典型城市生态风险评价与管理对策研究

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1、中国海洋大学博士学位论文典型城市生态风险评价与管理对策研究姓名：石洪华申请学位级别：博士专业：环境工程指导教师：丁德文20080610典型城市生态风险评价与管理对策研究摘要生态风险是指一种或多种应力(物理、化学以及生物应力等)作用而导致生态系统某些负面生态效应发生的可能性。生态风险评价是对生态风险引起的负面生态效应发生概率进行评价，并实施风险管理、防止或降低风险的过程。其目的是通过风险评价，为风险对策提供科学的信息，以便使污染或其它的一些生态环境损害降到最低程度。早期的生态风险评价，绝大多数是针对于人类(或人类环境)所受的风险

2、进行的。直到最近几年，由于全球生态环境的恶化，针对生态系统的风险评价才得到逐渐的重视。作为人类活动最集中的场所，城市是一类典型的社会一经济一自然复合生态系统，应成为生态风险研究的主要对象。城市生态问题的产生包括自然因素，如全球变化、地壳运动等；更主要的是人类自身生产、生活过程中造成的干扰。城市化是区域可持续发展的重要步骤，然而城市化过程与生态环境之间存在着各种各样的矛盾与胁迫，同时也伴随着生态风险的产生，评价城市化过程中诱发的生态风险，并找出各种生态风险变化的规律性，对城市未来的健康发展具有重要的现实意义。城市污染、气候变化(

3、如洪涝灾害等)等生态风险是当前城市发展的重要瓶颈。当前关于区域生态风险评价的研究主要集中在自然生态系统，对于城市的生态风险评价研究并不多见。本文以典型滨海城市——青岛市崂山区作为研究区域，系统剖析该区域典型生态风险，研究这些风险的特征及变化趋势，根据可靠性数学理论构建生态风险评价指标及其计量模型，对典型滨海城市空气污染、气温改变、降水量变化等生态风险进行评价，深刻剖析了其生态风险特征，进行评价，并根据均生函数、人工神经网络等现代数学工具开展预测研究。在国际流行风险管理模型VaR的基础上，构建了区域生态风险管理的EVR模型，并开

4、展了应用研究。考虑到城市生态系统的主体——人类对生态系统变化(风险)的响应，作者基于滨海城市这一人类生态系统的特征，构建了城市生态适宜度的数学模型，评价了研究区的生态适宜度及其演变趋势。最后，作者开发了滨海城市生态风险评估的决策支持系统软典型城市生态风险评价与管理对策研究件，作为滨海城市生态风险管理的重要手段。主要研究内容与结论如下：(1)根据可靠性数学思想，用风险度、可靠性指数、风险指数、系统持续稳定性指数、系统恢复性指数、整体损失度等指标构建了城市生态风险评价模型。该模型具有指标意义明确、计算便捷、针对性强等特点，并在崂山

5、区开展了应用研究。(2)根据生态风险评价模型，对青岛市崂山区2001—2005年空气污染生态风险及其演变趋势进行了研究。研究发现，2001．2005年间，多项风险评价指标均未见差异。但值得注意的是该区空气污染的恢复性指标明显提高。从2001年的45％，2002年的40％上升至2004年的60％、2005年的50％。这很大程度上反映了该区污染治理的力度加大：应对突发污染事件的能力增强，治理污染速度加快。同时，该区中度以上污染事故的发生率也明显减少。这是该区生态质量改善的重要标志之一。因此，整体损失度也呈下降趋势，2004年降为6

6、．44％。冬春两季仍是空气污染事故的高发期。5年来，冬季空气质量状况并未好转，反略有进一步滑坡的趋势。应当引起足够的重视。(3)用趋势分析、相关分析等方法对崂山区近50年降水资料进行分析，用极值估算、均生函数等方法建立了降水预测模型。对崂山区2005—2010年的年降水、各季节降水、旱涝等级、夏季暴雨频数等进行了预测。预测结果与2006年的实况基本吻合。研究发现：崂山区降水量季节变化较大，降水主要集中在夏、秋两季，冬、春两季降水明显偏少。年降水量的变化近20年来有趋稳定的势头，但夏秋两季有逐年下降的风险。(4)研究了崂山区50

7、年来气温变化趋势，发现该区发现，该区的气温升高主要发生在近20年间。1954．1975年共20年时间，未见明显的气温升高证据。而在198l一2004年均升高气温最低在0．035℃，最高达No．092。C，24年间平均每年升高0．052℃。这明显高于东南沿海地区平均水平。作者还建立了多输出的2类人工神经网络模型预测了未来10年温度变化趋势。(5)青岛市崂山区生念适宜度调控对策研究计算结果表明，1996—2004年，青岛市崂山区人类生态适宜度平均为57．40％，高于全国平均水平(50％)。同时，典型城市生态风险评价!j管理对策研究

8、我们注意到，该区的人类生态适宜度在经历了一个短期回落以后，已进入快速增长的时期。特别是近3年来，崂山区的生态适宜度均远高于全国平均水平，充分显示了该区强劲的综合竞争能力和可持续发展能力。(6)构建了生态系统风险管理的EVR模型，并基于MonteCarlo方法，以青岛市崂山区为