《岩溶潜流带生态系统健康评价研究——以泗水县泉林泉域为例》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
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ResearchonEcosystemHealthEvaluationofKarstHyporheicZone—ACaseStudyofQuanlinSpringsinSishuiCountyByZHANGYuFengUndertheSupervisionofLIFuLinAThesisSubmittedtotheUniversityofJinanInPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringUniversityofJinanUniversityofJinanJinan,Shandong,P.R.ChinaJune,2015 济南大学硕士学位论文目录摘要.......................................................................................................................................IIIABSTRACT...............................................................................................................................V第一章绪论.........................................................................................................................11.1选题依据.......................................................................................................................11.2研究进展.......................................................................................................................21.2.1国外研究进展.....................................................................................................21.2.2国内研究进展.....................................................................................................41.3研究内容.......................................................................................................................51.4技术路线.......................................................................................................................6第二章岩溶潜流带生态系统健康评价指标体系与模型构建.............................................72.1岩溶潜流带生态系统的概念及特征...........................................................................72.1.1概念.....................................................................................................................72.1.2结构与特征.........................................................................................................92.2岩溶潜流带生态系统胁迫因子分析识别.................................................................102.2.1自然因素...........................................................................................................102.2.2人为因素...........................................................................................................112.3岩溶潜流带生态系统评价指标体系的构建.............................................................132.3.1指标体系的选取原则.......................................................................................132.3.2指标体系的建立...............................................................................................142.3.3评价标准与等级划分.......................................................................................172.4评价模型的构建..........................................................................................................202.4.1数据标准化处理...............................................................................................202.4.2AHP-IMP耦合权重计算模型..........................................................................202.4.3Fisher最优分割数学模型.................................................................................24第三章泗水县泉林泉域岩溶潜流带生态系统健康综合评价.............................................273.1研究区域概况.............................................................................................................273.1.1自然环境概况...................................................................................................273.1.2社会环境概况...................................................................................................34I 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例3.2生态系统现状调查.....................................................................................................353.3评价区域的空间划分.................................................................................................463.4评价指标的筛选及权重的确定.................................................................................573.4.1指标的筛选.......................................................................................................573.4.2权重的确定.......................................................................................................623.5评价模型计算.............................................................................................................633.6评价结果及分析.........................................................................................................663.6.1评价结果............................................................................................................663.6.2结果分析............................................................................................................67第四章泗水县泉林泉域岩溶潜流带生态系统保护对策...................................................69第五章结论与展望...............................................................................................................735.1结论.............................................................................................................................735.2展望.............................................................................................................................74参考文献...................................................................................................................................77致谢...........................................................................................................................................83附录.......................................................................................................................................85II 济南大学硕士学位论文摘要岩溶潜流带KarstHyporheicZone是指岩溶裂隙发育区岩溶地下水与河溪地表水混合的区域，常以泉眼、溪流、河滩缓冲带、湿地等形态出现。作为水生生态系统的一个重要组成部分，潜流带与河流、湖泊、湿地等其它生境相似，都会因某些自然因素和人为因素的干预受到不同程度的影响。因此，开展岩溶潜流带生态系统健康评价对于有效保护和管理岩溶地下水生境具有重要的现实意义。本文在总结国内外相关研究的基础上，总结概括了岩溶潜流带生态系统的概念及其特征，通过系统分析生态系统结构与特征、识别生态系统胁迫因子，构建了岩溶潜流带生态系统健康评价指标体系及数学评价模型。以济宁市泗水县泉林泉域为例，通过野外调查、水质取样及水生生物的采集与鉴定，对典型岩溶潜流带生态系统评价指标现状进行数据挖掘分析；运用ArcGIS软件将各指标参数图层文件进行叠加处理，将评价区域空间叠加得到265个分区；采用主成分分析法筛选出7个评价指标：含水层特性、物种丰富度、化肥施用强度、地形坡度、休闲娱乐功能、环境缓冲作用及水质；运用层次分析法（AnalyticHierarchyProcess，简称AHP）和改进的熵值法(ImprovedEntropyMethod，简称IEM)耦合模型（AHP-IEM），利用最小相对信息熵原理计算评价指标的权重；应用Fisher最优分割数学模型，对评价分区的属性数据进行聚类分析，将泉林泉域岩溶潜流带生态系统划分为四大类：健康区、相对健康区、相对不健康区及不健康区。泉林泉域岩溶潜流带生态系统健康评价结果表明：岩溶潜流带生态系统健康程度大体呈现由东南向西北逐渐降低的空间分布趋势，健康区、相对健康区、相对不健康区、不健康区分别占泉域面积的13.56%、47.45%、11.09%、27.9%。健康区、相对健康区主要分布在风景区境内或周边，泉眼分布较多、耕地较少、面源污染较轻；相对不健康区主要分布在泉域东部，土地类型主要为耕地，村民大量的开采地下水及施用农药化肥，泉水多次回用高密度养鱼，部分泉眼周边面源污染较严重；不健康区主要分布在泉林泉域的北部，该区大部分泉眼已干涸，周边面源污染较严重，且含水层介质类型主要为污染潜势较大的砂岩、砾岩、砂砾石等。上述评价结果与现状调查情况较为一致，因此，本次构建的岩溶潜流带生态系统健康评价模型对于该研究区有较好的适用性。结合研究区域岩溶潜流带生态系统健康评价结果，提出了相关保护对策。本研究对于泗水县泉林泉域水生态系统保护与修复具有重要的参考价值。关键词：岩溶潜流带；生态系统；健康评价；泉林泉域III 济南大学硕士学位论文ABSTRACTKarsthyporheiczoneisthekarstfracturedzoneinastreambedwheregroundwaterandriversurfacewatermixtogether.Itoftenappearsinformsofsprings,streams,floodbufferzones,wetlands,etc.Asanimportantpartofaquaticecosystems,beingsimilartorivers,lakesandwetlands,karsthyporheiczonewillbethreatenedbythenaturalfactorsandhumanfactors.So,ithasimportantpracticalsignificancetostudytheevaluationofkarsthyporheiczoneecosystemfortheprotectionandmanagementofkarstgroundwaterenvironment.Onthebasisofrelevantresearchexperience,theconceptionandclassificationofkarsthyporheiczoneecosystemwasputforward.Basedonanalyzingecosystemstructurefeaturesandrecognizingecosystemthreatenedfactors,theevaluationindexsystem,classificationstandardandevaluationmodelwereestablished.QuanlinspringscatchmentinSishuicounty,Jiningcitywasselectedasthestudyarea.Bymeansoffieldsurveys,waterqualitysampling,aquaticorganismscollectionandidentification,thecurrentdataofevaluationindexfortypicalkarsthyporheiczoneecosystemwasobtained.Implyingprincipalcomponentanalysismethod7indexeswereselected:aquifermediumtypes,speciesabundance,intensityoffertilizer,theterrainslope,leisureentertainmentfunctions,environmentalcushionandthewaterquality.ByusingofspatialoverlapanalysiswithinGIS,theevaluationareawasdividedinto256subareas.BasedoncouplingAnalyticHierarchyProcessandImprovedEntropyMethod,theindexweightwascalculated.ImplyingFisheroptimalpartitionmethodtoclustertheindexattributedata,thekarsthyporheiczoneecosystemhealthconditionofQuanlinspringscatchmentisdividedintofourcategories:healthydistrict,relativehealthydistrict,relativeunhealthydistrictandunhealthydistrict.Theevaluationresultshowsthatthehealthdegreeofkarsthyporheiczoneecosystempresentsspatiallydistributedfromsoutheasttonorthwest.Healthydistrict,relativehealthydistrict,relativeunhealthyandunhealthydistrictrespectivelyaccountsfor13.56%,47.45%,11.09%and27.9%oftheentireregion.Thehealthyandrelativehealthydistrictsaremainlydistributedinscenicspotorsurroundingaroundthescenicarea,wherespringsdistributedwidely,thearablelandisless,non-pointsourcepollutionislighter.Relativeunhealthydistrictismainlydistributedintheeasternofthespringscatchment,wherethelandtypeismainlyV 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例arableland,thegroundwaterandfertilizersareoverused,springwaterisusedtofish-farminginhighdensity,non-pointsourcepollutionaroundthespringsismoreserious.Unhealthydistrictaremainlydistributedinthenorth,wheremostspringsaredriedup,thenon-pointpollutionissevere,andaquaticmediatypesaremainlysandstone,conglomerate,gravelwhichisvulnerabletopollution.Theevaluationresultsandtheactualinvestigationareconsistent.So,theproposedevaluationindexsystemandevaluationmodelofkarsthyporheiczoneecosystemareefficientforthecasestudy.Basedontheevaluationresultanalysis,somerelevantprotectioncountermeasureswereputforward.Thustheresearchhasgreatreferencevaluetotheprotectionandrestorationofkarstspringsecosystem.KeyWords:karsthyporheiczone;quanlinsprings;ecologicalsystem;healthevaluationVI 济南大学硕士学位论文第一章绪论1.1选题依据随着地表水以及地下水水生态、水环境研究的深入，地表水与地下水的交错区域—潜流带（HyporheicZone，交错带）的生态学研究已逐步成为一个热门课题。潜流带是地表水体与地下水体之间相互作用的界面，位于地表水—侧向河岸带—地下水的中心位置[1]。由于交错带兼具诸邻近系统的特性，能够栖息相对邻近系统种类更为繁多的动、植物群落，同时又相异于诸邻近系统。另外，水生态系统循环中的物质流通过时，或被加速或被抑制，这种潜在作用对保护整个生物圈有着深远的影响[2]。比如当水流流过时，微生物及其生物化学过程通过耗氧、营养物质转化和有机物分解等作用改变水体的性质，从而更好的维持地表水—地下水生态系统健康的生态小生境，为生物地球化学循环的运行、生物栖息地的维护提供保障。同时潜流带作为比较活跃的生态群落交错区，对地表、地下生命体的生命循环有着重要的生态学意义，比如从潜流带进入其上河流、具有不同水质的水体，可能会影响河流中的某些进程，像水生植物的生长态势、无脊椎动物的组成结构以及凋落物的分解能力等[3-4]。此外，由于地下水水体的温度较为恒定，潜流带与其发生相互交换后，某种程度上会对地表水水体的水温产生一定的缓冲。作为水生生态系统的一个重要组成部分，潜流带与河流、湖泊、湿地等其他生境相似，都会因某些自然因素和人为因素的干预受到不同程度的影响。因此，开展潜流带生态系统健康评价对于有效保护和管理岩溶地下水生境具有重要的现实意义。生态系统健康研究不仅具有重要的应用价值，而且丰富了现代生态学的研究内容，已成为当前生态系统管理的重要问题、生态系统综合评估的核心内容和宏观生态学研究的热点之一[5-8]。目前各类型的生态系统健康研究主要集中在农业生态系统、湿地生态系统、湖泊生态系统、海洋生态系统、河流生态系统、森林生态系统、草原生态系统以及城市生态系统等领域[9-10]，对于地下水生态系统健康的研究近几年逐渐兴盛起来，而关于岩溶潜流带生态系统健康的研究，几乎无人涉足，至于岩溶潜流带生态系统健康的理论也很不完善和成熟。因中国北方大部分地区严重缺水，第四系含水层地下水一般超采，很难形成潜流带，只有在岩溶大泉发育的地区才有可能。享有“泉乡”之称的山东省济宁市泗水县的泉林泉1 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例群，在中国北方岩溶发育区具有较强的代表性，而对于岩溶大泉的保护、岩溶地下水的可持续利用问题一直是学术界关注的焦点[11-12]。泉域范围内，由于在不同地段、岩性和构造的降水、入渗、补给、径流过程以及含水层的时空差异，使得地表水、地下水相互转换频繁，在岩溶区域沿河滩两侧、溪流两侧、低洼地等区域形成了显著的岩溶潜流带生态系统。但随着周边城市化及人类活动影响的加剧，生态系统受到了不同程度的破坏，出现了泉流量衰减、水质恶化、水生生物多样性降低等现象，从而造成生态系统严重退化。因此，开展泉林泉域岩溶潜流带生态系统健康评价，对于合理的开发利用岩溶地下水、发挥岩溶潜流带生态系统的服务价值、有效的保护和管理岩溶潜流带生态系统具有重要的参考意义。1.2研究进展1.2.1国外研究进展1.2.1.1潜流带研究进展潜流带（HyporheicZone，交错带）这一术语最早出现在Orghidan的著作中[13]，他将潜流带描述为是一种包含有独特特征的生物区系的地下水新生境。而它最普遍的定义是由Hancock提出的：潜流带是一个典型的群落交错区，营养物质或者污染物在此发生物理、化学和生物过滤作用，进而阻止或减少这些物质在地下水与地表水之间的迁移转化[14]。潜流带中一个显著标志就是存在着许多几毫米至几厘米的地下水动物（stygofaunas），作为潜流带生态系统中的关键指示物种，这些地下水动物群落的取样、分布、分类描述以及与物种多样性评价等成为了很多学者研究潜流带生态系统重要的研究内容。地下水动物（stygofaunas）主要是甲壳类，也包括一些昆虫类、腹足类、螨虫类、鱼类等[15]。这些地下水生物种群通常体积很小，没有眼睛，身体透明，新陈代谢速率缓慢，繁殖率较低，但寿命比较长，经常生活在钙质结砾岩和裂隙发育的基岩含水层等承压水环境中。在沉积物颗粒表层还包裹着一层由细菌、真菌、原生动物及小型底栖动物等微型生物组成的生物层—生物膜（biofilms，对有机物的分解和水质净化起着重要的作用），它与原生生物、细菌、真菌等，共同组成了依赖于地下水生态系统的生物基础[16-17,18]。Edwards[19]等学者根据潜流动物的生活特性将居住在潜流带的动物分为32 济南大学硕士学位论文类：偶然潜流动物（occasionalhyporheos）、永久性潜流动物（permanenthyporheos）以及地下水动物（groundwaterfauna）。微生物与无脊椎动物构成了潜流带生态系统中的食物网，其中食腐屑者和捕食者作为优势营养群落，生物膜则提供营养源，如供应碳源、氮源等[20]。Boulton[21]比较山地流域附近的几条小溪流在放牧、外来松林和土著林的影响下，潜流带的理化过程及无脊椎动物群落发生的变化。MoyaTomlinson和AndrewBoulton以澳大利亚为例，描述了潜流带中动物的分布、组成及物种多样性，充分表明了潜流带生态系统的生物多样性、生态过程复杂性和生态服务多元性[22]。关于潜流带的溶质—热量传输、渗流试验和数值模拟等水力联系方面研究较多，如SinclairKnightMerz在《Australiangroundwater-dependentecosystemstoolboxpart1:assessmentframework》一书中具体描述了澳大利亚南部弗林德斯山脉溪流潜流带的水文联系，通过建立概念模型来描述地下水和地表水之间的水文交换[23]；LKLautz等利用MODFLOW和MT3D软件对地表水—地下水混合方式进行数值模拟分析[24]；JPZarnetske等对潜流带的重要源汇项—硝酸盐的转化进行溶质模拟[25]；ZLiao等则在河溪荧光剂示踪试验基础上建立了一维渗流扩散模型，对潜流带水体交换进行模拟[26]。总之，国外研究主要集中在潜流带的定义及基本特征[27-30]、地表水与地下水的相互作用[19-20,23]、水中溶质—热量传输的试验与数值模拟[25-26,31]、自然—人为活动因素对潜流带的影响及其反馈作用以及潜流带生态系统的生物多样性、生态过程复杂性、生态服务多元性[22-23,32-33]等方面。1.2.1.2岩溶潜流带研究进展Orghidan提出了术语“潜流带生态学”，但是直到20世纪70年代，D.L.Danielopol、D.D.Williams和H.B.N.Hynes将河溪和地下水生态结合起来研究，Rouch从而提出了岩溶生态学（KarstEcology)，20世纪80年代后期逐步出现了地下微生物学[32]。关于岩溶潜流带对生态系统的影响及其反馈情况的研究，早在1993年美国的DEBowles和TLArsuffi便对德克萨斯Edwards高原地区岩溶泉形成的水生态系统进行人类活动影响因素的调查研究和水生物种的分类[33]。TobyDogwiler和CarolWicks研究了岩溶区域潜流带中的热量变化，定量的描述了潜流带中热量随着地表水的流入、季节和昼夜温差变化而发生变化，同时也阐述了潜流带的气象和温度变化[34]。WilliamF.Humphreys介绍了岩溶地下水生物物种管理方面相关的内容，指出岩溶地下水水体中包含大量的生物物种，由于长时间生活在地下，地表有毒物质的侵入会严3 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例重影响它们的生存，所以必须加强管理地表水的水质，污染物及营养盐的控制以及人为活动等[35]。借用地表水文学和水文生态学中的HyporheicZone概念[36]，美国的JohnL.Wilson教授首次提出了KarstHyporheicZone（岩溶潜流带）这一术语。而Wilson教授目前的研究主要针对于饱水带岩溶管道水和周围基质的交互作用，其工作主要是函数层数值模拟和野外观测研究[37]，发现了交互流在各种岩溶条件下始终存在，且改变水体的地球化学性质和状态等性质。1.2.2国内研究进展我国很多学者最近几十年才开始关注地表水—地下水交错带（潜流带）的研究，刘苏峡首先分析了地表水—地下水交错带的国内外研究现状，并指出在我国迫切需要弄清交错带的水文、生态机制，寻求探究地表水和地下水环境相互作用的新方法，制定相应的管理和维护措施从而加强水文学、水文地质学、生物学、生态学和水资源管理学之间的合作[2]。王庆锁介绍了生态交错带与生态流[38]，为以后的研究奠定了基础。目前国内的研究主要集中在潜流带的生态水文、生物地球化学等方面。对于潜流带的生态水文研究，袁兴中、罗固源首先依据溪流潜流带的研究进展，指出潜流带能够反映周围景观的生态环境，同时集水区内的自然或人为活动，会影响到潜流带的生态结构和生态过程[39]；胡俊峰等学者分析了地下水与河水的水流形态、水位动态变化及二者的补排关系，并指出其影响因素和研究方法[40]；张东林和张像源阐述了从河西走廊祁连山中高山形成区到下游盆地湖积平原的消失区之间不同地带地下水与河水之间的转化关系及规律[41]；范伟、章光新等提出地表水—地下水耦合、水量—水质联合模拟模型[42]；滕彦国、左锐和王金生系统地介绍了交错带及其生态功能[43]；吴建等学者提出了一种评估河流潜流带生态系统健康的方法，即通过度量一定尺度范围内河流与潜流带的水文交换强度和间隙化学作用速率来评估[3]；朱静思、束龙仓等以热追踪的方法初步推求潜流通量[44]。有些学者也开始逐渐涉及潜流带生物地球化学方面的研究，如吴建等提出利用河底无脊椎动物多样性来评估河流潜流带生态系统健康的方法[3]；金光球[1]、冯斯美[45]等学者分别总结河流潜流带的潜流交换和渗透系数变化的研究；夏继红、陈永明等分析了河岸带潜流层的动态过程，并针对河岸带潜流层功能退化问题提出了可能的生态修复方式[46]；有的学者研究了在潜流带中，砷及金属的自然衰减过程，氮素迁移转化过程中影响4 济南大学硕士学位论文因素以及河道低温对潜流带温度的影响[47-49]；杨国强利用水动力及水化学特征研究方法，分析了鄂尔多斯沙漠高原大克泊湖淖潜流带的结构、水动力、水化学特征及水化学演化机制[50]。蒲俊兵，袁道先[37]首先从岩溶潜流带的概念来源、最新的研究进展和监测技术等方面进行了较为全面的总结，并提出以后针对岩溶潜流带可能研究的方向：野外观测方法研究、边界的确定研究、水文过程研究、生态学研究、对环境变化的响应机制研究等方面。1.3研究内容本论文研究内容主要包括以下方面：（1）本文在借鉴国内外相关研究的基础上，提出岩溶潜流带生态系统的概念及其分类，通过系统分析生态系统结构与特征、识别生态系统胁迫因子，构建岩溶潜流带生态系统健康评价指标体系，探讨评价指标的分级标准。（2）基于Fisher最优分割法构建岩溶潜流带生态系统健康评价模型。对数据进行标准化处理；运用ArcGIS软件空间叠加技术，实现评价区域的空间划分；采用主成分分析法筛选评价指标；运用层次分析法（AnalyticHierarchyProcess，简称AHP）和改进的熵值法(ImprovedEntropyMethod，简称IEM)耦合模型（AHP-IEM），计算评价指标的权重；应用Fisher最优分割数学模型，对评价分区的属性数据进行聚类分析。（3）以济宁市泗水县泉林泉域为例，采用资料分析、野外调查、水质取样及水生生物的采集与鉴定等研究方法，对典型岩溶潜流带生态系统评价指标现状的进行数据挖掘分析；运用基于Fisher最优分割法的评价模型，系统识别典型岩溶潜流带生态系统健康状况；分析评价结果、检验评价模型的适用性，揭示影响岩溶潜流带生态系统健康的敏感性因子，并提出相关保护对策。5 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例1.4技术路线图1.1研究技术路线6 济南大学硕士学位论文第二章岩溶潜流带生态系统健康评价指标体系与模型构建2.1岩溶潜流带生态系统的概念及特征2.1.1概念（1）潜流带潜流带是地表水和地下水之间相互作用的中间界面[1]。但目前对潜流带仍没有具体的定义，本文结合一系列的文献资料[24,27-30,51]，从不同的角度归纳总结描述了潜流带：水文过程角度：潜流带是位于河床及河漫滩以下含有约10%~98%的地表水，且水质随地表水的渗入而发生改变同时与地下水发生交换的饱和带。（生物）地球化学过程角度：潜流带作为一个活跃的交错带或氧化还原反应区域，发生水文、水化学梯度和营养物质转换等变化。比如地表水的流入（下渗水）提供DO、营养物质等，以维持强烈的生物地球化学活动；重新进入地表水的上渗水则带有较少的DO，易于反硝化作用、氨化作用和甲烷化作用等厌氧过程的发生。物质衰减角度：潜流带可看作是过滤器、反应器，对营养元素或者污染物在地下水和地表水迁移之间起着物理、化学和生物的过滤作用。比如当含有污染物的水流流经时，受pH、DO、氧化还原电位（ORP）等影响，可能发生氧化还原、吸附与解吸、沉淀与溶解、生物催化等过程。生态结构角度：潜流带是一个位于河底表层生态系统和地下水生态系统之间的群落交错带，具有底栖和地下物种特征的生境环境，是某些大型无脊椎动物的重要栖息地。综上所述，本文认为完整潜流带的定义和描述应反映出地表水—地下水相互作用过程中所发生的水文、物理、化学和生物作用等过程。地表水与地下水的相互作用在水循环中占重要的地位，而潜流带是其重要的桥梁和枢纽，同时在水生态系统中具有重要的生态服务功能，主要体现在环境缓冲、提供生物栖息地、食物及残留物种的保护区等。（2）岩溶潜流带岩溶潜流带（KarstHyporheicZone）是指岩溶裂隙发育区岩溶地下水与河溪地表水混合的区域，常以泉水、溪流、河滩缓冲带、湿地等形态出现，拥有水生植物、动物和其它地表—地下水共同补养的生物等独特的生物群落（见图2.1）。从地表水文学和生态水文学的角度，可把岩溶潜流带初步描述为：岩溶地下水与周边岩溶基质（含沉积物、7 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例基岩）水之间物质能量活跃交替的地带，它在岩溶管道形成及发育过程，岩溶环境中生物地球化学作用过程，微尺度岩溶水循环过程，污染物迁移、转换、吸附，微生物作用，地下生态系统演化等方面发挥了重大作用[25-26,37,52]。它变化的空间尺度受梯度效应、岩溶形态的共同影响，其内部的水文循环、生物地球化学过程显著地改变着岩溶水体的性质，进一步影响岩溶发育的过程和方向[53]。所以岩溶潜流带是液相、气相、固相和生物相多相共存的开放的反应空间，是岩溶含水层中溶质、生物、水文过程等交互活跃的区域。图2.1岩溶潜流带示意图（3）岩溶潜流带生态系统潜流带生态系统某种程度上属于水域生态系统，其生物群落主要是由水生物种组成，其物质循环、能量流动和生物迁移与演变比较活跃。对于岩溶潜流带生态系统没有具体的定义，笔者认为岩溶潜流带生态系统可以描述为：在岩溶裂隙发育区，潜流带与其相关的生物群落及其周围环境组成的生态功能系统，系统内部及其环境之间不断地发生物质的交换和迁移、能量的转换与传输及信息的贮存与传递，同时不同的系统要素之间相互作用、相互制约，在不断的演变中，始终具有相对的稳定结构与功能。在岩溶裂隙发育区岩溶地下水与河溪地表水混合的区域，如离岩溶泉的泉眼较近的出流区、泉水形成的溪流、湿地等区域，它们常年或干旱季节主要接受地下水的补给，生物群落主要是由水生植物、微型底栖动物以及微生物组成，对自然环境的变化和人类活动十分敏感。生态系统通过一系列的物理、化学及生物调节作用，如对营养物质、水分、热量、DO等来维持和改善生态环境质量，同时为生物和人类提供充足的资源和理8 济南大学硕士学位论文想生境。总之，健康的岩溶潜流带生态系统是其生态服务功能能够实现、状态持续稳定、遇到干扰后系统可自我修复并能很快使其结构和功能恢复到健康的系统。2.1.2结构与特征岩溶潜流带生态系统作为一个整体，其水文地质、水资源、水质、湿地、水生生物及人类活动等各个生境要素并不是孤立地起作用，而是与不同的生态要素综合作用，形成复杂的耦合。（1）组分结构岩溶地区由于地下水露头众多、地下暗河上涌、泉水出露，其地下水的排泄点即地表水与地下水的交错区域不仅形成了独特的自然景观，也形成了包括水生植物、微型动物、微生物等在内的独特的生物群落。这些生物群落及其生境是生态系统重要的组成部分，有的可以作为判断生态环境优劣的生物指示物种，它们在维持C-N循环、营养物质输送及污染物质迁移转化等方面具有重要作用。生物物种方面显著的标志就是存在着大量的微型地下水动物，包括了甲壳类、软体动物、蠕虫、甲虫和其他很少为人熟知的无脊椎动物。根据动物的生活特性将居住在潜流带的动物分为3类[16]：偶然性潜流动物（occasionalhyporheos，如石蝼、摇蚊幼虫等水生昆虫）、永久性潜流动物（permanenthyporheos，如桡足类、水螨、介形虫等）以及地下水动物（groundwaterfauna，如端足类、等足类、环节动物等无脊椎动物）。如我们对济南平阴岩溶泉的水质调查时，在扈泉发现了大量的摇蚊幼虫，在墨泉发现了龙虱；在澳大利亚干旱区的地下含水层中，发现了将近100多种地下水动物，其中包括两种鱼类、80种新种类的龙虱及多种介形亚纲动物的新种类[54-55]。还有的研究者对泗水泉林水生植物做了细致的调查研究，发现群落类型比较繁杂，主要包括了挺水、漂浮和沉水植物三种植物类群，具有较高的密度[56]。（2）营养结构潜流带是连接着地表水和地下水的纽带，包含着较大的物理、化学梯度，为许多无脊椎动物提供了重要的栖息生境，尤其是岩溶地区基岩发育形成的溶隙、裂隙、溶孔、溶洞等。潜流带中的水文交换作用控制着整个生态系统的食物和能量供给，是形成生物群落的关键。交换作用中重要的物质能量迁移动力即为生态交互流[37]。即由于受到梯度效应的影响，使水体中的溶质、颗粒物、营养盐以及微生物等发生交互作用的动力[57]。交互流按过程可分为上升流和下降流[37]。上升流是将地下水中的营养物质经过潜流带传递到溪流河道，从而影响地表水体中水生植物初级生产力的速率、底栖藻类群落的组成，9 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例或进一步促进受干扰后的溪流河道的恢复[57]；下降流是带着各种物质（DO、营养盐、有机物、有毒物质等）以及地表水体中的微小的无脊椎动物、微生物等经过潜流带的生物过滤器、反应器的作用，完成一系列的物理、化学、生物交换，最终又以上升流的形式进入地表水体[58]。地表水和地下水之间的这种相互交换在潜流带生态系统的营养结构和生态功能中发挥着重要的作用。（3）基本特征由于潜流带兼具诸邻近系统的特性，能够给相对邻近系统的不同种类的动物和植物群提供栖息地，同时又相异于诸邻近系统，生态系统循环中的物质流在此或被加速或被抑制，表现出不同的时空变化特征。潜流带基本特征主要概括为[39,59]：○1集成了地表水和地下水的基本特征，形成交互流；○2存在一些相关的梯度效应，如温度、氧化还原电位、pH值、有机质含量、微生物的数量及活性、营养盐等；○3固相（沉积物、周边基质）、液相（水体）、气相（CH4、CO2、O2等）和生物相（微生物群落、无脊椎动物）等多相相互并存的空间；○4处于动态平衡。2.2岩溶潜流带生态系统胁迫因子分析识别潜流带同森林、河流、溪流、湿地等生境一样，对自然环境的变化和人类活动都十分敏感，都会因某些自然活动和人为活动的干预受到不同程度的影响。2.2.1自然因素潜流带主要受地形地貌、水文地质、气候三方面的制约，它们可直接影响其水流的动态、水位的高低、地表水与地下水的交换方向和强度[43]。（1）地形地貌因素一般情况下，地形、地貌越不规则、越复杂，地下水流越易形成不同维度和幅度的复杂系统，从而比较适合生物群落的寄居生存。如在岩溶地带，可溶性岩层在岩溶作用下，形成一系列的岩溶地貌，如溶沟、裂隙、孔隙、落水洞、溶洞、地下暗河、岩溶泉等，这些在水文地球物理、化学过程中形成的含水层，为生物群落提供了必不可少的栖息环境，同时也可能成为某些残留物种的保护区。不同的地形地貌也可导致地表径流不同的流向及分布，有利于泉水的出露，同时决定了地下水污染的通道和途径。某种程度上可控制污染物在地表区域的停留时间，同时促进地表产流和河道汇流过程，从而加快地表水与地下水的交换，水文交换作用由于控制着食物和能量的供给，是形成生物群落10 济南大学硕士学位论文的关键因素。另外，由于大量的洼地、落水洞等存在，加大了污染物点状渗入的可能性，导致潜流带受污染程度可能也越大。（2）水文地质条件水文地质因素主要影响河水和地下水的水位、含水层介质的均质性、河床沉积层透水性、河流对含水层的切割程度等[43]。如河床底部高渗透性的介质可以提高河水与地下水的交换转换[40]。潜流带生态系统一般十分复杂，河床底部的土壤和岩石的渗透性等控制着地表水与地下水的交换强度。不同的地下水动物需要适应具有不同地层状况及水文地质条件的含水层，以便为它们提供居住和繁衍的场所，尤其在岩溶地质条件下的岩石裂缝和基质中。（3）气候因素一般而言生态系统的水文状况与降雨、气温等气候因素之间是一种非线性的关系，即相对较小幅度变化的的降雨和气温也会导致水文状况较大的变化。Brunke和Gonser探讨了降水对河水与地下水的影响，认为降水较少时，基流是地下水与河水的主要补给量；降水较多时，地表和地下径流逐渐增加，河水补给地下水[60]。蒸、散发作为水文循环过程的重要组成部分，是联系植被与水文过程的重要纽带，对气候变化的响应也非常显著[61]。一般来说，降水量越大，气温越高，溶蚀量则越大，岩溶也越发育。2.2.2人为因素人类活动对潜流带生态系统的影响主要是干扰地表水与地下水的水文交换路径，导致水力传导性降低、有毒有机物质的污染及水文交换路径的改变，从而影响了交换过程中某些系统组分的迁移或者破坏了某些生物的活性[62]。其中水文学效应主要包括水利工程（如筑坝、钻井、地下水开采、抽水灌溉等）、土地利用（如放牧、砍伐森林、城市建设等）以及两者综合作用的结果，可能会导致原有的自然河道消失、江河断流、水生生物生存和繁衍的空间减少、水体自净能力降低、水质恶化、生物多样性降低等一系列生态与环境问题。另外各种城市建设、工业活动、水利工程、农业生产、林业开发等[24]，也制约了潜流带生态功能的发挥，人类活动对潜流带的直接和间接影响具体见表2.1。11 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例表2.1人类活动对潜流带的直接或间接影响[24,43]人类活动潜在的影响形成上游非流动区域、下游沉积物缺水、动物群落的迁移和建坝和河道的壁垒水坝释放冷水或者温水潜流带内物理化学条件的改变，涌进的大型植被交换的改变修渠和筑堤河流截弯取直，流速下降，流向改变，河流与河漫滩分离河流的调节及地表水的开采潜流带及其周围栖息环境之间自然水文交换的改变冲积平原上地下水开采地表水中污染物在潜流带的滞留时间减少使其快速渗入河漫滩地区的采砂与采矿降低了冲击层中地下水的水位、平行于河流的水流路径破坏来自农业、森林、道路、采矿堵塞沉积物的空隙，产生厌氧条件区和城市地区泥的冲刷由于施肥、排水、燃烧及家畜地表水中藻类的繁殖，导致表层沉积物沉积等造成的富营养化营养物质及颗粒物增加、泥沙的再悬浮、砾石的压实、河岸河流防护栏失效植被的破坏、杂草的引入增加了污染物进入地下水的风险，增大地表水和地下水的流渗透性的灌溉沟渠入损失采矿和农业导致河水和地下水改变了潜流带的物理化学条件，潜在的影响了生物膜并形成盐化了不适合无脊椎动物生活的条件外来物种改变了砾石的分布，改变了河流中营养物质的输入和输出为农业、林业及城市美化而清地下水流量监管政策的改变、河流中光照强度的增加导致藻除岸边植被类大量繁殖及潜流带中温度升高可能毒害孔隙中的细菌、岸边植被、水生藻类及有助于交换除草剂和杀菌剂污染的水生植物等农药污染毒害潜流带中的无脊椎动物和微生物来自于工业、城市及采矿活动毒害潜流带中的无脊椎动物和微生物的重金属和化学污染改变了潜流带的物理化学条件及降低了溶解金属的沉淀，可酸雨及矿坑水使酸度增加能不适应动物群落的栖息12 济南大学硕士学位论文2.3岩溶潜流带生态系统评价指标体系的构建2.3.1指标体系的选取原则构建岩溶潜流带生态系统健康指标体系的第一步是确定指标选取的原则，结合有关的文献研究，对于潜流带生态系统健康评价指标的选取可能遵循以下原则[63-64]：（1）目的性原则岩溶潜流带生态系统是不同的生态要素形成复杂的集合体，其健康是保证岩溶潜流带生态系统服务功能正常运行的前提，对保护相邻近的生态系统如溪流生态系统、地下水生态系统有重大的实践意义。（2）代表性原则影响潜流带生态系统健康的因素很多，健康指标应根据研究区具体的社会经济情况、水文条件、环境地质条件及研究问题的需要选取。指标应能代表潜流带生态系统本身固有的自然属性、结构特征和区域社会经济状况，表征整个生态系统的变化趋势及受干扰和破坏的敏感性。（3）科学性原则指标应能反映潜流带生态系统的本质特征及其发展规律，同时遵循保护生态环境的基本原理。要提高生态系统健康评价的有效性，首先必须使指标体系的建立具有科学性，真实的反映研究区域岩溶潜流带生态系统的现状。（4）系统整体性原则选取的指标必须可以成为一个完整的指标体系，并且该体系尽可能的包含所有能反映岩溶潜流带生态系统健康的主要方面，但是要避免体系过分复杂庞大。（5）易操作性原则选取的指标应该具有实用性，数据易于收集，且易简单操作，不同指标的含义易于理解。（6）定性与定量相结合的原则有些指标难以准确的揭示事物的本来属性面目，这就需要在定性的基础上，进行量化处理。而对于那些缺乏统计数据的定性指标，可采用评分法，利用不同专家的意见近似实现其量化。（7）静态与动态相结合的原则13 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例岩溶潜流带生态系统也是一个十分复杂的动态生态系统，其健康指标不仅只表示生态系统的静态性特点，还要涉及到一些随着时空变化的动态性特征，所以务必要遵循此原则。2.3.2指标体系的建立目前各种类型的生态系统健康评价研究主要集中在农业生态系统、湿地生态系统、湖泊生态系统、海洋生态系统、河流生态系统、森林生态系统、草原生态系统以及城市生态系统等领域[9-10]，对于岩溶潜流带生态系统健康评价的理论很不完善和成熟。岩溶潜流带生态系统是结合了自然、经济和社会三方面于一体的复杂系统。在追求岩溶潜流带生态系统实现生态上的合理性、经济上的效益性以及社会的可接受性的同时也要保持和促进生态系统的可持续健康发展。因此，对于岩溶潜流带生态系统健康评价指标体系的建立，可以参考相邻近的生态系统（如湿地生态系统、河湖生态系统、地下水生态系统）健康评价的指标体系，本次研究笔者从自然属性、整体功能性、经济社会与环境影响三方面来进行岩溶潜流带生态系统健康指标体系的构建。（1）自然属性指标体系对于岩溶潜流带生态系统的生态结构特征指标，主要从自然性、物种多样性、生物安全及其水化学四个方面来分析，用来说明岩溶潜流带生态系统自身的属性和动态变化，见表2.2。自然性：评价人类活动对岩溶潜流带原生态的自然环境的侵扰程度，但到目前为止，没有一个适宜的量化指标来度量，需要定性与定量相结合。物种多样性：是生态系统生物多样性研究的基础。物种多样性的度量可用物种丰富度和物种多样性指数来进行分析探讨。生物安全：是岩溶潜流带生态系统健康的显著标志，由于污染物质或外来物种的进入，常常会使生物群落发生改变，进而影响到整个生物链包括人类的自身安全。水化学（水质）：岩溶潜流带水化学组成成分主要由地表水与地下水离子交换过程及潜流带周边的污染源所决定。（2）整体功能性指标体系整体功能性是岩溶潜流带生态系统健康评价的重要的外在体现，指系统与外界环境相互联系、相互作用影响所表现出来的性质、能力和功效。因此，对于岩溶潜流带整体功能性指标可通过调节功能、净化功能和社会文化功能三个方面来分析，对于某个研究14 济南大学硕士学位论文表2.2岩溶潜流带生态系统健康评价自然属性指标亚类指标层单项指标层（C）生态学意义（B）某种程度上控制有机物及污染物在地表的停留时间，加大了渗入到潜流带的机会。尤其在岩溶区域，洼地、地形坡度（C1）裂隙溶洞、落水洞等为污染物的渗入提供了较大的可能，造成不同程度的水污染，可定性的描述，间接反映岩溶潜流带生态系统的胁迫程度。从土壤的有机质、养分及盐分含量等来考虑，定性描述土壤的保水保肥性能强弱或是否出现盐渍化现象。反土壤性状（C2）映岩溶潜流带非生物组成部分特征，并直接决定着生态系统中生产者的生长状况。植被覆盖率（C3）从周边植被覆盖的角度反映岩溶潜流带生态系统的稳定性对地表生态环境的胁迫程度。一般采用研究区域水生植物（动物）种类占整个区域的植物（动物）种类的百分比来衡量，间接反映岩溶潜物种丰富度（C4）自然属性指标流带生态系统的稳定性对地表生态环境的胁迫程度。（B1）初级生产力水平（C5）优势性植被的生长态势的平均值定性描述生产力水平的高低程度。间接反映岩溶潜流带生态系统的活力。有机物及污染物的运移路线、路径长度均受到影响，间接反映岩溶潜流带生态系统的水文交换能力大小，可含水层特性（C6）定性的来描述。泉流量大小或上升流大小某一时段内泉流量变化量与初始流量比。反映人类活动对岩溶潜流带生态系统需水量稳定性的胁迫程度。（C7）物质与能量交换性能（C8）水中含氮磷元素的程度，定性描述属于哪种状态，反映人类活动对岩溶潜流带生态系统的胁迫程度。水质（C9）采用水质综合指数从质量水平间接反映岩溶潜流带生态系统的水文性状。15 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例区来说，可根据当地的实际情况具体分析，见表2.3。表2.3岩溶潜流带生态系统健康评价整体功能性指标亚类指标层（B）单项指标层（C）生态学意义为农业灌溉、养殖、生活生产等提供用水，可以以供水变水文调蓄功能化率来表示。如果比较比较干旱少雨，以人工附加工程如筑（C10）堤、衬砌等，证明其调控能力下降。环境缓冲功能地表水与地下水中的某些离子成分间的差异来定性的衡整体功能性指标（C11）量说明潜流带某种程度上具有水质净化的功能。（B2）栖息地规模大小主要是指水生动植物的栖息地，可用泉域水体面积占总面积（C12）的比例表示，间接说明潜流带可为动植物提供栖息场所。休闲娱乐功能用接待游客规模即旅游承载力来确定（C13）（3）经济社会与环境影响指标体系经济社会、政治环境评价主要是判断潜流带的开发和利用的合理性、属性的变化及人类社会经济发展的响应与反馈，是人类是否合理利用自然资源的依据。一般包括经济水平、政策法规、政策保障、公众环保意识等，具体详见表2.4。表2.4岩溶潜流带生态系统健康评价经济社会与环境影响指标亚类指标层（B）单项指标层（C）生态学意义人口自然增长率（C14）根据人口数量变化统计。物质生活指数（C15）以研究区域平均农民人均纯收入表示。工业用水中重复利用的水量与总用水量的比值工业用水重复率（C16）定量来表示。工业废水达标处理率（C17）以工业废污水处理率来表示。经济社会与环境生活污水处理率（C18）研究区域生活污水处理率来表示。影响指标（B3）化肥施用强度（C19）近几年农田中化肥平均使用强度***kg/亩表示。农药施用强度（C20）近几年农田中农药平均使用强度***kg/亩表示。结合研究区域最近几年的环保投入资金占总投环保投入指数（C21）入资金的比例状况定性说明。政策法规的贯彻力度（C22）有环境保护意识的人员占总人口的比例来计算。可用研究区域地下水的实际开采量与可开采量地下水开采程度（C23）的比。间接反映人类活动对岩溶潜流带生态系统需水量稳定性的胁迫程度。周边村民割草放牧、硬化建设、采砂采矿及围垦潜流带受胁迫状况（C24）等胁迫因素，可采用定性方法来衡量。反映人类活动对岩溶潜流带生态系统的胁迫程度。16 济南大学硕士学位论文2.3.3评价标准与等级划分对于岩溶潜流带生态系统健康评价没有具体的参照标准值，本次评价参照国内外对于湿地生态系统健康评价、河湖健康评价、地下水脆弱性评价及地下水生态系统健康评价等级，尝试将岩溶潜流带生态系统健康划分为个5个评价等级：健康、相对健康、相对不健康、不健康与极不健康。其不同的等级评分向量可设定为健康（10分），相对健康（8分），相对不健康（6分），不健康（4分），极不健康（2分）。第一等级为健康，说明岩溶潜流带生态系统的生态结构非常完整，生态功能性很强，所受外界人为活动影响极小，整个生态系统极其稳定，具有较高的自净功能、自我恢复能力，生态系统健康状态处于可持续发展的状态，是理想状态。第二等级为相对健康，表明岩溶潜流带生态系统的生态结构较完整，生态功能性比较强，受到人为活动影响比较小，整个生态系统的稳定性比较强，自我恢复能力较强。第三等级为相对不健康，表明岩溶潜流带生态系统的生态结构发生了某种程度的变化，生态功能性一般，受到一定程度的人为活动影响，整个生态系统的稳定性一般，自净功能和自我恢复能力一般。第四等级为不健康，岩溶潜流带生态系统的生态结构发生了很大的改变，生态的整体功能性比较弱，受到很大程度的人为活动因素影响，整个生态系统的稳定性较差，自净功能和自我恢复能力很低，整个生态系统开始出现退化的现象。第五等级为极不健康，岩溶潜流带生态系统的生态结构受到极其大的破坏，几乎丧失生态系统的整体功能性，受到较大的人为活动影响，自净功能和自我恢复能力几乎消失，整个生态系统处于严重退化阶段。根据已有相关文献[63-64]的研究，对三大亚类指标层的各个单项指标的分级标准进行细化和改进，具体的详见下表所示。17 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例表2.5岩溶潜流带生态系统健康评价分级标准级别亚类指标层单项指标层健康（I级）相对健康（II级）相对不健康（III级）不健康（IV级）极不健康（V级）地形坡度（C1）当地形坡度＜2%时，污染物渗入地下的机会较大；当地形坡度＞18%时，污染物渗入的可能性很小有机质含量在＞1.5，养有机质含量在1.3~1.5，有机质含量在1.1~1.3，有机质含量在0.9~1.1，有机质含量在＜0.9，养分含量很高，土壤物力养分含量较高，土壤物养分含量一般，土壤物养分含量较少，保水保分含量很少，保水保肥土壤性状（C2）形状很好，保水保肥性力形状较好，保水保肥力形状一般，保水保肥肥性能很强比较差，土性能很差，土壤盐渍化能很强性能比较强性能一般壤出现盐渍化现象普遍植被覆盖率（C3）＞80%60%~80%40%~60%20%~40%＜20%物种丰富度（C4）＞40%30~40%20~30%10~20%＜10%自然属性指标（B1）优势性植被生长平均优势性植被生长平均优势性植被生长平均优势性植被生长平均优势性植被生长平均初级生产力水平（C5）高度＞2.2m高度1.8~2.2m高度1.4~1.8m高度1.0~1.4m高度＜1.0m一般情况下，含水层介质的颗粒尺寸越大或裂隙、溶洞越多，渗透性就越大，含水层介质的稀释能力越小，含水层特性（C6）潜流带生态系统健康受损程度的潜势就越大泉流量大小（C7）0~0.20.2~0.40.4~0.60.6~0.80.8~1物质与能量交换性能（C8）较强中强一般弱较弱水质（C9）优良良好较好较差极差（注：对于含水层介质类型、地形坡度等评价指标可采用经验评分法，利用专家意见近似实现量化）18 济南大学硕士学位论文续表2.5岩溶潜流带生态系统健康评价分级标准亚类指级别单项指标层标层健康（I级）相对健康（II级）相对不健康（III级）不健康（IV级）极不健康（V级）没有明显的水文调附加人工筑堤天然条件下，水文调节能力极其附加人工筑堤后，有较强筑堤后，水文调节能力一节能力，人工筑堤后，不能进行水水文调蓄功能（C10）强大，供水、补水能力很高，基的水文调节能力，供水、般，供水、补水能力减弱，加大，供水、补水文调节，不能供本无工程建设补水能力较高能力较弱水补水整体功净化水质功能和稳定性极其强净化水质功能和稳定性净化水质功能和稳定性净化水质功能和稳净化水质功能和能性指环境缓冲功能（C11）大较强一般定性较差稳定性极差标（B2）栖息地规模大小（C12）＞35%20%~25%15%~20%10%~15%＜10%景观价值比较高，旅游承在特定的时间段内有观没有开发旅游活休闲娱乐功能（C13）景观价值很高，旅游承载力较高娱乐日很少载力高光旅游假日动人口自然增长率（C14）＜5‰5‰~5.5‰5.5‰~6‰6‰~6.5‰大于6.5‰物质生活指数（C15）＞45004000~45003000~40002000~3000＜2000经济社会与环工业用水重复率（C16）＞85%75%~85%65%~75%55%~65%＜55%境影响指标工业废水达标处理率（C17）＞97.5%92.5%~97.5%85%~92.5%80%~87.5%＜80%（B3）生活污水处理率（C18）＞90%75%~90%55%~75%35%~55%＜35%化肥施用强度（C19）＜200200~250250~350350~450＞450农药施用强度（C20）＜2.52.5~3.03.0~4.04.0~4.5＞4.5环保投入指数（C21）＞2.5%2.5%~2%2%~1.5%1.5%~1%＜1%政策法规（C22）全面贯彻并积极落实政策法规积极贯彻落实政策法规部分政策法规得到落实简单应付完全搁置地下水开采程度（C23）＜0.60.6~0.80.8~1.21.2~1.4＞1.4潜流带受胁迫状况（C24）无人为活动现象适宜的人为活动人为活动强度不大人为活动强烈人为活动较强烈19 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例2.4评价模型的构建2.4.1数据标准化处理设有按一定顺序排列的n个样本，测得m项指标，样本和指标之间可以通过指标特征值x=（i=1~n，j=1~m）构建关系矩阵X：ijx11x1mX(2.1)xxn1nm由于各指标原始数据的取值范围和度量单位不一致，可将指标特征值进行一致无量纲化处理。无论是定量指标还是定性指标，可分为越大越优型指标、越小越优型指标和适度型指标。不同类型的指标有不同的标准化处理方式，具体如下：对于越大越优型指标的标准化处理方法：xxijmin,jx'ij(2.2)xxmax,jmin,j对于越小越优型指标的标准化处理方法：xxmax,jijx'(2.3)ijxxmax,jmin,j对于适度型指标的标准化处理方法：1xxijx'(2.4)ijmaxxxiji1,2,n式中：x'为一致无量纲化后的指标特征值，x为对应于第j个指标i中的ijmax,j数值，x为对应于第j个指标x中的最大值，x为对应于第j个指标x中max,jijmin,jij的最小值，x为理想特征值。2.4.2AHP-IMP耦合权重计算模型对于评价结果来说，指标权重的确定对其影响较大。确定权重的方法通常主20 济南大学硕士学位论文要有主观赋权法和客观赋权法。为更好的客观反映评价指标的重要性，同时也考虑专家经验判断的主观能动性，本次研究在确定评价指标权重时拟采用两者相结合的方法，基于最小相对信息熵原理，建立层次分析法（AHP）和改进的熵权法（ImprovedEntropyMethod，简称IEM）耦合指标权重评价模型，即AHP-IEM耦合指标权重计算模型。（1）层次分析法（AHP）层次分析法（AHP）是由美国著名的运筹学家萨蒂于20世纪70年代提出的，该方法是定性与定量相结合的多准则、多层次决策分析的方法，能够有效地分析目标准则体系层次间的非序列关系，有效地综合测度决策者的判断和比较。其基本步骤为：○1建立层次结构模型将决策目标、考虑因素和决策对象按它们之间的关系划分为最高层、中间层和最低层。对于相邻的两层，高层称为目标层，低层为因素层。○2构造判断矩阵判断矩阵表示本层所有因素针对上一层某一个元素的相对重要性的比较，表2.6列出了其标度值和含义：表2.6判断矩阵的标度值及其含义标度值含义1表示两个因素相比较，具有同等的重要3表示两个因素相比较，一个因素比另一个因素稍微的重要5表示两个因素相比较，一个因素比另一个因素明显的重要7表示两个因素相比较，一个因素比另一个因素强烈的重要9表示两个因素相比较，一个因素比另一个因素极端的重要2，4，6，8上述两相邻判断的中间值倒数因素i与j比较判断aij，则因素j与i比较的判断aji1aij由上表得到判断矩阵X为：x11x12x1mxxxX21222m(2.5)xxxm1m2mm21 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例○3计算重要性排序根据判断矩阵X，利用线性代数知识，求出其最大特征值所对应的特征向量。所求特征向量归一化后，即为权数分配。○4检验由于对事物认识的片面性、客观事物自身的复杂性等特点，判断求出的特征向量（权值）是否具有合理性，这就需要对判断矩阵进行一致性和随机性检验，检验公式为：CICR(2.6)RI式中，CR为判断矩阵的随机一致性比率，CI为判断矩阵一致性指标，计算公式如下：1CIm(2.7)maxm1式中：为最大特征值，m为判断矩阵阶数。maxRI为判断矩阵的平均随机一致性指标，RI是由大量试验给出，对于低阶判断矩阵，RI取值如表2.7所示。表2.7层次分析法的平均随机一致性指标值M1234567891011RI0.000.000.580.901.121.241.321.411.451.491.51对于高于12阶的判断矩阵，需要进一步查阅资料或采用近似的方法来获取RI值。当CR＜0.1时，即认为判断矩阵具有满意的一致性，说明权数分配合理，否则，就需要调整判断矩阵，直到取得满意的一致性为止。（2）改进的熵权法确定权重熵权法是根据各指标的信息量大小来确定权重的一种常用方法。通常在某系统中，指标提供的信息量越多，熵值越小，权重就越大，反之权重越小。具体的计算方法和步骤如下[65-66]：○1数据的标准化处理：○2计算比重：22 济南大学硕士学位论文将各指标同度量化，采用线性标准化处理，计算第i项指标第j年指标值得比重y：ijxijy(2.8)ijnxiji1计算第i项指标的指标熵e：imeikyijlnyij(2.9)j11式中：k与样本数m有关，k；0e1。若y0，则可取k0.000001iijlnm代替计算。○3计算指标x的权重w：iin1eiwin且满足wi1(2.10)i1nekk1当指标的熵值e1i1,2n时，不同指标间的熵权也可能随着彼此间的i微小差别成倍数的变化。基于熵权原理，若不同指标的熵值差异不大，说明其提供的有用信息量基本相同，也就是说相应的熵权也应该基本一致。所以改进的熵权法就是将（2.10）式进行改进，将其重新定义为：nek12eiw'k1(2.11)innek12ell1k1n''式中：满足wi1,0wi1,i1,2,n。i1（3）耦合方法将层次分析法的权重和熵权法的权重w组合，得到综合权重：ii*iwi(2.12)Winwiii123 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例n式中：wi1,0wi1,i1,2,ni12.4.3Fisher最优分割数学模型Fisher最优分割法的分类依据是使样本的总离差平方和最小，分割原则是使各类内部样本之间差异最小，而各类之间差异最大。这种方法作为一种传统的分类方法，已经在农业区划、地震周期预报、气象统计预报等方面取得了成功的应用[66]。按照各指标对样本分类的重要程度赋予不同的权重系数w,w,w，加权平12m均后可将多指标特征值矩阵转化为一维特征值向量Y:y1x11'x1m'w1Y(2.13)yx'x'wnn1nmm然后以向量Y作为初始分类的样本特征值，对样本序列进行分割。具体的分割步骤如下：（1）定义类直径一般情况下，类内部样本之间的差异程度用类直径表示，直径越小则意味着差异越小。设某一类Hi,jyi,yi1,yj，其中j＞i，定义其直径Di,j为样本离差平方和，即为：j2Di,jyryijri(2.14)j1yijyrji1ri式中：y为样本特征值；y为均值。rij（2）定义目标函数若将n个样本分成了k类：yj1,yj11,yj21，yj2,yj21,yj31，yjk,yjk1,yjk11，其中j1,j2,jk为样本的k个分点，下坐标满足1j＜j＜jj1n。其实质就是找到某一组分点，使所有分类的直径总12kk1和达到最小。定义目标函数为：24 济南大学硕士学位论文kPn,kminDj,j1(2.15)rr1r1式中：nj1。k1（3）求解最优分类有以下定理：在样本某一个截尾子段最优k1类分割之后再添加一类，即为样本的最优k类分割。容易验证有如下递推公式：Pn,kminPj1,k1Dj,n(2.16)kjn假设要分为k类，首先找到分点使上式（2.16）达到极小，即：Pn,kPj1,k1Dj,n(2.17)kk*得到第k类Hkyjk,yjk1,yn，然后找到第k1个分点jk1，使它满足：Pj1,k1Pj1,k2Dj,j1(2.18)kk1k1k*得到第k1个分类Hy,y,y，以类似的方法得到所有的分k1jk1jk11jk1**类H,H，这就是分类数为k的最优分类结果。1k（4）确定较优分类数目一般确定较优分类数有两种方法：○1绘制目标函数Pn,k随分类k的变化曲线，一般取该曲线拐弯处的k值，即为较优分类数；Pn,kPn,k1○2计算非负斜率k，当k较大时，表示分k类优于kk1分k1类，当k接近0时表示没有继续细分的必要，一般取k最大时所对应的的k值，即为最优分类数。25 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例26 济南大学硕士学位论文第三章泗水县泉林泉域岩溶潜流带生态系统健康综合评价3.1研究区域概况3.1.1自然环境概况3.1.1.1地理位置山东省在中国北方岩溶发育区具有较强的代表性，本次研究选取位于山东省中南部，东临沂蒙与大海相连，西邻孔子故里曲阜，南峙孟子家乡邹城，北依五岳之尊泰山的济宁市泗水县。它是泗河文化的发祥地，历史悠久，其地处北纬35°28′-35°48′，东径117°5′-117°35′之间。整个县城东西最大横距为46km，南北最大纵距为40.6km。总面积1118.96km2。一般泉域是指在天然条件下，地下水的汇流及蓄水范围。泉林泉域主要涉及到的乡镇为泗水县东部及中部的泉林镇、苗馆镇、星村镇、大黄沟乡、泗张镇及济河街道等乡镇，总面积约582.75km2。具体的研究区域如下图3.1所示。图3.1研究区域地理位置图27 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例3.1.1.2气候与水文（1）气候泗水县属于北温带半湿润、半干旱季风气候区，其特点是：四季分明，光照充足，春旱多风，夏热多雨，秋高气爽，冬寒晴燥。年温及日温差异较显著，温度适宜，热量较多，光照充足。年均温13.4℃，最高14.1℃，最低12.3℃。一月平均最低气温-1℃，八月平均最高气温27.9℃。年均降雨量约700mm（见图3.2），季节分配不均，一般为冬春旱，夏涝，晚秋又旱，寒暖、干湿交替，全年日照百分率52%，年均相对湿度约为65%，无霜期约200天。图3.2泗水县多年平均降雨量变化趋势图（2）水文○1河流境内河流属淮河水系，共33条，总长412.4km，流域面积约为1015.54km²。泗河：泗水境内主要的河流，流向为自东向西。发源于新泰市石莱镇东黑峪山，在泗水县境内径流长度52km，该河上游有泉林和石缝两泉补给，常年有水，在其上游己修建贺庄、华村等大、中型水库，由于河段中上游修建水坝，已造成曲阜以下河段基本干枯。其它河流均为泗河支流，多属季节性河流。流域面积大于l00km²的有济河、石漏河、小沂河和黄沟河。济河，发源于邹城市尚河区北部的张庄南岭，流向西北，主要在泗水境内，流经龙湾套水库，向北经城区流入泗河，全长33km，流域面积177.5km²。石漏河，发育于天齐庙一带，向北流至黄阴集一带入泗河。石漏河、济河下游河段因接受地下水、泉水补给，常年流水。28 济南大学硕士学位论文○2泉据有关文献记载泗水县出露泉多如牛毛，有300多个。其中泉林泉域著名的泉群包括：泉林泉群、石漏泉群、石缝泉群、安山寺泉群、岩店泉群等。泉林泉群：主要包括红石泉、甘露泉、涌珠泉、胜水泉、石窦泉、黑虎泉、趵突泉、珍珠泉、雪花泉等二十余眼泉水。1981年5月测定的泉流量为11.7万m³/d；1991-1993年测得最大流量为12.8万m³/d，最小流量为4.2万m³/d，平均流量为7.2万m³/d。石缝泉群：位于石缝村的西边，1970年，由于筑坝积水，失去原貌。1981年5月测得石缝泉流量为3.8万m³/d；1991-1993年测得最大流量为8.4万m³/d，最小流量为3948m³/d，平均流量为36576m³/d，详见图3.3所示。○3水库整个泗水县的蓄水工程主要有3座中型水库、众多小（一）、（二）型水库及塘坝、截潜等。其中位于泉林泉域的中型水库有2座：贺庄水库及华村水库。贺庄水库：位于泉林镇、泗河干流上游。该水库1970年12月开始兴建，1976年10月竣工，控制面积174km²，总库容8300万m³，兴利库容2320万m³。由于该水库渗漏比较严重，多年平均渗漏量1513万m³，约占兴利径流量的50%，多年平均可利用量只有1227万m³，占总库容的17.6%，该水库设计灌溉面积11.4万m²，有效灌溉面积1.5万亩，现实际灌溉面积0.1万亩。华村水库：位于泗水县大黄沟乡百家汪村北，在泗河的支流黄沟河中游，1959年开工兴建，1960的主体工程竣工。控制面积129km²，总库容6820万m³，兴利库容2520万m³，设计灌溉面积8.6万亩，有效灌溉面积4.5万亩，现实际灌溉面积3万亩。小型水库：泉林泉域内共有小（一）型水库4座，总库容979万m3，兴利库容607万m3，流域面积41.78km²，设计灌溉面积1.31万亩，实灌面积0.62万亩，详见表3.1。塘坝：全县共建塘坝285座，总库容795万m3，有效灌溉面积2.04万亩，详见图3.4。29 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例图3.3泉林泉群分布图表3.1泉林泉域小（一）型水库统计表流域面积总库容兴利库容设计灌溉面积实际灌溉面积水库名称（km²）（104m3）（104m3）（万亩）（万亩）张家庙水库4132850.150.03石猪河水库7.851521010.30.09西故安水库16.1180840.30.08青界水库13.835153370.560.4230 济南大学硕士学位论文图3.4研究区内主要河流水系、泉群及水库分布图3.1.1.3地形地貌泗水县地势南北高、中部低，由东向西倾斜。南部及北部主要分布是低山丘陵区，面积为738.57km2，占全县总面积的67.6%；中部为泗河河谷平原区，面积为353.22km2，占全县总面积的32.4%。境内地貌类型多种多样，按其形态可以划分为三种类型：低山、丘陵和山间平原。大地貌属泰山群沂蒙山区边缘，中地貌属鲁中南丘陵山区。全县山丘众多，大小山头共561个，其中海拔500米以上的有11个，北部的凤仙山最高，海拔608米，南部的长峰峪山次之，海拔574米，泉林泉域DEM（数字高程模型）见图3.5。31 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例图3.5泉林泉域DEM图3.1.1.4水文地质概况在大地构造分区上，整个泗水县属鲁中南台隆二级构造区，基底为太古界泰山群，盖层有古生界寒武系、奥陶系、石炭系、新生界第三系和第四系。在泗水南北山区，泰山群地层广泛出露，面积为429km2；南部泰山群地层以寒武系地质为主，与泰山群地层呈角度不整合接触，在北部山区也有零星分布，面积约有164km2；奥陶系地层主要分布在泗水县中部、泗河南岸及泗水县东北部，分布面积约为110km2；石炭系地层主要分布在泉林镇附近，仅出露本溪组面积2km2；新生界第三系主要分布在泗北地区，出露面积24km2；第四系松散堆积物主要沿泗河河谷及山间谷地发育，由冲积、冲洪积、残坡积等松散堆积物组成，出露面积349km2；另外，泗水县南北山区有少量岩浆岩出露约2km2。泗水单斜断裂凹陷为较完整的水文地质单元，受构造切割又划分为多个次一级独立的水文地质单元，泗水南部岩溶裂隙水由于受独角断裂、仲都断裂的切割，被分割成三个次一级独立的单斜断块水文地质区：苗馆-泉林水文地质区、代家庄-西高水文地质区、芦城-安德水文地质区。研究区的水文地质主要为苗馆-泉林水文地质单元，位于泗水县东部，独角断裂以东。该区以归山—马泉庄一线地表32 济南大学硕士学位论文分水岭为界，分为两个亚区：泉林水文地质亚区和苗馆水文地质亚区。（1）泉林水文地质亚区该区位于泗水县的东部，广泛分布着寒武、奥陶系岩层，面积约102.95km²。东部南部以泗水县县界为界，南部以泗水县县界和太古界变质岩为界，西部以归山-马泉庄一线地表分水岭为界与苗馆亚区相接；北部以岩店-石漏断裂西界至县界为界。另外该区的地下水主要补给来源为大气降水，其次为地表水的渗透补给。地下水的径流条件因受构造、岩性、地貌条件的影响和控制，比较复杂。泉林以东地区，地下水由东及东北向泉林汇集运动，在泉林受石炭系，第三系弱透水岩层的阻挡上升形成泗水地区最大的泉群—泉林泉群，集中排泄地下水（见图3.6、图3.7）。泉林水文地质亚区，是面积较大，补给条件最好的水文地质区。主要富水岩层为中奥陶灰岩，分布面积广，岩溶裂隙发育。由于北东、北东东小型张扭性断裂较多，形成了良好的利于汇聚与赋存的地下水通道，进一步形成了西自石缝、泉林，东至临湖、北近台一带泗水地区最大的富水地段。主要含水岩层为中奥陶四、五、六段灰岩，岩溶裂隙发育，其深度小于230m，且比较均匀；地下水位埋藏深度（除泉眼周围接近或高出地表外）一般为15~25m。而泉林泉群、石缝泉群和石漏泉群出露位置距离近，比较集中。（2）苗馆水文地质亚区该区主要为寒武、奥陶系岩层，分布面积90.4lkm²。锶含量达标的苗馆乡安驾峪自流井、泗河街道办事处鲍王泉分布于该水文地质单元内。北纪埠-南陈一带矿泉水带位于该区，为该区的补给区和径流区，面积40.11m²。南部为太古界变质岩，东以归山-马泉庄一线地表分水岭为界；北部为阻水边界，以岩店-石漏断裂、奥陶系灰岩与第三系泥岩、砂砾岩弱透水岩层断裂接触；西卧独角断裂为界，独角断裂为一压扭性断裂。东盘由寒武、奥陶系岩层组成，西盘由奥陶系，第三系岩层组成。由于两盘地形、岩性的差异及断裂带本身构造岩的阻水作用，致使东西两盘地下水无水力联系。该区大气降水是地下水的唯一补给水源，南部低山丘陵区的寒武系灰岩接收大气降水补给后，地下水由南向北运动，进入北部中奥陶系灰岩分布区，由于地形东高西低，地势向西北倾斜，同时受到北西西向断裂的制约，地下水流向转向33 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例北西。但在零九公路以西，地下水仍由南向北运动。在地下水径流区，由于基岩大部分裸露，同时接收大气降水的补给，地下水运动至该区西北部边界，受岩店—石漏断裂的阻挡，沿灰岩溶蚀裂隙上升形成泉水，排出区外。图3.6泉林泉水文地质剖面图图3.7泉群成因图（左：石缝泉群右：泉林泉群）3.1.2社会环境概况泗水县辖2个街道办事处（济河街道办事处、泗河街道办事处），8镇（金庄镇、泗张镇、泉林镇、苗馆镇、星村镇、柘沟镇、中册镇、杨柳镇）3乡（圣水峪乡、大黄沟乡、高峪乡），592个行政村（居）、其中20个社区居委会、598个自然村。中共泗水县委、泗水县人民政府设在泗河街道，为全县政治、经济、文化中心。2013年末泗水全县常驻人口54.23万人，其中城镇人口19.98万人，全年出生人口6190人，出生率9.83‰；死亡人口2921人，死亡率4.64‰；全年净增加34 济南大学硕士学位论文人口3269人，自然增长率5.19‰。实现生产总值135.42亿元，同比增长13.0%。三次产业结构比例为24.9：42.9：32.2。农林牧渔业实现总产值63.06亿元，实现增加值33.76亿元，同比增长3.9%。工业总产值完成133.98亿元，同比增长12.3%，全社会固定资产投资总额达到101.2亿元，同比增长24.6%，财政总收入6.85亿元，同比增长25.4%，城镇居民人均可支配收入为18276元，同比增长13.4％，农民人均纯收入为8701元，同比增长14.8％。工业生产良好，服务业稳定发展。总体上泗水县经济基础较薄弱，产业结构比较单一，缺乏完整的产业体系，但发展潜力非常大，并将带动旅游业的发展。3.2生态系统现状调查（1）自然属性指标地形坡度：泗水县大部分地区处于低山丘陵地带，地形坡度较大，地表与地下径流非常畅通，并且泉林泉域的泉眼大部分出露在半山腰，为地表径流提供了良好的条件，详见图3.8。土壤性状：泗水县的土壤类型主要为棕壤、潮土、褐土，土层深厚，结构良好，耕作层20-40cm，耕层有机质含量1.2%以上，全氧0.08-0.09%以上，水解氮70mg/kg以上，速效磷20-30mg/kg，速效钾110mg/kg，土壤pH值7.2左右，富含磷、硒微量元素，具有良好的保肥、保水能力。有研究者[56]在2009年对泉林泉群风景区的土壤进行理化性质测定，测得土壤中含氮3mg/L，含磷30mg/L，含钾76mg/L，有机质0.114mg/L，为紧砂土，土壤类型为水下土壤，其颗粒细小、均匀、无杂质。研究区域的土壤类型具体的详见图3.9。植被覆盖率：通过调查，整个泗河流域目前开发建设比较少，主要以种植农作物为主，山区原始植被覆盖较好，具有较好的涵养水源的功能，山区林草覆盖率60%，山前冲洪积区上覆第四系覆盖层，主要种植农作物，农作物覆盖率60%，泉水的泉眼周边主要为高大的乔木，低洼的池塘周边芦苇等低矮的灌木，覆盖率50%以上。35 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例图3.8泉林泉域地形坡度图图3.9泉林泉域土壤分布图36 济南大学硕士学位论文物种丰富度：泉林泉群整体面积不大，2009年有学者[56]对其细致的调查研究，发现植物种类繁多，群落类型复杂，其中水生草本植被统计30余种。比如从群落垂直结构上看，包括了挺水、漂浮和沉水植物三种类群；从群落分布来看，广泛的分布于泉眼周边，具有较高的密度。笔者于2014年7月份在泉林风景区的趵突泉周边及其下游水中采集水生植物9种，分别为水芹、竹叶眼子菜、穗状狐尾藻、轮藻、水绵及藓类等，详见图3.10和图3.11，大多为沉水植被，多数植物周年生长旺盛，生殖方式主要是无性生殖，不同种类的植物对水深适应范围差异较大。图3.10泉林泉群水生植物取样（左：水芹中：竹叶眼子菜右：穗状狐尾藻）图3.11泉林泉群水生植物取样（左：轮藻中：苔藓右：水绵）对于水生动物的取样，由于缺乏此方面的研究及其取样技术的限制，所以本次取样较少。采用网捕法分别在不同的泉域地点：石漏泉群的单双石佛泉、朝阳洞泉的下游、漏砂泉及石漏新泉的下游、泉林风景区内的趵突泉周边取样，共网捕4种水生动物，分别为水黾、麦穗鱼、扁卷螺、细足米虾及其幼体等水生动物，详见图3.12。37 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例通过对泉林泉域水生动植物的取样，可大体表征此研究区域内具有较高的物种丰富度。图3.12泉林泉群水生动物取样（从左到右依次为：水黾、麦穗鱼、扁卷螺、细足米虾及其幼体）含水层特性：研究区岩溶发育强烈且相对均匀，管道多呈网络状发育，含水层给水度大，透水性好，疏干和补给易于实现，具有较强的调蓄水资源能力。含水层介质的稀释能力小，使岩溶潜流带生态系统健康受损的趋势较大。泉水流量变化动态：泉林泉群水出露于奥陶系灰岩北部阻水断裂的南侧，属于上升泉，且大部分以泉群的形式出现，其中以泉林泉群流量最大，石缝泉群、石漏泉群次之，泉林泉群历史最大流量达到12.84万m3/d，泉林泉群、石缝泉群及石漏泉群三大泉群最大流量达到23.56万m3/d。泉林泉群30多年来泉涌量呈逐年下降趋势，在枯水季节泉林泉群流量由1981年的1.34m3/s降到目前的0.15~0.3m3/s（2014年5月），见图3.13。图3.13泉林泉群枯水季节泉流量过程线38 济南大学硕士学位论文水质：2014年7月份对泉林泉域离岩溶泉眼较近的出流区进行水质取样检测，取样地点如下图3.14所示，选取水质指标中常见的NO--3—N、NO2—N、DO、总氮、总磷等12项指标，对30个水质监测点进行水质综合指数计算。根据熵值分析法[67]，计算评价指数W：jnWjwiyij。(3.1)i1计算出各站点的水质综合评价指数如表3.2所示。图3.14泉林泉域水质取样点39 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例表3.2泉林泉域部分监测点水质综合评价指数统计表泉群序号名称综合指数1红石泉0.07292响水泉0.07313趵突泉0.073泉林风景区4漏斗泉0.07335泉林泉群北出口0.07371双石佛泉0.0678石漏泉群2黑虎泉0.07353黑山泉0.0734安山寺泉0.06911东蒲玉河大泉0.07412东蒲玉河二泉0.0664安山寺泉群3老苹果行泉0.07784西沟泉0.07375天齐村泉0.07336漏牛泉0.07597老寨山泉0.0741石缝泉0.0582潘坡泉0.0532石缝泉群3双石缝泉0.05354石液泉0.06365石壑泉0.05841安家欲泉0.0762青龙山泉0.07533圣水仙泉0.07484二十里铺泉0.0729其他泉群5马泉0.07376响泉0.07317白仲泉0.07318鲍村泉群0.07479张庄泉0.0778借鉴和分析相关的文献资料[67]，同时结合水质综合指数的计算，从而确立水质评价标准，可分为5个等级，取值在0.00~0.20（表3.3所示），其计算的结果越接近0.20，表明水质越好；结果越接近0，水质则越差。40 济南大学硕士学位论文表3.3水质评价标准等级综合指数所处状态I0.00~0.03水质很差II0.03~0.06水质较差III0.06~0.10水质一般IV0.10~0.15水质较好V0.15~0.20水质非常好从表3.2和表3.3中可看出：石缝泉群的4个泉水的水质综合评价指数均小于0.06，水质较差，其他泉群的水质综合评价指数均在0.06~0.08，水质一般。笔者于2014年7月份对泉眼实际调查，发现离村民生活较近的出流区水质差，含有较多的NO-_3N。原因可能是泉群补给区内大部分生活污水直接排放，村民农药、化肥无节制使用，泉水多次回用高密度养鱼，垃圾废品随意丢弃，且农业沟渠中的污水未经处理直接排入河体，使泉群整体水质标准不断下降。实地调查时现场拍摄照片如图3.15所示。图3.15左：石缝泉右：响水泉（2）整体功能性特征指标水文调蓄功能：泉林泉群补给区共有深井152眼，工业、生活用水井54眼，农业灌溉98用水井眼，同时已建成蓄水工程数量为27座。图3.16石漏泉群的黑虎泉41 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例环境缓冲功能：潜流带可看作一个过滤器、反应器。它在一定程度上对营养元素或者污染物起着物理、化学和生物的过滤作用，进一步会阻止或减少这些物质在地表水、地下水之间的迁移与转化。比如本次研究测得某地表水中的NO-_2N约为0.15575mg/L，而地下水中的含量约为0.0365mg/L，降低了约0.11925mg/L。栖息场所规模大小：根据调查统计，泉林泉域岩溶山区面积为206.85km2，平原区面积为59.28km2。泉林泉域面积266.13km2，占整个泗水县行政区域总面积的23.8%，从而为水生动植物提供了充足的育雏地和栖息地。休闲娱乐功能：根据《2013年泗水县国民经济和社会发展统计公报》，全县各个景区接待游客高达270万人次，旅游总收入已达到24亿元，2011年旅游总收入为19.23亿元，增长了19.58%。深入实施“生态立县”战略，充分发挥泗水县生态、泉水等自然资源优势。位于泉林泉域的著名的风景区主要为：泉林泉群风景名胜区、安山寺风景区及万紫千红生态养生旅游度假村。其中泉林泉群风景名胜区是一处以观泉赏景、亲水、品鱼、休闲度假为主的省级名胜风景区，作为泗水县重点发展旅游区，年吸引游客高达20万人次左右，见图3.17和图3.18。图3.17泉林泉群风景名胜区图3.18泗水安山寺风景区（3）经济社会与环境影响指标人口自然增长率：根据2013年《泗水县国民经济和社会发展统计公报》，泗水县全年出生人口6190人，出生率9.83‰；死亡人口2921人，死亡率4.64‰；全年净增加人口3269人。2007年—2013年泗水县人口平均自然增长率为4.36‰。物质生活指数：本次研究以泗水县农民人均纯收入进行统计衡量，近期泗水县农民人均纯收入可达7582元/年。工业用水重复率：根据2013年《泗水县国民经济和社会发展统计公报》，42 济南大学硕士学位论文泗水县工业用水重复率为73%。工业废水达标处理率：根据《济宁泗水2012年统计年鉴》，泗水2012年工业废水排放总量达1349.655万吨，废水排放达标率100%。生活污水处理率：由于研究区域主要所属为农村，根据实地考察，各个村落几乎没有集中处理生活污水站，而是将污水向邻近的河道倾倒，所以生活污水处理指数＜50%。化肥使用强度：根据《济宁泗水2012年统计年鉴》，若以泉林镇为例，2012年全年施用化肥总计7139100千克，其中氮肥3706200千克，磷肥741000千克，钾肥293900千克，复合肥2398000千克；化肥折纯量合计3331673千克，其中氮肥1481928千克，磷肥253117千克，钾肥241591千克，复合肥1355037千克。农作物总播种面积约为134440亩，即每亩地使用化肥约53.1千克。农药使用强度：根据《济宁泗水2012年统计年鉴》，若以泉林镇为例，2012年农药使用量为21530千克，即每亩地使用农药量为0.16千克。环保投入：根据2013年《泗水县国民经济和社会发展统计公报》及泗水县环保局相关报道，泗水县COD削减量全年达1290.24吨，NH_3N削减量达62.16吨，NOx削减量达409.52吨。全县境内全年空气质量保持优良，重点排污企业均实现了达标排放废水，饮用水源地水质达标率保持100%，其中泗河出境断面水质已经达到III类标准，共创建市级以上生态村高达486个。2013年全县支出完成211686万元，节能环保支出则4913万元，占总支出的2.3%，比去年同期增长36.5%。相关政策法规的制定及贯彻力度：近几年泉林泉群的泉流量一直在减少，2014年上半年本区的降雨量比较少，而年初气温较高，农业灌溉大量取用地下水，使地下水位持续下降，造成泉林泉群喷涌量急剧降低，甚至绝大部分泉眼已经干涸。当地相关部门逐渐加大对泉林泉域的保护，改善发展利用规划，2014年开始拟定《济宁市泗水县泉林泉域保护与利用规划》，下一步拟出台制定一系列的相关保护措施。对泗水县部分乡镇的村民实行调查问卷，对于潜流带生态系统保护和了解的程度比例如下图3.19所示。43 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例图3.19对潜流带生态系统保护的了解程度对比地下水开采程度：2012年泗水县地表水供水量4712万m³，水资源开发利用率为21.0%；当地地下水供水量（不包括微咸水）为3219万m³，开采率为22.3%。随着开采技术水平的提高，地下水开采量逐年增加，其多年日均开采量详见图3.20，泉域内生活与农业灌溉多年取用地下水开采量见图3.21。根据1980年—2012年泉林镇地下水测井资料，泉林镇在5月份水位下降速率大约为0.11m/a，9月份水位下降速率为0.103m/a，即泉林镇地下水位下降速率大约为0.1m/a。图3.20泉林泉域地下水多年日平均开采量图3.21泉林泉域生活与农业灌溉多年取用地下水量变化趋势44 济南大学硕士学位论文1989年山东地矿局地质工程勘察总公司，在《齐鲁钢铁公司泗水水泥厂供水水文地质可行性研究报告》中，通过泉流量衰减分析法，分析出泉林水源地的地下水资源量为12.97万m³/d，可开采量为10.05万m³/d。主要用于村民生活用水、部分工业用水、农业灌溉及渔业养殖。根据2011年水利普查结果，年取用地下水生活用水量199.87万m3，工业15.67万m3，合计215.54万m3，见表3.4。表3.4泉林泉域2011年生活与工业取用地下水量（万m3/a）乡镇生活取用地下水工业取水量合计泉林镇109.683.11112.79苗馆镇41.9010.1352.03泗张19.550.0619.61大黄沟乡28.742.3731.11合计199.8715.67215.54潜流带受胁迫状况：以泉眼周边各种人类活动为基础，包括抽水、洗衣、割草放牧、硬化建设及围垦等。目前整个泉林泉域目前有养殖户大约75家，大量的抽取地下水用于养殖，大约占全县养殖业取用地下水量的90%以上；周边生活垃圾肆意丢弃，潜流带受到严重的人类各种干扰活动，如图3.22所示。(a)(b)(c)(d)图3.22泉林泉域岩溶潜流带各种人为干扰活动45 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例3.3评价区域的空间划分本文利用由ESRI出品的地理信息系统系列软件Arcgis进行空间区域的叠加划分，首先是对每个数字化和属性赋值后的评价指标进行区对区的空间叠加分析，形成新的区域文件。通过对数据的收集和整理拟采用具有明显分区特征的指标属性分区图进行空间叠加分析：含水层特性的分区、地下水开采程度的分区、土地利用现状的分区、物种丰富度的分区、潜流带受胁迫状况分区、景区划分（休闲娱乐功能）及环保投入程度分区，详见图3.23至图3.29所示。对上述7个指标分区进行空间合并操作后，共形成了265个新分区。根据第二章有关岩溶潜流带生态系统健康评价标准及等级的划分进行赋值打分，其属性结果见表3.5至表3.11所示。图3.23泉林泉域含水层介质类型的分区图46 济南大学硕士学位论文图3.24泉林泉域地下水开采程度的分区图（单位：万m³/a·km2）图3.25泉林泉域土地利用分区图47 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例图3.26泉林泉域物种丰富度分区图图3.27泉林泉域潜流带受胁迫状况分区图48 济南大学硕士学位论文图3.28泉林泉域风景区（休闲娱乐功能）分区图图3.29泉林泉域环保投入程度分区图49 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例表3.5利用Arcgis进行空间合并后形成新分区的属性表休闲开采休闲娱潜流带受开采土地利含水层潜流带受所属乡物种丰富土地利用含水层特环保投物种丰富娱乐环保投Id程度乐功能胁迫状况Id所属乡镇程度用类型介质类胁迫状况镇度评分类型评分性评分入评分度评分功能入评分评分评分评分评分评分型评分评分评分1泗张镇6884710821泗张镇687496102泗张镇6884910822泗张镇688896103泗张镇6874710823泗张镇688896104泗张镇6874910824泗张镇6888910105泗张镇6884710825泗张镇688496106泗张镇6884910826泗张镇687496107泗张镇6888710827泗张镇6874910108泗张镇6888910828泗张镇687896109泗张镇6874710829泗张镇68789101010泗张镇6878710830泗张镇68710961011泗张镇6878910831泗张镇687109101012苗馆镇6888710832苗馆镇68710961013苗馆镇6888910833苗馆镇68710961014苗馆镇6878710834苗馆镇687109101015苗馆镇6878910835泉林镇10656661016泉林镇108710961036泉林镇106566101017泉林镇108710961037泉林镇106510661018泉林镇10876961038泉林镇1065106101019泉林镇108710961039泉林镇10656661020泉林镇108710961040泉林镇106566101050 济南大学硕士学位论文表3.6利用Arcgis进行空间合并后形成新分区的属性表物种丰休闲娱物种丰含水层休闲娱开采程土地利用类含水层特潜流带受胁环保投开采程土地利用潜流带受胁环保投Id所属乡镇富度评乐功能Id所属乡镇富度评介质类乐功能度评分型评分性评分迫状况评分入评分度评分类型评分迫状况评分入评分分评分分型评分评分41泉林镇10656961061泉林镇108569101042泉林镇106569101062泉林镇108766101043泉林镇106566101063泉林镇108769101044泉林镇10656961064泉林镇108766101045泉林镇106569101065泉林镇108769101046泉林镇10676661066泉林镇10878961047泉林镇106766101067泉林镇108789101048泉林镇10676961068泉林镇108710961049泉林镇106710661069泉林镇1087109101050泉林镇1067106101070泉林镇108710661051泉林镇106710961071泉林镇1087106101052泉林镇1067109101072泉林镇108710961053泉林镇10676661073泉林镇1087109101054泉林镇106766101074泉林镇10876961055泉林镇10676961075泉林镇108769101056泉林镇106769101076泉林镇108766101057泉林镇106766101077泉林镇108769101058泉林镇108566101078济河街道5671098659泉林镇108569101079济河街道567898660泉林镇10856961080济河街道5681098651 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例表3.7利用Arcgis进行空间合并后形成新分区的属性表物种丰休闲娱物种丰含水层休闲娱开采程土地利用类含水层特潜流带受胁环保投开采程土地利用潜流带受胁环保投Id所属乡镇富度评乐功能Id所属乡镇富度评介质类乐功能度评分型评分性评分迫状况评分入评分度评分类型评分迫状况评分入评分分评分分型评分评分81济河街道5688986101济河街道5871098682济河街道56710986102济河街道587898683济河街道5678986103济河街道5871098684济河街道56710986104济河街道587898685济河街道5888986105济河街道5871098686济河街道5888986106苗馆镇6671098687济河街道5868986107苗馆镇6881098688济河街道5868986108苗馆镇688898689济河街道58810986109苗馆镇687898690济河街道5888986110苗馆镇687898691济河街道5878986111苗馆镇6871098692济河街道5878986112苗馆镇687898693济河街道58710986113苗馆镇6871098694济河街道5878986114苗馆镇6871098695济河街道5888986115泉林镇108710961096济河街道5888986116泉林镇108710961097济河街道58810986117泉林镇10876961098济河街道5888986118泉林镇108810961099济河街道5878986119泉林镇108869610100济河街道5878986120泉林镇108810961052 济南大学硕士学位论文表3.8利用Arcgis进行空间合并后形成新分区的属性表物种丰休闲娱物种丰含水层休闲娱开采程土地利用类含水层特潜流带受胁环保投开采程土地利用潜流带受胁环保投Id所属乡镇富度评乐功能Id所属乡镇富度评介质类乐功能度评分型评分性评分迫状况评分入评分度评分类型评分迫状况评分入评分分评分分型评分评分121泉林镇108869610141泗张镇68889104122泉林镇1087109610142泗张镇68849104123泉林镇1087109610143泗张镇68889104124泉林镇108769610144泗张镇688109104125泉林镇108769610145泗张镇6884964126泗张镇68649104146泗张镇68849104127泗张镇68889104147泗张镇68889104128泗张镇68849104148泗张镇68789104129泗张镇68789104149泗张镇68747104130泗张镇68749104150泗张镇6874964131泗张镇68847104151泗张镇68749104132泗张镇68849104152泗张镇68787104133泗张镇68889104153泗张镇68789104134泗张镇68849104154泗张镇6878964135泗张镇6888964155泗张镇68789104136泗张镇68889104156泗张镇68710964137泗张镇68889104157泗张镇687109104138泗张镇68847104158济河街道567109104139泗张镇68849104159济河街道58889104140泗张镇68887104160济河街道5878910453 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例表3.9利用Arcgis进行空间合并后形成新分区的属性表物种丰休闲娱物种丰含水层休闲娱开采程土地利用类含水层特潜流带受胁环保投开采程土地利用潜流带受胁环保投Id所属乡镇富度评乐功能Id所属乡镇富度评介质类乐功能度评分型评分性评分迫状况评分入评分度评分类型评分迫状况评分入评分分评分分型评分评分161济河街道58789104181苗馆镇685109104162济河街道587109104182苗馆镇68569104163济河街道58789104183苗馆镇68749104164济河街道587109104184苗馆镇68789104165苗馆镇665109104185苗馆镇68787104166苗馆镇66569104186苗馆镇68789104167苗馆镇667109104187苗馆镇687109104168苗馆镇66769104188苗馆镇6878964169苗馆镇68889104189苗馆镇68789104170苗馆镇688109104190苗馆镇68710964171苗馆镇68849104191苗馆镇687109104172苗馆镇68887104192苗馆镇68710964173苗馆镇68889104193苗馆镇687109104174苗馆镇68889104194苗馆镇68769104175苗馆镇68889104195泉林镇106566104176苗馆镇68889104196泉林镇106569104177苗馆镇68849104197泉林镇106710664178苗馆镇68889104198泉林镇106710964179苗馆镇688109104199泉林镇1067109104180苗馆镇68889104200泉林镇10676610454 济南大学硕士学位论文表3.10利用Arcgis进行空间合并后形成新分区的属性表物种丰休闲娱物种丰含水层休闲娱开采程土地利用类含水层特潜流带受胁环保投开采程土地利用潜流带受胁环保投Id所属乡镇富度评乐功能Id所属乡镇富度评介质类乐功能度评分型评分性评分迫状况评分入评分度评分类型评分迫状况评分入评分分评分分型评分评分201泉林镇106769104221泉林镇1087109104202泉林镇106766104222泉林镇108769104203泉林镇106769104223泉林镇108769104204泉林镇108566104224泉林镇1087109104205泉林镇108569104225泉林镇10878964206泉林镇10856964226泉林镇108789104207泉林镇108569104227泉林镇108710964208泉林镇108769104228泉林镇1087109104209泉林镇1087109104229泉林镇1087106104210泉林镇1087109104230泉林镇108710964211泉林镇1087109104231泉林镇1087109104212泉林镇108766104232泉林镇108789104213泉林镇108769104233泉林镇10876964214泉林镇108869104234泉林镇108769104215泉林镇1088109104235泉林镇1087109104216泉林镇108869104236泉林镇108766104217泉林镇108869104237泉林镇108769104218泉林镇108869104238泉林镇108769104219泉林镇108789104239大黄沟乡667109104220泉林镇1087109104240大黄沟乡6676910455 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例表3.11利用Arcgis进行空间合并后形成新分区的属性表物种丰休闲娱物种丰含水层休闲娱开采程土地利用类含水层特潜流带受胁环保投开采程土地利用潜流带受胁环保投Id所属乡镇富度评乐功能Id所属乡镇富度评介质类乐功能度评分型评分性评分迫状况评分入评分度评分类型评分迫状况评分入评分分评分分型评分评分241大黄沟乡68569104254星村镇66769104242大黄沟乡688109104255星村镇68889104243大黄沟乡68869104256星村镇68889104244大黄沟乡68869104257星村镇68869104245大黄沟乡68869104258星村镇68869104246大黄沟乡687109104259星村镇68769104247大黄沟乡68769104260星村镇68769104248大黄沟乡68789104261星村镇68769104249大黄沟乡68769104262星村镇687109104250大黄沟乡687109104263星村镇68789104251大黄沟乡68789104264星村镇68769104252大黄沟乡68769104265星村镇68769104253大黄沟乡6876910456 济南大学硕士学位论文3.4评价指标的筛选及权重的确定3.4.1指标的筛选主成分分析法是对原有复杂的数据进行简化的一种方法。它主要是设法将原来众多的具有一定相关性的n个指标，重新组合成一组新的互相无关的综合性指标。通常选取F1（第一个线性组合，即第一个综合指标）作为第一主成分，即Var(F1)方差最大，包含的信息最多。如果F1不足以代表原来的n个指标的信息，再考虑选取第二主成分F2，且F1包含的信息不用出现在F2中，即covF1,F20，依次类推可以构造出第三、第四、……第n个主成分，主成分的模型如下：F1a11x1a21x2an1xnF2a12x1a22x2an2xn(3.2)Faxaxaxn1n12n2nnn上述方程同时满足以下条件：222○1每个主成分的系数平方和为1，即：aaa1i1,2,m1i2ini○2主成分之间互不相关，即：covF1,F20○3主成分方差依次递减，即：VarFVarFVarF12n对于本论文指标的筛选，采用SPSSStatistics17.0软件，进行主成分因子分析，选出7个指标作为第一主成分，其累积方差贡献率为86.494%，各指标的相关系数矩阵、特征值及累积贡献率、碎石图、因子载荷矩阵、因子得分系数矩阵、因子得分协方差矩阵等分析结果如下表3.12至表3.16、图3.23所示。57 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例表3.12各个指标的相关系数矩阵相关政物质与植被地下水潜流带生活污策法规含水层地形能量交覆盖泉流量开采程物种丰受胁迫水文调环境缓休闲娱环保投水处理化肥施的贯彻特性坡度水质换性能率大小度富度状况蓄功能冲功能乐功能入指数率用强度力度含水层特性1.000-.238-.025.000.046.002-.326.019-.202-.087-.117.151.002.199.199.199地形坡度-.2381.000.236.208.270.213.219-.241-.018-.002-.092.094-.018.051.051.051水质-.025.2361.000.940.362.920.051-.825.152-.312.046.265-.326.295.295.295物质与能量交.000.208.9401.000.377.960.012-.768.188-.386.070.312-.382.272.272.272换性能植被覆盖率.046.270.362.3771.000.368.211-.337.057-.134.000.239-.211.091.091.091泉流量变化.002.213.920.960.3681.000.003-.746.174-.383.057.316-.366.270.270.270地下水开采-.326.219.051.012.211.0031.000-.038.193.096.060.011-.051-.362-.362-.362程度物种丰富度.019-.241-.825-.768-.337-.746-.0381.000-.046.431.090-.231.215-.591-.591-.591潜流带受胁迫-.202-.018.152.188.057.174.193-.0461.000-.012.092-.078-.446-.180-.180-.180状况水文调蓄功能-.087-.002-.312-.386-.134-.383.096.431-.0121.000-.176-.211.200-.704-.704-.704环境缓冲功能-.117-.092.046.070.000.057.060.090.092-.1761.000-.053-.090-.107-.107-.107休闲娱乐功能.151.094.265.312.239.316.011-.231-.078-.211-.0531.000-.260.148.148.148环保投入指数.002-.018-.326-.382-.211-.366-.051.215-.446.200-.090-.2601.000-.021-.021-.021生活污水.199.051.295.272.091.270-.362-.591-.180-.704-.107.148-.0211.0001.0001.000处理率化肥施用强度.199.051.295.272.091.270-.362-.591-.180-.704-.107.148-.0211.0001.0001.000相关政策法规.199.051.295.272.091.270-.362-.591-.180-.704-.107.148-.0211.0001.0001.000的贯彻力度58 济南大学硕士学位论文表3.13因子解释原有变量的总方差初始特征值提取平方和载入成份合计方差的%累积%合计方差的%累积%15.40033.74833.7485.40033.74833.74822.97318.58352.3312.97318.58352.33131.4028.76061.0911.4028.76061.09141.2958.09569.1861.2958.09569.18651.0286.42675.6131.0286.42675.6136.9906.18981.802.9906.18981.8027.7514.69386.494.7514.69386.4948.6854.28490.7789.5193.24594.02310.4262.66596.68811.3402.12398.81012.098.61099.42013.058.36299.78214.035.218100.000152.337E-161.460E-15100.00016-3.289E-16-2.055E-15100.000提取方法：主成份分析。图3.23因子的碎石图59 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例表3.14因子的载荷矩阵成份1234567含水层特性.128-.364-.265.673.065.056.358地形坡度.211.289.658-.153.171-.050-.109水质.790.477.024.094-.307.045-.005物质与能量交换.794.494-.065.121-.254.063-.027性能植被覆盖率.377.368.247.191.403.136.538泉流量变化.786.483-.056.132-.257.064-.041地下水开采程度-.163.552.315-.285.328.080.124物种丰富度-.875-.167-.176.042.181.070-.036潜流带受胁迫状况.025.488-.458-.337.110-.481.131水文调蓄功能-.701.268.208.305-.252-.170.016环境缓冲功能-.023.170-.423-.384.012.747.037休闲娱乐功能.366.144-.019.475.497.160-.524环保投入指数-.319-.430.512-.019-.354.294.086生活污水处理率.775-.588.040-.162.080-.071.021化肥施用强度.775-.588.040-.162.080-.071.021相关政策法规的贯.775-.588.040-.162.080-.071.021彻力度提取方法:主成分分析法。a.已提取了7个成份。60 济南大学硕士学位论文表3.15因子得分系数矩阵成份1234567含水层特性-.054.000-.045-.639.371-.072-.014地形坡度.040-.014-.147.452.135-.189.119水质-.087.343-.075-.027-.074.002-.083物质与能量交换-.088.325-.033-.058-.079.040-.019性能植被覆盖率.015-.062-.005-.140.849.022-.120泉流量变化-.091.326-.044-.055-.091.033-.006地下水开采程度.001-.115.053.324.375.089-.008物种丰富度(%)-.056-.217.050-.070.000.103.129潜流带受胁迫状况.041-.057.638.018.001-.114-.233水文调蓄功能-.260.106-.112-.069-.054-.291-.094环境缓冲功能.013.012-.117-.009.039.859-.006休闲娱乐功能-.028-.069-.030.074-.127.000.928环保投入指数-.032.077-.547.064.010.053-.254生活污水处理率.282-.065.015.029.006-.043-.040化肥施用强度.282-.065.015.029.006-.043-.040相关政策法规的贯.282-.065.015.029.006-.043-.040彻力度提取方法:主成分分析法。旋转法:具有Kaiser标准化的正交旋转法。构成得分。表3.16因子得分协方差矩阵矩阵11.000.000.000.000.000.000.0002.0001.000.000.000.000.000.0003.000.0001.000.000.000.000.0004.000.000.0001.000.000.000.0005.000.000.000.0001.000.000.0006.000.000.000.000.0001.000.0007.000.000.000.000.000.0001.000提取方法:主成分分析法。旋转法:具有Kaiser标准化的正交旋转法。61 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例由因子得分协方差矩阵可以看出，这7个主成分因子没有相关性，即可用这7个主成分因子代替原来的所有的指标。同时结合因子的载荷矩阵，选取系数绝对值大的对应变量作为7个主成分因子，分别为：物种丰富度、化肥施用强度、地形坡度、含水层特性、休闲娱乐功能、环境缓冲作用及水质指标。3.4.2权重的确定对上述得出的7个主成分因子，采用第二章所述的AHP-IMP耦合指标权重计算模型进行指标权重的计算。（1）利用层次分析法确定主观权重首先构造判断矩阵，采用九标度法，AB判断矩阵即为目标层与准则层的判断矩阵，见表3.17。建立好AB判断矩阵后，利用层次分析法（AHP）确定指标权重。用MATLAB编程计算出AB矩阵的特征值，归一化后的特征AB向量即为AB矩阵的权重。计算出为：AB=（0.08460.12820.24980.16260.16300.12190.0900）AB对其进行一致性检验，CR0.026＜0.1，满足一致性要求，说明权重分配比较合理。表3.17AB判断矩阵含水层介物种环境缓冲休闲娱化肥施AB地形坡度水质质类型丰富度功能乐功能用强度含水层介111/31/21/21/21质类型地形坡度111/31112水质3312122物种211/21122丰富度环境缓冲2111112功能休闲娱乐211/21/2111功能化肥施用11/21/21/21/211强度62 济南大学硕士学位论文（2）利用改进的熵权法确定客观权重利用公式(2.8)—(2.11)求得各指标的客观权重，见表3.18所示。表3.18基于改进熵权法的各指标权重计算结果含水层介物种丰环境缓冲休闲娱乐化肥施用指标地形坡度水质权重之和质类型富度作用功能强度客观权重0.13820.14910.14080.13850.13810.13750.15771（3）综合权重的计算利用公式(2.13)求得各指标的综合权重统计表，如表3.19：表3.19综合权重统计表指标主观权重客观权重综合权重含水层介质类型0.08460.13820.0824地形坡度0.12820.14910.1346水质0.24980.14080.2477物种丰富度0.16260.13850.1587环境缓冲作用0.16300.13810.1586休闲娱乐功能0.12190.13750.1181化肥施用强度0.09000.15770.09993.5评价模型计算按照公式(2.13)得出Y：YT=（0.361140.492740.493310.458340.448410.403320.503340.547680.466880.434540.547680.463530.542260.463530.542260.412070.412070.554470.35920.412070.561540.616480.513280.513280.458340.556340.537640.535820.513280.540740.540740.569730.569730.569730.239030.54210.491750.293970.239030.239030.357130.357130.239030.357130.357130.344770.29190.357130.39970.293970.412070.412070.344770.239030.497270.357130.239030.239030.357130.357130.357130.307830.391530.29190.357130.506270.4190.533730.412070.293970.2939763 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例0.464930.412070.357130.357130.273430.391530.527540.605810.633280.552940.580410.552940.580410.534480.621740.568880.587340.633280.621740.621740.534480.580410.552940.605810.605810.633280.500080.603280.568880.633280.587340.667680.552940.580410.569730.62260.542260.542260.542260.569730.542260.569730.569730.446470.412070.357130.480870.373070.446470.407470.446470.721340.357130.373070.561540.513280.458340.513280.509060.379610.614410.547680.564070.547680.547680.513280.517210.527140.468940.547680.492740.616480.540740.458340.527140.616480.513280.379610.492740.606440.468940.616480.582080.529210.540740.522280.480510.453040.400180.453040.480510.453040.480510.569730.516850.672960.567660.542260.569730.624930.463530.542260.730190.542260.645460.590530.629530.6570.55820.569730.567660.57460.48940.463530.75120.581040.542260.542260.569730.675460.569730.675460.620530.344770.357130.293970.412070.464930.239030.462870.239030.357130.239030.357130.357130.357130.357130.412070.412070.412070.239030.357130.373070.491370.357130.436430.357130.38460.412070.464930.357130.357130.412070.38460.38460.412070.39360.293970.464930.412070.331730.357130.462870.35920.239030.615560.338670.544750.489820.489820.597620.489820.489820.645890.650490.595550.596590.595550.684890.464420.569120.629950.47780.505260.6110.583530.583530.583530.530660.47780.532730.584560.55710.68673）由公式(2.14)至公式(2.18)计算出不同分点的目标函数P(i,k)的值，其中ik1,k2,n;k2,3,n，这里n取值为265，计算结果见表3.20所示。64 济南大学硕士学位论文P(i,k)表3.20不同分点的目标函数的计算结果ik=2k=3k=4k=5k=6k=7k=8k=9k=10……k=263k=264k=26530.00(2)40.00(2)0.00(4)50.00(2)0.00(4)0.00(5)60.01(2)0.00(6)0.00(6)0.00(6)……760.42(38)0.38(35)0.35(66)0.35(66)0.28(66)0.24(69)0.23(69)0.21(69)0.20(69)770.42(38)0.38(35)0.35(66)0.31(38)0.28(66)0.24(69)0.23(69)0.21(69)0.20(69)780.45(35)0.41(35)0.37(66)0.34(38)0.30(66)0.27(69)0.24(78)0.23(78)0.21(78)……1931.50(78)1.12(78)1.05(108)0.91(165)0.85(167)0.80(167)0.76(167)0.71(167)0.69(165)1941.51(78)1.13(78)1.06(167)0.91(165)0.85(167)0.80(167)0.76(167)0.72(167)0.69(165)1951.55(78)1.17(78)1.09(108)0.96(165)0.91(195)0.85(195)0.80(195)0.76(195)0.72(195)……2352.44(195)1.67(195)1.29(195)1.22(195)1.07(195)1.01(195)0.97(195)0.92(195)0.88(195)2362.46(195)1.69(195)1.31(195)1.24(195)1.09(195)1.03(195)0.98(195)0.94(195)0.90(195)2372.51(195)1.75(195)1.36(195)1.29(195)1.15(195)1.09(237)1.03(237)0.98(237)0.94(237)……2632.85(78)2.38(195)1.83(237)1.45(237)1.38(237)1.23(237)1.17(237)1.13(237)1.08(237)……2642.86(78)2.40(195)1.83(237)1.45(237)1.38(237)1.23(237)1.17(237)1.13(237)1.08(237)……0.00(264)2652.89(78)2.45(195)1.85(237)1.47(237)1.40(237)1.25(237)1.19(237)1.14(237)1.10(237)……0.00(265)0.00(265)65 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例根据表计算的数值，绘制目标函数P(n,k)及其非负斜率(k)随着分类数k变化的P(n,k)k曲线和(k)k曲线。由于本次试验数据比较多，随着分类数k的增大，目标函数P(n,k)和非负斜率(k)逐渐减小，且相邻的两者之间数值彼此接近，为便于画图比较，所以取k值最大为30，见图3.24。图3.24P(n,k)和(k)随分类数k的变化曲线从图中可以看出，P(n,k)k曲线在k4时出现拐点，同时非负斜率(k)在k4时取得最大值，因此分析认为，k4为较优的分类数目。3.6评价结果及分析3.6.1评价结果根据Fisher最优分割数学模型计算的结果可知，将265个小的分区合并为4大区域较为合适，即将265个样本分为4类，由表3-20知P(n,k)P(265,4)1.85，*相应的分点即为jj237，即第4个分类为Hy,y,y；然后把k44237238265前236个样本分为3类，查表得P(236,3)1.69，即j195，得出第3个分类为3*Hy,y,y；再把前194个样本分为2类，查表得P(194,2)1.51，即3195196236*j78，得出第2个分类为Hy,y,y；从而得到第一个分类227879194*Hy,y,y。1127766 济南大学硕士学位论文根据上述分类利用Arcgis软件进行265个小空间区域的分类合并，共合并为四大类，分别为健康区、相对健康区、相对不健康区及不健康区，具体如图3.25。图3.25泗水县泉林泉域岩溶潜流带生态系统健康评价分区图3.6.2结果分析（1）评价结果的合理性分析评价结果为“健康”的区域主要分布在泉林泉域的东南部，即泉群分布较广的风景区范围，面积约为79.02km2，占研究区域的13.56%。受风景区管理保护的影响，该区域的村民比较注重对泉群的保护，政府部门对此区域的环保投入程度较高。评价结果为“相对健康”的区域主要分布在泉林泉域西南部，面积大约为276.51km2，占研究区域的47.45%。该范围内含有部分泉群，为低山丘陵区，耕地较少，且与泗水县市区距离较近，大部分村民生活用水采用自来水，面源污染较轻。评价结果为“相对不健康”的区域主要分布在泉域的东部，即泉林镇东部，67 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例面积大约为64.65km2，大约占11.09%，该区域内土地类型主要是耕地，村民大量的开采地下水及施用农药化肥。部分泉眼周边面源污染较严重，且泉水多次回用高密度养鱼，生活垃圾随意丢弃，农业沟渠中的污水未经处理直接排入河体，且部分河塘的表面发生富营养化现象。评价结果为“不健康”的区域主要分布在泉林泉域的北部，面积162.58km2，约占27.9%，北部泉群相对较少，且大部分泉眼已干涸，周边面源污染较严重，且含水介质类型主要为污染潜势较大的砂岩、砾岩、砂砾石等。上述等级评价结果与现状调查情况较为一致，因此，本次构建的岩溶潜流带生态系统健康评价模型对于研究区有较好的适用性。（2）评价结果的归因解释根据泗水县泉林泉域岩溶潜流带生态系统不同健康程度分区图，同时结合三大特征及实地考察来看，在自然属性指标中，影响其健康程度的主要因素有水质、物种丰富度、含水层特性及地形坡度；整体功能性指标中主要是环境缓冲作用、休闲娱乐功能和栖息地规模；经济社会与政治环境指标中，影响因子主要是环保投入指数、农药及化肥的施用强度、政策法规的贯彻力度及潜流带的受胁迫状况。泗水县泉林泉域岩溶潜流带生态系统表现出不同区域不同的健康程度，原因主要概括为两方面；一方面是自然因素，整个泗水县降水年际变化大，加上近几年降雨稀少，导致泉流量逐年减少，部分泉眼甚至已干涸，不同区域的物种丰富度及栖息地面积逐年下降，导致生态系统的初级生产能力不同程度的下降，从而进一步导致泉林泉域岩溶潜流带不同区域的生态系统结构，整体功能性及经社会济与政治环境的投入资金不协调发展。另一方面是人为活动因素，泉眼遭受不同程度的污染破坏（尤其针对距离村民生活较近的裸露的泉眼），农药及化肥不同程度的施用量，政府对不同区域的关注程度，村民对环保意识的强弱及相关政策法规的贯彻力度大小，这些都会导致泉林泉域岩溶潜流带生态系统呈现不同的健康程度分区。68 济南大学硕士学位论文第四章泗水县泉林泉域岩溶潜流带生态系统保护对策根据对济宁市泗水县泉林泉域岩溶潜流带生态环境的调查，结合泉林泉域水资源开发利用状况、泉域地形地貌、地质构造、含水层岩性等水文地质自然条件和周边社会环境状况，泗水县水利局同山东省水利科学研究院编制了《济宁市泉林泉域水源保护与利用规划》，以“保泉、观泉、泉水利用”为主线，维持泉水持续喷涌为目标，进而达到岩溶潜流带生态系统的可持续发展。旨在泉水方面提出合理、切实可行的工程与管理保护措施，为泗水县泉林泉域保护、水资源的可持续利用提供借鉴，为维持泉域内泉水持续喷涌提供技术保障，进而为泉林泉域岩溶潜流带生态系统的保护提供科学依据。（1）生态系统的保护与修复潜流带生态系统的保护主要是运用生态学原理对潜流带进行宏观调控和管理。而潜流带生态系统的修复则指对于那些已遭受到污染破坏的潜流带通过生物工程或者生物技术，并朝着良性循环方向进行逐步的恢复。生态系统的保护不仅可以改善潜流带水体的生态环境，还可以提高其生态系统的物质生产能力。因此环保部门应制定相应的保护措施，同时加强污染地区的治理修复。对于污染区域，要广泛开展调查，摸清污染源，制定相应的治理政策。如通过制定农药、化肥的施用范围及提高利用农村各种废弃物和畜禽养殖业废水的技术等相关措施，从而最大限度的减少农业和村民生活造成的面源污染。对于那些已污染的区域可通过生物修复技术逐步改善。（2）限制大规模人类活动的胁迫影响本地区地下水水资源较为丰富，主要用于村民生活用水、部分工业用水、农业灌溉及渔业养殖。随着技术水平的提高，地下水开采量逐年增加，但是不能盲目开采。过量开采地下水，会引起“地面沉降”，持续的地面沉降，不仅会改变区域的地貌形态和地表水的自然排泄条件，甚至造成洪涝灾害频发，局部农田低洼，常年积水，对农业发展存在潜在的威胁。（3）建立水生态补偿机制水是生态环境和社会经济发展的制约性因素，它需要通过一定的水量、水质、水力特性及水文条件来持续地发挥作用。通过现场实际调查与GIS数据处理结69 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例合，掌握泉域范围内现状的土地利用情况，确定泉域的直接、间接补给区范围，根据岩性、构造、土地利用情况等对泉域补给区进行保护区划分，但是一般来说地下水保护区的划分，不同程度上限定了各级保护区的开发项目类型和强度，只有建立水生态补偿机制，才能更好地协调保护区范围内地下水资源开发利用、污染物排放以及地下水生态系统、岩溶潜流带生态系统保护之间的冲突。一是建立和完善有利于水生态补偿的收费体系，约束和引导地下水资源合理的开发；二是在地下水评价基础上，完善水生态补偿的方式和渠道，鼓励社会参与；三是积极引导、扶持区域走生态发展的道路，优化产业结构，如发展本地区的生态旅游等。（4）完善融资机制，拓宽环保投资渠道近几年，泗水县政府环保投入逐年增长，但仍不能完全满足改善环境质量的需要，如农村水利基础设施工程的比例不高，大部分农村没有统一的生活垃圾回收站、生活污水处理场设施等。加大政府对农村环保设施的投资力度，拓宽环保投资及资金筹措渠道（如银行贷款、招商引资、股份制、租赁等形式），加大对水利的投入，积极筹集水利建设基金，建立完善与农村相适应的多元化环保产业投融资机制。促进环境科技创新，提升环保技术水平。规划治理区域、制定治理目标、分解治理责任、落实治理任务。积极推进生态环境保护与建设，全面实现“生态立县”，“节水保泉”工程。泗水县政府一直深入实施“生态立县”的战略，充分发挥本县得天独厚的生态、泉水等自然资源优势，2010年被评为“山东省最佳旅游生态县”，成功举办了中国泉乡（泗水）首届泉水节，2013年已成功列入山东省乡村旅游率先突破县。以创建“山东省旅游强县”为抓手，以“突破泉林、突破泗张”为着力点，建立以泉林泉群、雷泽湖、青龙山等为核心的东部泉林泉水文化生态旅游区，集泉、园、湖、山为一体的新兴旅游景观，以万紫千红为核心，着力开发安山寺、黄山林场、圣公山等在内的圣源农业生态旅游区。（5）建立完善的法律体系，加大执法力度岩溶潜流带生态系统保护中可能需要相关的法律制度用来解决不同利益关系间的矛盾，为此，应推动相关法律、法规和条例的制定和完善。进一步强化生态系统的保护执法责任，落实执法巡查制度、举报投诉制度及违法追究制度。70 济南大学硕士学位论文（6）做好宣传工作，提升全民生态保护意识岩溶潜流带生态系统的保护是一项社会性、群众性很强的工作，广大村民的自觉参与是社会基础，同时也要加强对各级领导的环保教育。通过政府支持、媒体宣传及学校教育等多种手段，普及有关潜流带生态系统保护的法律法规和方法措施，开展多样化的水生态安全教育与保护活动，提高水患意识、节水意识、水资源保护意识、水生态保护意识，使法规的强制性与公众的自觉性有机结合，鼓励村民积极参与，形成良好的氛围；专家和技术人员可通过申请与开展有关潜流带修复和保护的课题，并提出更加合理的保护和治理修复对策；加强社会舆论的监督作用，积极揭露违反、违规行为，鼓励和表扬积极分子，完善举报、信访以及听证制度；依托本地区的生态旅游，也可以建立游客教育服务中心，广泛的宣传潜流带生态系统保护的重要性。71 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例72 济南大学硕士学位论文第五章结论与展望5.1结论本文在总结国内外相关研究的基础上，对岩溶潜流带生态系统进行初步理论分析，构建了岩溶潜流带生态系统健康评价指标体系及评价模型，以济宁市泗水县泉林泉域为例，采用资料分析、野外调查、水质取样及水生生物的采集与鉴定等研究方法，对典型岩溶潜流带生态系统评价指标现状的进行数据挖掘分析；运用基于Fisher最优分割法的评价模型，系统识别典型岩溶潜流带生态系统健康状况；分析评价结果、检验评价模型的适用性，揭示影响岩溶潜流带生态系统健康的敏感性因子，并提出相关保护对策。本研究的主要结论如下：（1）岩溶潜流带生态系统可以描述为：在岩溶裂隙发育区，潜流带与其相关的生物群落及其周围环境组成的生态功能系统，系统内部及其环境之间不断地发生物质的交换和迁移、能量的转换与传输及信息的贮存与传递，同时不同的系统要素之间相互作用、相互制约，在不断的演变中，始终具有相对的稳定结构与功能。健康的岩溶潜流带生态系统是其生态服务功能能够实现、状态持续稳定、遇到干扰后系统可自我修复并能很快使其结构和功能恢复到健康的系统。（2）岩溶潜流带生态系统作为一个整体，其水文地质、水资源、水质、湿地、水生生物及人类活动等各个生境要素并不是孤立地起作用，而是与不同的生态要素综合作用，形成复杂的耦合。其影响因素主要包括自然因素和人为因素。自然因素包括地形地貌、水文地质、气候三方面，它们可直接影响其水流的动态、水位的高低、地表水与地下水的交换方向和强度；人为因素包括水利工程、土地利用以及两者的综合作用，主要是干扰地表水与地下水的水文交换路径，制约了潜流带生态功能的发挥。（3）综合考虑各类胁迫因子，从自然属性、整体功能性、经济社会与环境影响三大方面构建岩溶潜流带生态系统健康指标体系。同时构建了基于Fisher最优分割法的岩溶潜流带生态系统健康评价模型。主要包括以下步骤：对数据进行标准化处理；运用ArcGIS软件空间叠加技术，实现评价区域的空间划分；采用主成分分析法筛选评价指标；运用层次分析法（AnalyticHierarchyProcess，简称AHP）和改进的熵值法(ImprovedEntropyMethod，简称IEM)耦合模型73 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例（AHP-IEM），计算评价指标的权重；应用Fisher最优分割数学模型，对评价分区的属性数据进行聚类分析。（4）以济宁市泗水县泉林泉域为例，运用基于Fisher最优分割法的评价模型，将泉林泉域岩溶潜流带生态系统划分为四大类：健康区、相对健康区、相对不健康区及不健康区。评价结果表明：岩溶潜流带生态系统健康程度大体由东南部向西北呈逐渐降低的空间分布趋势，健康区、相对健康区、相对不健康区、不健康区分别占泉域面积的13.56%、47.45%、11.09%、27.9%。健康区、相对健康区主要分布风景区境内或周边，泉眼分布较多、耕地较少、面源污染较轻；相对不健康区主要分布在泉域东部，土地类型主要为耕地，村民大量的开采地下水及施用农药化肥，泉水多次回用高密度养鱼，部分泉眼周边面源污染较严重；不健康区主要分布在泉林泉域的北部，该区大部分泉眼已干涸，周边面源污染较严重，且含水介质类型主要为污染潜势较大的砂岩、砾岩、砂砾石等。上述评价结果与现状调查情况较为一致，因此，本次构建的岩溶潜流带生态系统健康评价模型对于研究区有较好的适用性。（5）通过对比分析评价结果与实际状况，可揭示出影响泉林泉域岩溶潜流带生态系统健康的敏感性因子：在自然属性指标中，影响其健康程度的主要因素有水质、物种丰富度、含水层特性及地形坡度；整体功能性指标中主要是环境缓冲作用、休闲娱乐功能和栖息地规模；经济社会与政治环境指标中，影响因子主要是环保投入指数、农药及化肥的施用强度、政策法规的贯彻力度及潜流带的受胁迫状况。（6）根据研究结果，提出的岩溶潜流带生态系统保护对策主要包括：生态系统的保护与修复；限制大规模的人类活动；建立水生态补偿机制；完善融资机制，拓宽环保投资渠道；建立完善的法律体系，加大执法力度；做好宣传工作，提升全民生态保护意识。5.2展望本文探讨了岩溶潜流带生态系统健康评价的指标和方法，在理论和实践方面对今后深入研究可提供参考。但是，限于笔者对评价岩溶潜流带生态系统健康的认识掌握水平，应继续着重加强以下两方面的研究：74 济南大学硕士学位论文（1）评价指标体系的筛选与完善。由于缺乏岩溶潜流带生态系统健康这方面的研究，以及自身生态系统复杂的特点，目前没有可供参考的岩溶潜流带生态系统健康评价的指标体系。所以本文在选取指标过程中，难免有所侧全，因此评价指标体系应根据区域生态系统典型特征进行筛选和完善。（2）原始数据的获取与处理方法。潜流带生态系统始终处于一种时空动态变化中，即使通过多种方法收集相关数据，但有的数据难以量化，不同的研究人员定性定量描述，不免产生较大的误差；另外对于潜流带的生物取样，缺乏此方面的研究及其受取样技术的限制，这对于整个评价的精确性和科学性有一定的影响。因此，研发原始数据的获取与处理技术也将有助于推动该方向的研究。75 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例76 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岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例82 济南大学硕士学位论文致谢不知不觉，来到济南大学资源与环境学院进行研究生阶段两年的学习已接近尾声。虽然短暂，但两年中所取得的点滴进步都与我的导师李福林研究员和校外导师陈华伟博士的悉心指导密不可分。他们严谨的治学态度、渊博的专业知识、崇高的人格魅力，特别是对待科学研究精益求精、实事求是的精神无时无刻不令我感动。在这两年研究生生活中，从科研学习，到为人处世，对我生活学习各个方面细致关怀，点点滴滴的成长经历让我铭记在心。在此，谨向我的两位导师致以深深的敬意和衷心的感谢。感谢资源与环境学院的徐征和院长、马振民教授、杨丽原教授、王维平教授、周保华教授……，谢谢他们在学习、工作上提供了很多的支持和帮助；感谢济南大学资源与环境学院为我提供了良好的学习环境。同时更要感谢山东省水利科学研究院水资源与水环境所的李晓所长，陈学群以及黄继文副所长，张欣、李冰、傅世东、王爱琴、管清花、刘健、林琳、唐漪等工程师，以及师姐尹莹、助理高飞、师妹李娜等。在水科院将近一年的生活，正是由于他们的陪伴和帮助，让我在学习和生活上度过了一道道难关，这段美好的时光让我永记！感谢室友田婵娟硕士、王玉凤（静姐）硕士、顾聪敏硕士在研究生期间学习、生活上给予的理解和帮助。祝愿大家都有美好的前程！特别感谢二十多年来一直为我默默付出的家人，感谢他们多年来在物质上和精神上给予我的支持，使我能够快乐成长，顺利完成学业。他们的亲情和关爱是我不断前进的动力！我定更加好好努力，迎接我接下来的生活，以此来回报他们的恩情。最后，再次感谢论文答辩委员会所有的专家在百忙之中对本论文进行批阅和指导！2015年6月83 岩溶潜流带生态系统健康评价研究—以泗水县泉林泉域为例84 济南大学硕士学位论文附录一、在校期间发表的学术论文1.YufengZhang,FulinLi,HuaweiChen.EnvironmentalCarryingCapacityofWaterConservancyScenicArea(A).EnergyandEnvironmentalProtection.(已录用）2.QinghuaGuan,FulinLi,XuequnChen,YufengZhang.Studyonthepresentsituationanddevelopmentofgroundwatermonitoringtechnology(A).AppliedMechanicsandMaterialsVols.580-583(2014)pp1946-1952.二、在校期间参加的项目1.水生态文明建设关键技术研究与示范（水利部公益性行业科研专项经费项目）；2.济南市平阴县洪范池泉群水资源调查与评价；3.济宁市泗水县泉林泉域水资源保护规划；4.十二五水专项南水北调课题。三、在校期间获奖情况2014—2015校级研究生三等奖学金85
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