基于HQA 評分法的志丹縣周河流域生境質(zhì)量評價(jià)

葉忠臣

（漢中市南鄭區(qū)碑壩水利管理站，陜西 漢中 723000）

0 引言

河道生境質(zhì)量指代流域的生物和植物生存環(huán)境的質(zhì)量[1]?，F(xiàn)有研究中也將其看作流域整個(gè)系統(tǒng)中生物和植物存活必須的物化總和。河道是全部生態(tài)體系中的子體系，它是生物和植物生活的必須系統(tǒng)。在河流生態(tài)系統(tǒng)中，生物沿河流呈帶狀散布，構(gòu)成不同于四周基質(zhì)的植被帶，包羅河流邊沿帶、河流漫灘、堤防等，和此中生物的生存環(huán)境。在垂直方向上，他們從水源地到出水口形成一個(gè)完整的生存環(huán)境。河道生境質(zhì)量是河道兩岸生態(tài)環(huán)境完整性與河道兩岸生態(tài)健康的體現(xiàn)，也是河道生態(tài)治理所參考的重要標(biāo)準(zhǔn)，具備十分重要的現(xiàn)實(shí)意義[2]。

1 研究區(qū)概況

陜西省志丹縣是延安市的下屬縣區(qū)，地處于陜西北部的黃土高原區(qū)。自然地貌發(fā)育較為完善，河網(wǎng)十分發(fā)育，據(jù)統(tǒng)計(jì)，志丹縣境內(nèi)共發(fā)育長度1 km 以上的沖溝和河流2055 多條，1 級支流187 條，2～4 級支流433 條。其中，黃河的三條支流為最大的河流，分別是洛河、周河與信子河，它們的流域面積都達(dá)到了1000 km2以上。由于黃土高原的特殊地理位置，使得志丹縣境內(nèi)的水土流失非常嚴(yán)重。

2 研究方法

英國學(xué)者首先提出河流生境調(diào)查法（RHS），它是一種調(diào)查和評價(jià)河流生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀下質(zhì)量的方法[3]。RHS 方法主要包括兩方面內(nèi)容，一類是通過分析和描述河流生境質(zhì)量現(xiàn)狀的方法來評判河流生境質(zhì)量評價(jià)指數(shù)（HQA），第二類是研究在生產(chǎn)生活中的活動(dòng)對河流生境影響的河流生境退化指數(shù)（HMS）。本文用此方法來評價(jià)周河的生境質(zhì)量。

2.1 河流生境質(zhì)量調(diào)查方法（HQA）

HQA 評分指標(biāo)分別為H1～H10，見表1。每條河流設(shè)置多個(gè)監(jiān)測斷面進(jìn)行調(diào)查和數(shù)據(jù)記錄。參考表1 所列的各評分項(xiàng)目的具體評分指標(biāo)，逐一進(jìn)行科學(xué)的打分。在野外實(shí)地對各個(gè)監(jiān)測河段進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查與打分之后，將表中的所有評分項(xiàng)目所得的分?jǐn)?shù)相加，最終得到整個(gè)河段的評價(jià)值（HQA）。HQA 評分越高，說明河流生境質(zhì)量越高。

表1 河流生境質(zhì)量評價(jià)的指標(biāo)與評分標(biāo)準(zhǔn)

2.2 河流生境退化指數(shù)方法（HMS）

河道生境退化指數(shù)（HMS）是評價(jià)人類活動(dòng)對河道生境的擾動(dòng)水平[4]。主要研究對象為河道兩岸地帶。HMS 方法對各種類型和級別河流均適用。根據(jù)評價(jià)指標(biāo)和評分標(biāo)準(zhǔn)，對調(diào)查河段的人類活動(dòng)參與程度進(jìn)行調(diào)查和記錄，得出各河段的生境退化值。HMS 評分越高，人類對河流生境的破壞越深，即河流退化越嚴(yán)重。HMS 評價(jià)指標(biāo)見表。最后，將各指標(biāo)的值相加得到生境退化指數(shù)的得分表2。

表2 河流生境退化指數(shù)的評價(jià)指標(biāo)與賦分標(biāo)準(zhǔn)價(jià)

2.3 河流生態(tài)子系統(tǒng)健康評價(jià)

為避免HMS 和HQA 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中某一評價(jià)指標(biāo)得分過高，影響總分，進(jìn)而對整個(gè)河流生境條件的評價(jià)產(chǎn)生偏差，基于HMS 和HQA 評分體系以及RHS 中HMS 和HQA 的相關(guān)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，得到了新的評分體系。根據(jù)5 分制，重新分配了HQA 和HMS 的評價(jià)值。見表3、表4。

表3 HQA 賦值表

表4 HMS 賦值表

對河段的HMS 和HQA 總分進(jìn)行重新賦值，得到能更全面描述河流生態(tài)健康狀況的指標(biāo)F 值。將河流健康狀況分為五個(gè)等級。將HQA 和HMS 的得分換算成5 分制后，再求和，用字母F 表示，根據(jù)F 值的大小，河流生態(tài)健康狀況見表5。

表5 河流生態(tài)健康狀況等級表

3 評價(jià)結(jié)果

3.1 調(diào)查結(jié)果

2019 年7 月23 日～30 日在周河流域內(nèi)共選取16 個(gè)河段進(jìn)行河流生境調(diào)查，按照河流的分段方式以及調(diào)查的實(shí)際情況將周河在總體上分為三大區(qū)段，編號分別為上游12～16，中游6～11，下游1～5，圖1。

圖1 周河調(diào)查點(diǎn)布置圖

表6 周河河段調(diào)查結(jié)果表

由表6 可知，將河道生境質(zhì)量定量分級評價(jià)，周河流域河段的HQA 大于54 的“優(yōu)”河段共有6 段；介于47～53 之間評價(jià)為“良”河段有5 段；40～46 之間評價(jià)為“中”河段為4 段，32～39 之間的“差”河段為1 段。HMS 評價(jià)值顯示，在流域下游編號為1～6 的區(qū)域，受人類影響較為良好。接近縣城的流域附近，評分均大于20，人為干擾河流的情況較為嚴(yán)重。流域上游的河流退化程度較低，接近于自然狀況。

表7 周河健康狀況表

圖2 周河生境沿程變化趨勢

圖3 周河生境質(zhì)量評價(jià)統(tǒng)計(jì)表

由表7、圖2、圖3 可以看出，通過人為活動(dòng)對河流生境的干擾特征和HQA 以及HMS 和F 值上看，周河上下游所調(diào)查的各河段河流生境狀況都較好，中游受到縣城人類活動(dòng)干擾較為嚴(yán)重，質(zhì)量情況較差。但加固河岸的現(xiàn)象也較為普遍存在，進(jìn)而對河流生境有一定影響。

3.2 調(diào)查結(jié)果分析

3.2.1 主成分分析

主成分分析結(jié)果，見表8，志丹縣周河生境質(zhì)量指數(shù)表（H1、H3、H5、H6、H7）作為第一主成分，解釋了各評價(jià)體系中95.330%的信息；第二主成分主要反映在H4、H9、H10 上，指標(biāo)體系的第二主成分對河流生境質(zhì)量影響不大，以H2 為評價(jià)主體，HMS 的第三主成分對周河生境影響最小，對HQA 的貢獻(xiàn)率最低。分析表明，HMS 的S1、S2、S4、S5、S9、S10、S12，7 個(gè)因子作為第一主成分，解釋了所有評價(jià)指標(biāo)中95.413%的信息，能夠反映質(zhì)量調(diào)查的空間布局特征。S3、S6 和S8 作為本研究的第二主成分，對結(jié)果影響不大，S7 作為第三主成分，對河流生境退化指數(shù)的貢獻(xiàn)率最低，說明人工河床對調(diào)查河段河流生境變化的解釋能力較差。原因可能是人工河床調(diào)查河段發(fā)生頻率很低。

表8 周河生境質(zhì)量指數(shù)與生境退化指數(shù)主成分分析結(jié)果

續(xù)表8

河流生境退化指數(shù)間的kmo 檢驗(yàn)系數(shù)為0.625，大于0.5；Bartley 球度檢驗(yàn)值為273.44，為顯著水平；相應(yīng)的關(guān)聯(lián)概率為0，小于指定的顯著水平0.05。因此，代表周河生境退化指數(shù)的指標(biāo)適用于主成分分析，有效地揭示了其空間分布規(guī)律。

3.2.2 回歸分析

圖4 回歸分析圖

表9 回歸分析表

回歸分析結(jié)果見圖4、表9，可以看出，HQA 和HMS 存在著顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，表現(xiàn)在人工對河流的干擾力度越大，河流的生境質(zhì)量就越差。

4 結(jié)論

根據(jù)河流生境調(diào)查法RHS 對志丹縣周河流域的生境做出評價(jià)，結(jié)果顯示，評價(jià)為“極差”河段占比0%，“較差”河段為25%，“一般”河段為25%，“良好”河段為38%，“健康河段為12%”。生境質(zhì)量較差的河段均集中在流域中部，縣城區(qū)域。利用主成分分析法分析得知HMS 的S1、S2、S4、S5、S9、S10、S12七個(gè)因子作為第一主成分對所有評價(jià)指標(biāo)中的95.413%的信息進(jìn)行了解釋，能夠反映出質(zhì)量調(diào)查的空間布局特征。利用回歸分析法分析得知，HQA 和HMS 存在著顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。本文僅對周河流域劃分了16 個(gè)河段進(jìn)行評價(jià)，可以從宏觀上來表現(xiàn)流域的整體質(zhì)生境質(zhì)量，如需要更精細(xì)的數(shù)據(jù)，還應(yīng)對該流域進(jìn)行更精細(xì)的劃分。