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水资源的不足是制约21世纪我国经济发展的重要因素,同时河流水质污染也是影响我国水资源安全问题的突出因素,因而,合理评估河流的生态安全,说清河流水质状况是我国水环境管理和决策的殷切需要。本文在国内外生态安全相关研究的基础上,以河流流域生态安全为研究对象,提出了河流流域生态安全的定义,从评估指标体系构建、指标筛选、权重确定、评估标准选取、生态安全等级划分和安全指数计算等方面展开研究,最后以晋城市沁河流域为例进行实证分析,并根据评估结果提出了改善生态安全的建议。 首先,本文从生态安全基础理论入手,探讨了国内外研究者对于生态安全概念、相关概念区分以及研究尺度等方面的问题。在区分了生态风险、生态系统健康和生态系统服务功能等相近概念之后,提出适合本文研究的河流流域生态安全的定义。本文认为河流生态安全包括生态系统自身安全和对人类的需求满足两方面内容,而且两方面缺一不可。 其次,本文结合目前国内外生态安全评估方法的优缺点,根据河流流域特点构建了一整套河流生态安全的评估方法体系。方法体系包括:以DPSIR概念模型和层次分析法(AHP)梳理了备选指标体系,通过Weber-Fishna定律进行指标无量纲化,利用相关分析筛选出独立性和指示性指标,根据地表水标准和相关研究确定评估标准,利用Delphi法、多准则决策模型以及熵值法确定指标权重,最后根据加权算术平均的综合指数法,计算得出生态安全综合指数(IESI)。 再次,本文以晋城市沁河流域的两支流域沁河和丹河为例进行生态安全综合评估的应用研究。结果表明,沁河流域和丹河流域近5年生态安全状态处于不断好转之中,其中沁河流域生态安全综合指数从2005年的0.487提高到2009年的0.641,从“安全”区域底部逐步提升到顶部,并接近于“理想”区域;丹河流域生态安全综合指数从2005年的0.298提高到2009年的0.493,从“较不安全”区域稳定提升到“安全”区域。然后进行了关键指标分析和指标敏感度分析,找出影响沁河和丹河流域生态安全的重要指标包括:人均GDP、流域人口密度、万元工业产值COD排放量、万元工业产值NH3-N排放量、河体COD浓度、河体NH3.N浓度、河段人工化程度、断流河道比例、生活污水收集处理率等。 最后,本文以使得沁河、丹河生态安全综合指数达到“理想”区域,即IESI>0.656为目标,提出了指标调整的方案体系和最终调整结构。并基于指标相关性和调整结果,提出了沁河和丹河流域从产业结构调整、点源治理和生态修复三方面入手的污染防治和改善生态安全策略。