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河流分类生态修复理论、 方法与实例 读者对象:水利、水环境、地理学、景观等专业的院校师生及相关领域的科研、技术和管理人员
本书在河流生态系统和流域社会生态系统基础理论的基础上,分区分类从流域-河流廊道-河段多个尺度探究流域分区管控与河流分类生态修复的耦合效应,提供了系统治理理念,生态流量诊断-核算-配置,修复规划设计、评估和管理等理论技术,针对广西以及北部湾重点区域水生态修复治理存在的问题,从基础研究、专题研究和规划设计三个层面进行系统研究和规划设计,并提出了有针对性的解决方案。
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1、1997年9月-2001年7月,成都理工大学,资源勘查工程,工学学士学位
2、2003年9月-2006年7月,广西师范学院,地图学与地理信息系统,理学硕士学位
3、2010年9月-2014年1月,北京师范大学,地下水科学与工程,工学博士学位2、2006年7月-至今 南宁师范大学 地理科学与规划学院,教授
3、2005年2月-2006年1月广西桂能软件有限公司,软件开发。
4、2001年7月-2003年9月北京驰普网络科技有限公司,软件开发。自然灾害风险评估与区划、河流分类、河流管理、地理信息系统开发与应用在国内外著名学术期刊Journal of Hydrology, Geomorphology, Environmental Pollution, Water, Journal of Mountain Science等以第一作者或通讯作者发表学术论文50余篇,其中SCI源刊15篇、EI论文2篇、中文核心21篇;在科学出版社出版专著2部,申请发明专利4件。广西地理学会秘书长、广西水土保持学会理事、广西环境学会理事。
目录
序 前言 第一篇 理论方法篇 第1章 河流生态系统 3 1.1 引言 3 1.2 河流生态系统基本要素 6 1.2.1 水文过程 6 1.2.2 地貌过程 7 1.2.3 物理化学过程 11 1.3 河流生态完整性五大生态要素特征 16 1.3.1 水文情势时空变异性 16 1.3.2 河流地貌形态空间异质性 21 1.3.3 河湖水系三维连通性 24 1.3.4 水体物理化学特性 26 1.3.5 食物网结构和生物多样性 27 1.4 河流分级分类 29 1.4.1 河流分级系统 29 1.4.2 水利部“三类五级”河流分级分类方法 32 1.4.3 浙江河道分级方法 33 1.4.4 基于地貌特征的河流分类 34 1.5 河流生态系统面临的胁迫 38 1.5.1 水利工程 39 1.5.2 城市化 40 参考文献 41 第2章 流域社会生态系统 44 2.1 引言 44 2.2 国内外研究现状及分析 45 2.2.1 以经济目标为导向的水资源配置研究 45 2.2.2 面向生态与水文耦合的生态水文学研究 45 2.2.3 力图解释社会要素对水循环影响的社会水文学研究 46 2.3 流域社会生态系统建模 47 2.3.1 流域社会生态系统概化与表征 47 2.3.2 流域社会生态系统协同演化建模 48 参考文献 51 第3章 河流生态修复基础理论 53 3.1 引言 53 3.1.1 河流生态修复发展历程及启示 53 3.1.2 河流生态修复目标属性特征 62 3.2 河流生态系统结构与功能概念模型 66 3.2.1 河流连续体模型 66 3.2.2 洪水脉冲概念 66 3.2.3 串连非连续体概念 67 3.2.4 河流生态系统结构功能整体性概念模型 67 3.3 河流生态修复总体框架与治理策略 69 3.3.1 河流生态修复总体框架 69 3.3.2 河流生态修复治理策略 72 参考文献 73 第4章 流域系统治理 77 4.1 引言 77 4.2 山水林田湖草系统治理 79 4.3 系统治理策略 80 参考文献 81 第5章 生态空间 83 5.1 引言 83 5.2 生态空间分类 84 5.3 生态空间研究现状 85 5.4 河流生态空间研究现状 86 5.5 河岸带 87 5.6 生态边界 89 参考文献 89 第6章 独流入海河流健康评价指标体系研究 92 6.1 引言 92 6.2 中小河流健康主评指标特征及筛选 93 6.2.1 水文指标 93 6.2.2 水质指标 94 6.2.3 生物指标 95 6.2.4 生境指标 95 6.2.5 社会服务功能指标 95 6.2.6 指标相关性分析及管理目标衔接 96 6.3 独流入海河流健康评价指标体系构建 98 6.3.1 河流分类 98 6.3.2 个性指标 98 6.3.3 指标计算 100 6.3.4 评价方法 105 6.3.5 健康等级 106 参考文献 107 第7章 沉水植物中金属元素赋存与生态修复 109 7.1 引言 109 7.1.1 重金属污染来源及危害 109 7.1.2 沉水植物生物指示作用 111 7.1.3 沉水植物富集重金属 112 7.2 流域概况及站位布设 112 7.2.1 流域概况及主要沉水植物 112 7.2.2 样品的采集及处理 115 7.3 沉水植物中微量元素的分布特征 120 7.3.1 Zn、Cu、Pb、Cd、As元素在沉水植物中的分布 120 7.3.2 Zn、Cu、Pb、Cd、As元素之间的相互关系 122 7.3.3 Zn、Cu、Pb、Cd、As元素在不同沉水植物中的分布差异 122 7.4 同一沉水植物中的金属元素空间分布特征 125 7.4.1 黑藻 125 7.4.2 金鱼藻 127 7.4.3 狐尾藻 128 7.4.4 菹草 129 7.4.5 苦草 131 参考文献 133 第8章 河流分类保护与修复规划体系 135 8.1 分类原则 135 8.2 分类体系 135 8.3 生态修复目标 137 8.4 生态修复策略及方针 138 参考文献 139 第9章 河湖生态流量确定和保障体系 140 9.1 引言 140 9.2 研究思路与方法 140 9.3 生态流量“诊断-核算-配置”技术 142 9.3.1 多尺度耦合的生态流量分区分类 142 9.3.2 河湖生态流量综合核算方法 147 9.3.3 生态用水配置分析 149 9.4 生态流量“监测预警-考核评估-确权定责”全过程保障 153 9.4.1 生态流量监测预警技术体系 153 9.4.2 全国河湖生态流量目标评估考核方法及应用 155 9.4.3 全国重点河湖生态流量保障权责体系 156 第10章 河流生态修复工程技术体系 158 10.1 小流域综合治理 158 10.2 农业面源污染防控技术体系 160 10.3 河滨生态修复技术体系 161 10.3.1 物理措施 161 10.3.2 生态措施 165 10.3.3 化学措施 176 10.3.4 生物措施 176 10.3.5 修复措施比选 183 10.4 河口生态工程构建技术 184 10.5 流域生态补偿技术 185 10.5.1 基本框架 185 10.5.2 生态保护与修复活动生态补偿 186 参考文献 188 第11章 基于多媒体大数据的广西水文化变迁研究 189 11.1 引言 189 11.1.1 水文化的提出 189 11.1.2 水文化的构成 190 11.1.3 水文化的分类 190 11.1.4 水文化变迁 191 11.2 数据来源及方法 191 11.2.1 技术路线 191 11.2.2 《人民日报》媒体介质 192 11.2.3 网络爬取数据 193 11.2.4 NLPIR分词及文本可视化 193 11.3 数据处理 194 11.3.1 词库搭建 194 11.3.2 分词处理 194 11.3.3 降噪处理 195 11.3.4 文本可视化处理 195 11.4 广西水文化变迁 195 11.4.1 广西水文化关注度 195 11.4.2 广西水文化主题演变 196 11.4.3 广西水文化变迁轨迹 200 参考文献 203 第二篇 规划设计篇 第12章 广西国土生态修复空间分区及管控 207 12.1 引言 207 12.2 研究区概况 208 12.3 研究思路与方法 208 12.3.1 国土生态修复与生态系统服务 208 12.3.2 生态系统服务供需测算 210 12.3.3 生态系统服务供需匹配分析 210 12.3.4 数据来源 211 12.4 广西生态系统服务供给空间格局 211 12.5 广西生态系统服务供需匹配关联分析 212 12.6 广西县域国土生态修复空间分区与管控 213 参考文献 216 第13章 广西河流分类保护与修复模式 218 13.1 引言 218 13.1.1 规划分区 218 13.1.2 河流水系 219 13.1.3 水生态环境问题与风险 220 13.2 广西河流廊道保护与修复格局 222 13.3 千里(十二)长廊 225 13.4 亲水文化传承 231 13.5 河流生态廊道分类保护与修复规划 232 13.5.1 河湖生态流量保障 232 13.5.2 河湖生态空间管控 233 13.5.3 南流江生态廊道保护与修复 234 13.5.4 钦江生态廊道保护与修复 236 13.5.5 防城河生态廊道保护与修复 237 13.5.6 北流河生态廊道保护与修复 239 13.5.7 郁江生态廊道保护与修复 240 13.5.8 桂江生态廊道保护与修复 242 13.5.9 贺江生态廊道保护与修复 244 13.5.10 龙江生态廊道保护与修复 246 13.5.11 柳江生态廊道保护与修复 246 13.5.12 西江干流生态廊道保护与修复 248 13.5.13 右江生态廊道保护与修复 251 13.5.14 左江生态廊道保护与修复 254 第14章 贺州市龟石水库入湖口生态治理设计 256 14.1 概况及主要环境问题 256 14.1.1 概况 256 14.1.2 主要环境问题 257 14.2 治理思路 259 14.3 技术比选 260 14.3.1 人工湿地 260 14.3.2 蜂巢格室生态护岸 263 14.3.3 水库消落带植被恢复 265 14.3.4 河滨缓冲带 266 14.3.5 生态沟渠 268 14.4 巩塘河入江口水质净化工程设计 269 14.4.1 设计思路 270 14.4.2 生态沟渠 270 14.4.3 河滨缓冲带 273 14.5 富川县污水处理厂尾水提升工程设计 273 14.5.1 设计目标 274 14.5.2 设计原则 274 14.5.3 设计思路 275 14.5.4 设计方案 276 14.6 龟石水库水源区生态修复工程设计 288 14.6.1 设计思路 289 14.6.2 蜂巢格室生态护岸 289 14.6.3 水库消落带 290 14.7 沙洲河入湖口水质净化工程设计 290 14.7.1 设计思路 291 14.7.2 河滨缓冲区及河口修复区 291 第15章 钦州市茅岭江流域水生态修复工程 293 15.1 概况及主要环境问题 293 15.1.1 概况 293 15.1.2 主要生态环境问题 294 15.2 规划依据 297 15.3 治理思路 300 15.3.1 技术路线和总体思路 300 15.3.2 总体方案 302 15.4 污水处理厂尾水湿地工程 303 15.4.1 现状分析 303 15.4.2 污水处理厂尾水湿地设计 303 15.4.3 结构设计 307 15.5 生态护岸建设工程设计 308 15.5.1 设计目标及范围 308 15.5.2 工程设计 308 15.6 支流水生态修复工程设计 310 15.6.1 建设区域选择 310 15.6.2 工程设计 311 15.7 生态沟渠建设工程 312 15.7.1 建设区域选择 312 15.7.2 平面布置 313 15.7.3 工程设计 313 15.8 河滩地生态修复工程 314 15.8.1 平面布置 314 15.8.2 工程设计 315 15.9 削减量计算 315 15.10 乔灌木植物种植 321 15.10.1 施工技术 321 15.10.2 后期管护 323 第16章 北部湾陆海统筹生态环境修复方案 324 16.1 北部湾陆海统筹修复的需求 324 16.1.1 北部湾及其入海河流概况 324 16.1.2 北部湾环境质量及主要生态问题 325 16.1.3 北部湾生态环境问题溯源 329 16.2 北部湾陆海统筹修复总体方案 330 16.2.1 北部湾陆海统筹修复目标 330 16.2.2 北部湾陆海统筹修复技术路线 331 16.3 海湾和流域控制单元问题诊断 332 16.3.1 廉州湾生态环境问题诊断 332 16.3.2 钦州湾生态环境问题诊断 336 16.4 流域主要污染源解析及问题诊断 340 16.4.1 南流江流域污染源解析及问题诊断 340 16.4.2 西门江污染源解析及问题诊断 341 16.4.3 钦江污染源解析及问题诊断 342 16.4.4 茅岭江污染源解析及问题诊断 344 16.5 以海定陆污染物总量分配 344 16.5.1 近岸海域水质目标确定 344 16.5.2 以海定陆污染物总量分配方法 345 16.5.3 海域污染物总量分配 346 16.5.4 以海定陆流域污染物总量分配 349 16.6 北部湾陆海统筹修复对策 353 16.6.1 入海河流水污染防治对策 353 16.6.2 主要海湾及近岸海域污染防治对策 355 16.6.3 保护修复重要生态系统 357 16.6.4 提升能力加强生态环境监测网络建设 358 参考文献 359 第三篇 北部湾南流江流域生态修复专题篇 第17章 南流江水生态状况评估 363 17.1 引言 363 17.2 南流江概况 363 17.3 水生态状况调查评价 364 17.3.1 调查方法 364 17.3.2 多样性评价方法 365 17.3.3 鱼类多样性及保护对策 365 17.3.4 浮游植物多样性 370 参考文献 373 第18章 南流江流域水质状况评价与水质污染成因分析 374 18.1 引言 374 18.2 数据来源与方法 374 18.2.1 数据来源 374 18.2.2 水质评价方法 374 18.3 水质状况评价 376 18.3.1 单因子水质标识指数空间变化 376 18.3.2 综合水质标识指数空间变化 377 18.3.3 单因子水质标识指数年际变化 378 18.3.4 综合水质标识指数年际变化 379 18.4 水质污染成因 380 参考文献 381 第19章 不同空间尺度景观格局对南流江水质的影响 383 19.1 引言 383 19.2 数据来源与方法 384 19.2.1 空间尺度的建立 384 19.2.2 水质指标的选取及测定 384 19.2.3 土地利用类型的划分 384 19.2.4 景观格局指数 385 19.2.5 景观特征与水质相关性分析 385 19.3 景观特征与水质关联分析 386 19.3.1 水质空间变化特征 386 19.3.2 不同空间尺度陆地景观组成差异 387 19.3.3 景观特征与水质指标的Spearman秩相关分析 388 19.3.4 景观特征与水质指标的冗余分析 390 19.4 讨论 391 19.4.1 景观特征对水质影响 391 19.4.2 景观格局对水质影响 392 19.4.3 不同空间尺度景观特征对水质影响 392 参考文献 393 第20章 南流江流域生态安全格局构建与修复分区—生态系统服务视角 395 20.1 引言 395 20.2 研究方法 397 20.2.1 生态系统服务供给与需求的计算方法与模型 397 20.2.2 生态安全格局构建 400 20.3 南流江流域生态系统服务供给与需求分析 401 20.3.1 南流江流域生态系统食物供给服务供给与需求分析 401 20.3.2 南流江流域生态系统固碳服务供给与需求分析 402 20.3.3 南流江流域生态系统土壤保持服务供给与需求分析 402 20.3.4 南流江流域综合生态系统服务供需空间匹配 403 20.4 流域生态安全格局构建与分区管控建议 403 20.4.1 生态源地识别 404 20.4.2 生态廊道识别结果 405 20.4.3 生态节点 406 20.4.4 分区管控建议 407 参考文献 409 第21章 南方红壤区侵蚀性雨量标准及降雨侵蚀力时空变化 412 21.1 研究方法 412 21.2 流域侵蚀性雨量标准的确定 413 21.3 降雨侵蚀力的时间变化特征 415 21.3.1 降雨侵蚀力年际变化及突变 415 21.3.2 降雨侵蚀力季节和汛期、非汛期变化 416 21.4 降雨侵蚀力的空间变化特征 417 21.4.1 降雨侵蚀力整体空间格局变化特征 417 21.4.2 降雨侵蚀力空间变化趋势分析 418 参考文献 420 第22章 南流江流域土壤侵蚀特征分析 421 22.1 修正的通用土壤流失方程 421 22.2 土壤侵蚀因子 423 22.3 土壤侵蚀时间变化特征 424 22.4 土壤侵蚀的空间变化特征分析 427 22.4.1 流域土壤侵蚀的总体空间变化 427 22.4.2 基于渔网的侵蚀强度热点分析 428 22.4.3 基于不同市(县)区的侵蚀热点分析 429 22.4.4 基于不同海拔的侵蚀热点分析 432 参考文献 433 第23章 南流江水文连通性时空变化 434 23.1 引言 434 23.2 连通性指数 434 23.3 连通性指数空间分布 435 23.4 连通性指数空间变化 437 23.5 不同土地利用类型IC分布 438 23.6 不同土壤类型与植被对IC分布的影响 439 23.7 连通性指数与年径流量的关系 442 第24章 南流江泥沙输移比时空变化 444 24.1 泥沙输移比空间分布 444 24.2 泥沙输移比的空间变化 446 24.3 泥沙输移比与输沙量的关系 446 24.4 流域产沙量模拟与实测输沙量的关系 447 第25章 南流江流域泥沙收支平衡 449 25.1 引言 449 25.2 流域泥沙沉积量 449 25.3 流域泥沙沉积汇分布 449 25.4 流域侵蚀源空间分布 452 25.5 流域输沙量变化分析 452 第26章 南流江生态流量核算 455 26.1 引言 455 26.2 研究方法 455 26.3 生态流量计算 457 26.4 适宜生态流量确定 460 参考文献 461 第27章 南流江河流健康评价及修复对策 463 27.1 南流江分类分段 463 27.2 数据来源及方法 464 27.2.1 数据来源 464 27.2.2 不同河流类型健康指标权重计算 464 27.3 水文健康评价 467 27.3.1 生态流量满足程度 467 27.3.2 水文准则层得分 467 27.4 水质健康评价 468 27.4.1 水质优劣程度 468 27.4.2 水体自净能力 469 27.4.3 水质准则层得分 469 27.5 生物健康评价 470 27.5.1 鱼类多样性指数 470 27.5.2 浮游植物多样性指数 471 27.5.3 生物准则层得分 472 27.6 生境健康评价 472 27.6.1 河流连通性 472 27.6.2 河岸稳定性 473 27.6.3 河岸植被覆盖率 475 27.6.4 水土流失率 475 27.6.5 蜿蜒度 476 27.6.6 自然岸线保有率 476 27.6.7 生境准则层得分 476 27.7 社会服务健康评价 477 27.7.1 水资源开发利用率 477 27.7.2 公众满意度 478 27.7.3 灌溉保证率 479 27.7.4 防洪达标率 480 27.7.5 社会服务功能准则层得分 480 27.8 健康状况 481 27.8.1 分段健康状况 481 27.8.2 综合健康状况 484 27.9 分类管理对策 486 参考文献 488 第28章 南流江流域土壤硒含量空间格局与富硒产业布局 489 28.1 引言 489 28.2 数据来源与研究方法 489 28.2.1 数据来源 489 28.2.2 数据处理及分析方法 489 28.3 土壤硒含量统计分析 491 28.4 土壤硒含量的空间分布 492 28.5 土壤硒潜在环境风险评价 492 28.6 富硒产业布局 493 参考文献 495 附录:河岸稳定性调查表 496 彩图
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