渭河定西段健康狀況評(píng)價(jià)與分析研究

尚小平

(定西市水利科學(xué)研究所，甘肅 定西 743000)

隨著河流生態(tài)系統(tǒng)不斷受到人類(lèi)活動(dòng)的干擾和損害，科學(xué)有效地評(píng)價(jià)、恢復(fù)和維持一個(gè)健康的河流生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)成為近年來(lái)河流管理的重要目標(biāo)。在全面推行河長(zhǎng)制工作的背景下，如何評(píng)價(jià)河流的健康狀況，并修復(fù)和保護(hù)已經(jīng)受損的河流生態(tài)系統(tǒng)，發(fā)揮其服務(wù)功能，已成為促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展需要面對(duì)并解決的關(guān)鍵問(wèn)題，是目前生態(tài)健康評(píng)價(jià)的一個(gè)主要方向，也是環(huán)境科學(xué)及景觀(guān)生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域的新興研究課題之一。

1 流域概況

渭河是黃河最大一級(jí)支流，發(fā)源于定西市渭源縣海拔3495 m的壑壑山，干流由西向東流經(jīng)渭源、隴西兩縣后，于鴨兒峽出定西界注入天水市，繼而流經(jīng)陜西省，于陜西、山西、河南三省交界的潼關(guān)入黃河，流域面積13.5萬(wàn)km2(含甘肅、寧夏、陜西3個(gè)省區(qū)、13個(gè)地市、86個(gè)縣區(qū)，流域面積中甘肅省境內(nèi)5.69萬(wàn)km2，占42%，寧夏占6%，陜西占52%)，干流總長(zhǎng)818km(甘肅段365km，占45%)，多年平均徑流量102.5億m3，輸沙量5.42億t。渭河定西市境內(nèi)含牛谷河、龍川河、榜沙河、渭河干流定西段等流域，總面積9909km2，占流域總面積的7.34%，年徑流量7.938億m3，年輸沙量5044萬(wàn)t。渭河干流定西段長(zhǎng)93km(渭源段47km，隴西段46km)，流域面積3612km2(隴西縣2364km2，渭源縣1198km2，安定區(qū)50km2)。

2 河流健康狀況調(diào)查評(píng)估

依據(jù)《流域生態(tài)健康評(píng)估技術(shù)指南(試行)》《甘肅省重要河流健康調(diào)查評(píng)估技術(shù)大綱》，渭河干流定西段健康狀況的調(diào)查主要從河流的水文水資源、物理結(jié)構(gòu)、水質(zhì)、水生生物、社會(huì)服務(wù)功能5個(gè)方面進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上，采用逐級(jí)加權(quán)、綜合評(píng)分的分級(jí)指標(biāo)評(píng)分法，對(duì)渭河總體健康狀況進(jìn)行賦分，見(jiàn)表1。

表1 河流健康評(píng)估分級(jí)

2.1 水文水資源

水文水資源狀況的調(diào)查主要包括河流的枯水期徑流變差傾向率、徑流年際變差傾向率兩個(gè)指標(biāo)。

通過(guò)對(duì)流域內(nèi)降雨、徑流等方面的觀(guān)測(cè)資料和枯水期徑流變差傾向率(LRR)、徑流年際交差傾向率(AVR)兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析，得到枯水期徑流變差傾向率(LRR)為0.0036，賦分100；徑流年際變差傾向率(AVR)為-0.0032，賦分47.1。按照其在渭河水文水資源準(zhǔn)則層中的權(quán)重計(jì)算，渭河定西段河流水文資源準(zhǔn)則層賦分73.6，見(jiàn)表2，為健康狀態(tài)。

表2 渭河定西段水文水資源準(zhǔn)則層賦分

2.2 物理形態(tài)

物理形態(tài)狀況的調(diào)查主要包括河流形態(tài)(RS)、河岸帶狀況(RSS)、河流連通阻隔狀況(RC)3個(gè)指標(biāo)，每個(gè)指標(biāo)包括若干個(gè)分指標(biāo)。

利用GPS技術(shù)、GIS遙感影像和現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)察、取土實(shí)驗(yàn)等方法，分析渭河河流形態(tài)、河岸帶、河流連通阻隔等狀況，采用分級(jí)指標(biāo)評(píng)分法，通過(guò)定性描述及定量賦分，得出渭河定西段河流物理結(jié)構(gòu)狀況賦分39.2，見(jiàn)表3，為不健康狀態(tài)。

表3 渭河定西段河流物理結(jié)構(gòu)賦分

2.3 水質(zhì)

水質(zhì)狀況的調(diào)查主要包括溶解氧狀況(DO)和耗氧有機(jī)污染狀況(OCP)兩個(gè)指標(biāo)。

通過(guò)分析2013—2017年渭河渭源段入境斷面(峽口水庫(kù))、出境斷面(三河口)和隴西段上游斷面(西二十鋪)、下游斷面(土店子)4個(gè)斷面，根據(jù)豐、枯水期河流溶解氧、高錳酸鉀指數(shù)、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、氨氮5項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的季節(jié)變化特征和空間差異，并采用單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法、單因子評(píng)價(jià)法對(duì)渭河水質(zhì)進(jìn)行分析。渭河隴西段水質(zhì)準(zhǔn)則層賦分61.2，渭河渭源段水質(zhì)準(zhǔn)則層賦分84.5，渭河定西段河流水質(zhì)準(zhǔn)則層賦分為72.9，見(jiàn)表4，為健康狀態(tài)。

表4 渭河定西段水質(zhì)準(zhǔn)則層賦分

2.4 水生生物

水生生物狀況的調(diào)查主要包括底棲動(dòng)物完整性指數(shù)(BIBI)和魚(yú)類(lèi)生物損失指數(shù)(FOE)兩個(gè)指標(biāo)。

由于本次調(diào)查評(píng)估中難以建立河流所在水生態(tài)分區(qū)的底棲生物健康評(píng)價(jià)體系，故底棲生物評(píng)估采用了其他方法，無(wú)法按大綱要求賦分。又因魚(yú)類(lèi)位居水生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的最高層，在長(zhǎng)期禁魚(yú)的水體中，魚(yú)類(lèi)組成變化更能直觀(guān)、完整地反應(yīng)河流的健康狀況，因此，本次對(duì)河流水生生物健康評(píng)價(jià)采用魚(yú)類(lèi)生物損失指數(shù)。經(jīng)計(jì)算，渭河定西市段魚(yú)類(lèi)生物損失指數(shù)賦分為36.0。得出渭河定西段河流生物準(zhǔn)則層賦分36.0，見(jiàn)表5，為不健康狀態(tài)。

表5 渭河定西段河流生物準(zhǔn)則層賦分

2.5 社會(huì)服務(wù)功能

社會(huì)服務(wù)功能狀況的調(diào)查主要包括水功能區(qū)達(dá)標(biāo)(WFZ)、水資源開(kāi)發(fā)利用(WRU)和防洪能力(FLD)3個(gè)指標(biāo)。

通過(guò)對(duì)渭河干流定西市段干流水功能區(qū)進(jìn)行達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)，渭河干流定西市段水功能區(qū)達(dá)標(biāo)比例、水功能一級(jí)區(qū)(不包括開(kāi)發(fā)利用區(qū))達(dá)標(biāo)比例、水功能二級(jí)區(qū)達(dá)標(biāo)比例、各分類(lèi)水功能區(qū)達(dá)標(biāo)比例全部為0。根據(jù)各單項(xiàng)水質(zhì)項(xiàng)目水功能區(qū)超標(biāo)頻率的高低排序，排序前3位的總氮、五日生化需氧量、氨氮為渭河定西市段水功能區(qū)的主要超標(biāo)項(xiàng)目。渭河水功能區(qū)達(dá)標(biāo)指標(biāo)賦分為0；渭河干流定西段水資源利用率19.9%，其中隴西流域內(nèi)水資源利用率6.7%，渭源流域內(nèi)水資源利用率24.6%。渭河河流水資源開(kāi)發(fā)利用率狀況賦分74.8；渭河現(xiàn)狀防洪堤防工程治理率為90.7%，治理水平較高，渭河防洪指標(biāo)賦分為86。通過(guò)計(jì)算得出渭河定西段社會(huì)功能準(zhǔn)則層賦分56.8，見(jiàn)表6，為亞健康狀態(tài)。

表6 渭河定西段社會(huì)功能準(zhǔn)則層賦分

綜上所述，渭河定西段河流健康狀況綜合賦分57.5，見(jiàn)表7，為亞健康狀態(tài)。

表7 渭河定西段健康綜合狀況評(píng)估賦分

3 河流健康狀況分析

3.1 水文水資源狀況

渭河定西段河流水文水資源狀況為健康狀態(tài)，但與參考狀況或預(yù)期目標(biāo)有較小差異，分析原因主要為：

a.徑流年內(nèi)分配極不均衡。渭河為季節(jié)性河流，年徑流主要由降雨補(bǔ)給，徑流年內(nèi)變化與降雨相應(yīng)，分配極不均勻。據(jù)典型年徑流量變化趨勢(shì)和豐枯水期平均徑流量變化分析，豐水期流量占全年流量的80%，枯水期水量較小。

b.徑流量呈減少趨勢(shì)。根據(jù)渭源水文站1980—2017年資料統(tǒng)計(jì)，渭河流域多年平均徑流量2016萬(wàn)m3，年均流量0.635m3/s。年平均流量上下波動(dòng)，總體呈逐年降低趨勢(shì)，表明在退耕還林還草等水土治理項(xiàng)目實(shí)施后，渭河的徑流量明顯減少。

3.2 物理形態(tài)狀況

渭河定西段河流物理結(jié)構(gòu)狀況為不健康狀態(tài)，與參考狀況或預(yù)期目標(biāo)有較大差異，分析原因主要為：

a.河道形態(tài)的改變。近二十年來(lái)渭河(監(jiān)測(cè)段)河流形態(tài)特征整體未發(fā)生明顯改變，但在人類(lèi)活動(dòng)頻繁區(qū)域的多處河段發(fā)生了河道改變、河道渠系化現(xiàn)象。

b.農(nóng)田侵占河道問(wèn)題比較突出。由于河道確權(quán)劃界工作沒(méi)有完成，河道管理界限不清，部分河岸帶被道路侵占。近年來(lái)，渭河干流定西段流量減小，河道內(nèi)河灘地裸露，居民在灘地上違章搭建、圍墾種植的現(xiàn)象比較突出，并造成水體化肥、農(nóng)藥污染。

c.河道河流連通阻隔嚴(yán)重。渭河干流定西市境內(nèi)共有阻水建筑物18座，全部無(wú)魚(yú)道，對(duì)部分魚(yú)類(lèi)遷移有阻隔。同時(shí)漫水橋及涵管過(guò)水路面占用行洪斷面較大，不同程度存在攔洪、阻洪問(wèn)題。

3.3 水質(zhì)狀況

渭河定西段河流水質(zhì)狀況為健康狀態(tài)，但與參考狀況或預(yù)期目標(biāo)有較小差異，分析原因主要為：

a.河流整體水質(zhì)較差。渭河干流定西段水質(zhì)斷面共4個(gè)，根據(jù)斷面水質(zhì)分析，除峽口水庫(kù)斷面在汛期為Ⅳ類(lèi)水質(zhì)，非汛期、全年為Ⅴ類(lèi)水質(zhì)外，其他3個(gè)斷面在非汛期、汛期全部為劣Ⅴ類(lèi)水質(zhì)。目前總氮為渭河干流定西段主要超標(biāo)水質(zhì)項(xiàng)目，超標(biāo)頻率100%，主要由上游灌區(qū)農(nóng)藥化肥隨地表徑流匯入河道和中下游工業(yè)、城鎮(zhèn)居民污水直排所致，需加強(qiáng)上游農(nóng)業(yè)面污染源和城區(qū)河段的截污治污力度。

b.水污染防治滯后。流域內(nèi)存在化肥、農(nóng)藥、尾菜、農(nóng)膜、禽畜排泄物等農(nóng)業(yè)面源污染；存在部分村鎮(zhèn)生產(chǎn)生活污水未全部集中收集處理，未開(kāi)展入河排污量監(jiān)測(cè)等問(wèn)題；局部河段存在垃圾入河等影響河道水環(huán)境現(xiàn)象。

c.水源地保護(hù)難度大。渭河干流定西段流域內(nèi)有峽口、石門(mén)兩個(gè)集中飲用水水源地保護(hù)區(qū)，保護(hù)區(qū)內(nèi)有村社和居民居住，水庫(kù)周邊農(nóng)田較多，存在一定的農(nóng)村生活污染源和農(nóng)業(yè)面源污染源。雖然在供水設(shè)施建設(shè)的同時(shí)建設(shè)了水源保護(hù)工程，但仍存在水源地分散、面廣，保護(hù)措施跟進(jìn)慢、難度大等問(wèn)題。

3.4 水生生物狀況

渭河定西段河流生物狀況為不健康狀態(tài)，與參考狀況或預(yù)期目標(biāo)有較大差異，分析原因主要為：

a.底棲類(lèi)動(dòng)物完整性明顯降低。渭河干流底棲動(dòng)物的種類(lèi)、生物量和密度均少于歷史資料記載的結(jié)果，峽口水庫(kù)底棲動(dòng)物種類(lèi)最少，未監(jiān)測(cè)到渭河干流分布的大型底棲動(dòng)物鉤蝦和椎實(shí)螺，自然河段監(jiān)測(cè)到底棲動(dòng)物的種類(lèi)由上而下呈遞減趨勢(shì)，生物量和個(gè)體數(shù)量呈遞增趨勢(shì)。由此可見(jiàn)，峽口水庫(kù)的建成運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，隨著泥沙的大量沉降，形成很厚的淤泥層，破壞了底棲動(dòng)物的生存環(huán)境，對(duì)底棲動(dòng)物的生長(zhǎng)繁殖產(chǎn)生了不利影響。底棲動(dòng)物不符合河流水生生物變動(dòng)規(guī)律。

b.魚(yú)類(lèi)生物資源衰退加劇。渭河干流魚(yú)類(lèi)種類(lèi)減少，峽口水庫(kù)指示性魚(yú)類(lèi)渭河裸重唇魚(yú)已無(wú)捕撈記錄，自然河段己無(wú)指示性魚(yú)類(lèi)分布。魚(yú)類(lèi)的種群數(shù)量、種群結(jié)構(gòu)、優(yōu)勢(shì)種群、優(yōu)勢(shì)度已發(fā)生了一定的變化。由此可見(jiàn)，峽口水庫(kù)水文情勢(shì)較好，尚具備指示性魚(yú)類(lèi)生存的水生生態(tài)環(huán)境，魚(yú)類(lèi)的種群數(shù)量和種群組成相對(duì)較為穩(wěn)定，水庫(kù)區(qū)生活的魚(yú)類(lèi)為優(yōu)勢(shì)種群，優(yōu)勢(shì)度明顯，但一些喜流水生活的魚(yú)類(lèi)和部分土著魚(yú)類(lèi)在庫(kù)區(qū)已很難捕到標(biāo)本；自然河段魚(yú)類(lèi)的生長(zhǎng)和繁殖規(guī)律發(fā)生了一定的變化，無(wú)指示性魚(yú)類(lèi)分布，小型魚(yú)類(lèi)為優(yōu)勢(shì)種群，魚(yú)類(lèi)的種群數(shù)量和種群組成極不穩(wěn)定。

3.5 社會(huì)服務(wù)功能狀況

渭河定西段社會(huì)功能狀況為亞健康狀態(tài)，與參考狀況或預(yù)期目標(biāo)有中度差異，分析原因主要為：

a.水功能區(qū)水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。渭河干流定西段水功能區(qū)兩個(gè)，總河長(zhǎng)93km。其中渭河渭源至峽口水庫(kù)段為保護(hù)區(qū)，河長(zhǎng)6km，水質(zhì)目標(biāo)為Ⅱ類(lèi)。峽口水庫(kù)至出境段為農(nóng)業(yè)用水區(qū)，河長(zhǎng)87km，水質(zhì)目標(biāo)為Ⅲ類(lèi)。目前總氮為渭河定西段主要超標(biāo)水質(zhì)項(xiàng)目，主要為上游灌區(qū)農(nóng)藥化肥隨地表徑流匯入河道和中下游工業(yè)、城鎮(zhèn)居民污水直接排放所致，需加強(qiáng)上游農(nóng)業(yè)面污染源和城區(qū)河段的截污治污力度。

b.水資源利用不均衡。非汛期徑流很小，可利用量少，洪水期徑流量大，卻無(wú)法利用，是渭河干流定西段徑流的顯著特點(diǎn)。渭河干流定西段隴西流域內(nèi)水資源利用率6.7%，渭源流域內(nèi)水資源利用率24.63%，存在上、下游水資源利用不均衡問(wèn)題。

c.防洪工程影響河道生態(tài)。通過(guò)防洪工程的實(shí)施，渭河已治理段行洪能力明顯增強(qiáng)，設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)顯著提高。但已建堤防工程全部為混凝土堤防，導(dǎo)致了護(hù)岸的人工化和均一化，對(duì)生態(tài)平衡環(huán)境的調(diào)節(jié)功效較差。堤防將河岸表面封閉起來(lái)，阻隔了水土的連接通道，破壞了河流生態(tài)系統(tǒng)的整體平衡，使河道的自?xún)裟芰υ獾狡茐模谝欢ǔ潭壬嫌绊懥撕恿鞯慕】禒顩r。

4 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)渭河生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的結(jié)果可以直觀(guān)地反映河流所處的狀態(tài)，了解流域存在的主要問(wèn)題，并為今后河流可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境綜合保護(hù)開(kāi)發(fā)提供重要的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐指導(dǎo)。同時(shí)，也為河流管理提供科學(xué)的參考依據(jù)，是實(shí)施“一河一策”實(shí)施方案的最基礎(chǔ)工作。