拉薩河河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建及應(yīng)用

陳 歆,靳甜甜,蘇輝東,林俊強(qiáng),王東波,劉國(guó)華,張俊潔

1 西藏自治區(qū)環(huán)境保護(hù)廳,拉薩 850002 2 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院,北京 100038 3 呼倫貝爾市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站, 海拉爾 021008 4 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心,北京 100085 5 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,北京 100049

河流生態(tài)系統(tǒng)提供給人類(lèi)多種生態(tài)服務(wù),包括氣候調(diào)節(jié)、生物多樣性維持、供水、航運(yùn)、漁業(yè)、文化娛樂(lè)等多個(gè)方面[1-4],而生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)以生態(tài)系統(tǒng)合理結(jié)構(gòu)和健康過(guò)程為基礎(chǔ)。隨著人類(lèi)社會(huì)的不斷進(jìn)步,人類(lèi)對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)干擾逐漸加劇,河流生態(tài)系統(tǒng)河道形狀、水生生物組成、河流連續(xù)性、水文和生物過(guò)程等發(fā)生變化,進(jìn)而影響到其功能的發(fā)揮[5-6]。

“河流健康”概念最早在1972 年在美國(guó)的《水污染控制修正法》中提出,至今河流健康內(nèi)涵仍未統(tǒng)一。Karr 等將河流生態(tài)系統(tǒng)平衡、完整和適應(yīng)性作為河流是否健康的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[7]；Schofield認(rèn)為未受干擾的(原始的)的河流處于健康狀態(tài),而其它河流健康狀況可通過(guò)其與相同類(lèi)型未受干擾河流的相似程度來(lái)評(píng)價(jià)[8]；文伏波將生態(tài)良好、滿(mǎn)足人類(lèi)需求,可實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的河流定義為健康河流[9]。美國(guó)、英國(guó)、澳大利亞、瑞典等多個(gè)國(guó)家提出了不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法[2,4,7],中華人民共和國(guó)水利部也在2010年出版了《河流健康評(píng)估指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)與方法V1.0》,用于指導(dǎo)全國(guó)河流健康評(píng)價(jià)試點(diǎn)工作。綜合來(lái)看,河流健康評(píng)估主要從水文、水質(zhì)、棲息地和生物等四個(gè)方面開(kāi)展指標(biāo)體系的構(gòu)建,但由于河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法需根據(jù)評(píng)價(jià)對(duì)象地理特征、氣候條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r和社會(huì)需求等條件制定,因此目前并無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和方法。雖然河流健康的內(nèi)涵、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法尚未統(tǒng)一,但是河流健康評(píng)價(jià)重點(diǎn)關(guān)注河流生態(tài)系統(tǒng)狀況,使其既能滿(mǎn)足人類(lèi)生產(chǎn)生活需求,又能實(shí)現(xiàn)河流生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展,成為河流管理的重要手段。

拉薩河位于青藏高原東南部,是雅魯藏布江五大支流之一。河流中下游地區(qū)地勢(shì)平坦、水土資源條件較好,是整個(gè)西藏自治區(qū)人口和耕地最為密集區(qū)域,同時(shí)該流域還是西藏自治區(qū)政治和文化中心。為維護(hù)實(shí)現(xiàn)拉薩河流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展,對(duì)拉薩河合理有效的開(kāi)發(fā)利用是關(guān)鍵領(lǐng)域之一。但近年來(lái)流域內(nèi)工業(yè)發(fā)展加速、人口密度增加、農(nóng)田灌溉面積擴(kuò)大、魚(yú)類(lèi)放生活動(dòng)增加,成為拉薩河河流健康和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。目前,該流域出現(xiàn)了本地魚(yú)類(lèi)資源減少、外來(lái)物種入侵[10-11],農(nóng)業(yè)面源污染[12],河流水質(zhì)惡化[13-15]等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,此外氣候變化可能帶來(lái)的徑流和植被變化[16]也會(huì)對(duì)河流健康狀況產(chǎn)生潛在影響。因此,為做好該流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作,應(yīng)在了解拉薩河流域河流健康現(xiàn)狀和存在的主要問(wèn)題的基礎(chǔ)上,有針對(duì)性地開(kāi)展保護(hù)和研究工作。本文基于拉薩河生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展特點(diǎn),從水文、水質(zhì)、生物、生境和服務(wù)功能等五個(gè)方面[17-18],構(gòu)建了拉薩河流域河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,并進(jìn)行了應(yīng)用,其結(jié)果可以為拉薩河流域河流管理、保護(hù)工作提供參考。

1 研究區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

拉薩河發(fā)源于念青唐古拉山中段南麓澎錯(cuò)瑪朵山峰,干流由東北向西南流動(dòng),河道比降0.29%,主河道長(zhǎng)度551 km,于曲水縣匯入雅魯藏布江中游,多年平均流量1.1×1010m3,干流沿程有眾多支流匯入,拉薩河干流建有多個(gè)水利水電工程,其中旁多水利樞紐和直孔水電站對(duì)河流水文過(guò)程具有顯著調(diào)節(jié)作用。拉薩河流域?qū)俑咴瓬貛О敫珊荡箨懶詺夂騾^(qū),降水主要受西南季風(fēng)的影響,而且影響的程度由東北向西南,即降水由上游向下游呈遞減趨勢(shì),降雨主要集中在6—9月、多夜雨,旱季10—5月份、降雨稀少。流域內(nèi)部高原濕地眾多,上游源頭麥地卡濕地是國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū),中下游地區(qū)分布有拉魯濕地、江夏熱濕地、巴嘎雪濕地、茶巴朗濕地、甲瑪濕地等[19-20],這些濕地對(duì)于流域水循環(huán)、水質(zhì)保護(hù)和生物多樣性維護(hù)具有重要意義。拉薩河流域概況如圖1所示。

圖1 拉薩河流域概況圖Fig.1 Overview of Lhasa River basin

1.2 河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

1.2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建原則及步驟

指標(biāo)體系的構(gòu)建的是河流健康評(píng)價(jià)的基礎(chǔ),指標(biāo)體系的科學(xué)性、合理性和有效性,直接決定了河流健康評(píng)價(jià)結(jié)果的可信度。拉薩河河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建遵循以下原則：(1)目標(biāo)明確,可指導(dǎo)河流生態(tài)保護(hù)工作。(2)普適性,具有較多應(yīng)用,并被證明適應(yīng)性較好。(3)能突出拉薩河流域生態(tài)環(huán)境特色。(4)操作性強(qiáng),評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)和資料較容易獲取。(5)可量化客觀性指標(biāo)。(6)指標(biāo)體系全面、相對(duì)獨(dú)立、指標(biāo)之間不重復(fù)。

基于以上原則,拉薩河河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建步驟如下：首先,通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研,對(duì)目前河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建、指標(biāo)體系量化方法、指標(biāo)量化需要的數(shù)據(jù)或者資料來(lái)源、指標(biāo)權(quán)重的確定等方面研究進(jìn)行全面分析,確定幾種適合的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系供選擇；其次,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)考察、文獻(xiàn)調(diào)研和專(zhuān)家訪談,對(duì)拉薩河流域地形地貌、氣候、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人文等生態(tài)環(huán)境和社會(huì)特征進(jìn)行分析,明確拉薩河河流健康評(píng)價(jià)應(yīng)涵蓋的主要方面；再次,進(jìn)行指標(biāo)庫(kù)的構(gòu)建及篩選。綜合考慮國(guó)內(nèi)外采用的指標(biāo)體系,結(jié)合拉薩河流域生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征,篩選評(píng)價(jià)指標(biāo),構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；最后,咨詢(xún)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)家學(xué)者,對(duì)構(gòu)建的指標(biāo)體系進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,最終得到拉薩河河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

1.2.2 指標(biāo)體系構(gòu)建及指標(biāo)內(nèi)涵

根據(jù)拉薩河河流特征,參考國(guó)內(nèi)外已往研究[21-22]構(gòu)建了包含水文、水質(zhì)、生物、生境、服務(wù)功能等5個(gè)要素13個(gè)指標(biāo)的拉薩河河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,各要素指標(biāo)見(jiàn)表1。

(1)水文

河流水文條件是河流生態(tài)系統(tǒng)各種理化和生物過(guò)程的基礎(chǔ),水文條件變化會(huì)引起河流生態(tài)系統(tǒng)一系列改變,在國(guó)內(nèi)外河流健康評(píng)價(jià)中,水文指標(biāo)是指標(biāo)體系重要組成部分。為全面反映河流水文狀態(tài)變化,采用C11河流壓力指數(shù)、C12流量過(guò)程變異程度、C13生態(tài)基流保障度三個(gè)指標(biāo),反映水量、流量過(guò)程變異以及不同水期流量變化。

表1 拉薩河河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

(2)水質(zhì)

基于西藏自治區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站以往水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果,采用pH、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、揮發(fā)酚、砷、汞、鉻(六價(jià))、鉛、鎘、銅、鋅、氟化物、石油類(lèi)等13個(gè)水質(zhì)指標(biāo)計(jì)算干流上、中、下游C21水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率取值。除此之外利用C22耗氧有機(jī)污染狀反映水體中耗氧有機(jī)物狀況,該指標(biāo)由高錳酸鉀指數(shù)、化學(xué)需氧量和氨氮三個(gè)指標(biāo)組成。拉薩河流域礦產(chǎn)資源豐富,拉薩河中上游地區(qū)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)可能對(duì)干流水質(zhì)產(chǎn)生影響,本文利用汞、鎘、鉻、鉛、砷等5種重金屬濃度計(jì)算C23重金屬污染狀況指數(shù),反映干流重金屬濃度狀況。

(3)水生態(tài)

水生態(tài)指標(biāo)選用C31外來(lái)魚(yú)類(lèi)入侵率和C32大型底棲無(wú)脊椎動(dòng)物科級(jí)耐污指數(shù)表征。魚(yú)類(lèi)是河流生態(tài)系統(tǒng)中的頂級(jí)生物,可很好反映河流生態(tài)系統(tǒng)健康狀況。90年代以來(lái),不斷有研究表明捕撈、放生等一系列人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致拉薩河干流本地魚(yú)類(lèi)減少或滅絕、外來(lái)魚(yú)類(lèi)入侵；入侵物種已經(jīng)成為威脅拉薩河水生態(tài)安全的重要因素。拉薩河魚(yú)類(lèi)資源調(diào)查數(shù)據(jù)相對(duì)匱乏,加之對(duì)魚(yú)類(lèi)資源調(diào)查方式、捕撈方式、捕撈時(shí)間、捕撈地點(diǎn)的差異性,導(dǎo)致少數(shù)樣點(diǎn)魚(yú)類(lèi)資源調(diào)查結(jié)果代表性較差。相對(duì)于少數(shù)斷面魚(yú)類(lèi)調(diào)查結(jié)果,區(qū)域尺度魚(yú)類(lèi)資源調(diào)查結(jié)果代表向較強(qiáng)；相對(duì)于豐富度和魚(yú)類(lèi)大小,物種數(shù)的變異性較小,本文利用拉薩河河流外來(lái)魚(yú)類(lèi)入侵率反映水生態(tài)狀況。此外,利用大型底棲無(wú)脊椎動(dòng)物科級(jí)耐污指數(shù)C32根據(jù)不同科對(duì)污染物的耐受程度賦予不同耐污值,反映底棲動(dòng)物對(duì)外界環(huán)境各種污染物的綜合耐受能力。

(4)河流生境

生境指標(biāo)選取C41河道穩(wěn)定性、C42河流聯(lián)通阻隔狀況2個(gè)指標(biāo)表征。河道穩(wěn)定性指不同年份河流水流路徑空間變異程度,河岸或者河床不穩(wěn)的情況下,水流流動(dòng)形態(tài)會(huì)發(fā)生變化,本文采用河流蜿蜒度和水面面積指數(shù)來(lái)反應(yīng)河道的穩(wěn)定性。河流連通阻隔狀況用于評(píng)估河流上水庫(kù)、堤壩建設(shè)對(duì)魚(yú)類(lèi)等生物物種遷徙及水流與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)傳遞產(chǎn)生的阻隔作用,利用評(píng)價(jià)河段閘壩阻隔狀況反映河流連通阻隔狀況。

(5)服務(wù)功能

河流服務(wù)功能包含內(nèi)容較多,此處利用C51防洪安全指數(shù)和C52水資源開(kāi)發(fā)利用率表征拉薩河河流服務(wù)功能狀態(tài)。防洪安全指數(shù)指現(xiàn)狀的防洪能力與我國(guó)對(duì)河道水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)之間的比值,防洪安全指數(shù)越高,說(shuō)明越安全。水資源開(kāi)發(fā)利用率是指示水資源開(kāi)發(fā)利用程度,流域內(nèi)水資源量豐富的河流,人類(lèi)可以開(kāi)發(fā)量適當(dāng)增加,但是其比率應(yīng)該控制在一定的范圍內(nèi)。

1.2.3 賦值標(biāo)準(zhǔn)

目前,關(guān)于河流健康評(píng)價(jià)的賦值標(biāo)準(zhǔn),存在較大主觀性。為增加不同評(píng)價(jià)結(jié)果的可比性,應(yīng)盡量統(tǒng)一河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)量化和賦值標(biāo)準(zhǔn)。由于地形地貌、氣候、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件等方面的不同,導(dǎo)致不同河流健康評(píng)價(jià)目標(biāo)存在較大差異,評(píng)價(jià)指標(biāo)和賦值標(biāo)準(zhǔn)較難統(tǒng)一。本文根據(jù)流域生態(tài)環(huán)境特征和評(píng)價(jià)指標(biāo)特點(diǎn),利用關(guān)鍵閾值、法律法規(guī)限定取值、專(zhuān)家咨詢(xún)等方法確定指標(biāo)賦值標(biāo)準(zhǔn)。其中,關(guān)鍵閾值法將河流原生狀態(tài)設(shè)置為理想狀態(tài),將人類(lèi)干擾、社會(huì)需求因素引入到評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)中：無(wú)干擾原始狀態(tài)為最佳預(yù)期,賦值100分,之后歷史擾動(dòng)最小值、可接受最小值、嚴(yán)重威脅值、完全破壞值分別賦值80分、60分、30分和0分。由于一些指標(biāo)無(wú)法確定無(wú)干擾狀態(tài)或自然狀態(tài),則將已有標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范作為賦值標(biāo)準(zhǔn)。如水質(zhì)指標(biāo)中的水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率,通過(guò)判斷河流水質(zhì)是否達(dá)到水環(huán)境功能區(qū)劃所要求的水質(zhì)目標(biāo)進(jìn)行賦值。最終,拉薩河河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)賦值標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)來(lái)源如表2所示。

2 拉薩河干流河流健康評(píng)價(jià)結(jié)果

拉薩河干流不同河段指標(biāo)取值和賦值情況如表3和圖2所示。

總體來(lái)看：上游河段河流健康狀況明顯優(yōu)于中下游河段,各指標(biāo)中除C21外,其余各指標(biāo)賦值均在60分以上；中游C12、C32和C42未達(dá)到60分,其余各指標(biāo)賦值均大于或等于60分；下游C12、C23、C31、C32、C42未達(dá)到60分,其余各指標(biāo)賦值均大于或等于60分。

表2 河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)賦值標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)來(lái)源

注：水面面積指數(shù)Area index of river surface waterAr; 河流蜿蜒性指數(shù) Sinuosity index of riverSr; 航天飛機(jī)雷達(dá)地形測(cè)繪任務(wù)Shuttle radar topography mission SRTM; 數(shù)字高程模型Digital elevation model DEM.

表3 拉薩河干流健康評(píng)價(jià)結(jié)果

*表示指標(biāo)取值有多個(gè),未列出

圖2 拉薩河河流健康評(píng)價(jià)結(jié)果示意圖Fig.2 Schematic diagram of river health assessment result for Lhasa RiverC11河流壓力指數(shù)Flow stress index; C12流量過(guò)程變異程度Degree of variation in the flow process; C13生態(tài)基流保障度Ecological base flow security degree; C21水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率Water qualification rate; C22耗氧有機(jī)污染狀況Oxygen consuming organic pollution; C23重金屬污染狀況Heavy metal pollution; C31外來(lái)魚(yú)類(lèi)入侵率Invasive percentage of exotic fish; C32大型底棲無(wú)脊椎動(dòng)物科級(jí)耐污指數(shù)Family biotic index; C41河道穩(wěn)定性指標(biāo)River stability; C42河流聯(lián)通阻隔狀況River connectivity barrier; C51防洪安全指數(shù)Flood protection safety index; C52水資源開(kāi)發(fā)利用率Exploitation rate of water resources

從水文指標(biāo)來(lái)看,上游賦值較高,中下游C12取值大、賦值低,中游C13賦值低。上游地區(qū)無(wú)水文站點(diǎn),無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算水文指標(biāo)賦值情況,但上游無(wú)大型水利水電工程,且人口稀少分散而居,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷拉薩河上游C11、C12、C13賦值均較高,上游河段3個(gè)水文指標(biāo)均賦值100分。中游河段對(duì)水文產(chǎn)生顯著影響的為具有年調(diào)節(jié)能力的旁多水利樞紐,電站下游設(shè)有旁多水文站。中游C11、C12采用旁多水文站歷年水文數(shù)據(jù)計(jì)算,C11、C12取值分別為0.82、4.9；中游旁多水利樞紐環(huán)評(píng)批復(fù)生態(tài)流量為23 m3/s,C13利用旁多水利樞紐2014年4月22日到2017年10月31日電站實(shí)際下泄流量計(jì)算,C13取值93%。下游分布有直孔、平措、納金和獻(xiàn)多水電站,直孔電站為季調(diào)節(jié)水電站,其余均為引水式電站調(diào)節(jié)能力有限,直孔電站下設(shè)有唐家水文站。下游C11、C12采用唐家、拉薩水文站水文數(shù)據(jù)計(jì)算,C11、C12取值分別為0.78、5.2；平措、納金和獻(xiàn)多水電站調(diào)節(jié)能力有限,而直孔水電站無(wú)生態(tài)基流要求,下游C13為100%。

從水質(zhì)指標(biāo)來(lái)看,中游水質(zhì)最好,上游水體中營(yíng)養(yǎng)鹽濃度稍高水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率較低,而下游水體個(gè)別斷面存在重金屬超標(biāo)現(xiàn)象。2017年拉薩河干流上、中、下游C21取值分別為50%、100%和78%。上游水體水域功能為I類(lèi),考核標(biāo)準(zhǔn)較嚴(yán)格,枯水期水質(zhì)良好各指標(biāo)均達(dá)標(biāo),但豐水期氨氮濃度升高,麥地卡濕地氨氮濃度未達(dá)到I類(lèi)水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)；中游水質(zhì)較好,豐水期和枯水期各指標(biāo)均達(dá)標(biāo)；下游枯水期和豐水期水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率均為78%,枯水期甲瑪濕地和帕熱濕地鎘含量未達(dá)到II類(lèi)水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo),豐水期唐嘎濕地、巴嘎雪濕地氨氮含量未達(dá)到II類(lèi)水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)。

從水生態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看,上游水生態(tài)狀況良好,中游次之,下游最差。根據(jù)范麗卿等[11]于2010、2012和2014年三年拉薩河流域魚(yú)類(lèi)調(diào)查結(jié)果顯示,42個(gè)調(diào)查點(diǎn)中的19個(gè)外來(lái)魚(yú)類(lèi),其中76.5%位于濕地。拉薩河上、中、下游C31取值分別為8%、20%和84%；下游19個(gè)調(diào)查斷面中游16個(gè)斷面發(fā)現(xiàn)了外來(lái)魚(yú)類(lèi)入侵。C32利用2017年8月干流不同河段10個(gè)調(diào)查斷面結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià),其中上游、中游、下游分別設(shè)置3個(gè)、2個(gè)和5個(gè)調(diào)查點(diǎn)。C32評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,上游水體較為清潔賦80分,中下游水質(zhì)相近賦45分,拉薩河上游處于較好狀態(tài),而中下游部分河段出現(xiàn)較多耐污種,可能存在局部污染。中游旁多水利樞紐下游、拉薩市下游和才納斷面耐污種比例較大。

拉薩河干流河道穩(wěn)定性較強(qiáng),且上游穩(wěn)定性>中游>下游。從水面面積指數(shù)來(lái)看,整個(gè)流域河流水面面積指數(shù)為90%,為比較穩(wěn)定河流。自上而下,河流穩(wěn)定性有較大差異,上游地區(qū)河流淹沒(méi)面積基本重疊,水面面積指數(shù)為96%,而中游地區(qū)水面面積指數(shù)為70%,下游地區(qū)水面面積指數(shù)為68%。中下游水面面積指數(shù)主要受直孔與旁多水利樞紐蓄水影響,庫(kù)區(qū)水面拓寬,樞紐工程下游的水面面積有所減少。整個(gè)河段河道蜿蜒性指數(shù)在2%以?xún)?nèi),說(shuō)明從1988年以來(lái)主河道幾乎沒(méi)有變化,河道較為穩(wěn)定。根據(jù)2017年3月和9月份對(duì)拉薩河干流的實(shí)地調(diào)查,結(jié)合拉薩河干流2015—2017年遙感影像數(shù)據(jù)對(duì)拉薩河流域閘壩阻隔情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。拉薩河干流上游烏魯龍曲匯入口以上無(wú)水電站和水閘,河流聯(lián)通條件好,未扣分。中游河段修建有旁多水利樞紐,該電站為大(1)型Ⅰ等工程,最大壩高72.3 m,閘壩阻隔對(duì)魚(yú)類(lèi)及其它水生生物造成影響,工程建設(shè)中未設(shè)置魚(yú)道和仿生旁通道,亦無(wú)其它過(guò)魚(yú)設(shè)施,且電站目前正常運(yùn)行；根據(jù)《拉薩河流域綜合規(guī)劃》報(bào)告,旁多水利樞紐對(duì)部分魚(yú)類(lèi)遷移具有阻隔作用。下游分布有直孔水電站、2#閘、3#閘和4#閘,閘壩較多,其中直孔水電站壩體較高,無(wú)魚(yú)道和其它過(guò)魚(yú)設(shè)施,且2#閘、3#閘和4#閘運(yùn)行后,對(duì)魚(yú)類(lèi)也有一定阻隔作用。

拉薩河干流防洪和水資源服務(wù)功能處于良好狀態(tài)。根據(jù)新編制的《拉薩河流域綜合規(guī)劃》,拉薩河干流唐家水文站以上無(wú)防洪敏感點(diǎn),防洪安全指數(shù)賦100分,而唐家水文站以下分為三段。唐加—納金電站段,河道長(zhǎng)度約為76 km,防洪標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇,需治理護(hù)岸工程12.98 km；納金電站—堆龍、曲水交界段,需對(duì)中心城區(qū)范圍柳梧中組團(tuán)、南組團(tuán)、文化園新筑堤防,對(duì)現(xiàn)狀城區(qū)段不滿(mǎn)足超高要求的干流兩岸堤防進(jìn)行加高加固,加高加固堤防17 km,新建堤防11.6 km；堆龍、曲水交界段—雅魯藏布江入口段河道防洪標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇,需新建護(hù)岸工程20.16 km,堤防工程1.7 km。下游河道總長(zhǎng)157 km,不符合防洪標(biāo)準(zhǔn),需要加固或新建工程措施長(zhǎng)度為63.44 km,占總河道長(zhǎng)度的40%。按照賦值標(biāo)準(zhǔn),下游C51賦值為85分。根據(jù)《拉薩河流域綜合規(guī)劃》,2003—2012年拉薩河流域水資源量為115.4×109 m3,多年平均供水量為5.16×109 m3,近10年全流域開(kāi)發(fā)利用程度僅為4.5%,開(kāi)發(fā)程度整體較低,且已經(jīng)滿(mǎn)足了流域內(nèi)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水需求。拉薩河流域下游拉薩市城關(guān)區(qū)屬于流域集中用水區(qū),局部水資源開(kāi)發(fā)利用率達(dá)到17%。

3 討論

3.1 水文及主要影響因素

拉薩河干流開(kāi)發(fā)程度低,上游無(wú)大型水利水電工程,干流水文情勢(shì)主要受旁多水利樞紐和直孔水電站影響。旁多水利樞紐主要任務(wù)為灌溉和發(fā)電,電站設(shè)計(jì)灌溉引水流量10 m3/s,主要用于澎波灌區(qū)農(nóng)田灌溉,旁多水利樞紐設(shè)計(jì)引水流量10 m3/s,多年平均引水量2×109m3,控制灌溉面積5萬(wàn)公頃；直孔水電站庫(kù)周5千公頃耕地可從庫(kù)內(nèi)提水得到灌溉,還可確保引水灌溉下游耕地2千公頃。電站蓄水發(fā)電和灌溉引流均可對(duì)河流水文產(chǎn)生影響。根據(jù)旁多水利樞紐和直孔水電站調(diào)度計(jì)劃,電站修建可起到“蓄洪補(bǔ)枯”的作用,但直孔水電站建設(shè)前后水文站徑流數(shù)據(jù)研究結(jié)果表明電站運(yùn)行后,電站下游水量在枯水期和平水期水量減少,豐水期水量增加,這與“蓄洪補(bǔ)枯”作用相反,河流水文過(guò)程變異強(qiáng)烈。

電站影響外,氣候變化也是影響水文過(guò)程的一個(gè)重要因素。根據(jù)藺學(xué)東等人的研究[33],拉薩河流域流量呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。然而1955—2015年拉薩河流域內(nèi)及周邊10個(gè)氣象站數(shù)據(jù)顯示：2004年以前拉薩河流域降雨量呈上升趨勢(shì),2004年以后降雨量呈現(xiàn)降低趨勢(shì)；流域氣溫呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢(shì)。氣候變化將直接影響河流水文狀況：降雨量減少會(huì)降低河流水量,溫度的上升對(duì)河流水文條件的影響具有不確定性。氣溫升高后冰川和凍土消融速度升高,會(huì)增加河流水量補(bǔ)給[34-35]；氣溫增加地表蒸散和植物蒸騰作用變強(qiáng)[36-37],會(huì)降低河流水量補(bǔ)給。2004—2015年,拉薩水文站年徑流量降低趨勢(shì)明顯,水文過(guò)程可能受到氣候變化的影響。

3.2 干流水質(zhì)狀況及主要影響因素分析

拉薩河干流水質(zhì)整體狀況良好,根據(jù)下游達(dá)孜、卡林、才納 3個(gè)國(guó)家水環(huán)境監(jiān)測(cè)站點(diǎn)多年水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果,全年水質(zhì)基本在國(guó)家Ⅱ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)以上,但存在個(gè)別指標(biāo)在特定時(shí)期超標(biāo)現(xiàn)象。根據(jù)2017年3月和8月兩次全流域水環(huán)境22個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果：拉薩河干流豐水期濕地河段氨氮易超標(biāo),而枯水期甲瑪溝下游入河口的甲瑪濕地鎘濃度未達(dá)到III類(lèi)水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo),而帕熱濕地鎘濃度未達(dá)到II類(lèi)水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)。

豐水期流經(jīng)濕河段中水體氨氮濃度升高,可能與拉薩河流域濕地水文過(guò)程和人類(lèi)活動(dòng)密切相關(guān)。拉薩河流域濕地眾多,主要分布在河流兩岸,這些濕地地勢(shì)平坦,生物量高,且靠近水源,成為發(fā)展畜牧業(yè)的理想場(chǎng)所。由于枯水期地表徑流較少,河流水體與濕地不連通,濕地中氨氮不會(huì)對(duì)河流水體產(chǎn)生影響,而隨著豐水期來(lái)臨,雨水與冰川雨水將濕地氨氮帶入河流,使得河流水體中氨氮濃度升高。此外,氣候暖干化背景下,濕地中凋落物和腐殖質(zhì)分解加速[38-39]也成為影響河流中養(yǎng)分的一個(gè)重要潛在因素。

枯水期甲瑪濕地和帕熱濕地鎘含量較高可能與甲瑪溝內(nèi)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)、道路交通以及水文過(guò)程有關(guān)。甲瑪溝內(nèi)分布有銅多金屬礦開(kāi)采點(diǎn),采礦和洗礦過(guò)程中產(chǎn)生的污染物可通過(guò)雨水沖刷或者廢液排放進(jìn)入附近水體,而濕地對(duì)于這些離子具有吸附作用,枯水期水量較少,濃度升高；豐水期,水量增大,濃度被稀釋,水體中鎘離子濃度降低。除礦產(chǎn)資源開(kāi)采,甲瑪濕地附近道路密集,道路交通污染也是潛在因素,而帕熱濕地鎘濃度超標(biāo)可能主要與道路交通污染有關(guān)。

3.3 水生態(tài)現(xiàn)狀分析

拉薩河海拔高、氣候獨(dú)特,孕育了河流獨(dú)特的魚(yú)類(lèi)多樣性。20世紀(jì)90年代以前,拉薩河的魚(yú)類(lèi)受到較好的保護(hù)；20世紀(jì)90年代以后,拉薩河的魚(yú)類(lèi)受到的大規(guī)模捕撈,魚(yú)類(lèi)資源銳減[40]。2004—2006年間陳鋒等[10]對(duì)拉薩河上、中、下游的魚(yú)類(lèi)做了詳細(xì)的調(diào)查,共調(diào)查到3目5科14屬24種魚(yú)類(lèi),其中本地魚(yú)14種,外來(lái)魚(yú)10種。2005—2010年間洛桑等[41]通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)：在相同的季節(jié)相同采樣點(diǎn),2005年能捕獲的漁獲物11種,而到2010年只能捕獲7種。呂永磊[42]對(duì)拉薩河源頭水域的魚(yú)類(lèi)資源做了調(diào)查,通過(guò)捕撈調(diào)查,共發(fā)現(xiàn)5種魚(yú)類(lèi),其中本地魚(yú)3種,外來(lái)魚(yú)2種,隸屬于1目2科5屬。

拉薩河流域最近一次流域?qū)用骠~(yú)類(lèi)調(diào)查由范麗卿等人于2010年到2014年完成[11]。此次調(diào)查在拉薩河上游流域、中游流域和下游流域的河流、溪流、水庫(kù)、濕地42個(gè)采樣點(diǎn),對(duì)整個(gè)拉薩河魚(yú)類(lèi)資源做了詳盡的調(diào)查,共發(fā)現(xiàn)25種魚(yú)類(lèi),其中本地魚(yú)類(lèi)12種,外來(lái)魚(yú)類(lèi)13種,隸屬于4目6科17屬。裂腹魚(yú)、黑斑原鮡等土著魚(yú)類(lèi)的減少甚至滅絕,以及鯽、麥穗魚(yú)和泥鰍等外來(lái)魚(yú)類(lèi)的增加,是拉薩河魚(yú)類(lèi)面臨的主要問(wèn)題。土著魚(yú)類(lèi)減少受過(guò)度捕撈、生態(tài)環(huán)境破壞等因素影響,黑斑原鮡90年代開(kāi)始受到大規(guī)模捕撈,目前在拉薩河基本絕跡。外來(lái)魚(yú)類(lèi)主要分布于拉薩河下游地區(qū)[43-44],特別是濕地。外來(lái)物種入侵途徑主要是放生和魚(yú)塘外游,而這些活動(dòng)主要集中在下游地區(qū)。

3.4 河流生境狀況

拉薩河干流水面面積指數(shù)為90%,屬于較為穩(wěn)定河流,但不同河段差異較大。上游地區(qū)較穩(wěn)定,中游、下游地區(qū)淹沒(méi)面積變化較大。中下游變動(dòng)主要原因?yàn)椋菏苤笨姿娬九c旁多水利樞紐影響,中游水面有所拓寬,而下游水面淹沒(méi)面積有所減少。拉薩河主河道的上游、中游和下游的河道蜿蜒性指數(shù)的變化率在2%以?xún)?nèi),主河道的人為改造(如截灣取直,河道改道等)較少,河道較為穩(wěn)定。旁多水利樞紐、直孔水電站的修建以及拉薩市區(qū)攔水壩阻斷了河流連續(xù)性,是影響河流聯(lián)通阻隔狀況的主要因素。

4 河流適應(yīng)性管理建議

針對(duì)拉薩河河流健康狀況,本文提出以下河流適應(yīng)性管理建議。

首先,加強(qiáng)河流水文、水質(zhì)和流域濕地生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)力度。在旁多水利樞紐庫(kù)區(qū)上游設(shè)置水文、水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn),監(jiān)測(cè)入庫(kù)流量和入庫(kù)水質(zhì),用于支撐氣候變化背景下河流水質(zhì)影響因素研究。其次,研究表明濕地可能是河流營(yíng)養(yǎng)元素超標(biāo)的主要原因,為更好地進(jìn)行河流生態(tài)系統(tǒng)管理和保護(hù),需要加強(qiáng)流域內(nèi)濕地面源污染調(diào)查工作,明確營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)源和遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制。

其次,加強(qiáng)魚(yú)類(lèi)保護(hù)力度,特別需要關(guān)注外來(lái)魚(yú)類(lèi)入侵問(wèn)題。系統(tǒng)整理流域魚(yú)類(lèi)調(diào)查數(shù)據(jù),明確本地魚(yú)類(lèi)分布和豐富度,針對(duì)瀕臨滅絕的本地物種開(kāi)展物種特性分析,實(shí)施棲息地保護(hù)措施加強(qiáng)本地魚(yú)類(lèi)保護(hù)。合理規(guī)劃魚(yú)類(lèi)資源開(kāi)采,捕撈活動(dòng)避開(kāi)魚(yú)類(lèi)三場(chǎng),禁止在產(chǎn)卵期捕撈。設(shè)置專(zhuān)門(mén)放生點(diǎn),提供本地魚(yú)類(lèi)供放生,在放生點(diǎn)設(shè)置宣傳欄介紹本地魚(yú)類(lèi)保護(hù)重要性及入侵物種危害。

最后,進(jìn)一步明確水電站、水利工程建設(shè)和運(yùn)行對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響,并制定措施對(duì)水利水電工程調(diào)度過(guò)程進(jìn)行科學(xué)管理。水電站運(yùn)行、灌溉引水等活動(dòng)不僅會(huì)影響河流水文、水環(huán)境,還會(huì)進(jìn)一步影響水生生物的生存和繁衍。雖然拉薩河流域經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá),對(duì)河流水資源利用程度不高,然而人類(lèi)干擾已經(jīng)對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了顯著影響,目前仍未得到足夠重視。應(yīng)在明確水利水電工程調(diào)度、灌溉引水對(duì)河流水文、水環(huán)境和生物生境影響的基礎(chǔ)上,制定調(diào)度規(guī)則,并加強(qiáng)監(jiān)管,確保水利水電工程調(diào)度過(guò)程和灌溉引水活動(dòng)符合調(diào)度規(guī)則。