当前世界环境

介绍

大多数欧洲湖泊位于欧洲大陆的北部，特别是在挪威、瑞典、芬兰和俄罗斯的卡雷罗-科拉地区。大约80%到90%的湖泊的表面积在0.01到0.1公里之间²而大约有16000个湖泊的表面积超过1公里²24个欧洲湖泊的表面积超过400公里^2_。1大多数天然湖泊是由冰川活动形成或重塑的，当时冰覆盖了整个北欧;在中欧和南欧，它只覆盖了山脉。冰川形成的湖泊可以在冰岛、爱尔兰、英国北部和西部以及中欧山区找到。位于高海拔地区的湖泊很深，但没有北欧的湖泊那么宽。¹在南欧(葡萄牙、西班牙、法国)和中欧(比利时、英格兰南部、德国中部)，冰川作用有限，只有少数天然湖泊形成。¹在荷兰、德国、法国、捷克共和国和斯洛伐克，这些地区在山谷中建造了许多水库，用于水力发电，但也用于农业需要或其他人类活动，如泥炭、采砂或鱼塘。¹

天然湖泊和水库对欧洲来说是一种财富，因此从物理、化学和生物学的角度了解它们的质量是自1800年底以来开展湖泊学研究的动力。第一批研究涉及深亚高山湖泊，重点关注生物方面，无脊椎动物，^2、3鱼类，浮游植物，浮游动物，^{4、5、6所示}特别是在马焦雷湖和莱姆曼湖。⁷在此期间，生物学研究一直围绕欧洲湖泊展开，尤其是瑞典的厄肯湖，⁸康斯坦茨湖，瑞士，德国和奥地利，⁹瑞士z里奇湖。¹⁰

在60年代，富营养化问题促使研究人员处理整个欧洲的营养动态。^{11、12、13所示}在一些情况下，发现了严重的污染问题，¹⁴与工业生产相联系，这是标准化化学样品，分析和方法的输入。事实上，对富营养化和污染的特别关注促进了欧洲各地新研究线的发展。这些新研究有助于改善湖泊的化学质量和营养水平。^{15、16、17、18、19、20、21、22}

从六七十年代开始，对物理方面的研究，如混合、稳定性和变暖也得到了发展，例如对深湖的研究^{23日,24日,25岁}以及基于理论描述、野外观测和模拟的研究，以现代湖泊学的目标来解释自然现象及其驱动机制。²⁶

只是在最近几年，才将化学、物理和生物方面放在一起考虑，例如，在许多案例研究中已进行了基于物理化学和生物的措施(如减少营养物或清除鱼类)。^{27 28 29}此外，根据Premazzi和Chiaudani的说法，^30.近几十年来，水位稳定和淤积等水文和物理变化在欧洲湖泊水质退化中发挥了重要作用。洪卓和斯特凡³¹研究了明尼苏达湖泊渔业数据库，该数据库包含了3002个湖泊的22个物理变量和所有常见鱼类的湖泊调查数据。在这项工作中考虑和评估的参数首先是物理参数，如水温和溶解氧，以及形态计量特征，如形状、尺寸和体积，以形态元素的形式呈现;Hill等人，³²分析了大坝，特别是湖泊波动对湖泊和水库岸线植被的影响。关于湖泊水文形态特征的第一种方法考虑了不同的水文形态特征，如形状、坡度、湖岸和湖盆的材料、栖息地的多样性、沿海和岸带周围自然或人工因素的存在、水深、深度、高度和纬度、湖泊的水文状况及其自然或人为波动，并作为单一特征进行研究。^{33 34 35 36 37}必须强调的是，在上述研究中，形态测量学特征所呈现的形态方面，如测深、湖泊面积、湖泊体积和平均或最大深度，与土地利用、地质、水位波动或生境分开考虑。尤其是哈森³⁷利用每种形态特征和化学数据，定义了富营养化的预测模型。此外，还有钱³⁸和杜安³⁹详细研究了泥沙输运和滨海带的成因，建立了具体的河床形成模型。分析了水运动对河床形态、水流方向和湖面波动的影响。第一项研究是根据水框架指令进行的⁴⁰Baker等人总结了思想和方法。⁴¹他们在美国拟订了一项议定书，收集水质、生态变量和物理结构的数据，包括湖泊的物理和化学测量，以及岸区生境调查。野外取样和数据收集已全部转化为生境质量和形态改变的数值等量物。2000年12月，《欧洲水框架指令》(WFD)成为欧共体所有与水政策有关的行动的基本依据。所有欧洲水体、湖泊、河流、沿海海洋、地下水应达到或保持现有的“良好状态”，即良好的生态和化学状态⁴⁰。根据《水框架指令》，特别是附件五，⁴²评价湖泊水文形态质量的两个要素是水文条件和形态条件。根据世界水文指数，水文状况是指“流量的数量和动态、水位、停留时间以及由此产生的与地下水的联系”。⁴⁰形态条件是指“湖深变化、底物的数量和结构以及湖岸带的结构和条件”。⁴³因此，水文和形态方面成为研究、方法和模型发展的新实体。由于WFD的出现，湖泊水文形态学的新方法诞生了，该方法认为，必须将基质、岸带、栖息地、湖深变化等形态学方面与湖泊水位波动、停留时间、与地下水的连接等因素作为湖泊质量的重要因素进行评估，而不是将其作为富营养化问题的附属因素。这些水文形态特征已经在欧洲通过不同的方法进行了评估;它们中的一些能够定义与自然条件的偏差程度，如WFD所提供的，但另一些则不能完全定义。此外，WFD需要同样的方法，无论是天然重度改性水体(HMWB)还是人工水体(AWB)。在考虑高水湖和无水湖时，不可能考虑与天然湖泊相同的生态质量，因此有必要谈论生态潜力，将其评价为可能的最高质量。在确定最大生态潜力时，必须考虑三组质量要素-生物、水形态和物理和化学。⁴³

根据WFD的要求，在野外调查和遥感数据的基础上，开发了不同的方法来评估欧洲各地的水文形态特征，并考虑作为湖泊水文形态评估的补充方法。

例如，研究项目SALMON(湖泊监测卫星遥感)鼓励湖沼学家和遥感专家之间进行合作，评价遥感在欧洲监测水质的能力和潜力，以便确定准则和议定书，发展监测和管理的有用工具。然而，目的只是监测叶绿素浓度及其评价⁴⁴。

随着研究的阶段和进展，以及由于WFD而开发的方法，即使不同生物元素对某些压力或影响的敏感性尚不清楚，也需要对水文形态参数，栖息地和生物群落之间的关系有深入的了解。

关于水形态参数和养分之间可能的关系，我们可以提到，只有少数参数与这些元素的存在或不存在有关。人类活动可能通过泥沙负荷、养分负荷、污染物负荷、水文变化以及通过湿地的移除直接改变生境等方式影响湖泊生境。

事实上，在监测行动期间，甚至在水文形态方面，都包括对河岸、海岸和沿岸生境的评价和数据抽样。这样，就有可能获得关于人类活动及其对生境和水体质量的影响的大量知识。WFD表示，这些知识对于水体的管理计划和恢复行动非常重要。根据WFD制定的水文形态参数指南也考虑了生物品质因素，这是不久前才制定的^45、46。

确定水文形态参数评估方法的重要性是组织两个CEN(欧洲标准化委员会)标准的原因;第一部分是湖泊水文形态特征评价⁴⁷二是湖泊水文形态变化程度评价⁴⁸。

在下一节中，将分析不同的欧洲水文形态质量评估方法，特别侧重于:i)考虑的参数，ii)每种方法中发展了什么样的指标或分析，iii)每种方法的优缺点，iv)缺点和有待发展的方面。

材料与方法

本文的目的是重新整理湖泊，特别是水文形态学方面的研究和成果，并指出在WFD 2000/60之后湖泊水文形态学的实际研究的重点。此外，它旨在了解欧洲对这一主题的知识和研究水平，并分析最重要的方法，它们的适用性以及它们在欧洲以外的可能适应性。以前的综述论文深入研究了水形态特征的每一个方面，但没有总结它们在欧洲各地通过特定方法的使用和应用。例如，对湖泊水文形态质量评价方法的综述⁴⁴由Sniffer于2003年进行。在这项工作中，作者/作者们强调，自1900年以来，从水深测量开始，已经开展了许多关于水文形态方面的研究。在沉积学研究中首先考虑的是第一个形态参数:流域面积、湖表面积、长度、平均宽度、平均深度和最大深度，以单独考虑每一个单独的方面。上述论文中提出的水文形态学方法和指数主要涉及英国的应用。

由于大多数水文形态学方法和指标都是在WFD之后制定的，因此本文考虑了ECOSTAT活动和工作中包含的成员国方法，并为制定湖泊水文形态学两个标准CEN做出了贡献^46、47。参考WFD之前的水文形态学方法，美国环境保护局制定了以水文形态学特征为重点的地表水水质评价方案⁴¹。在这项工作中，他们提供了在10个预定站点测量的沿岸和沿岸物理栖息地结构数据，以及整个湖泊的河岸和沿岸栖息地的宏观分类和制图。根据这一经验并由于这项评估，每个欧洲成员国都制定了关于水文形态方面的方法和方法学，以满足世界粮食计划署的要求。

根据WFD，水文形态参数是评价参考条件和支持生物质量要素(浮游植物、硅藻、大型无脊椎动物、大型植物和鱼类)的必要条件。水文形态参数分为:1)水文状态和2)形态条件。在水文情势方面，必须考虑流量、水位、停留时间和与地下水的联系的数量和动态;在形态条件方面，需要考虑湖深变化(填埋)、基质的质量和数量、岸线、河岸和沿岸带的结构和状况^40岁,42。

不同工作小组的成果使我们能够总结在欧共体支持下发表的方法。因此，在下面的段落中，我们描述了不同欧洲国家采用的水文形态评估方法:

联合王国

河流生境调查方法在河流水文形态评价中的应用⁴⁹在美国环保局开展的研究中，邓迪大学的一组研究人员在1997-1998年期间研究并开发了一种符合WFD要求的湖泊水文形态评估方法。这种方法被称为湖泊生境调查(LHS)。^{50, 51岁,52岁,53岁}。这种方法是根据实地调查，在湖泊周围的10个等距生境、水文制度和整个湖泊的其他特征上记录岸线和沿岸特征、压力和变化。此外，在湖的最深处(指数点)进行了温度和溶解氧剖面。现有数据库和遥感数据(例如航空照片)用于改进实地观测⁵⁴。此外，还开发了一种计算苏格兰地表水受到人为影响程度的方法DHRAM (the Dundee水文制度评估方法)。该方法可以评估湖泊水位波动的变化，并可以估计其对停留时间的影响⁴⁴。此外，为了插值水文和形态特征，定义了使用LHS形态学变化、HMS指数和DHRAM状态变化的单一非生物指数⁴⁴。在此期间，还开展了进一步的工作，涉及湖泊生境调查，湖泊形态影响评估系统(MImAS)的决策支持工具。该工具评估湖泊系统在不影响其自身生态状况的情况下吸收压力和应对人类活动的能力。MImAS湖所需的数据是在湖泊生境调查野外工作期间收集的数据，并与每个观测到的压力相关联。因此，将湖泊对形态变化响应能力的百分比极限定义为形态条件极限(clls)，代表湖泊生态和形态条件恶化的风险极限⁵⁵。最近对mias湖工具的测试已经在苏格兰湖泊、英格兰和威尔士以及北爱尔兰的湖泊中实现⁵⁶。这项工作是填补地貌学和生态学等学术研究与实践者和利益相关者对实际环境管理决策支持工具的需求之间差距的重要一步。湖泊- mimas为了解湖泊的物理状况提供了一个重要的新框架，是一个将生态响应与水文形态压力联系起来的操作方案⁵⁶。

爱尔兰共和国

我国主要采用LHS法、测深法和航空摄影法。为了评价大型无脊椎动物群落的物理结构与滨岸带物理结构之间的关系，采用评分系统对各生境样地的生境质量进行了描述。通过不同生境样地对大型无脊椎动物群落与LHS法数据采样的比较表明，大型无脊椎动物的物理结构变化对其的影响大于其他物理和水文形态特征。无论如何，有必要对水文形态与生态学之间的关系进行详细的研究⁵⁷。在北爱尔兰环境署法定保护机构工作人员的帮助下，也在北爱尔兰应用了MImAS湖，并收集了现场信息以测试该工具^55、56。另一项利用生物学和水文形态学方面开展的研究侧重于海岸线生境特征对沿海大型无脊椎动物的重要性。这项研究收集了六个爱尔兰湖泊，它们的深度和大小相似，但总磷和碱度的梯度不同。根据湖泊生境调查(LHS)记录的中生境和生境多样性，对大型无脊椎动物群落进行了采样。本研究结果强调了大型植物向湖泊扩展的重要性，沿海特征的多样性，复杂河岸植被的存在/缺失以及大型植物类型的总数对沿海大型无脊椎动物群落的重要性⁵⁸。

塞尔维亚

LHS于2005年首次应用于黑山的三个湖泊⁵⁹。后来，这种方法被应用于多瑙比奥河流域内的其他10个塞尔维亚湖泊。2008年，在Tisa河流域的一个短暂湖泊Slano Kopovo上对这种方法进行了测试，但结果证明这种方法不适合这种栖息地⁶⁰。LHS还应用于黑湖(Crno jezero, Black lake)，通过水生植物样本对生态状况、水质和生境特征进行评价。采用LHS协议，收集了河岸、海岸和沿岸带以及土地覆盖、河岸植被结构、海岸地貌和大型植物丰度的详细信息。所有人为变化和人为压力也被记录下来。

它可以提到，由于缺乏统一的监测方法，正在为所有欧洲国家开发利用大型植物来评估对人类压力的反应。尽管研究人员正试图使用一个共同的CEN标准或一个共同的水文形态评估方法(如湖泊栖息地调查)来协调不同的方法⁶¹。

法国

水利局在190个天然湖泊和水库中应用了LHS和生物样本。他们还使用高分辨率(0.5 m)的航空照片来评估水形态压力的存在。所获得的数据由CEMAGREF(国家农村农业机械中心，des Eaux et des Forêts)插入数据库，到2009年底，研究的湖泊数量为230个，占根据WFD (CEN TC 230/WG 2/TG 5)评估的湖泊的50%以上。最近采用了两个同时采用的协议(i) ALBER (altsamacration des BERges)和CHARLI (caractsamrisation des HAbitats des Rives et du LIttoral)。阿尔伯⁶²是一种基于照片解译与野外观测相结合来描述湖泊河岸变化的方案。Charli⁶³是一份描述湖泊河岸生境的议定书，也是基于照片解释和实地观测相结合。基本地图的编制是该方法的第一阶段，其次是现场观测，最后是与GIS数据整合。根据该议定书，应分析水文(水位波动)和形态参数(湖岸变化、沿岸生境)，并将其与生物描述符(鱼类区系)相结合，以评价湖泊的水文形态变化。Alber&Charli协议的应用使得对湖泊进行分层分类并确定其形态恢复的行动成为可能。

波兰

自2006年以来，LHS技术在波兰科学和高等教育部资助的项目中进行了测试。这项研究的目的是分析航空照片在多大程度上可以作为湖泊生境调查的辅助工具。从这项研究中可以看出，在许多情况下，综合利用LHS船评估和RS(航空图像或高分辨率卫星图像)数据是获得准确水文形态信息的基础⁶⁴。此外，在不可能确定确切的土地用途、特征变化、人类结构或自然成分的情况下，使用遥感数据是必不可少的。但是，单靠遥感数据分析是不够的，它应该用作改进实地工作的补充资料⁶⁴。

在波兰，LHS还应用于25个高碱度的平坦湖泊。这些湖泊具有较高的生态条件变异性，覆盖了参考点(CEN TC 230/WG 2/TG 5)所包括的所有类别。近年来，对5个湖泊进行了沿海带水文形态变化对大型植物多样性的影响评价。在不同的样带进行了大型植物调查，评估了植物的最大定殖深度，列出了分类群及其估计的地面覆盖面积，并使用LHS方法记录了水文形态要素(物理栖息地、主要滨海基质和沿海岸线的人类活动)。波兰湖泊的水文形态影响主要来自旅游娱乐压力、码头(包括钓鱼码头)的建设、船只港口、海滩和浴场的建设。湖泊的水文形态变化是影响大型植物生物多样性的重要生态因素⁶⁵。

意大利

从2004年开始，根据WFD对浮游植物、大型植物、大型无脊椎动物和鱼类进行生态状况评估，并从2007年开始对水文状况(湖泊水位)、形态条件(湖深变化、湖岸结构和条件、底物结构、沿岸带)进行水文形态参数评估。在意大利，已经开发了一种评估湖岸带功能的方法，首先是根据从扩散源中去除营养物质的能力:湖岸带功能指数(SFI或IFP)。^66年,67年。该方法诞生于2004年，并在2004年至2009年之间发展，并考虑分为以下几个部分的大量参数:

• 一般参数:地形(a)、形态(b)、气候(c)、地质(d)、其他(e);
• 生态参数:植被类型(a)、大小(b)、连续性(c)、断裂(d);
• 社会经济参数:一般(a)、土地使用(b)、基础设施(c)、旅游(d)、旅游娱乐基础设施(e)、生产活动。

与测量应用一起，预计将使用正射影像图。该方法不考虑最小可检测范围(TMR)的标准尺寸。⁶⁷，该方法中使用的分类树只给出概率值，假设最可能的值或字段操作员的主观判断作为最终判断。由于这些原因，它不能完全满足水形态参数方面的WFD要求。从这里产生了在意大利也采用LHS的想法。LHS已经在意大利阿尔卑斯和地中海类型的24个湖泊中进行了测试⁶⁸但是，为了覆盖意大利18个湖泊类型中的大多数，最重要的是要准确地解释湖泊栖息地质量评估(LHQA)值，有必要实施其他应用程序^69年,70年。此外，由于生活项目INAHBIT (LIFE08 ENV/IT/000413 habitat)，将LHS与大型无脊椎动物采样相结合，可以应用于评估河岸和沿岸带的压力类型，并评估水文形态特征与生物质量之间的关系。利用统计方法，强调了大型无脊椎动物的分布受到人为变化的影响。事实上，在生物质量元素(大型无脊椎动物)和生境图(LHS的观察样带)之间有可能获得良好的重叠，结果清楚地显示了大型无脊椎动物如何与生境类型和多样性以及沿岸/河岸变化联系在一起⁷¹。

德国

HML方法(湖泊的水文形态学)，在德国发展⁷²，包括实地调查和航空摄影分析。它提出了一种自然和人为海岸结构的制图和水文形态分类^73年,74年。此外，它还利用地理信息系统，使大型无脊椎动物采样地点能够分配到感兴趣的海岸部分的特定环境特征。Ostendorp & Ostendorp的贡献⁷³测试了最近制定的HML协议，以便根据WFD的要求确定德国湖泊水文形态条件与自然参考条件相比的人为变化。根据HML，在三个不同的滨海亚带中使用影响指数来评估水文形态影响的程度:首先是滨海区受水文形态变化的影响最大，其次是滨海区，最后是滨海下带。最后，我们可以确认，HML协议提供了关于水文形态海岸变化的信息，有助于决策者制定具体的恢复措施，以满足世界自然保护区的要求。

斯洛文尼亚

提出了一种以底栖无脊椎动物为指标，对湖岸生态系统中引起某种反应的水文形态变化进行评价的方法。该方法应用于两个高山湖泊(布莱德湖和博希尼湖)。不同程度的物理变化和湖滨利用被考虑，以及四个湖滨区(沿海，岸线和河岸带和湖滨区)的变量。在此基础上，在不使用生物数据的情况下，建立了湖岸改造指数(LMI)，作为所有变量的加权和⁷⁵。

在WFD范围内开发的水文形态学方法中，最全面的是评估和表征自然生境的LHS;相对于已开发的两个指数(LHQA和LHMS)， LMI指数是它们的组合。两种方法(LHS和LMI)用于样地划分的类别数量不同，LHS(沿海、岸线和河岸带)为3个，LMI为4个。此外，LMI方法和LHS方法在评估所包括的陆地湖岸范围方面也有所不同:LHS方法包括一个15米宽的频带，而LMI方法包括一个100米宽的湖岸带。LHS评分系统与湖泊生态系统的响应无关，而LMI的评分标准则与底栖无脊椎动物的丰富度有关，并具有不同的评价权重。此外，LMI还可用于空间规划、城市发展计划的环境影响评估以及了解生态系统对人类活动的反应。未来，这种方法将包括从其他地区(低地和山区)的湖泊收集的生物数据。⁷⁵。

瑞士

地表水的保护是由《联邦水保护法》规定的。根据这项联邦法案，“每个人都必须在这种情况下采取一切必要的措施，以避免对水域造成任何有害影响”⁷⁶。事实上，瑞士各州必须在2018年之前制定一项战略计划，以恢复其流域。作为欧洲环境署(EEA)的成员，瑞士有望向该机构提供有关其湖泊生态状况的数据。这些数据应符合欧盟世界食品标准的要求，并包括生物、化学和水文形态学方面的内容。事实上，瑞士必须确保它有一种适当的水评估方法，以便将来能够将其湖泊列入欧洲分类⁷⁶。最近，联邦环境局(OFEV)与来自瑞士和不同州的专家合作，出版了一个评估瑞士湖泊状况的工作模型，题为:瑞士湖泊分析和评价系统(m thodes d 'analyse et d ' apprciation des lacs en Suisse)。这个模块化系统基于实现瑞士湖泊“自然状态”的主要目标，产生了一个层次结构⁷⁶。每个模块必须能够独立应用。物理模块分为三个子模型:

1)水文状况;2)分层;3)湖岸的形态状态。

后者是在其他模型和子模型之前首先开发的⁷⁶。其他的如生物模型将根据需要跟进。湖岸模块的形态状态，借助航空照片，可以调查:1)湖岸的实际形态和用途;(二)湖滨及沿湖设施及控制结构。湖岸的形态状态直接记录在地理信息系统(GIS)中。⁷⁷。

结果与讨论

自1800年以来，对自然湖泊和人工湖的研究在不同的主题上得到了发展。从化学角度对污染和富营养化进行了研究。从生物学的角度考虑，研究的重点是所有的营养元素，细菌，浮游植物，浮游动物，大型无脊椎动物和鱼类。一开始，在物理、形态和水文方面的研究只考虑了一些特征。世界水文基金会所考虑的水文形态方面直到九十年代才开始进行研究，并开展了许多研究，以确定有助于改善生态质量、水资源管理、减少人类活动压力和减少对生物群落影响的方法。事实上，WFD对水资源和水生生态系统的环境管理产生了影响，促进了不同欧洲成员国之间的讨论和比较，从而有可能协调整个欧洲的分类和监测方法⁷⁸。此外，水域的生物群落现在已成为评估和立法的主要焦点，而不是化学质量的更有限方面，支持数据抽样和调查，在很少调查的区域也是如此⁷⁸。由于各成员国的实地工作和数据处理，有可能在这里报告水体最常见的压力类型:i)一般退化(19%)，ii)水文形态退化(10%)，iii)栖息地破坏(8%)，iv)河岸栖息地改变(5%)，v)集水区土地利用(4%)，vi)流量改变(4%)和vii)外来物种影响(4%)。⁷⁸。同时分析水文形态压力和生物因素为深化生物质量因素和水文形态方面之间的联系和关系提供了机会，开发了诸如WISER欧盟FP 7项目等具体项目(www.wiser.eu -欧洲水体:评估生态状况和恢复的综合系统)。事实上，已经有可能定义新的生物指标来评估水形态压力。大型植物和底栖无脊椎动物是对水形态压力更敏感的两种生物质量要素，其中大型植物与水位波动密切相关，而底栖无脊椎动物与湖岸和自然生境的形态变化密切相关⁷⁹。从不同的方法中得出的另一个重要观点是对生境的评价，生境是生物群落的基本要素。生境的定义和保护是如此重要，1992年理事会指令92/43/EEC⁸⁰《关于保护自然生境和野生动植物的条例》已被采纳，以促进生物多样性的维护。在本指令中，自然栖息地是指“由地理、非生物和生物特征区分的陆地或水生区域，无论是完全自然的还是半自然的”，并列出了要保护的不同栖息地类型。表1概述了与水文形态压力评价有关的湖泊生境。不同生境的存在及其质量确定了湖泊支持高生物多样性的能力，从而确定了生态系统的质量和服务。河流、海岸和沿岸的生境是水文形态学方法中需要评估的特征，以便更全面地了解:1)与人类活动相关的水文形态学特征;Ii)水体和生物群落的压力;(3)对水体生态质量的影响，改善流域管理，使湖泊水体按照流域规划恢复。

关于生境的评价，必须提醒的是，美国环境保护署(USEPA)制定了一项监测方案，从生物学角度评价天然湖泊和水库的标准不同。特别是在1997年编制了《湖泊实地业务手册》⁴¹。FOLM提供了一本手册，用于收集有关生物组合，环境措施或湖泊生态系统状况指标属性的数据，样本和信息。这些程序是根据标准或公认的方法制定的，该手册描述了收集叶绿素、水、沉积硅藻和浮游动物数据的程序，并结合标准方法的开发，以获得大型底栖动物、鱼类组合、鱼类组织污染物、河岸鸟类和物理栖息地结构的可接受指数样本。

使用两种不同的变量来评估栖息地:

• 分类变量，如地质、土壤、湖泊形态和集水区，这些都是环境的内在特征;
• 评价变量，由与人类影响有关的所有要素表示。

表1:与水形态压力评估有关的生境描述

湖岸带	栖息地
河岸	地被植物(树木、灌木、草等)
	土地使用
	外来物种的存在
	湖岸顶部的特征
Bankface /海岸	湖岸的高度和坡度，有无侵蚀作用
	湖岸的普遍物质，植被的存在
Bankface /海滩	海滩的材料类型，坡度，植被的存在
	海滩的改变，侵蚀，沉积
滨海	沿海地区普遍存在的基质

表2总结了欧洲不同成员国实际采用的水文形态学方法，以突出采样的水文形态学特征。

表2:欧洲水文形态学方法、应用工具和特征评估。灰色矩形表示:“未评估的特征”

	lh方法	LMI指数	xml协议	你的方法	Alber&Charli协议	msamthodes d 'analyse et d ' apprement .(瑞士
实地调查	X	X	X	X	X
正射影像图或航空图像	X	X	X	X	X	X
水位波动	X	X		X	X	X
湖体积		X		X
河岸带的特征	X	X	X	X	X	X
海岸带特征	X	X	X	X	X	X
沿海地带特征	X	X	X		X	X
湖滨地区特征		X
银行结构及修改	X	X	X		X	X
滨海衬底	X	X			X	X
人工结构的存在	X	X	X	X	X	X
人工材料的存在	X	X	X	X	X	X
与地下水的自然交换						X
沉积物运移		X
水生植被	X	X	X		X	X
底栖无脊椎动物		X	X
鱼动物群					X
土地覆盖	X	X	X	X		X
水柱含氧量	X
水的温度	X					X

表2中报告的大多数方法都是通过实地调查应用的，它们都使用航空像或正射影像图。所有方法都评估了河岸和海岸带，并评估了人工结构和人工材料的存在。几乎所有的方法都考虑了水位波动、河岸结构和滨带及滨底、水生植被和湖泊覆盖的变化特征。

只有两种方法考虑了湖泊体积、水温和底栖无脊椎动物(表2)。只有一种方法考虑了与地下水的自然交换(瑞士方法)，只有一种方法考虑了水柱的氧气(LHS方法)，只有一种方法考虑了鱼类区系(Alber&Charli协议)，只有一种方法考虑了湖岸地区的特征(LMI指数)。所有方法都能评估WFD要求的大部分水文形态参数，但没有一种方法能综合考虑这些参数。各种方法之间的差异除了与现有的水文、形态、化学、物理和生物数据有关外，还与湖泊类型以及压力和影响问题有关。例如，瑞士的方法“msamthodes d 'analyse et d ' appracemociation des lacs en Suisse”仅使用正射像图、航空图像，并有大量官方可用数据(形态信息、GIS数据等)。⁷⁷。与LHS方法相比，LMI指数评估的范围更广，与生物群落特别是底栖无脊椎动物的联系更紧密⁷⁵。相对于LHS方法，HML协议更侧重于河岸带和岸带的测量⁷⁴。Alber&Charli协议与LHS方法共享河岸，海岸和沿海特征，但扩展了水位波动的应用，考虑了许多类型的水库管理，还引入了鱼类区系来分析由于沿海生境改变等形态压力对它们的影响⁶³。SFI方法主要关注河岸带和岸带，评价岸带周围的功能，而没有考虑整个湖泊从河岸到岸带以及水温、水柱氧等物理特征⁶⁶。LHS法是欧洲应用最多的方法⁵⁴。可以将这种方法应用于大小湖泊，即使对于大型湖泊它会失去一些细节。它不考虑与地下水的自然交换和沉积物的输送。正如本文报道的所有其他方法一样，它对生境特征给予了很大的重视(表1)。考虑到不同的生物要素评估方法，以及所有关于水文形态特征/压力与这些质量要素之间关系的研究，总结水文形态和生物参数之间的相互作用是可能的(表3)。

表3:根据WFD，由于水形态压力对生物指标的影响摘要。(X=冲击，XX=强烈冲击)

物理和水形态参数	浮游植物	大型植物	大型底栖生物	鱼
海岸线		X	X	X
沿海地区的构造		XX	XX	XX
基质的质量和数量		XX	XX	XX
底部沉积物的增加	X	X	X	X
水位波动	X	XX	XX	XX
地下水的影响
停留时间	X		X	X
温跃层深度、稳定性、分层的变化	XX
半混合			X	XX

表3中报告的相互作用代表了特定的水形态压力和那些对它们更敏感的生物因素之间最已知的直接影响⁷⁹。然而，有可能对不同的生物因素产生其他影响，不太重要或目前尚不清楚，但没有明确的后果。水文形态压力可能对通常不考虑的其他生物因素产生未知的间接影响，例如，地下水质量对浮游植物或鱼类的影响。事实上，人类压力的影响很少是孤立的，单一的压力往往可以对生物群产生不同的直接或间接影响，从而对生境、水文形态、物理和化学质量产生影响。此外，湖泊流域内的压力对水文和形态产生影响，例如与沉积物运输有关⁴³。迄今为止，我们还不清楚压力总和和压力持续时间对生态系统的影响，以及这些压力对生物质量要素、生境和水文形态的影响。

结论和建议

因此，关于水文形态参数与生物群落的关系，还需进一步深入研究。本文评价的水文形态学方法的定义不使用生物学数据，而仅使用非生物信息，如湖泊水位变化，海岸或沿海带特征等，但它们的实现也考虑了生物学方面，如大型植物，大型无脊椎动物的存在，不同类型的藻类。当代非生物数据和生物信息的收集对于获得明确、结构化和统计验证的水文形态特征与生物/生态湖泊质量之间的联系和关系变得非常重要。例如，它知道大型底栖动物或大型植物与栖息地特征和海岸带人工化的存在有关，但它不知道它们如何以及以何种方式联系在一起。最新的研究^79年,71年强调寻找一种能够评估水文形态特征、生境、人类活动和基础设施的压力及其对生物群落和湖泊生态系统的影响的方法的重要性。解决方案可以是应用水文形态学方法，在不同的生境上精确规划和实现生物质量元素的同时采样。统计分析也有助于确定压力和影响之间的关系和联系。收集所有数据的重点是水文形态压力与生物影响之间的联系以及非生物特征与生态系统之间的联系⁷¹。这些联系的重点是考虑到其用途及其社会经济重要性的任何重新认证、管理和湖泊生态系统保护的未来行动的基础。

通过分析欧洲各地湖泊水文形态的所有方法，我们可以得出结论，在实地调查、特征评估、数据分析和不同类型数据的收集(ortopphoto地图、航空图像、实地调查)方面做了大量工作。WFD是湖泊管理和生态系统服务保护的重要基础。尽管如此，许多方面仍有待澄清和研究，如1)对非生物方面的压力与对生物群落和生态系统的影响之间的关系，及时;2)多种压力对生物要素的影响;3)如何在WFD要求和压力与影响分析中考虑气候变化。此外，水库的生态质量与水库的用途密切相关，由于水库的用途具有重要的社会经济意义，目前正在研究确定水库生态质量的方法。考虑到湖泊类型、气候、用水和水质的差异，需要在欧洲层面进行进一步的研究和见解。

致谢

作者感谢审稿人的赞赏和有益的评论。

参考文献

1. 湖泊。欧洲环境署，2007。http://www.eea.europa.eu/themes/water/european-waters/lakes
2. 李建平，李建平。死的《自然科学》杂志上13: 5-10 (1925)
3. [3]王晓东，王晓东，王晓东，等。瑞典隆德大学。n.f. (2) 17,8: 1-21 (1921)
4. Pavesi, P。意大利“海洋动物群”研究进展。意大利昆虫学会，佛罗伦萨，9(8):4 (1877)
5. De Marchi, M. intrduzione允许studio biologico del Verbano。伦巴多科学研究所，43年: 22 (1910)
6. Monti, R. " fioritura " delle acquque sul Lario。伦巴多科学与文学研究所，58: 763 - 772 (1925)
7. 佛瑞尔(1892-1901)爱人。Monographie limnologique。洛桑，3卷，Rouge & C，编辑(3): 1-715 (1904)
8. Pettersson, K, Grust, K, Weyhenmeyer, G, Blenckner, T. erken湖叶绿素和养分的季节性-天气条件的影响。Hydrobiologia生物医学工程学报，2003 (1):75-81
9. Ostendorp, W, Schmieder, K, Jöhnk, K. D.人类压力及其对欧洲湖岸水文形态影响的评估。国际生态水文与水生生物学杂志生态学报，4(4):379-395 (2004)
10. Pomati, F, Tellenbach, C, Matthews, B, Venail, P.， Ibelings, B. W.， Ptacnik, R.苏黎世湖浮游植物多样性长期变化的挑战与展望。淡水生物农业学报，60(5):1052-1059 (2015)
11. 物质的概念，每一个单一的idrochemica delle acque insubricich。意大利生物记忆研究所，19: 213-286 (1965)
12. Vollenweider, R.A.。湖泊和流水富营养化的科学基础，特别是磷和氮作为富营养化的因素。经合组织技术报告DAS CSI / 68.27,159修订1971年(1968年)
13. 博诺米，G.，卡尔德洛尼，A.，莫塞洛，R.对意大利深亚高山湖泊最近演变的一些评论。匈牙利生物学研讨会，19: 87 - 111 (1977)
14. 范格内滕，j.h.d.，范德博特，O.L.J.。比利时的沼地被酸性的富含硫的雨水淹没。Int。Conf.酸雨的生态影响1980年3月11日至14日，246-247
15. 水体富营养化。监测、评估和控制。经济合作出版、巴黎、42077: 154 (1982)
16. rugiu, D, and Mosello, R.南深高寒湖泊的营养水平和浮游植物特征。国际湖泊协会， 22: 1106-1112 (1984)
17. Mosello, R, Ruggiu, D, Pugnetti, A, Moretti, M.观察深亚高山科莫湖(意大利北部)营养状况的趋势和可能的恢复。意大利生物记忆研究所，49成绩:79-98 (1991)
18. Barbieri, A, Mosello, R.卢加诺湖的化学和营养进化与营养收支的关系。水产科学，54: 219-237 (1992)
19. 保护——淡水资源还是维持现状?国际湖泊协会，27(1): 88 (2000)
20. Vonlanthen, P.， Bittner, D.， Hudson, A. G.， Young, K. A.， m ller, R.， Lundsgaard-Hansen, B.， Seehausen, O.。富营养化导致白鱼适应辐射的物种形成逆转。自然科学通报，482(7385):357-362 (2012)
21. Jenny, j.p, Normandeau, A.， Francus, P.， Taranu, Z. E.， Gregory-Eaves, I.， Lapointe, F.， Zolitschka, B.城市点源营养物是欧洲湖泊缺氧历史传播的主要原因。美国国家科学院院刊生态学报，113(45):12655-12660 (2016)
22. Alexander, t.j.， Vonlanthen, P.， & Seehausen, O.，富营养化驱动的进化会改变水生生态系统吗?反式。r . Soc。B, 372(1712)， 20160041 (2017)
23. 马焦雷湖浮游动物垂直分布的全聚与寡聚推断。国际湖泊协会，17: 231-236 (1969)
24. Ambrosetti, W, Barbanti, L.湖泊深水变暖:气候变化的一个指标。湖沼学杂志，58战绩:1-9 (1999)
25. Fenocchi, A.， Rogora, M.， Sibilla, S.， dressti, C. .流入与热力学结构的相关性以及深亚高山湖泊(意大利北部/瑞士南部马giore湖)的模拟。Limnologica，63: 42-56 (2017)
26. 基本方程与近似，湖泊流体力学，CISM课程与讲座。施普林格，286Xx: 341 (1984)
27. Søndergaard, M.， E. Jeppesen, E. Mortensen, E. Dall, P. Kristensen和O. Sortkjmr。富营养化浅湖浮游生物鱼类减少后浮游植物生物量减少:内部磷负荷减少和浮游动物放牧增加的联合效应Hydrobiologia,200 /201: 220-240 (1990)
28. 梅耶尔>。，de Boois I., Scheffer M., Portielje R. & Hosper H. Biomanipulation in the Netherlands: an evaluation of 18 case studies in shallow lakes.Hydrobiologia中文信息学报，8/ 9:13-30 (1999)
29. 刘建军，刘建军，李建军，等。浅水湖泊生态修复中鱼类、浮游动物和大型植物相互作用的研究进展。Hydrobiologia科学通报，395/396:199-210 (1999)
30. 陈志强，陈志强。地表水生态质量研究。欧洲共同体湖泊质量评估计划。欧洲共同体委员会，EUR 14563，地表水生态质量，环境生活质量系列。米兰大学环境研究所(1992)
31. 洪佐，M.和Stefan, H.G.湖泊形态和气象对水质和鱼类生境的影响。水资源规划与管理学报中国生物医学工程学报，2009,25 (5):364-373 (1996)
32. 希尔，n.m.， p.a.凯迪和i.c.w esheu。预测水坝对湖泊和水库岸线植被影响的水文模型。环境管理科学通报，22:723-736 (1998)
33. 英国北部的自然湖泊学:1897-1909年苏格兰淡水湖泊测深调查的缩影。湖泊与海洋学，3.: 40-50 (1958)
34. Bini, A.， Cita, m.b.， Gaetani, M.南阿尔卑斯湖——与墨西尼亚堑壕有关的侵蚀起源假说。海洋地质，27: 271 - 288 (1978)
35. Schwab, d.j.， Sellers, d.l.。五大湖的计算机测深和海岸线。五大湖环境实验室数据报告ERL GLERL, 16:13 (1980)
36. 霍恩，W, Mortimer c.h.， Schwab, D.J. z rich湖风致内潮的观测与模拟。湖泊与海洋学，31: 1232 - 1254 (1986)
37. 湖泊形态测量学手册。施普林格，纽约(1981)
38. Slapton Ley自然保护区的自然历史，第九卷:湖盆的形态和历史。野外研究，4:353-368 (1976)
39. 杜安，d.b.，哈里斯，d.l.，布鲁诺，R.O.和汉兹，例如:湖岸过程基本概念入门。美国陆军工程兵团海岸工程研究中心，贝尔沃堡，各种各样的纸， 1-75: 1-29 (1975)
40. WFD -水框架指令。欧洲议会和理事会2000年10月23日第2000/60/EC号关于在水政策领域建立共同体行动框架的指令。欧洲共同体官方杂志， l327/1-72 (22.12.2000) (2000)
41. 贝克，j.r.，派克，D.V.和萨顿，D.W.(编)。环境监测和评估方案地表水:湖泊野外作业手册。美国华盛顿环境保护署，DC。EPA / 620 / R-97/001(1997)。
42. 内陆地表水参考条件(REFCOND)。建立内陆地表水参考条件和生态状况分类界限的导则。最终版本，2003年4月30日:86 (2003)
43. 良好的生态潜力——水管理的可信目标?欧洲环境与规划法杂志浙江农业学报，13(2):167-189 (2016)
44. 刘建军，刘建军，刘建军，刘建军。湖泊水文形态评价方法研究进展。最后报告WFD06。嗅探器, (2003)
45. Littlejohn, C, Nixon, S.， Premazzi, G.， Heinonen, P.《水框架指令监测指南》。工作草案第1版，2002年1月，ETC/WTR (2002a)
46. Littlejohn, C, Nixon, S.， Casazza, G.， Fabiani, C.， Premazzi, G.， Heinonen, P.， Ferguson, A.， Pollard, P.《水框架指令监测指南》。定稿，2002年10月15日。水框架指令共同实施战略工作组2.7监测报告。(2002 b)
47. EN 16039。水质湖泊水文形态特征评价指导标准(2011)
48. EN 16870。水质。确定湖泊水文形态条件的指导标准(2017)
49. 环境局。英国和爱尔兰河流生境调查。野外调查指导手册:2003年。布里斯托尔(2003)
50. Acreman, m.c.， Dunbar, m.j.， Hannaford, J, Black, a.r.， Rowan J.S, Bragg, O.M.环境标准的制定(水资源)。苏格兰和北爱尔兰环境研究论坛(SNIFFER)报告WFD 48阶段1:识别水生生态系统敏感的水文形态参数。Edimburg,嗅探器(2006)
51. Acreman, m.c.， Dunbar, m.j.， Hannaford, J, Black, a.r.， Rowan J.S, Bragg, O.M.环境标准的制定(水资源)。苏格兰和北爱尔兰环境研究论坛(SNIFFER)报告WFD48阶段2:类型学审查。Edimburg,嗅探器(2006 b)
52. Acreman, m.c.， Dunbar, m.j.， Hannaford, J, Black, a.r.， Rowan J.S, Bragg, O.M.环境标准的制定(水资源)。苏格兰和北爱尔兰环境研究论坛(SNIFFER)报告WFD 48阶段3:环境标准。Edimburg,嗅探器(2006 c)
53. 英国湖泊生境调查。野外调查指导手册。年代nif2008 (www.sniffer.org.uk) (2008)
54. Rowan, j.s.， Carwardine, J.， Duck, r.w.， Bragg, o.m.， Black, a.r.， Cutler, m.e.j.， soudar, I.， Boon, P.J.湖泊生境调查(LHS)技术的发展及其在欧盟水框架指令中的应用。水生保护:海洋和淡水生态系统，16: 637-657 (2006)
55. 湖泊- mimas作为管理湖泊水文形态变化的决策支持工具的发展。嗅探器研究报告WFD49f sniffer.org.uk。(2008)
56. 罗文,j.s，Greig, S.J., Armstrong, C.T., Smith, D.C., Tierney, D. Development of a classification and decision-support tool for assessing lake hydromorphology.环境建模与软件， 36:86-98 (2012)
57. mcgoff, E, Irvine, K.湖泊生境质量评价与大型无脊椎动物群落结构关系的检验。水生保护:海洋和淡水生态系统，19: 520-533 (2009)
58. Jurca, T.， Donohue, L.， Laketić，D.， Radulović，S.， Irvine, K.沿海大型无脊椎动物群落的海岸线多样性特征的重要性。基础与应用湖沼学“，/水生生物学文献档案农业学报，180(2):175-184 (2012)
59. Radulović，S.在黑山的三个湖泊上测试LHS .第三届LHS CEN研讨会。苏格兰环境保护署， 2005年12月12日至16日，爱丁堡
60. Radulović，S, Rowan, J. LHS在塞尔维亚的湖泊。CEN关于制定湖泊水文形态、水质评价标准方法的报告。湖泊水文形态特征评价指导标准。比利时布鲁塞尔(2009年)
61. Radulović，S.， Laketić，D.， Teodorović，P.， Teodorović，I.候选Crno jezero(黑湖)(黑山的Durmitor)作为第聂尔西巴尔干生态区的高生态地位(HES)站点。生物科学档案贝尔格莱德,62(4)， 1101-1117 (2010)
62. Alleaume, S.， lanoiselacei, C.， Argillier, C. AlBer:《关于伯尔赫斯(Berges)的acei和acei的协议》(2012年版)。Aix en Provence, Irstea (2012a)
63. Alleaume, S.， lanoiselacim, C.， Heyd, C.， Argillier, C. Charli:《河滨和沿岸生境的caracacim协议》(2012版)。Aix en provence, Irstea (2012b)
64. 王晓东，王晓东，王晓东，等。航空影像在波兰市Górskie湖水文形态评价中的应用。湖沼学的回顾，8: 183-190 (2008)
65. Szymon, J.， MacioÅ，， A.湖泊沿岸水体形态变化对大型植物的影响。国际海洋学和水生生物学杂志，43(1)， 66-76 (2014)
66. Siligardi, M. Bernabei, S.， Cappelletti, C.， Ciutti, F.， Dallafior, V.， Dalmiglio, A.， Fabiani, C.， Mancini, L.， Monauni, C.， Pozzi, S.， Scardi, M.， Tancioni, L.。这里,特伦托自治省(2009)
67. Siligardi, M. Bernabei, S.， Cappelletti, C.， Ciutti, F.， Dallafior, V.， Dalmiglio, A.， Fabiani, C.， Mancini, L.， Monauni, C.， Pozzi, S.， Scardi, M.， Tancioni, L.， Zennaro, B.湖滨带功能指数(SFI)。根据指令2000/60/CE定义生态质量的工具。这里,特伦托自治省（省环境保护厅) (2010)
68. Tartari, G.， Buraschi, E.， Legnani, E.， Previtali, L.， Pagnotta, R.， Marchetto, A.，《意大利第二经济发展体系》2000/60/CE。提交给国家环境部长、领土和海洋保护部长的文件。国家生态建筑设计研究院。布鲁格里奥，韦尔巴尼亚(2006)
69. 钱丕德，马建平。基于数值分析的空气形态学参数分析报告CNR上升02.13——农业生态价值指数，139-173 (2013)
70. Ciampittiello M.， Austoni M.， Boggero A.， Marchetto A.， Morabito G.， Sala P.， Volta P.， Zaupa S. .技术报告-地理位置、生境和生态环境的变化:提出了一种新的生态环境质量利用方法。A. laghi-交付物I3d2 LIFE08 ENV/IT/000413栖居(http://www.life-inhabit.it/) (2013)
71. Zaupa, S.， Ciampittiello, M.， Orrù， A.， Boggero, A. .(栖息地特征对湖泊大型无脊椎动物的影响:Viverone湖的案例研究)。亩。reg。科学。nat。都灵: 33 (1-2) 281-300 (2017)
72. Ostendorp, W.， Ostendorp, J.， Dienst, M. Hydromorphologische Übersichtserfassung, classification and Bewertung von Seeufern。世界经济与社会发展协会， 1, 8-12 (2008)
73. Ostendorp, W.， Ostendorp, J.勃兰登堡(德国)实施欧洲水框架指令(WFD)的湖岸水文形态变化分析。基础与应用湖沼学“，[j] .水生生物学报，2016,33 (4):559 - 559 (2015)
74. miller, O.， Ostendorp, W.， Brauns, M.， Porst, G.， Pusch, M. T.利用航空照片分析辅助的全湖水平形态海岸退化生态评估。湖沼基础与应用/水生生物学报，36 (4)，353-369 (2015)
75. M. Peterlin, UrbaniÄ; G. A .湖岸改造指数及其与高山湖泊底栖无脊椎动物的关系。生态水文学，发表于Wiley在线图书馆(2012)
76. Schlosser, J. A.， Haertel-Borer, S.， Liechti, P.， Reichert, P.， systemme d 'analyse et d ' apprement des lacs en Suisse。指南pour l ' samlablabationde modules d ' apprationaca。伯尔尼环境办公室。环境的协调1326: 38 (2013)
77. Niederberger, K.， Rey, P.， Reichert, P.， Schlosser, J.， Helg, U.， Haertel-Borer, S.， Binderheim, E.， msamthodes d 'analyse et d ' apprement des lacs en Suisse;模块Écomorphologie des rives湖泊。伯尔尼环境办公室。L 'environnement实际应用1632: 73 (2016)
78. Hering, D.， Borja, A.， Carstensen, J.， Carvalho, L.， Elliott, M.， Feld, c.k.， Heiskanen, A.- s。，Johnson, R.K., Moe, J., Didier Pont, D., Solheim, A.L., van de Bund, W. The European Water Framework Directive at the age of 10: A critical review of the achievements with recommendations for the future.整体环境科学408: 4007 - 4019。(2010)
79. Solheim, a.l.， Feld, c.k.， Birk, S, Phillips, G, Carvalho, L.， Morabito, G.， Mischke, U.， Willby, N.， s.o ndergaard, M.， Hellsten, S.， Kolada, A.， Mjelde, M.， Bo¨hmer, J.， Miler, O.， Pusch, M.T, Argillier, C.， Jeppesen, E.， Lauridsen, T.L, Poikane, S.欧洲湖泊生态状况评估:浮游植物、大型植物、底栖无脊椎动物和鱼类的指标比较。Hydrobiologia704: 57-74 (2013)
80. 理事会关于保护自然生境和野生动植物的第92/43/EEC号指令。欧洲共同体官方杂志，第l206 /7号。22.7.92 (1992)