汉江上游(陕西段)流域水生态承载力研究

1绪论 (1)

1.1研究背景和意义 (1)

1.2国内外技术现状 (1)

1.2.1国内外研究现状 (1)

1.2.2量化方法 (3)

1.2.3评判方法 (3)

1.3研究的主要内容 (4)

1.4研究方法与技术路线图 (4)

1.4.1研究方法 (4)

1.4.1技术路线图 (5)

2汉江上游（陕西段）流域概况及流域水生态功能分区 (7)

2.1流域自然概况 (7)

2.2流域社会经济概况 (7)

2.3流域水资源概况 (7)

2.4流域水环境概况 (8)

2.4.1污染排放情况 (8)

2.4.2汉江上游（陕西段）流域水质现状 (9)

2.5流域水生态概况 (10)

2.6汉江上游（陕西段）流域水功能分区 (10)

2.7本章小结 (11)

3流域水生态承载力理论研究 (12)

3.1流域水生态承载力的定义 (12)

3.2流域水生态承载力的概念模型 (12)

3.2流域水生态承载力的特性及影响因素 (13)

3.2.1流域水生态承载力的特性分析 (13)

3.2.2流域水生态承载力的影响因素 (14)

3.3本章小结 (15)

4汉江上游（陕西段）流域生态环境需水量 (16)

4.1生态环境需水量的研究内容 (16)

4.2建立流域生态环境需水量模型 (16)

4.2.1建立河道内生态环境需水量模型 (16)

4.2.2建立河道外生态环境需水量模型 (19)

4.3汉江上游（陕西段）流域生态环境需水量的计算 (19)

4.3.1汉江上游（陕西段）流域河道内的生态环境需水量计算 (19)

西安理工大学工程硕士专业学位论文

4.3.2汉江上游（陕西段）流域河道外的生态环境需水量计算 (25)

4.3.3汉江上游（陕西段）生态环境需水量的计算 (25)

4.3.4汉江上游（陕西段）流域鱼类生境面积 (26)

4.4本章小结 (26)

5汉江上游（陕西段）流域水环境容量的计算 (27)

5.1流域水环境容量的理论基础 (27)

5.1.1流域水环境容量概念 (27)

5.1.2流域水环境容量内涵 (27)

5.2设计水文条件 (27)

5.2.1计算设计流量 (27)

5.2.2计算平均流速 (28)

5.2.3确定评价因子 (29)

5.2.4确定水质降解系数 (29)

5.3污染物入河量现状及预测 (30)

5.3.1污染物入河量现状 (30)

5.3.2预测污染物入河量 (30)

5.4一维水量水质模型 (32)

5.4.1水量平衡基本方程 (32)

5.4.2一维水质模型 (32)

5.4.3模型求解 (33)

5.5流域水环境容量模型 (36)

5.5.1计算方法 (36)

5.5.2模型选择 (36)

5.5.3流域水环境容量测算 (37)

5.6本章小结 (40)

6汉江上游（陕西段）流域水生态承载力模型 (41)

6.1系统动力学概述 (41)

6.2流域水生态承载力SD模型的建模流程 (41)

6.3确定SD模型指标权重 (42)

6.3.1建立流域水生态承载力评价的指标体系 (42)

6.3.2指标体系权重的确定 (45)

6.4确定SD模型的边界条件 (48)

6.5系统中经济-社会-水生态的相互耦合关系 (49)

6.6构建SD模及验证 (50)

6.6.1模型构建 (50)

6.6.2模型中的主要方程 (52)

6.6.3模型有效性检验 (52)

6.7流域水生态承载力评估 (53)

6.7.1流域水生态承载力的量化模型 (53)

6.7.2流域水生态承载力的评估结果 (53)

6.8汉江上游（陕西段）流域水生态保护策略模拟与分析 (54)

6.8.1保护策略设计 (54)

6.8.2保护策略模拟与分析 (57)

6.8.3政策性建议 (62)

6.9本章小结 (63)

7结论与建议 (64)

7.1结论 (64)

7.2建议 (65)

致谢 (66)

参考文献 (67)

附录1 (72)

附录2 (75)

III

西安理工大学工程硕士专业学位论文IV

汉江上游（陕西段）流域概况

1绪论

1.1研究背景和意义

汉江是长江最大的一级支流，源头地区位于陕西省汉中地区宁强县。汉江上游（陕西段）流域覆盖陕西省南部，流域北部以陡峭雄伟的秦岭为界与关中盆地衔接，流域南部靠大巴山与四川省、重庆市相邻，流域西部紧挨嘉陵江流域，流域东部毗邻湖北、河南两省，汉江上游（陕西段）流域干流自西向东有汉中、月河等盆地。我国的南水北调中线工程是从丹江口水库引水[1]，其入库水量的主要来源是汉江上游流域，因此，汉江上游（陕西段）流域是南水北调中线工程最重要的水源地。

汉江上游流域富饶的自然资源和良好的生态环境，使得该区域成为陕西省关键的粮油、水电以及矿产资源开发基地。该流域作为我国南水北调中线工程和陕西省南水北调工程的重要水源地之一，承担着保护和涵养水资源、保障受水区供水的重大任务。因此，汉江流域可持续发展的根本在于生态环境的保护，其中该流域水生态承载力是汉江流域健康可持续的重要构成部分，是我国南水北调中线工程水源地的保护、汉江流域综合发展与发展前景的重要影响因素。为了能够有效地保护该流域水生态、水环境，发挥汉江流域显著的生态效应，确定汉江流域的水生态承载力，这样才能制定合理、长远的经济发展战略。

从宏观整体层面、复杂系统分解层面、地理空间分解层面深层次的分析汉江流域水生态系统，研究流域生态需水量、流域水环境容量、鱼类生境面积等要素与系统之间的联系，建立基于水功能分区的水生态承载力系统动力学模型。

1.2国内外技术现状

1.2.1国内外研究现状

最初的承载力观点起源于著名的逻辑斯蒂曲线，其内涵是在任何生态系统中，受某些特定环境因素的制约，生物群落数目的增加曲线将呈现出“S型”[2]。1953年，Odum 将承载力观点和逻辑斯蒂K值相互关联起来，从而给出了承载力的数学定义[3]。国际上专门针对流域水生态承载力进行的研究比较少，当用到与流域水生态承载力相关的研究内容时，通常都是采用：可持续利用的水资源量[4]、水资源的生态限度[5]以及水资源量的短缺程度[6,7]等进行描述。19世纪初，针对于承载力的研究是由T.C.Prins、A.C.Amaal 等学者给出的：集中在特定时间、地区内所能供给的最大种群个体的数量[8]。20世纪末期，Jacquie Coibum[9]以及美国URS公司[10]都先后对流域承载力进行了相关的研究，期间结合流域的特性有针对性的提出了承载力的概念，同时对与水环境承载能力的研究方法进行了总结和概括；Joardor等分析研究了水资源的供给量与水资源的需求量之间的关系，并且将研究所得的成果应用在发展城市的规划中[11]；Rijiberman等在实际应用中以