前言

河流是孕育生命的摇篮,它的健康与人类社会可持续发展是密切相关的,同时也直接影响到整个生态系统的健康。本书重点研究了河流生态环境需水理论和基于此的河流健康评价问题,以滦河下游区域为研究对象,选取了7个代表性站点进行河流水质状况评价,并进行了8个区段的河流健康综合评价计算,从而反映滦河下游河流整体健康状况,主要研究成果如下:

(1)引入了中位数、众数理论进行河道内生态环境需水计算,改进了传统Tennant法多年平均流量确定中极端异常值的影响,使典型流量选取更加具有代表性,通过与传统方法的比较,该改进方法计算结果更加合理。

(2)提出了应用频次分析法筛选评价指标的思路,使指标体系的构建避免了主观性过强的缺点,具有一定的科学性。

(3)将基于立体时序数据表的“纵横向”拉开档次法应用于河流水质状况评价中,充分包含了被评价对象观测值的信息,不但得到了评价优劣排序结果,同时还反映了各研究对象的变化趋势。

(4)提出改进主成分分析综合评价方法。通过对滦河下游水质状况评价,将包含有确定性评价标准阈值的数据代入SPSS数理统计软件,应用主成分分析法进行了水质状况评价,应用此改进方法解决了以往主成分分析法只能得到评价对象排序结果,不能得到具体评价等级的问题,丰富了计算结果的可用信息量。

(5)提出了基于主客观组合赋权的模糊综合评价方法,该方法通过结合层次分析法主观赋权和熵值法客观赋权,利用两者的几何平均值作为综合评判权向量,充分考虑了主观赋权和客观赋权的双重影响因素,并将其与模糊综合评价相结合,应用于滦河下游河流健康综合评价,得到了可信的评价结果。

(6)以滦河下游为例,计算得到各控制站河道内最小和最适宜生态环境需水量分别是:大黑汀站为42354万m3/年、59790万m3/年,冷口站为1056万m3/年、1500万m3/年,桃林口站为9900万m3/年、14040万m3/年,水平口站为1962万m3/年、2946万m3/年,崖口站为558万m3/年、816万m3/年,邱庄水库站为1008万m3/年、1416万m3/年,小定府站为2028万m3/年、2898万m3/年,杨家营站为246万m3/年、366万m3/年,陡河水库站为708万m3/年、984万m3/年,石佛口站为510万m3/年、708万m3/年,滦县站为62658万m3/年、88548万m3/年。

(7)以滦河下游为例,通过应用改进主成分分析法和组合赋权模糊评价两种综合评价方法分别进行计算,结果是一致的,各研究区段河流健康状况评价结论均为亚健康,偏于不健康状况。

本书分别得到水利部公益性行业科研专项经费项目资助(编号:200801015),河南省教育厅自然科学研究计划项目资助(编号:2010B570003)和华北水利水电大学高层次人才科研启动项目资助。在研究及编写过程中得到了导师西安理工大学黄强教授,华北水利水电大学邱林、陈南祥教授的悉心指导和帮助,在此对他们表示最诚挚的感谢。

由于作者水平有限,书中谬误难免,望广大读者给予批评指正。

作者

2014年10月