第一章研究背景与进展综述
1.1研究背景与意义
水作为生命之源，不仅是支持地球上生物生存繁衍的物质基础，也是支持人类生产生活和社会经济发展的重要保障。目前，多种原因引起的水资源危机已经成为全球性的环境问题，在很大程度上威胁着众多生物的生存，并严重制约着人类社会经济的发展（Biswas, 1991 ； Gleick, 1993； Shiklomanov, 1999)。探究水体污染的成因及如何进行有效的防治，是目前生态学、环境科学、地理学、化学等众多学科关注的热点问题（Downs，1972； Vickers，1999)。水体污染因素的主要来源是陆地，包括点源污染和非点源污染两种方式(Calder, 1998)。随着一系列针对性政策法规的出台，点源污染基本受到有效治理，而非点源污染因其分布范围广、潜伏周期长、形成过程随机性大、影响因子复杂、形成机理尚不清楚等原因而无法得到有效的控制，目前被广泛地认为是导致水体污染的最主要原因（Aim，1990； Line etal, 1998；陈利顶等，2002)。非点源污染的形成不仅与物质来源密切相关，而且在很大程度上取决于其空间分布与迁移过程，尤其是迁移路径上不同景观类型等对非点源污染物的释放增加和吸收截留的差异，将极大地影响非点源污染的最终结果（Ebbert&Kim，1998；陈利顶等，2003; Xiao&Ji, 2007)。景观的组成与格局对包括区域水文水生态在内的生态过程起到很大的决定作用（Fonnan& Gordon, 1986)。对非点源污染的形成与迁移过程而言，这种决定作用的发挥受到区域气候、土壤、地形、水系分布等自然地理条件和土地利用类型等人为条件的综合影响（Milllere/a/.，1998； Mosello et al., 2002；郭青海等，2009)，并随着空间尺度的变化表现出巨大的差异性(Allan 1997； Buck,etal, 2004；)。因此，从景观生态学的角度来研究多尺度景观背景因素对水文水质的影响成为极具研究价值的科学问题（0’Neill e?a/.，1997； Basnyat et al.,1999； Turnere?a/., 2004)。国外的相关研究幵始较早，国内则处于刚起步阶段，且现有的研究都关注受人为干扰较小且水系结构相对简单的区域，对人为干扰剧烈、水系复杂的区域研究较少。
太湖流域是我国重要的工农业基地和经济最发达、人口密度最高的区域之一，也是我国水质型缺水问题最严重的流域之一。近几十年来太湖流域社会经济发展迅速，人类活动强烈，导致区域用水量和污水排放量剧增，同时由于缺乏有效的污染防治措施，水环境问题日益严峻（高永年等，2010)。20世纪80年代初，太湖水质良好，以II类、中营养一中富营养水体为主，符合饮用水源地的水质要求。但近20年来，太湖水质恶化趋势明显，水质级别下降了两个等级，由原来的II类水为主到现在的以IV类水为主，富营养化程度上升了 1.5—2个等级，由20世纪80年代初期的以中营养一中富营养为主，上升到以富营养为主（钱益春等，2009)。2007年5月暴发的太湖蓝藻水华事件，严重影响了无锡等城市的供水，更是让太湖流域水环境治理问题成为全社会关注的焦点。据统计，2009年度太湖流域河流水质评价总河长5 582.1 km,全年仅有11.8%的评价河长水质达到或优于III类（水利部太湖流域管理局，2010)，水环境质量状况不容乐观。
目前，太湖流域是我国“三河三湖”重点水污染防治流域“三湖”之首，其水环境综合整治已纳入国家计划，流域涉及的江苏、浙江两省也通过各种水资源调控措施和污染物减排政策等加大太湖水污染防治力度。“十一五”期间，国家重大科技专项“水体污染控制与治理”在太湖流域投资5.86亿元，带动地方投资近12.56亿元。但是太湖流域的社会经济发展快速，加之流域独特的自然地理条件，也决定了太湖流域水环境综合治理的复杂性、长期性和艰巨性。近年来，国内外的研究者对太湖流域水环境状况分析和恢复治理等问题进行了大量的研究，也取得了一定的成果（秦伯强和罗潋葱，2004;李恒鹏等，2007;高永年和高俊峰，2010;胡建等，2011)。但是由于整个流域上长期观测资料获取困难，至今缺少在整个流域尺度进行的研究。
第二章研究区概况与研究方法
2.1研究区概况
2.1.1自然地理条件
太湖流域位于中国东部长江三角洲地区，E 199°3'-121°55'、N 30°7'~32°15'之间（图2.1)，北抵长江，东临东海，南滨钱塘江，西以天目山、茅山为界，面积3.69xl04km2，是长江三角洲地区的核心区域，行政区划分属江苏、浙江、安徽、上海三省一市（图2.2),其中江苏占52.6%，浙江占32.8%，安徽占0.6%，上海占14.0% (钱益春等，2009;高永年等，2010)。流域属亚热带季风气候区，是世界上最严重的气候脆弱区之一，雨水丰沛，气候湿润，四季分明，热量充裕。流域多年平均降雨量1 177 mm，降雨量季节变化明显，雨量分配不均，主要集中在每年的6—8月份，多年平均气温14.9?16.2 V,南高北低，呈讳向分布。冬季受大陆冷气团侵袭，盛行偏北风，气候寒冷干燥；夏季受海洋气团的控制，盛行东南风，气候炎热，降雨丰沛，台风频繁(钱益春等，2009;刘浏等，2010)。流域地势呈西南高东北低，四周高中间低的碟状地形，主要地貌包括山地丘陵（16%)和平原（68%)，其中山地丘陵主要分布在流域西部，平原主要分布于流域北部、东部和南部，高程均在3?4 m之间，比长江流域出口的最高水位低2?3m，比杭州湾的最高潮沙低5?6m。太湖位于流域的中心，是全流域的水利中枢（高永年等，2010;刘浏等，2010)。
太湖流域是长江中下游7个湖泊集中区之一。流域水域面积为5 551 km2,约占流域总面积的15%，其中湖泊面积3 160 km2 (按面积大于0.5 km2的水面积统计），占流域平原面积29 557 km2的10.7%，湖泊总蓄水量57168亿(史虹，2009)。流域主要水系属典型的平原河网，河道总长约1.2x105 km，平均密度达3.3 km/km2 (高永年，2010),三级以上河流密度约1 km/km2，河道总面积2 392 km2。
第三章 河流水质状况及时空分布特征................. 31-38
3.1 水质基本状况................. 31-34
3.2 空间分布特征................. 34-35
3.3 时间动态特征 ................. 35-36
3.4 小结................. 36-38
第四章 河流水质对景观背景的响应................. 38-45
4.1 景观因子作用的尺度相关性 ................. 38-40
4.1.1 结果与分析 ................. 38-40
4.1.2 讨论................. 40
4.2 景观因子与水质指标的相关性................. 40-44
4.2.1 结果与分析................. 40-43
4.2.2 讨论................. 43-44
4.3 小结 ................. 44-45
第五章 总结与展望................. 45-48
5.1 结论................. 45-46
5.2 创新点................. 46
5.3 展望................. 46-48
结论
本文基于2006—2010年太湖流域管理局公布的太湖流域80个重点水功能区水质监测断面的水质等级和超标指标数据，运用空间自相关和非参数检验等方法分析了相应时期内整个太湖流域的河流水环境状况、空间分布特征和时间动态特征，并结合相应区域的TM遥感影像、数字高程数据、河网分布数据和来源于年鉴的的降水量数据，运用冗余分析方法，研究了河流水质与土地利用、降水量、河网密度、高程和坡度等景观背景因子的关系及其尺度依赖特征，结果表明.
(1)2006—2010年，本研究所涉及太湖流域80个河道断面水质状况总体较差，5年和各年平均水质均以劣V类、V类和IV类为主，主要超标水质指标为总憐（TP)、氨氮（AN)、生化需氧量（BOD)、化学需氧量（COD)和溶解氧（DO)
(2)空间分布上，流域不同区位水质等级和主要水质指标超标频数均存在较大差异，其中在上游地区主要表现为林区和平原水网区的差异，下游地区主要表现为河段上下游间的差异。水质等级和各水质指标超标频数的分布表现出不同显著性的空间正相关特征。
(3)非参数检验结果显示，从水质等级角度来看，五年间绝大多数监测点水质均呈现出不同显著性的改善趋势；从水质指标超标频数角度来看，各指标超标频数的变化趋势差异较大，且不具同步性，除DO超标频数逐年降低外，其他各指标均有不同程度的波动性。对比2006和2010年，TP超标频数较显著降低，AN和DO超标频数极显著降低，BOD和COD则不显著增高。
(4)冗余分析显示太湖流域河流水质受到多种景观背景因子的综合影响，各种因子均在某些尺度上对水质有显著的解释能力，且因子对水质数据的解释能力均随尺度增加而变化，存在显著的尺度相关性。
(5)总方差贡献率在上下游随尺度增加表现出较为一致的变化趋势，并均在0.5—1 km和16 km左右两个尺度上具有较高的解释能力。在上游地区，自然湿地和坡度分别为较小尺度（1km)和较大尺度（16km)上解释能力最高的景观因子；在下游地区，河网密度和耕地分别为较小尺度（0.5km)和较大尺度（16 km)上解释能力最高的景观因子。
(6)各水质指标对景观背景因子的响应不同，且具有尺度依赖性和上、下游间的区位差异性。如，AN、TP、DO超标频数在上游主要与聚落用地正相关，在下游则与耕地、河网密度正相关；COD、BOD超标频数在上游主要与自然湿地负相关，与人工湿地正相关，在下游则主要与坡度负相关，与河网密度正相关。
参考文献
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