20个子流域的优化方案规模（下限） 217

表4-42 邛海流域生态系统管理的生态监测计划 227

彩图1　邛海流域的地形图……i 14

彩图2　邛海流域陆地生态系统分布……ii彩图3　邛海流域水土流失现状……iii彩图4　邛海流域生态系统管理分区……iv图1-1 湖泊生态系统动力学模型中的不确定性来源 14

图1-2 内哥伦比亚流域生态系统管理研究的系统组成分析 30

图1-3　本书的技术路线与主要内容 33

图1-4　本书主要内容的内涵关系 34

图2-1　水体、陆地自然子系统和社会经济子系统的关系 37

图2-2　湖泊—流域生态系统管理的系统分析 38

图2-3　湖泊—流域生态系统管理理论基础的对应关系 44

图2-4　生态系统健康与生态完整性的关系 50

图2-5　湖泊—流域生态系统管理目标确定 52

图3-1　湖泊—流域生态系统管理综合模型（IMLWEM）组成 66

图3-2　湖泊—流域生态系统管理的研究方法体系 67

图3-3　基于生态系统管理的湖泊生态系统动力学研究技术路线 71

图3-4　MPDLS模型的模拟过程 75

图3-5　湖泊—流域生态系统综合模拟的框架阐释 82

图3-6　EDMLW模型中流域生态子系统与社会经济子系统的关系 84

图3-7　湖泊—流域污染物输移分析的MFA-SD方法 87

图3-8　湖泊—流域生态系统综合模拟中情景分析的基本步骤 90

图3-9　情景设计中的驱动因子排序 91

图3-10　湖泊—流域生态系统综合评价的主要步骤 96

图3-11 湖泊—流域生态系统综合评价指标体系的层级结构 97

图3-12　径向基神经网络的结构 101

图3-13　湖泊—流域水污染综合防治的方法框架 113

图3-14　河岸带生态系统组成 118

图3-15　河岸带生态系统结构与功能 119

图3-16　湖泊—流域生态补偿核算方法 124

图3-17　ICCLP模型的求解步骤 128

图3-18　湖泊—流域生态系统适应性管理框架 130

图4-1　邛海流域及其水系构成 133

图4-2　邛海流域及其20个子区划分 139

图4-3　邛海流域2004年的P平衡分析 141

图4-4　邛海流域泥石流HDR评价数据的聚类分析结果 147

图4-5 邛海流域泥石流HDR评价的BP网络结构 148

图4-6　邛海流域泥石流评价分区 148

图4-7　邛海流域EDMLW模型的一致性检验 155

图4-8　邛海流域生态系统管理的情景因子排序 157

图4-9　邛海流域生态系统管理中的情景矩阵 157

图4-10　两种情景下2003～2020年邛海TP和Chla的浓度变化 161

图4-11　邛海流域生态脆弱性评价指标体系 164

图4-12　滇池、洱海和邛海的生态指标值比较 168

图4-13　隐层神经元个数与SSE的关系 172

图4-14　网络训练步数与SSE的关系 172

图4-15 邛海流域生态系统综合评价中五个子系统的评价值 173

图4-16　邛海流域农业产业结构优化 177

图4-17　邛海流域种植业结构优化 178

图4-18　邛海流域水资源的优化配置（上、下限值） 180

图4-19　邛海流域及其6个子流域 183

图4-20　邛海湖滨带的土地利用类型 186

图4-21　邛海湖滨带分区 187

图4-22　邛海流域河岸缓冲带分区 190

图4-23　邛海流域水土流失与泥石流防治体系 191

图4-24　邛海流域小流域综合防治模式与生态经济系统 192

图4-25　邛海的主要特征水位 195

图4-26　邛海渔业在1949～2004年的变化 196

图4-27　邛海20世纪40年代、80年代和2003年的生物完整性变化 198

图4-28　邛海食物网在20世纪40年代、80年代和2003年的变化 201

图4-29　邛海的TP浓度等值线图 207

图4-30　不同pi水平下各子流域的优化投资 212

图4-31　不同概率水平下各种技术方案的优化投资 213

图4-32　不同概率水平不同方案在不同阶段的TP削减效果 215

图4-33　各子流域的TP污染负荷及其在pi=0.50水平下的TP削减量 216

图4-34　X'i,j,k'的聚类分析和综合分析 220

图4-35　ICCLP模型优化后EDMLW模型的输出结果 221

图4-36　邛海流域生态系统综合管理的机构设置 222

图4-37　邛海流域生态补偿政策的实施过程 223