河湖健康評價體系在山口湖水庫的運用探究

程永輝，佘 惠，徐江申，王立權(quán)

(黑龍江大學 水利電力學院，哈爾濱 150080)

1 概 述

河湖具有重要的生態(tài)功能、環(huán)境功能和社會服務(wù)功能，為人類生存和社會發(fā)展提供重要的物質(zhì)基礎(chǔ)和保障條件[1]。自20世紀80年代起，河湖健康問題越來越引發(fā)人們的關(guān)注[2]。隨著人們對江河湖泊自然屬性認識的不斷深入和面臨的挑戰(zhàn)，江河湖泊管理的目標已經(jīng)從單一的水資源管理向生態(tài)系統(tǒng)管理的方向轉(zhuǎn)變[3]。近年來，科學有效的評估、恢復和維護健康的河流湖泊生態(tài)系統(tǒng)已成為河流和湖泊管理的重要目標。

在河湖健康評估新概念的基礎(chǔ)上，針對當前河流湖泊健康評估與保護的需要，建立河湖健康評估系統(tǒng)相關(guān)體系[4]。該體系涵蓋的指標層包括水文水資源、物理結(jié)構(gòu)、水質(zhì)、生物和社會服務(wù)功能等5個方面的要素，并以黑龍江省山口湖水庫為例進行相關(guān)研究。通過該評價系統(tǒng)，可以綜合評估我國河流健康狀況，為制定有效的江河湖泊保護政策及合理開發(fā)決策提供技術(shù)支持，同時分析江湖健康可持續(xù)發(fā)展的可能性[5]。開展河湖健康評估是抓住水資源動態(tài)變化、進行生態(tài)系統(tǒng)保護及河湖生態(tài)恢復的基礎(chǔ)，是河湖生態(tài)文明建設(shè)的重要組成部分。通過對江河湖泊健康狀況的評估，保持其獨特的生態(tài)、環(huán)境和社會服務(wù)功能，促進三者之間協(xié)調(diào)有序的合作，從而達到更好地為人類社會發(fā)展服務(wù)的最終目標。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)正在逐步推行河湖健康評估指標、河湖健康評估方法、河湖可持續(xù)經(jīng)營等方面的研究工作[6]。唐濤等多位知名學者[7]發(fā)表在各類學術(shù)期刊上的論文已達300余篇[8]，針對河湖健康的不同階段和河流健康評價方法及其應(yīng)用開展了更多的理論探討，研究不同類型的流域健康評價指標體系來對更多的國內(nèi)河流、湖泊進行健康評估[9]。美國采用生態(tài)完整性指數(shù)和河流無脊椎動物預測和分類計劃[10]進行河湖健康評價和生物監(jiān)測。澳大利亞根據(jù)河流地貌類型和河流狀況調(diào)查等，利用水文地質(zhì)、物理和化學參數(shù)、無脊椎動物和魚類組合、水質(zhì)和生態(tài)毒理學等方法對河流進行評價[11]。最近幾年，有關(guān)學者提出關(guān)于河流水文學、水質(zhì)、物理構(gòu)造特征、河岸區(qū)狀況及生物等5方面22項指標體系計分基礎(chǔ)上的溪流狀況指數(shù)[12]理論。該理論較之前的河流健康評估方法更綜合、更全面。

3 河湖健康評估在山口湖水庫的初步應(yīng)用

山口湖水庫位于黑龍江省五大連池市東南部、嫩江一級支流訥謨爾河上游，流域面積3 745 km2(圖1)。山口湖水庫處于寒溫帶大陸性季風氣候區(qū)，多年平均降水量470～510 mm。

圖1 山口湖水庫流域位置分布圖

3.1 評價指標體系

本次關(guān)于山口湖水庫的調(diào)查研究選用的是水文水資源、水質(zhì)、物理結(jié)構(gòu)、生物、社會服務(wù)功能五大要素，彼此之間相互作用、互相影響，共同完成河湖健康的評價過程。

水文水資源可以相對全面地反映河流湖泊水系中相對細微的變化和水體相關(guān)的主要運動，是研究河湖健康不可或缺的一項指標。

水質(zhì)是直接反映水體健康狀況的重要因素之一，同時也是生產(chǎn)生活、人民健康生產(chǎn)的根本保證。

物理結(jié)構(gòu)的變化是人類物理重建活動的直接后果，可從河湖濱帶狀況、河湖連通狀況、天然濕地保存率等指標來表達健康基本狀況。

生物是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，生物群落結(jié)構(gòu)的變化將對水生生態(tài)系統(tǒng)，漁業(yè)資源和環(huán)境產(chǎn)生重大影響，對水文、污染物等環(huán)境因子的變化敏感。通過水生生物檢測不僅可以評價水體生態(tài)環(huán)境，而且可以調(diào)查人為干擾下某一水域生物的變化趨勢，為制定水生生態(tài)系統(tǒng)健康標準提供重要依據(jù)。

社會服務(wù)功能表現(xiàn)為水資源對社會的一種價值體現(xiàn)，實現(xiàn)水資源利用價值的顯像化，除了關(guān)于水生態(tài)自然環(huán)境的價值，其水資源反饋社會的價值也是我們對河湖健康評價的重要依據(jù)。

3.2 評價方法

河湖健康評估采用層次分析法、權(quán)重平均分配法和經(jīng)驗判斷法進行綜合評分。該系統(tǒng)主要研究生態(tài)完整性，包括水文水資源、物理結(jié)構(gòu)、水質(zhì)、生物、社會服務(wù)功能等5個部分。5個部分分別采用不同的指標來描述，每個指標有不同的變量。因此，每個部分從不同的準則層采用權(quán)重平均分配法確定，最終根據(jù)河流健康評價表來得出其河流的健康狀況(表1)。

表1 河湖健康評估分級表(國家標準)

3.3 數(shù)據(jù)分析

本次調(diào)查在山口湖水庫位置上設(shè)立3個監(jiān)測點。采集3個監(jiān)測點的 2017 年水文數(shù)據(jù)，對各監(jiān)測點進行數(shù)據(jù)分析計算，結(jié)果見表2～表6。

表2 山口湖水庫水文水資源賦分計算表

表3 山口湖水庫物理結(jié)構(gòu)賦分計算表

表4 山口湖水庫水質(zhì)賦分計算表

表5 山口湖水庫生物賦分計算表

表6 山口湖水庫社會服務(wù)功能賦分計算表

山口湖水庫的水文水資源研究選取最低生態(tài)水位狀況、流量變異程度和下泄生態(tài)流量程度3個指標，結(jié)果表明山口湖水庫得分83.4分，處于理想狀態(tài)。山口湖水庫的物理結(jié)構(gòu)是根據(jù)河湖連通狀況和湖濱帶狀況2個指標來選定的，計算得分為37.9分，表明物理結(jié)構(gòu)指標層處于不健康狀態(tài)。山口湖水庫的水質(zhì)選用溶解氧狀況、耗氧污染狀況以及富營養(yǎng)化狀況等指標，結(jié)果表明山口湖水庫水質(zhì)評分為42分，水質(zhì)處于亞健康狀態(tài)。而生物方面，本次選用浮游植物數(shù)量、大型水生植物覆蓋度和魚類生物損失指數(shù)，經(jīng)計算生物指標得分為53.6分，處于亞健康狀態(tài)。根據(jù)上述指標，山口湖水庫生態(tài)完整性評分為53分，河流生態(tài)健康狀況處于亞健康狀態(tài)。社會服務(wù)功能選取水功能區(qū)達標指標、水資源開發(fā)利用指標、防洪指標、公眾滿意度指標和灌區(qū)供水滿足程度等方面指標，最后得分為95.7分，處于理想狀態(tài)。最后，結(jié)合社會服務(wù)指標得出山口湖水庫健康得分為65.8分，水庫整體健康處于健康狀態(tài)，但與理想狀態(tài)還是有著顯著的差距。山口湖水庫健康評價系統(tǒng)在山口湖水庫健康評價中的應(yīng)用，既符合指標選擇，又符合評價體系的建立，同時也符合山口湖水庫的實際情況。最終的評估結(jié)果基本反映出山口湖水庫的健康狀況。由此可見，基于河湖特征建立的河湖健康評價指標體系，能夠客觀地反映河湖健康狀況，可以用來評價江河湖泊的健康狀況。

4 結(jié) 論

河流湖泊健康評估是生態(tài)價值和人文價值的綜合體現(xiàn)，健康的河流湖泊體系服務(wù)于社會經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)保護的協(xié)調(diào)[13]。在評價指標體系方面，應(yīng)盡可能涵蓋水文水資源、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、水質(zhì)、生物和社會服務(wù)等因素，充分體現(xiàn)評價體系的全面性、客觀性和準確性。本文以黑龍江省山口湖水庫為例，采用逐步加權(quán)和綜合計算的方法，根據(jù)河湖健康評價體系的實際情況，建立符合山口湖水庫健康評價指標體系，并根據(jù)2017年收集的監(jiān)測數(shù)據(jù)對山口湖水庫健康狀況進行初步評估。結(jié)果表明，山口湖水庫健康狀況良好，但與理想狀態(tài)存在較大差距；河湖健康評價系統(tǒng)具有簡單、全面、實用的可操作性，可以評價河流的生態(tài)完整性，也可以用于河流湖泊健康評價的研究與分析。

5 討 論

河湖生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成復雜，涉及因素多，內(nèi)部機制研究作用不夠深入。此外，評價指標涉及范圍廣泛，制約河流和湖泊生態(tài)系統(tǒng)維護和發(fā)展的因素也較為復雜。這些不確定因素對江河湖泊健康指標的選擇、制度的建立以及指標的量化都會產(chǎn)生一定的影響。同時，山口湖水庫的河湖健康評估也存在以下問題，需要進一步研究及探索。

1) 水文指標中的下泄生態(tài)流量滿足程度賦分56.36分，處于亞健康狀態(tài)，說明山口水庫下泄流量相對下游生態(tài)流量較小，不滿足下游生態(tài)流量需求。山口湖水庫對下游河流生態(tài)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)、保障河流水環(huán)境質(zhì)量、維持水生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定具有關(guān)鍵影響，因此有必要開展山口湖水庫生態(tài)調(diào)度研究，維護下游河流生態(tài)基流與生態(tài)健康。

2) 依據(jù)《黑龍江省水功能區(qū)水質(zhì)背景值研究報告(一期)》研究成果，山口湖水庫入湖河流水質(zhì)超標，是由于山口湖水庫上游處于源頭區(qū)的環(huán)境背景值超標所致。經(jīng)過實際調(diào)查，上游源頭區(qū)內(nèi)出現(xiàn)開墾耕地、畜牧業(yè)等人為環(huán)境污染現(xiàn)象，需要加強監(jiān)管與控制。

3) 山口湖水庫處于中等富營養(yǎng)化狀況，從山口湖水庫環(huán)境監(jiān)測資料分析，山口湖水庫水質(zhì)狀況超標因子是高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和化學需氧量。主要原因是上游分布大面積林場，同時部分河段被開墾成農(nóng)田，生態(tài)受到破壞，一到暴雨季節(jié)，水土流失導致湖面泛黃，加上農(nóng)藥化肥過度使用以及上游部分村莊的生活污水，導致山口湖水庫富營養(yǎng)化狀況。

4) 山口湖水庫生物指標處于亞健康狀態(tài)，主要由于大型水生植物指標得分較低。主要原因是山口湖水庫處于山區(qū)型河流與平原型河流交界點，水深、水流急等條件不適合大型水生植物繁衍。鑒于大型水生植物對入湖污染物凈化作用較好以及山口湖水庫處于中等富營養(yǎng)化狀態(tài)，建議在入湖河流區(qū)進行人工培育大型水生植物，減輕外來污染物對山口水庫水質(zhì)影響，降低水體富營養(yǎng)化水平。