人类活动影响下河流水环境的可恢复性评价与可持续利用研究

本项目追踪人类活动影响下流域水环境的可恢复性与可持续利用研究的科学前沿问题，通过分析河道水流与污染物时空变化数据，重点研究受人类活动影响的河流水文、水动力、水环境等多因子之间复杂的相互作用，揭示水环境可恢复性机理，提出水环境可恢复性的评价指标与评价方法；从水环境可恢复性的角度，将水环境作为可持续利用的资源来管理，建立包括河道水环境特征指标、水环境可恢复性指标、河道整治等人类活动指标、经济社会发展指标等在内的水环境可持续利用指标体系；应用基于Logistic模型的可再生资源管理模型，建立水环境可持续利用模型，并选择汉江中下游典型河段，考虑南水北调中线工程和"引江济汉"、"兴隆水利枢纽"、"局部航道整治"、"闸站改建"四大补偿工程，分析水文、水动力、水环境情势的变化，开展水环境可恢复性及其可持续利用研究，为实施汉江流域水环境适应性管理提供科学依据。

水环境可恢复性及其可持续利用是一个新的研究领域，也是现代水环境管理研究的前沿方向。项目针对水环境可恢复性尚无明确的定义和评价指标体系，缺少适用的水环境可恢复性评价方法和水环境可持续利用管理模型等迫切需要解决的现代水环境管理中的关键问题，提出了水环境可恢复性的定义，建立了水环境可恢复性评价指标体系和水环境可恢复性多指标综合评价方法；提出了“生径比”的概念，并建立了基于Logistic模型的水资源可持续管理方法，为水环境恢复的适应性管理提供了科学依据。项目的主要成果有：.1. 水环境可恢复性的定义与评价指标体系。项目研究给出水环境可恢复性的定义为：水环境受到人类活动和自然过程的干扰时，能够通过自我调节和人工干预恢复到一个较为自然状态的能力，并维系水环境系统动态稳定状态，具有可持续性，能满足人类社会可持续发展对水环境功能的需求；项目从水资源量、水域纳污能力、水体自净能力和环境治理水平四个方面提出了27个水环境可恢复性评价指标。.2. 水环境可恢复性的评价方法及其应用。项目分析了客观赋权法中的主成分分析法（PCA）、聚类分析的自组织竞争神经网络（SOM）和可变模糊识别模型三种多指标综合评价方法，并在汉江流域和淮河流域开展了水环境可恢复性评价的应用研究。研究结果表明，近年来汉江流域和淮河流域的水环境综合情况在不断改善，水环境具有更强的可恢复能力，有利于水环境的可持续利用。.3.河流生径比概念与生态需水研究。项目提出的生径比是指一定时空范围内生态系统为维持某一目标状态所需要的生态需水量与其天然径流量之比，可反映生态需水量的动态变化特征。项目以汉江中下游襄阳站为代表，对比分析了不同生态需水量计算方法得出的生径比，为汉江中下游水环境恢复提供了科学依据。.4. 基于Logistic模型的水资源可持续管理。充分考虑水资源的可再生能力，将Logistic模型运用到水资源管理中。研究表明目前对汉江流域地表水资源的开发利用是合理的，是适度利用，流域水资源能自行调节到持续利用水平，为水环境恢复提供了基础。.项目在水环境可恢复性概念、评价方法与水环境可持续利用管理等方面取得了创新成果，发表了学术论文14篇（含已录用3篇），其中EI收录三篇，中文核心期刊论文11篇；获软件著作权1项；培养研究生（含在读）15人，博士后出站1人，参与组织了“生态水文与水安全”国际学术，交流了项目研究成果，扩大了影响。