論黑龍江省河流健康與生態(tài)保護(hù)

李志飛,徐金忠,王玉璽,侯淑艷

(1.黑龍江省水利科學(xué)研究院，黑龍江 哈爾濱 150080;2.黑龍江省水土保持重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150070)

1 河流健康評價體系

多位研究者對河流健康的概念進(jìn)行了定義，定義不盡相同但均涵蓋了兩方面內(nèi)容：一是河流生態(tài)系統(tǒng)的完整性，即自然屬性；一是河流對人類的服務(wù)價值，即社會屬性。多指標(biāo)綜合評價是當(dāng)前河流生態(tài)系統(tǒng)健康評價的發(fā)展趨勢，基本上均包括水文水資源、物理結(jié)構(gòu)、水質(zhì)、生物、社會服務(wù)功能5個準(zhǔn)則層，指標(biāo)體系各有不同，其中生物指標(biāo)、水質(zhì)參數(shù)、形態(tài)結(jié)構(gòu)、河床底質(zhì)、水文條件以及河岸帶狀況等是目前使用最頻繁的幾個指標(biāo)。這與國際上通用的河流健康評價方法及其使用的表征指標(biāo)較為吻合。

長江水利委員會、黃河水利委員會、珠江水利委員會、海河水利委員會、淮河水利委員會等流域機(jī)構(gòu)，針對各自流域的狀況分別建立了河流健康評價指標(biāo)體系[1-7]。

就黑龍江省而言，河流健康評價也引起諸多研究者的關(guān)注。耿芳等[8]以黑龍江上中游為例，將云模型引入河流健康評價，構(gòu)建了黑龍江上中游河流健康評價指標(biāo)體系，研究顯示黑龍江上中游2013 年河流健康等級為“中”。魏春鳳[9]選擇了14項指標(biāo)，并利用這一綜合評價指標(biāo)體系對松花江干流2006年和2015年的河流健康狀況進(jìn)行了評價。吳計生等[10]選擇了14項指標(biāo)對2011 年的嫩江下游尼爾基—三岔河口段河流健康狀況進(jìn)行了評價。結(jié)果表明，受農(nóng)業(yè)開發(fā)、水利工程建設(shè)、過度捕撈等人類干擾，嫩江下游河流健康評價指數(shù)賦分為59 分，河流處于亞健康狀態(tài)。程永輝等[11]對訥謨爾河進(jìn)行了健康評價，結(jié)果表明，受人類發(fā)展和利用活動影響，訥謨爾河處于亞健康狀態(tài)。研究者所選河流健康評價指標(biāo)體系見表1。

從流域尺度考慮，河流自上而下分為三個區(qū)域：侵蝕區(qū)、過渡區(qū)和沉積區(qū)。而河流上中游侵蝕區(qū)、過渡區(qū)森林植被破壞、水土流失嚴(yán)重是導(dǎo)致洪澇旱災(zāi)頻繁、河流來水量萎縮、供需水失衡、綜合功能減弱、水污染等河流健康問題的重要因素。因此，應(yīng)該把水土流失率、植被覆蓋率等納入河流健康評價指標(biāo)體系。同時，要根據(jù)所評價河流的自然特點、社會服務(wù)功能需求確定評價指標(biāo)，如：有封凍期的河流宜把河流封凍期納入評價指標(biāo)體系；有灌溉需求、通航需求的河流應(yīng)該把灌溉保證率、通航保證率納入評價指標(biāo)體系。

2 河流生態(tài)保護(hù)與修復(fù)

河流生態(tài)保護(hù)與修復(fù)需要在河流健康評價的基礎(chǔ)上進(jìn)行。由于河流生態(tài)系統(tǒng)的損害與退化，水質(zhì)污染、水土流失、環(huán)境破壞已經(jīng)威脅到人類自身的生存，人們開始重視改善水質(zhì)、修復(fù)損壞的生態(tài)、恢復(fù)河流的功能。

表1 黑龍江省主要河流健康評價指標(biāo)體系

2.1 河流上中游水土保持

河流縱向格局特征顯著，源頭區(qū)和上游河道底坡較大，中下游河道平緩。我省上中游河源區(qū)植被破壞，耕地墾殖率很高，導(dǎo)致涵養(yǎng)水源能力減弱，水土流失嚴(yán)重，河流上中游的水土流失問題是流域生態(tài)環(huán)境惡化，洪澇災(zāi)害的根源?！爸嗡戎卧础?，河流上中游水土流失綜合治理，能通過森林植被的林冠截留，枯枝落葉和水土保持工程措施的攔蓄，增加土壤入滲，減少地表徑流，削減洪峰流量，同時減少河流泥沙淤積和面源污染，河流上中游的水土流失防治是維持河流健康的關(guān)鍵因素之一[12-13]。

黑龍江省水土流失綜合治理的形式主要有小流域綜合治理、坡耕地治理、侵蝕溝治理等，現(xiàn)有研究多集中在水土流失機(jī)理，小流域、坡耕地、侵蝕溝等治理模式及效益評價方面[14-16]。效益評價主要包括蓄水保土效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，研究重點一般在保護(hù)土壤、涵養(yǎng)水源、促進(jìn)糧食生產(chǎn)上，而水土保持對河流健康的影響往往被忽略，多是定性地描述水土保持的水質(zhì)維護(hù)、防洪、生態(tài)維護(hù)功能等，而水土保持對河流來水量、水質(zhì)、水生態(tài)、洪澇災(zāi)害等河流健康影響的相關(guān)研究近乎空白。

2.2 河岸植被緩沖帶

河岸植被緩沖帶是河流生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)之間的生態(tài)交錯帶，具有獨特的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和服務(wù)功能。河岸植被緩沖帶良好的水文效應(yīng)對河流生態(tài)系統(tǒng)有積極的影響，在一些國家被作為控制農(nóng)業(yè)面源污染的最佳管理措施。不同地區(qū)的研究者對河岸植被緩沖帶植物群落結(jié)構(gòu)與多樣性、凈化水質(zhì)過濾機(jī)制、生態(tài)服務(wù)功能、緩沖帶寬度確定等進(jìn)行了深入研究[17-21]。

羅秋霞等[22]分析了黑龍江省河岸緩沖帶破壞的危害及其驅(qū)動因素，指出全省河流的河岸帶均存在著河岸植被帶嚴(yán)重缺失的狀況，導(dǎo)致河岸坍塌、水質(zhì)污染、生物多樣性減少等河流生態(tài)系統(tǒng)損害。楊久春等[23]研究了嫩江10 km河岸帶景觀格局變化對水體恢復(fù)的影響，結(jié)果顯示嫩江經(jīng)過近30余a的演變，水體面積增加而景觀破碎化程度降低，河道蜿蜒度明顯減小，不利于嫩江生物多樣性恢復(fù)；河岸帶內(nèi)耕地景觀格局的變化可加劇嫩江水質(zhì)惡化，林地景觀格局變化在一定程度上將會有利于嫩江水質(zhì)和生物多樣性恢復(fù)。劉贏男等[24]針對阿什河流域河岸植被緩沖帶現(xiàn)狀，建立緩沖帶空間數(shù)據(jù)庫，結(jié)合時間模型計算了河岸植被緩沖帶可變寬度。

總體而言，黑龍江省在河岸緩沖帶的植被選擇與配置、水質(zhì)凈化機(jī)制、生態(tài)服務(wù)功能、緩沖帶寬度確定等方面缺乏深入研究。鑒于我省氣候、土壤、植被特點，其他區(qū)域的研究成果不足以支撐我省河岸植被緩沖帶建設(shè)，因此，河岸植被緩沖帶研究是我省近年亟需加強(qiáng)的研究重點。

2.3 水生生態(tài)系統(tǒng)生物生態(tài)修復(fù)

由于河流生態(tài)系統(tǒng)的損害與退化，河流生物生態(tài)修復(fù)成為研究熱點。研究者在明確河流生物生態(tài)修復(fù)概念與任務(wù)的基礎(chǔ)上，對河流生態(tài)修復(fù)的頂層設(shè)計、目標(biāo)、原則、修復(fù)技術(shù)等進(jìn)行了探討與研究[25-29]。

黑龍江省關(guān)于河流當(dāng)前狀態(tài)及生物生態(tài)修復(fù)的具體研究較少。李瑛[30]根據(jù)黑龍江松嫩平原南部 1∶25萬多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)研結(jié)果顯示，嫩江、松花江干流局部地段、阿倫河、雅魯爾河等主要支流及哈爾濱、齊齊哈爾等沿江城市周邊地區(qū)存在 Pb、Cd、Hg 等有害元素異常，土壤、地表水、地下水污染嚴(yán)重，水土流失加劇等問題。郭卿學(xué)[31]定性分析介紹了松花江河流生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)、河流修復(fù)的原則，提出了水生態(tài)修復(fù)措施及建議。張麗等[32]分析了松花江哈爾濱市區(qū)段灘島濕地的利用狀況和生物現(xiàn)狀，在還原河川濕地功能的基礎(chǔ)上，探討了哈爾濱市區(qū)段灘島的生態(tài)修復(fù)原則與措施。孫少晨等[33]以松花江水污染事件為例，分析了寒區(qū)河流冰體中污染物融出對水質(zhì)的影響。

可以看出，我省河流存在水污染、水生態(tài)等問題，河流生物修復(fù)與生態(tài)修復(fù)任務(wù)繁重，然而生物生態(tài)修復(fù)相關(guān)研究還多停留在定性分析與理論探討上，生物修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)(脫氮除磷和去除重金屬污染等)和生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)(水土保持體系構(gòu)建技術(shù)、河道清淤清障技術(shù)、河流濕地構(gòu)建技術(shù)、河岸生態(tài)護(hù)砌技術(shù)以及岸后景觀構(gòu)件技術(shù))在具體河流上的應(yīng)用及反饋機(jī)制研究亟需開展。

3 未來研究趨勢

3.1 不同類別河流健康評價指標(biāo)體系研究

根據(jù)河流周邊主要土地利用類型對河流進(jìn)行分類：區(qū)分農(nóng)業(yè)區(qū)河流、林區(qū)河流、農(nóng)林交錯區(qū)河流、城市邊緣區(qū)河流等類型，確定河流主要干擾因素。根據(jù)河流規(guī)模、匯流面積、河道流量和河道寬度等確定河流級別，根據(jù)不同級別河流的結(jié)構(gòu)和功能差異，制定不同級別河流的管理目標(biāo)。

在確定河流主要干擾因素及管理目標(biāo)的基礎(chǔ)上，完善河流健康評價指標(biāo)體系。針對不同類型、不同級別河流，從流域尺度，把對河流健康有影響的因素，比如水土流失率、植被覆蓋率等全部列入評價指標(biāo)，完善評價指標(biāo)體系，從而準(zhǔn)確地評價河流健康狀況。

3.2 不同類別河流生態(tài)保護(hù)與修復(fù)技術(shù)研究

以流域為單元，山水林田湖草系統(tǒng)治理，把生態(tài)理念融入河流保護(hù)與修復(fù)研究工作。

(1)河流上中游水土保持生態(tài)防護(hù)體系構(gòu)建與功能研究。水土保持是江河治理的根本，河流上中游水土流失是流域生態(tài)環(huán)境惡化、洪澇災(zāi)害的重要因素，研究流域水土流失對河流健康的影響，探索河流中上游水土保持生態(tài)防護(hù)體系對河流健康的貢獻(xiàn)率是河流健康研究的重要內(nèi)容。

(2)河岸植被緩沖帶體系構(gòu)建與功能研究。實際踏查調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，很多中小河流河岸沒有植被緩沖帶，岸邊就是耕地，坍塌嚴(yán)重，生態(tài)惡化。研究適宜于黑龍江省不同類別河流河岸帶植被緩沖體系，把河岸帶建設(shè)成防控河流污染、維護(hù)河流生態(tài)的一道有效防線，是今后的研究重點。

(3)寒區(qū)河流水生生態(tài)系統(tǒng)生物修復(fù)與生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究。調(diào)研黑龍江省河流生態(tài)系統(tǒng)本底值，從水生生物與水環(huán)境全方位考慮，研究適宜于黑龍江省的寒區(qū)河流水污染治理與水生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)，改善與恢復(fù)受損河流生態(tài)系統(tǒng)，維護(hù)河流生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)平衡，開發(fā)與保護(hù)并重，促進(jìn)人與河流和諧相處。