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人类聚居地湖泊是维系生态环境健康与社会经济可持续发展的重要场所。对干旱内陆湖泊主要生态环境问题进行摸底调查,结合3S(GPS、RS、GIS)技术对湖泊健康状况进行诊断研究具有非常重要的指导意义,其结果能为干旱内陆湖泊生态系统修复、流域治理与河湖管理等提供技术支撑。
本研究以新疆乌伦古湖为研究区域,基于遥感影像数据资料、实地采样数据及相关社会经济统计数据和历史文献资料,从湖泊水域面积变化、水质及空间异质性特征、水生生物状况、河湖岸带状况4个方面开展湖泊健康调查,结合研究区水文水资源状况及社会经济状况,构建乌伦古湖健康评估指标体系和评价模型,以2017年为现状水平年进行湖泊健康评估,为下一步针对评估结果进一步开展湖泊生态修复与治理提供科学依据和指导。结果表明:
(1)从1977年至2017年乌伦古湖湖泊水域面积变化分析结果,可以看出,近40年乌伦古湖水域面积变化呈现出“扩张-稳定-扩张”的变化趋势。其中,1977-1995年18年间乌伦古湖水域面积增加了67.66km2,其增加面积主要集中在中海子水域;2000-2005年5年间乌伦古湖水域面积变化较小,呈相对稳定状态;2010-2017年7年间乌伦古湖水域面积呈增加趋势,增加面积为24.09km2,增加区域集中于中海子与小海子水域。
(2)从乌伦古湖水质现状及空间异质性特征分析,基于改进综合水质指数法(WPASEQI)的乌伦古湖现状水平年2017年水质评价结果表明,乌伦古湖水质类别为Ⅲ类、水环境状况为轻度污染。其中,吉力湖WPASEQI值的平均值为31.730,水质类别为Ⅱ类水质,水质状况为良好,3项指标超标:化学需氧量(COD)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn);布伦托海WPASEQI值的平均值为44.750,水质类别为Ⅲ类水质,水质状况为轻度污染,5项指标超标:COD、CODMn、总氮(TN)、TP、氟化物,吉力湖水环境质量优于布伦托海。乌伦古湖水质空间分布呈现出越靠湖中心东部区域及越远离入水口区域水污染越严重的基本特征。
(3)从乌伦古湖水生生物与河湖岸带状况沿线调查及查询历史文献综合分析结果,可以看出,乌伦古湖主要生态环境问题表现为入湖水量减少、水污染加重、以及水生动植物减产。
(4)基于“压力-状态-响应”(Pressure-State-Response,PSR)概念模型架构,构建了3级共21项指标的乌伦古湖健康遥感诊断指标体系,在此基础上,采用层次分析法和熵权法的耦合赋权法确定权重,结合距离协调发展度模型构建了乌伦古湖健康遥感诊断模型,对现状水平年年2017年乌伦古湖湖泊健康状况进行了评价,结果表明:乌伦古湖处于“不健康”和“弱度不协调”状态,总体协调度d为0.42,表明生态完整性与社会服务功能两个子系统间协调性不高,社会服务功能发展超过生态承载能力。其中,吉力湖(综合发展度V=0.26)健康状况略优于布伦托海(V=0.21)。对乌伦古湖进行生态修复,协调生态完整性与社会服务功能是今后湖泊治理与修复,保护与管理面临的主要决策方向。
本研究以新疆乌伦古湖为研究区域,基于遥感影像数据资料、实地采样数据及相关社会经济统计数据和历史文献资料,从湖泊水域面积变化、水质及空间异质性特征、水生生物状况、河湖岸带状况4个方面开展湖泊健康调查,结合研究区水文水资源状况及社会经济状况,构建乌伦古湖健康评估指标体系和评价模型,以2017年为现状水平年进行湖泊健康评估,为下一步针对评估结果进一步开展湖泊生态修复与治理提供科学依据和指导。结果表明:
(1)从1977年至2017年乌伦古湖湖泊水域面积变化分析结果,可以看出,近40年乌伦古湖水域面积变化呈现出“扩张-稳定-扩张”的变化趋势。其中,1977-1995年18年间乌伦古湖水域面积增加了67.66km2,其增加面积主要集中在中海子水域;2000-2005年5年间乌伦古湖水域面积变化较小,呈相对稳定状态;2010-2017年7年间乌伦古湖水域面积呈增加趋势,增加面积为24.09km2,增加区域集中于中海子与小海子水域。
(2)从乌伦古湖水质现状及空间异质性特征分析,基于改进综合水质指数法(WPASEQI)的乌伦古湖现状水平年2017年水质评价结果表明,乌伦古湖水质类别为Ⅲ类、水环境状况为轻度污染。其中,吉力湖WPASEQI值的平均值为31.730,水质类别为Ⅱ类水质,水质状况为良好,3项指标超标:化学需氧量(COD)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn);布伦托海WPASEQI值的平均值为44.750,水质类别为Ⅲ类水质,水质状况为轻度污染,5项指标超标:COD、CODMn、总氮(TN)、TP、氟化物,吉力湖水环境质量优于布伦托海。乌伦古湖水质空间分布呈现出越靠湖中心东部区域及越远离入水口区域水污染越严重的基本特征。
(3)从乌伦古湖水生生物与河湖岸带状况沿线调查及查询历史文献综合分析结果,可以看出,乌伦古湖主要生态环境问题表现为入湖水量减少、水污染加重、以及水生动植物减产。
(4)基于“压力-状态-响应”(Pressure-State-Response,PSR)概念模型架构,构建了3级共21项指标的乌伦古湖健康遥感诊断指标体系,在此基础上,采用层次分析法和熵权法的耦合赋权法确定权重,结合距离协调发展度模型构建了乌伦古湖健康遥感诊断模型,对现状水平年年2017年乌伦古湖湖泊健康状况进行了评价,结果表明:乌伦古湖处于“不健康”和“弱度不协调”状态,总体协调度d为0.42,表明生态完整性与社会服务功能两个子系统间协调性不高,社会服务功能发展超过生态承载能力。其中,吉力湖(综合发展度V=0.26)健康状况略优于布伦托海(V=0.21)。对乌伦古湖进行生态修复,协调生态完整性与社会服务功能是今后湖泊治理与修复,保护与管理面临的主要决策方向。