针对挠力河流域健康状态退化、缺少适宜的健康状态评价理论支撑和科学的健康诊断方法,引入水基系统理论。利用小波理论分析水基系统特征属性影响因子的敏感性,剖析水基系统影响因子与水基系统特征属性(稳定态、和谐度、演进率)间复杂联系机制,采用粗糙集理论识别水基系统特征属性评价指标,并构建适宜的水基系统特征属性求解方法;分析水基系统特征属性评价指标的随机特征,揭示其动态变化规律,构建评价指标的随机分析及预测模型;利用模糊综合评判技术从水基系统的角度评价挠力河流域的健康状态;运用地统计学方法和GIS技术搭建水基系统特征属性空间分析模型,分析水基系统特征属性的空间变异特征及其对流域健康状态的影响机理,并对流域综合健康状态作出诊断,获取流域综合健康状态分区图,为挠力河流域水环境保护与治理、维系该流域水基系统健康及黑龙江省"千亿斤粮食产能巩固提高工程"的顺利实施提供理论支撑和技术支持
river basin;the water-base system;catchment health assessment;spatial variability;management decision support system
流域为人类提供着生存发展空间,其环境受到人类的影响,而反作用于人类社会。因此,流域健康评价是流域开发和治理的重要决策依据。水基系统为流域健康评价提供了新的理论框架。以挠力河流域为研究区域,建立基于水基系统的流域健康评价指标体系,含稳定态、和谐度、演进率三个准则层的多项评价指标,对评价指标的等级标准量化,利用熵权法和层次分析法耦合确定评价指标权重,增强其合理性,并结合模糊综合评价及TOPSIS模型对挠力河流域代表性较强的农场和县市2005~2009年的健康状态进行评价。评价结果表明挠力河流域大部分地区的稳定性较好,Ⅱ级(较稳定)居多;和谐度较差,Ⅲ级(和谐)居多;稳定态演进率及和谐度演进率都不稳定。综合得出,流域大部分地区的健康状态处于Ⅲ级(健康)。和谐度较差的原因主要是因研究区域为农业主产区,不合理的农业和水资源开发影响水基系统的和谐度,进而影响水基系统的综合健康状态。两模型的精度都满足流域健康评价的要求,但也存在一定差异,TOPSIS评价结果偏理想化,主要因TOPSIS模型的贴近度跨度较大所致。故模糊综合评价的可靠性略优于TOPSIS模型。为研究指标集对评价结果的影响,另增8个有关社会经济和自然状况指标。用模糊综合评价后,利用克里金插值法对评价结果进行空间变异特性分析,发现挠力河流域健康状况具有空间相关性和连续性,但各地区存在空间各向异性,因地理位置而异,但邻近区域的健康状况呈现逐级式变化,且以挠力河为分界线,河流以南水基系统的健康状态较好,而河流以北健康状况稍差。为剖析重要指标对评价结果的敏感性,按权重最大原则选取其中6个指标,研究某一指标发生突变对各区域流域健康的影响。结果发现各指标对不同区域的影响程度均不相同。各种指标变异后的评价结果的空间变异分析发现指标的变化只影响个别区域的健康状况,但流域健康状况的空间分布规律却是以挠力河为分界线,河流以南的健康状态较好,而河流以北健康状况稍差。说明挠力河沿开发程度对该流域的健康状况起至关重要的作用。综上研究,以决策支持系统和地理信息系统为技术支持,构建挠力河流域水基系统管理决策支持系统平台。该系统为挠力河流域水基系统管理提供了有力的工具,促进该流域水基系统的信息化建设。研究成果推动了水基系统和流域健康评价理论与方法的研究体系,对三江平原可持续开发、黑龙江省千亿斤粮食产能巩固提高工程的顺利实施都具有重要的现实意义。