河池市龍江河健康評估

耿思敏，李發(fā)鵬，王建平

（水利部發(fā)展研究中心，北京 100038）

1 研究背景

河湖生態(tài)系統(tǒng)是生物圈物質(zhì)循環(huán)的主要通道之一，為人類提供了豐富多樣的生態(tài)服務(wù)功能[1]。經(jīng)過近40年的經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展，我國河流不同程度地出現(xiàn)了水質(zhì)污染、生態(tài)流量得不到滿足、形態(tài)結(jié)構(gòu)破壞、部分重要或敏感水生生物消亡、生態(tài)服務(wù)功能降低等健康問題[2-5]。維護(hù)河流生態(tài)健康是社會經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要目標(biāo)之一[6]，河湖健康評估不僅可以對河湖生態(tài)系統(tǒng)健康現(xiàn)狀進(jìn)行評價，診斷河湖健康存在的問題，還可通過定期評估反映河湖生態(tài)修復(fù)進(jìn)程，是實現(xiàn)流域生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)的重要手段[7]。河湖健康評價指標(biāo)包括政府部門或研究機構(gòu)制定，如歐盟通過制定《歐盟2000水法令》確定河流生態(tài)狀況類型質(zhì)量[8]；澳大利亞建立河流評價系統(tǒng)評價河流的物理化學(xué)、生境等層面。同時也有研究機構(gòu)或?qū)W者提出評價指標(biāo)[9]：Ladson等利用河流狀況指數(shù)（ISC）評價了維多利亞州80個河段河流狀況[10]；Brierley等提出了生態(tài)水文評價法[11]；Tiner利用遙感指數(shù)法評價了美國特納華州自然生境總體狀況[12]；劉昌明等把維持平攤流量作為河流健康標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)之一；蔡其華等提出了健康長江評價指標(biāo)體系。根據(jù)各指標(biāo)所表達(dá)的流域特征可將評價指標(biāo)分為4類：河流生境物理指標(biāo)、水環(huán)境指標(biāo)、生物指標(biāo)和人類活動及用水指標(biāo)。本文根據(jù)研究區(qū)域特點對初選主要指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析、合并以及歸類最終形成主評指標(biāo)，以期能夠評價河流健康。

河池市被譽為中國有色金屬之鄉(xiāng)，龍江河是河池市最重要的河流之一，貫穿金城江市區(qū)和宜州市區(qū)，河流生物資源種類豐富，流域內(nèi)文化內(nèi)涵豐富。在國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的引領(lǐng)下，河池市紡織、食品、有色金屬、新材料等產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，與此同時，作為河池市主要水源之一的龍江河也面臨著越來越大的水資源、水環(huán)境和水生態(tài)壓力。為促進(jìn)龍江河及河池市經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，開展龍江河健康評估意義重大。

本文建立了龍江河健康評估指標(biāo)體系，從水文水資源、物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)、生物、社會服務(wù)功能5個方面全面分析河池市龍江河健康面臨的主要問題，并提出龍江河健康管理的對策建議。

2 研究區(qū)概況

龍江河是河池市的主要河流之一，為珠江水系西江支流柳江的最大支流，集水面積16 878 km2，干流全長367 km。其中，河池市境內(nèi)龍江河干流長227 km，集水面積11 584 km2，多年平均徑流量90.77億m3。河池市龍江河流域地處云貴高原山前區(qū)，地勢西北高東南低，地形復(fù)雜，巖溶廣布，喀斯特地貌占流域總面積的60%以上。流域地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，具有明顯的山地小氣候特征：春季陰雨連綿；夏秋兩季高溫濕熱，臺風(fēng)入侵頻繁，暴雨集中，5—8月降雨量占全年降雨量的70%以上，容易引發(fā)洪澇災(zāi)害；冬季寒冷，雨量稀少；春秋偶發(fā)季節(jié)性干旱，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活造成困難。

河池市是廣西實施西部大開發(fā)的重點區(qū)域，是西南出海大通道的咽喉要塞，是“南貴昆經(jīng)濟(jì)區(qū)”、“泛珠三角經(jīng)濟(jì)圈”和“東盟自由貿(mào)易區(qū)”人流、物流、資金流、信息流聚集交匯的樞紐。河池市素有“水電之鄉(xiāng)”、“華南電都”之美譽，其中龍江河干流上已建成水力發(fā)電站10座，總裝機容量339.8 MW。

3 數(shù)據(jù)與方法

3.1 數(shù)據(jù)資料 綜合考慮河流地形地貌、氣候水文特征、河床及河濱帶形態(tài)、水功能區(qū)劃、沿岸開發(fā)利用等情況，結(jié)合地貌形態(tài)變異點、土地利用狀況、支流匯入等實際情況，根據(jù)河段經(jīng)濟(jì)情況、地貌形態(tài)以及河流匯流情況等主要特征（表1），將河池市龍江河劃分為6個河段（圖1和表1）。水文資料來源于河池市水文局，6個河段中4個河段有長序列水文數(shù)據(jù)，分別是貴江、金城江、宜州和三岔水文站，無水文站的河段采用馬斯京根法對其徑流數(shù)據(jù)進(jìn)行計算補充[13]；河岸帶相關(guān)資料于2017年10月份實地考察獲得；水質(zhì)數(shù)據(jù)來源于河池市水環(huán)境監(jiān)測中心，6個河段水質(zhì)站點分別是貴江站、六甲站、三江口站、拉浪電站壩址、葉茂電站壩址和三岔站；生物指標(biāo)中，魚類種類數(shù)通過文獻(xiàn)資料獲得[14-16]；底棲動物數(shù)據(jù)通過2017年10月采樣、檢測獲得，具體方法參考《生物多樣性觀測技術(shù)導(dǎo)則-淡水底棲大型無脊椎動物》（HJ 710.8-2014）[17]；社會服務(wù)功能評估中，水功能區(qū)和水資源開發(fā)利用數(shù)據(jù)來源于河池市水文局，防洪數(shù)據(jù)來源于河池市防辦，公眾滿意度數(shù)據(jù)來源于問卷調(diào)查，共發(fā)放問卷150份，收回有效問卷137份。

圖1 龍江河評估河段示意圖

表1 龍江河評估河段劃分及各河段主要特征

3.2 指標(biāo)體系參考《河流健康評估指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)與方法（試行）》[18]的推薦指標(biāo)體系及已有的河流健康評估結(jié)果[19-22]，結(jié)合河池市龍江河的特點，構(gòu)建了兩大類生態(tài)完整性狀態(tài)和社會服務(wù)功能，以及對應(yīng)的水文、物理結(jié)構(gòu)、水質(zhì)、生物和服務(wù)功能等5個方面14項評估指標(biāo)的指標(biāo)體系（表2）。其中，設(shè)定水溫變異狀況指標(biāo)是為了考察龍江河干流梯級開發(fā)對水溫的影響；設(shè)定重金屬污染狀況指標(biāo)是因為流域內(nèi)存在大量有色金屬加工企業(yè)，且2012年發(fā)生過鎘污染事件，存在一定的重金屬污染風(fēng)險[23-24]，需要慎重對待該問題。

水文水資源準(zhǔn)則層包括流量過程變異程度和生態(tài)流量滿足程度2個指標(biāo)，物理結(jié)構(gòu)準(zhǔn)則層包括河岸帶狀況和河岸連通阻隔狀況2個指標(biāo)，水質(zhì)準(zhǔn)則層包括水溫變異狀況、DO水質(zhì)狀況、耗氧有機污染物狀況和重金屬污染狀況4項指標(biāo)，生物準(zhǔn)則層包括大型底棲無脊椎動物完整性指數(shù)和魚類生物損失指數(shù)2個指標(biāo)，社會服務(wù)功能準(zhǔn)則層包括水功能區(qū)達(dá)標(biāo)、水資源開發(fā)利用、防洪和公眾滿意度4個指標(biāo)。各指標(biāo)計算和賦分參考《河流健康評估指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)與方法（試行）》。

參照點的選擇：河流連通阻隔狀況、水質(zhì)狀況等指標(biāo)采用最小干擾狀態(tài)作為參照點，大型底棲無脊椎動物完整性等指標(biāo)采用最低干擾狀態(tài)作為參照點，生態(tài)流量滿足程度、水溫變異狀況、魚類生物損失指數(shù)采用歷史狀態(tài)作為參照點，河岸帶人工干擾程度等指標(biāo)采用可達(dá)到的最佳狀態(tài)作為參照點。

表2 河流健康評估指標(biāo)體系表

河流健康評估采用分級指標(biāo)評分法，逐級加權(quán)，綜合評分得到河流健康指數(shù)，共分為5個等級（表3）。

表3 河湖健康評估分級

4 結(jié)果與分析

通過歸一化得到各河段評價得分，通過指標(biāo)加權(quán)得到最終得分，河池市龍江河健康評估賦分72.8分（表4）?？傮w來看，河池市龍江河處于健康狀態(tài)，但仍存在進(jìn)一步改善的空間，特別是在物理結(jié)構(gòu)、社會服務(wù)功能和生物完整性方面。

表4 龍江河健康評估匯總

4.1 生態(tài)完整性評價分析河池市龍江河生態(tài)完整性評分為75.7分，表明龍江河處于健康狀態(tài)。

4.1.1 河流水文水資源完整性評估 河池市龍江河的水文水資源完整性評分為79.1分，其中流量過程變異程度評分55.3分，生態(tài)流量保障程度評分89.3分，說明生態(tài)流量基本能得到滿足。

河池市降雨充沛，水資源稟賦優(yōu)越，加之經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展?fàn)顩r與東部沿海地區(qū)相比仍有一定差距，用水需求雖然強勁，但水資源開發(fā)利用量總體不大，屬于水資源開發(fā)程度很低的流域。但是，受流域水資源開發(fā)利用、干流水電梯級開發(fā)等因素影響，龍江河天然流量過程仍受到一定程度擾動，其中流量相對較小的上游和擾動因素最多的下游，其流量變異程度相比其他河段大。

4.1.2 河流物理結(jié)構(gòu)完整性評估 河池市龍江河物理結(jié)構(gòu)完整性評分為65.2分，其中河岸帶狀況賦分72.6分，河流連通阻隔狀況賦分50分。

龍江河干流已經(jīng)梯級開發(fā)，河道連通性受到了一定程度的影響。河流下游水電站，特別是拉浪和洛東水電站的阻隔作用相對較大，徑流調(diào)節(jié)作用較為明顯，河道連通性相比上游較差。通過現(xiàn)場考察了解到龍江河不存在洄游魚類，但存在半洄游性魚類，需要在激流中產(chǎn)卵，但龍江河干流的水電站均未建設(shè)魚道，不僅對魚類遷移產(chǎn)生影響，在一定程度上造成半洄游性魚類數(shù)量下降。

另外，受河道兩岸自然本底情況所限，部分鄉(xiāng)村河段的河岸帶及河岸30m范圍內(nèi)有農(nóng)業(yè)活動及垃圾傾倒，部分地區(qū)有房屋建筑和公路，存在一些程度較低的人工干擾情況。

4.1.3 河流化學(xué)完整性評估 河池市龍江河水質(zhì)準(zhǔn)則層評分為97.2分，其中，水溫變異狀況、耗氧有機污染狀況和重金屬污染狀況均為100分，金城江區(qū)及其以下的河段汛期DO有所下降，影響了化學(xué)完整性的最終評分。

DO是反映水體自凈能力的指標(biāo)，如果水里的溶解氧被消耗，恢復(fù)到初始狀態(tài)所需時間短，說明該水體的自凈能力強，或者說水體污染不嚴(yán)重，反之，說明水體污染嚴(yán)重，自凈能力弱。金城江區(qū)及其以下河段汛期自凈能力稍有下降，原因可能是汛期面源污染物隨徑流進(jìn)入水體，使水體中耗氧有機物含量升高，溶解氧消耗量增加。

4.1.4 河流生物完整性評估 河池市龍江河生物完整性準(zhǔn)則層賦分68.4分，其中魚類生物損失指數(shù)為100分，大型底棲無脊椎動物完整性指數(shù)為68.4分。

不同的大型底棲無脊椎動物能夠指示水體的不同污染程度，如襀翅目、毛翅目和蜉蝣目稚蟲通常出現(xiàn)在比較清潔的水體，四節(jié)蚨稚蟲指示水體受到了重度污染，顫蚓、搖蚊類幼蟲的存在表征水體受到嚴(yán)重的有機污染[25]。金城江區(qū)及其毗鄰河段存在搖蚊類底棲動物，說明河流中游有機污染物累積較多。宜州區(qū)以下河段地處下游、地勢平坦、開發(fā)利用強度較高，既承接上游和中游可能遭受污染的來水，又受本河段人類活動擾動的污染排放影響，底棲環(huán)境污染較嚴(yán)重。

4.2 社會服務(wù)功能評價分析河池市龍江河社會服務(wù)功能準(zhǔn)則層綜合評分為66.1分，其中水功能區(qū)達(dá)標(biāo)和水資源開發(fā)利用指標(biāo)為100分，由于調(diào)查項目廣泛，很難全部滿足所有項目需求，導(dǎo)致公眾滿意程度賦分偏低，防洪指標(biāo)賦分為0分。

多數(shù)調(diào)查問卷填寫人員表示河流水量不斷流，河道景觀優(yōu)美，總體上對河流感到滿意。但也有部分人員反映，部分河段存在垃圾堆放、電魚、河流魚類有所減少、水葫蘆爆發(fā)、沿岸不適宜進(jìn)行散步與娛樂休閑活動等問題。

河池市龍江河有防洪任務(wù)的城區(qū)河段達(dá)到防洪標(biāo)準(zhǔn)的河段比例較高，但鄉(xiāng)村河段防洪體系建設(shè)滯后，有防洪任務(wù)的河段達(dá)到防洪標(biāo)準(zhǔn)的極少，汛期沿岸居民經(jīng)常遭受較為嚴(yán)重的財產(chǎn)損失?？傮w來看，河池市龍江河干流防洪任務(wù)仍然十分艱巨。

4.3 面臨的主要問題天然流量過程被改變，生態(tài)流量調(diào)度仍需優(yōu)化調(diào)整。龍江河梯級水電開發(fā)對天然徑流過程造成了一定影響，加之河流兩岸取用水等因素，龍江河天然流量過程發(fā)生了一些變化，實測流量過程與天然流量過程存在一定差異。本文評估河池市龍江河生態(tài)流量滿足程度較高，生態(tài)流量可以滿足目標(biāo)要求，但是水電梯級開發(fā)，特別是具有相當(dāng)調(diào)節(jié)能力的拉浪、洛東等較大型的水電站，造成的生態(tài)流量過程改變?nèi)圆蝗莺鲆暋ｋS著公眾對河流生態(tài)環(huán)境的需求越來越高，水利、農(nóng)業(yè)與農(nóng)村、環(huán)境保護(hù)等相關(guān)部門對生態(tài)用水管理精細(xì)化程度提高，水電站下泄流量的水量調(diào)度方案仍需要進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整，以滿足下游水生生物生存、生物棲息地維護(hù)等的水量需求。

河岸帶存在人工擾動情況，河道被重重阻隔。河岸帶面臨著人類活動干擾的影響，特別是鄰近陸域垃圾傾倒和堆放、農(nóng)業(yè)耕種、公路及建筑物等人類擾動相對較強。同時，龍江河干流梯級水電開發(fā)，導(dǎo)致河道被重重阻隔，不僅影響著魚類的天然遷移過程，并且由于流量過程線坦化，不利于半洄游性魚類產(chǎn)卵所需基流的形成，在一定程度上影響魚類數(shù)量。

流域開發(fā)活動可能增多，水污染潛在風(fēng)險仍然存在。龍江河干流河谷是河池市最具發(fā)展?jié)摿Φ膮^(qū)域，其地形、地貌、經(jīng)濟(jì)社會狀況等條件相對較為優(yōu)越，現(xiàn)有礦產(chǎn)開發(fā)、工業(yè)園區(qū)布局、城鎮(zhèn)化趨勢等都預(yù)示著未來流域開發(fā)活動的增強趨勢，這可能導(dǎo)致取用水量進(jìn)一步增加，污染物排放量和排放強度增大。河池市被譽為中國有色金屬之鄉(xiāng)，有眾多有色金屬采選企業(yè)和冶煉加工企業(yè)，重金屬污染風(fēng)險大，加之2012年鎘污染事件及其他重金屬污染事件后，重金屬部分沉積于河流底泥中，存在二次污染的風(fēng)險。

河流生物狀況不清，底棲環(huán)境狀況不容樂觀。龍江河尚未開展系統(tǒng)的水生生物普查，存在家底不清的問題，影響河流健康評估結(jié)果的準(zhǔn)確性。河池市龍江河中游存在搖蚊類底棲動物，有機污染物累積較多。原因是河流中游工業(yè)和人口比較集中，通過工業(yè)排放及雨水沖刷等途徑進(jìn)入水體的有機污染物和重金屬污染物，在龍江河較大的流量和自凈能力下稀釋或分解，水體中有機污染物濃度并不高，但污染物可以轉(zhuǎn)移至沉積物中，經(jīng)過較長時間的累積作用，導(dǎo)致河流底棲環(huán)境污染，并且在短期內(nèi)難以恢復(fù)。

河流管理保護(hù)狀況與公眾需求仍存在一定差距。公眾對龍江河滿意程度的評價結(jié)果為基本滿意，說明河流現(xiàn)狀與公眾期望的龍江河之間仍存在一定差距。公眾需求主要體現(xiàn)在以下4個方面：第一，部分河段沿岸存在垃圾堆放，影響河流清潔及整體感官；第二，龍江河電魚現(xiàn)象時有發(fā)生，影響魚類生態(tài)；第三，河道景觀有待提升，公眾近水難度大、近水不安全，沿岸不適宜進(jìn)行散步與娛樂休閑活動；第四，枯水期水葫蘆等水華事件時有發(fā)生，存在水污染現(xiàn)象。

5 結(jié)論

通過建立評價指標(biāo)體系并對對河池市龍江河健康評價，總體來看，河池市龍江河處于健康狀態(tài)，但仍存在進(jìn)一步改善的空間，特別是在物理結(jié)構(gòu)、社會服務(wù)功能和生物完整性方面。受流域水資源開發(fā)利用、干流水電梯級開發(fā)等因素影響，龍江河天然流量過程仍受到一定程度擾動，其中流量相對較小的上游和擾動因素最多的下游，流量變異程度相比其他河段大，生態(tài)流量基本能得到滿足，表明龍江河處于健康狀態(tài)。