河流健康綜合評價(jià)在小城鎮(zhèn)河道治理中的應(yīng)用

宋曉蘭 張潔 錢冠超等

摘要基于江陰市2012～2013年4條應(yīng)用不同綜合治理措施的小城鎮(zhèn)河道的監(jiān)測數(shù)據(jù)，建立具有河流水文、河流形態(tài)、河岸帶狀況、水質(zhì)理化參數(shù)、河流生物5個(gè)一級指標(biāo)16個(gè)二級指標(biāo)的河道健康評價(jià)指標(biāo)體系，對河道治理后的恢復(fù)效果進(jìn)行評估。結(jié)果表明，4條河道的健康狀況級別在差～一般～亞健康之間，冬季低溫、枯水期差于夏季高溫、豐水期。按照健康指數(shù)惡化序列，依次為沿山河、團(tuán)結(jié)河、華士河和花家浜。河流形態(tài)、河岸帶狀況、水生生物是河流健康主要的制約因子。

關(guān)鍵詞河流健康綜合評價(jià)；小城鎮(zhèn)；河道修復(fù)；江陰

中圖分類號S181.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2014）23-07967-04

基金項(xiàng)目江蘇省科技廳自然科學(xué)基金項(xiàng)目（BK2011187）。

作者簡介宋曉蘭（1980- ），女，江蘇無錫人，工程師，博士，從事環(huán)境生態(tài)監(jiān)測與評價(jià)方面的研究。

收稿日期20140707在城鎮(zhèn)形成和發(fā)展的過程中，河流作為重要的資源和環(huán)境載體，對城鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)建設(shè)起著重要的作用。城鎮(zhèn)河流界于天然河流和人工渠之間，具有其獨(dú)特的水力特性，即河流普遍較淺，河道順直，水量小，流速慢，這些水力特性決定了城鎮(zhèn)河流環(huán)境容量小、生態(tài)脆弱[1]。然而，近30年來，隨著我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的迅猛發(fā)展，城鎮(zhèn)河流水質(zhì)發(fā)生黑臭現(xiàn)象，自然生境受損，導(dǎo)致河流健康受損，生態(tài)功能喪失[2-3]，因此對城鎮(zhèn)河道進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)刻不容緩。

河道治理的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)其自凈能力，而這與河流生態(tài)系統(tǒng)的健康密切相關(guān)[4]。國內(nèi)外大量研究表明，僅僅強(qiáng)調(diào)水的物化性質(zhì)，忽視河流水資源的生態(tài)功能，其結(jié)果是水體達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，而河流功能卻未得到有效恢復(fù)。因此不僅要考慮化學(xué)指標(biāo)，更要考慮水文指標(biāo)、棲息地質(zhì)量和生物多樣性及完整性等[5-8]。然而，雖然目前有大量的物理、化學(xué)、生物技術(shù)應(yīng)用于河道治理[9]，工程的目標(biāo)定位卻常常局限于水質(zhì)的凈化，而且對項(xiàng)目后評估（后期監(jiān)測）缺乏足夠重視，從而影響了河道修復(fù)工程的實(shí)際效果和長效管理[10-11]。

江陰市北臨長江，南近太湖，是全國著名的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。江陰市區(qū)域內(nèi)水體資源豐沛，江河水網(wǎng)密布，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城鎮(zhèn)化的高速發(fā)展，河道水質(zhì)日趨惡化[12]。20世紀(jì)90年代末以來，江陰開始實(shí)施地區(qū)水網(wǎng)規(guī)劃重建以及河道綜合整治工作，投入大筆資金用于河道周圍污水管網(wǎng)建設(shè)、河道清淤、引清調(diào)水和生態(tài)修復(fù)工程[13]，但實(shí)踐過程中仍然以河流河段為關(guān)注重點(diǎn)，缺乏河流生態(tài)系統(tǒng)的全面表征，水質(zhì)理化參數(shù)多為評價(jià)河流生態(tài)系統(tǒng)的唯一指標(biāo)。為此，該研究以江陰境內(nèi)4條應(yīng)用不同綜合治理措施的小城鎮(zhèn)中心河道為研究對象，應(yīng)用河流健康綜合評價(jià)指數(shù)法對其治理后的恢復(fù)效果進(jìn)行評估，以期為該區(qū)域的中小河道管理及河道恢復(fù)提供參考。

1材料與方法

1.1研究河道概況與樣點(diǎn)設(shè)置選擇江陰境內(nèi)4條近年來已采取修復(fù)治理措施的小城鎮(zhèn)河道，河道主要治理措施和開始實(shí)施年份見。根據(jù)采用的河流健康綜合評價(jià)指數(shù)的組成因子，每條河道選取3個(gè)采樣點(diǎn)（分別為進(jìn)水口、治理工程段和出水口），于2012年8月和11月調(diào)查評估河道生境條件，并采樣分析水質(zhì)理化參數(shù)、底棲動(dòng)物和浮游藻類。

研究河道治理措施

河道名稱河長∥m治理措施實(shí)施年份花家浜

2 600

微生物綜合技術(shù)（投加菌劑、曝氣、填料懸掛）2008

團(tuán)結(jié)河3 770生態(tài)浮島，底泥疏浚2009華士河5 400截污、清淤、調(diào)水和生態(tài)浮島2006沿山河6 640清淤，調(diào)水工程2011

1.2樣品采集與測定

1.2.1理化參數(shù)測定。水溫和溶解氧（DO）采用手提式Y(jié)SI58型溶解氧測定儀現(xiàn)場測定，同時(shí)采集500 ml左右混合水層水樣，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室分析。氨氮（NH3N）、總磷（TP）及高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）用SKALAR SAN++連續(xù)流動(dòng)分析儀測定。

1.2.2藻類采集與測定。浮游植物定性樣本用25號浮游生物網(wǎng)采集，用采水器取1 L混合均勻后的定量樣品，現(xiàn)場加1%魯哥氏液固定，回實(shí)驗(yàn)室后經(jīng)48 h沉淀濃縮至30 ml，取0.1 ml濃縮樣品于計(jì)數(shù)框內(nèi)，在40×10倍顯微鏡下用視野法計(jì)數(shù)，一般計(jì)數(shù)50～100個(gè)視野，使所得細(xì)胞數(shù)在300以上。由于浮游植物的比重接近1，故可以直接由浮游植物的體積換算為生物量（濕重），即生物量為浮游植物的數(shù)量乘以各自的平均體積，單位為 mg/L，單細(xì)胞的生物量主要根據(jù)浮游植物個(gè)體形狀測量分析。

1.2.3底棲動(dòng)物采集與測定。底棲動(dòng)物定性樣品用矩形底拖網(wǎng)和桿持式D型網(wǎng)采集，定量樣品（底泥）用1/16 m2改良彼德遜挖泥器采集，現(xiàn)場用40目底棲分樣套篩分篩底泥，75%乙醇溶液固定，分裝入樣品瓶，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行計(jì)數(shù)和種類鑒定。鑒定時(shí)盡可能至較低的分類單元，在標(biāo)本有損壞的情況下，一般只統(tǒng)計(jì)頭部，不統(tǒng)計(jì)零散的腹部和附肢。

1.3河流健康綜合評價(jià)方法

1.3.1評價(jià)指標(biāo)體系。參考吳阿娜等[11]構(gòu)建的河流健康評價(jià)指標(biāo)體系，選取河流水文、河流形態(tài)、河岸帶狀況、水質(zhì)理化參數(shù)以及水生生物指標(biāo)共5個(gè)一級指標(biāo)，并細(xì)化為16個(gè)二級指標(biāo)。

河流健康綜合評價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重

一級指標(biāo)權(quán)重二級指標(biāo)權(quán)重河流水文指標(biāo)0.222流速0.250 水量0.750 河流形態(tài)指標(biāo)0.111河道改變0.111 河岸穩(wěn)定性0.111 河流護(hù)岸形式0.333 河床穩(wěn)定性0.111 彎曲程度0.333 河岸帶指標(biāo)0.111河岸帶寬度0.143 結(jié)構(gòu)完整性0.429 縱向連續(xù)性0.429 水質(zhì)理化指標(biāo)0.222溶解氧0.250 總磷0.250 氨氮0.250 化學(xué)需氧量0.250 水生生物指標(biāo)0.334浮游藻類0.400 底棲動(dòng)物0.600

1.3.2評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。以與河流自然狀態(tài)的接近狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)，采用計(jì)算與定性描述相結(jié)合的方法，確定指標(biāo)的級別評分標(biāo)準(zhǔn)，大部分指標(biāo)采用5級分值（0～4之間），少數(shù)采用3級、4級。被污染、改變的程度越小或者越接近自然狀態(tài)，則該指標(biāo)的分值越高；反之分值越低。其中河流水文、河流形態(tài)、河岸帶狀況指標(biāo)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參見文獻(xiàn)[14]。水質(zhì)理化參數(shù)中溶解氧、總磷、氨氮和化學(xué)需氧量4個(gè)指標(biāo)以《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，將地表水Ⅲ類設(shè)為最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)，定為4分，水體黑臭狀態(tài)為最差狀態(tài)，定為0分。底棲動(dòng)物根據(jù)科級生物指數(shù)（FBI）進(jìn)行評判，浮游藻類根據(jù)Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H）進(jìn)行評判，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見[14-15]。

1.3.3計(jì)算評價(jià)分值。采用層次分析法確定各級指標(biāo)權(quán)重[16]，然后利用加權(quán)平均法計(jì)算各項(xiàng)一級指標(biāo)和綜合分值，同時(shí)根據(jù)各項(xiàng)一級指標(biāo)的分值分析河流健康的限制因素。所得評價(jià)分值仍在0～4之間，將得分劃分為0、（1～0）、（2～1）、（3～2）、（4～3）共5個(gè)等級，分別代表河流健康狀況極差、差、一般、亞健康和健康。

水生生物二級指標(biāo)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)H值[14]FBI值[15]00～1≤4.2811～24.28～4.4622～34.46～4.8433～44.84～6.024>4>6.02

2結(jié)果與分析

2.1綜合評價(jià)結(jié)果4條整治河流健康水平計(jì)算結(jié)果表明，12個(gè)監(jiān)測點(diǎn)兩次調(diào)查（2012年8月和11月）的河流健康綜合指數(shù)（RHI）基本分布在0.95～2.57內(nèi)（），對比綜合評分評估標(biāo)準(zhǔn)，河流健康狀況級別在差～一般～亞健康之間，未發(fā)現(xiàn)屬于非常差以及非常好級別的斷面。總體來說，冬季低溫、枯水期河流的健康狀況要差于夏季高溫、豐水期河流的情況；沿山河健康指數(shù)相對最高（1.98～2.57），團(tuán)結(jié)河次之（1.68～2.44），華士河再次之（1.18～2.39），花家浜最低（0.95～1.40）。4條治理河流的健康評價(jià)源于整治措施、土地利用方式、氣溫降水等差異，4條治理河道以及河道內(nèi)不同點(diǎn)位之間RHI存在一定程度的差異。僅僅實(shí)行微生物制劑投加、人工曝氣措施的花家浜，RHI明顯小于其他河道；華士河和團(tuán)結(jié)河都開展了底質(zhì)清淤和生態(tài)浮島，但是華士河定期實(shí)行調(diào)水，其RHI反而比團(tuán)結(jié)河低，說明河流生態(tài)環(huán)境健康受調(diào)水水質(zhì)影響較大；沿山河實(shí)行了截污、清淤和調(diào)水，其RHI最佳。

2.2一級指標(biāo)比較分析結(jié)合野外調(diào)查和評價(jià)結(jié)果，對水文參數(shù)、河流形態(tài)結(jié)構(gòu)、河岸帶狀況、水質(zhì)理化參數(shù)以及生物群落結(jié)構(gòu)等5項(xiàng)一級表征指標(biāo)進(jìn)行比較分析（、3）。2013年8月4條治理河道一級指標(biāo)生態(tài)健康狀況2013年11月4條治理河道一級指標(biāo)生態(tài)健康狀況就各個(gè)河道分別來看，團(tuán)結(jié)河河流水文指標(biāo)得分較高，說明水流條件較好、水量也較為充沛；河流形態(tài)和河岸帶狀況則得分較低，這應(yīng)該是由于河道渠化、河床清淤、硬質(zhì)護(hù)岸建設(shè)等人為河道改造導(dǎo)致，工程點(diǎn)2馬圩閘相比工程點(diǎn)1秦望橋，位于河流下游，河岸帶植被覆蓋較多，因此得分相對較高；水生生物指標(biāo)與理化指標(biāo)對照點(diǎn)得分都低于工程點(diǎn)。與團(tuán)結(jié)河類似，沿山河水文指標(biāo)得分較高；河流形態(tài)和河岸帶狀況相對較低，且對照點(diǎn)得分高于或接近于工程點(diǎn)，說明工程區(qū)內(nèi)河道改造影響較大；水質(zhì)理化參數(shù)3個(gè)點(diǎn)位差異不大；水生生物得分相對最低，主要是由于底棲動(dòng)物評分多為0分，這反映了沿山河的水生生物棲息地遭到破壞。花家浜河流健康一級指標(biāo)中，水生生物評分很低，11月3個(gè)點(diǎn)位都為0分，8月對照點(diǎn)為0分，工程點(diǎn)也只有0.2分，可見生物多樣性和指示指數(shù)都較低；河流水文、河流形態(tài)和河岸帶狀況都沒有點(diǎn)位差異，且得分都不高，表明河流流動(dòng)狀況、形態(tài)結(jié)構(gòu)和河岸土地利用方式受到人工干擾較大；水質(zhì)理化參數(shù)對照點(diǎn)得分明顯低于工程點(diǎn)得分，表明整治工程對水質(zhì)有提升作用。華士河對照點(diǎn)的河流水文指標(biāo)得分高于工程點(diǎn)得分，而河流形態(tài)和河岸帶狀況沒有差異，水質(zhì)理化參數(shù)8月對照點(diǎn)得分稍高、11月則稍低于工程點(diǎn)得分，水生生物參數(shù)與水質(zhì)理化參數(shù)分布特征類似。

42卷23期宋曉蘭等河流健康綜合評價(jià)在小城鎮(zhèn)河道治理中的應(yīng)用3結(jié)論

（1）4條整治河流12個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的河流健康綜合指數(shù)基本分布在0.95～2.57范圍，相應(yīng)的河流健康狀況級別在差～一般～亞健康之間。河流健康狀況RHI在冬季低溫、枯水期河流要差于夏季高溫、豐水期。按照健康指數(shù)惡化序列，依次為沿山河、團(tuán)結(jié)河、華士河和花家浜，表明河流仍需要采取措施進(jìn)行進(jìn)一步修復(fù)。

（2）對一級和二級指標(biāo)的深入分析可以發(fā)現(xiàn)，河流形態(tài)結(jié)構(gòu)受損突出（主要是護(hù)岸渠化、河床淤積等）、河岸空間有待拓展和規(guī)劃、水體有機(jī)污染嚴(yán)重（尤其是氨氮超標(biāo)）、生物群落多樣性有待提高是研究河道治理存在的主要問題，河流形態(tài)、河岸帶狀況、水生生物是河流健康主要的制約因子。

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