流域作为综合性的生态单元,是动植物生长繁殖和人类生产生活所依赖的必要场所,流域的生态变化影响着生活在其中的各种生物。生态风险是指生态系统受到外界胁迫作用如自然灾害、环境污染、人类活动等所承受的风险压力,进而影响或损害到整个生态系统的自身调节功能、生态结构、经济组成价值和生产能力。渭河是黄河的第一大支流,共流经甘肃、宁夏和陕西三个省份自治区,是西北地区重要的流域。随着社会经济的快速发展和人类活动的扩大,农业和居民生活需水量的提高、河岸带植被的破坏、农业面源和工业点源排放量增加等因素,致使流域水环境问题更加复杂化和多元化,水生态风险加剧,流域生态系统正面临着严峻的风险与挑战,严重制约了渭河流域的社会经济和生态文明的发展。本文以渭河流域为研究区,构建了流域生态风险综合评价概念框架,在渭河、径河和北洛河12个水文站点布设评价断面,基于物理、化学、生物三个要素对渭河流域进行了综合生态风险评价。其中物理要素以河岸带人类活动强度、河岸带植被缓冲带宽度、河岸侵蚀度、河水水量状况、水质状况、底质构成、栖息地复杂性、河流蜿蜒度8项指标对河流物理栖息地质量进行了评价;化学要素以河流沉积物中重金属Cr、Pb、Hg、As、Zn 5项重金属指标基于Hakanson潜在生态风险指数对沉积物重金属潜在生态风险进行了评价;生物要素以浮游动物的Shannon-Weiner多样性指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数和Simpson多样性指数4项指标对浮游动物群落结构进行了分析。研究结果为渭河流域的生态风险调控与生态恢复提供理论依据和技术支持。主要的研究结论为:(1)物理要素栖息地运用层次分析法进行了各指标权重的计算,其中河流形态与结构(0.5396)是决定渭河流域物理栖息地质量的关键组成,并且底质构成(0.2912)是决定河流形态与结构的关键指标。在水力几何上,b/f为1.079，大于1说明河道形态属于宽浅型；f<b表明随着流量的增加,渭河流域水深的增加量小于河道宽度的增加量。m/f为0.553,说明随着流量的增加,渭河流域水深的增加量大于流速的增加量。对于整个渭河流域来说,渭河、泾河和北洛河物理栖息地恢复应该在以综合水资源管理和水污染治理的基础上,提高河岸带植被缓冲区宽度和组成多样性,减少农业发展强度,提高环境流量保障比率。(2)化学要素对沉积物中Cr、Pb、Zn、As、Hg 5种重金属进行采样和分析,其平均值分别为59.5、43.625、68.3125、5.3717、0.0261mg/kg,其中Pb的平均值远大于陕西土壤背景值,Cr、Zn、Hg的平均值与陕西土壤背景值持平,As的平均值低于陕西土壤背景值。另外,Zn、Hg的变异系数相比较其他元素高,表现出来较剧烈的波动,受人类活动影响较大。对5种重金属进行Pearson相关性分析和聚类分析,结果得到渭河流域沉积物中Cr、Pb、Zn、As、Hg之间存在着显著的相关性(R为0.681-0.897,P<0.01),表明上述5种元素具有一定的同源性。将元素聚类分为两类的结果为:一类为Hg,另一类包括Pb、As、Zn和Cr。说明Hg与其他重金属来源不同,其中Pb、As、Zn具有较强的相似变化规律,Cr也具有一定的相似性。对于整个渭河流域而言,加强对工厂生产中的废水排放标准和处理再回收。(3)生物要素对渭河流域浮游动物进行了采集和分析,共发现浮游动物19种,其中轮虫10种,枝角类4种,桡足类5种。渭河流域浮游动物优势种为前节晶囊轮Ashplachnapriodonta、萼花臂尾轮虫Brachionusalyciflotus、壶状臂尾轮虫Brachionusurceus、无节幼体Nauplii。在对渭河流域浮游动物群落结构与水环境因子的相关性分析中结果显示,水温、溶解氧、海拔和电导率为影响浮游动物群落结构的重要因素。利用聚类分析对渭河流域各点位浮游动物进行分析,以15为定标尺,则可划分为两类,其中第一类中有张家山、刘家河、华县、杨家坪、雨落坪、临潼、交口河、状头、咸阳、北道、林家村;第二类中有魏家堡。对于渭河流域整体而言,渭河、泾河和北洛河水系生物结构恢复应该在以保证正常水资源供给的基础上,提高上中游地区水土保持工作,以及管理和控制中下游地区工业废水、城市生活污水的排放以及减少农业发展强度,提高流域生态环境质量。(4)综合生态风险评价是由物理要素、化学要素、生物要素的空间矢量结合相互作用的结果,渭河流域的综合生态风险评价CERI为0.35，等级为中等等级,但北道、魏家堡、交口河和状头的生态风险为差,CERI评价分别为0.44，0.42，0.47和0.41,而林家村、咸阳、临潼、华县、杨家坪、雨落坪、张家山、刘家河的CERI分别为0.23,0.26,0.35,0.31,0.33,0.24,0.40和0.36,生态风险评价均为中等。基于渭河、泾河、北洛河三大水系综合生态风险评价结果,可看出渭河水系生态修复应该提高河岸带植被面积,提高渭河水系物理栖息地复杂性,减少工业污水排放和提高处理程度,提高水生生物多样性。泾河水系生态修复应该保护中上游物理栖息地,强化下游河段栖息地的治理,减少河岸带人类活动干扰强度,并控制农业非点源排放,改善水生生物栖息地质量,提高生物多样性。北洛河水系生态修复应该加强中下游物理栖息地的管理,提高栖息地复杂性与植被覆盖,严格监管炼油厂废水排放,减少河岸带人类活动干扰强度,并控制农业非点源排放,改善水生生物栖息地质量,提高生物多样性。