三峽庫(kù)區(qū)龍溪河流域生態(tài)健康綜合評(píng)估及影響因素分析

尹真真，李 勉，常瑞庭

(重慶市生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院，重慶市生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，重慶 401147)

1 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源開(kāi)發(fā)利用和水污染強(qiáng)度不斷增大，生態(tài)基流無(wú)法保障、生物多樣性降低和生態(tài)系統(tǒng)功能退化等生態(tài)健康問(wèn)題日益凸顯，如何科學(xué)評(píng)估流域生態(tài)健康狀況，精準(zhǔn)識(shí)別生態(tài)健康問(wèn)題逐漸成為熱點(diǎn)關(guān)注問(wèn)題。2013年原環(huán)保部印發(fā)《流域生態(tài)健康評(píng)估技術(shù)指南》(環(huán)辦函【2013】320號(hào))，2020年水利部印發(fā)《河湖健康評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》(SL/T 793-2020)，都提出了生態(tài)健康評(píng)估的一般性原則、方法和技術(shù)要求。國(guó)內(nèi)學(xué)者在此基礎(chǔ)上開(kāi)展了大量研究，鄧曉軍等[1]構(gòu)建了自然生態(tài)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和景觀環(huán)境3 個(gè)方面24 個(gè)指標(biāo)的城市河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)漓江市區(qū)段開(kāi)展了生態(tài)健康評(píng)估。顧曉昀等[2]在對(duì)北運(yùn)河開(kāi)展生態(tài)健康評(píng)估時(shí)，建立了一套涵蓋水生生物、水文水質(zhì)等 22 個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)體系。郝利霞等[3]選取了水質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)鹽和底棲動(dòng)物等3類10個(gè)指標(biāo)對(duì)海河流域開(kāi)展了生態(tài)健康評(píng)估。綜上可知，科研工作者通過(guò)在各大流域以及城市局部水域的生態(tài)健康評(píng)估工作積累了大量實(shí)例和經(jīng)驗(yàn)，盡管各水域?qū)嶋H情況差異，評(píng)估指標(biāo)選取并不完全相同，但河流自然物理特征、水生生物狀況等指標(biāo)是流域生態(tài)健康評(píng)估的重要參考指標(biāo)。本次龍溪河流域生態(tài)健康評(píng)估以《流域生態(tài)健康評(píng)估技術(shù)指南》為基礎(chǔ)，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行了優(yōu)化，篩選建立了一套適用于三峽庫(kù)區(qū)支流水域的生態(tài)健康評(píng)估指標(biāo)體系，有助于科學(xué)評(píng)估三峽庫(kù)區(qū)支流水生態(tài)健康狀況，精準(zhǔn)識(shí)別生態(tài)健康問(wèn)題，可為三峽庫(kù)區(qū)環(huán)境管理提供技術(shù)支撐和決策依據(jù)。

2 材料和方法

2.1 流域生態(tài)健康評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建

通過(guò)對(duì)龍溪河流域進(jìn)行水域、陸域和消落帶的調(diào)查監(jiān)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)踏勘、資料收集、遙感解譯、數(shù)據(jù)分析等手段，獲取流域物理形態(tài)、水文水質(zhì)、水生生物等資料，以生態(tài)環(huán)境部2003年發(fā)布的《流域生態(tài)健康評(píng)估技術(shù)指南》為基礎(chǔ)，篩選能體現(xiàn)流域生態(tài)格局生態(tài)功能和生態(tài)壓力等方面的指標(biāo)，建立龍溪河流域生態(tài)健康評(píng)估指標(biāo)體系，由水域8項(xiàng)，陸域7項(xiàng)，消落帶6項(xiàng)，共計(jì)21項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)成[4](表1)。

表1 流域生態(tài)健康評(píng)估指標(biāo)體系

2.2 流域生態(tài)健康評(píng)估方法

龍溪河流域生態(tài)健康綜合評(píng)估采用《流域生態(tài)健康評(píng)估技術(shù)指南》推薦的綜合指數(shù)法(WHI)，其計(jì)算公式如下：

WHI=IWWW+ILWL+IXWX

(1)

式(1)中：Iw、Ww、IL、WL和IX、WX分別為水域、陸域以及消落帶健康指數(shù)值和權(quán)重生態(tài)健康評(píng)估綜合指數(shù)(WHI)按照分值大小將流域生態(tài)健康分為五級(jí)，WHI指數(shù)大于80為優(yōu)秀，介于60～80為良好，介于40～60為一般，介于20～40為較差，低于20為差。

3 結(jié)果與討論

3.1 龍溪河流域生態(tài)健康評(píng)估結(jié)果

基于 ARCGIS 軟件的空間水文分析(Hydrology Modeling)模塊來(lái)完成對(duì)流域控制單元的劃分，控制單元?jiǎng)澐忠宰钚∽匀粏卧?集水區(qū)域)為基礎(chǔ)，，將自然條件一致和相似的最小自然單元合并，結(jié)合行政區(qū)劃和流域環(huán)境管理單元的空間疊置關(guān)系，將龍溪河流域劃分成7個(gè)子流域評(píng)估單元開(kāi)展流域生態(tài)健康評(píng)估工作，龍溪河流域生態(tài)健康評(píng)估結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 龍溪河流域生態(tài)健康評(píng)估結(jié)果

流域生態(tài)健康評(píng)估可知，龍溪河全流域WHI得分為58.5，等級(jí)為“一般”，7個(gè)子流域得分在49.9～63.5之間，子流域2、6評(píng)價(jià)等級(jí)較高，為“良好”，其余子流域評(píng)價(jià)結(jié)果均為“一般”，其中得分最低的為子流域1，得分為49.9，其次為子流域7，得分53.2，這兩個(gè)子流域分別為梁平城區(qū)段和長(zhǎng)壽城區(qū)段，生態(tài)健康狀況明顯劣于其他子流域。水域、陸域和消落帶生態(tài)健康評(píng)估雷達(dá)圖見(jiàn)圖2。

從圖2可知，龍溪河流域水域得分較低的指標(biāo)有3項(xiàng)，分別是特有性或指示性物種保持率得分30.0，大型底棲動(dòng)物多樣性綜合指數(shù)得分39.6，枯水期徑流量占同期年均徑流量比例得分40.5；陸域得分較低的指標(biāo)也有3項(xiàng)，分別是森林覆蓋率得分39.3，水源涵養(yǎng)功能指數(shù)得分40.2，土壤保持功能指數(shù)得分44.6；消落帶得分較低的指標(biāo)為人為干擾指數(shù)1項(xiàng)，得分為33.1，這些得分較低的指標(biāo)為流域生態(tài)健康問(wèn)題的癥結(jié)所在。

圖2 龍溪河流域水域、陸域、消落帶生態(tài)健康評(píng)估雷達(dá)

3.2 生態(tài)健康影響因素討論

龍溪河流域生態(tài)健康評(píng)價(jià)結(jié)果表明，生態(tài)流量無(wú)法保障、水生生物多樣性減低、森林覆蓋率低、水源涵養(yǎng)能力較弱和消落帶人為干擾較多等為龍溪河流域的主要生態(tài)健康問(wèn)題，造成這些問(wèn)題的原因有很多，但人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的干擾是不可忽視的重要一點(diǎn)，人類活動(dòng)主要表現(xiàn)在以下方面。

3.2.1 土地利用方式變化

比較龍溪河流域2000年和2020年的土地利用圖像及資料，居民用地面積和公共設(shè)施建設(shè)用地面積增長(zhǎng)明顯，自然生態(tài)系統(tǒng)的比重正在逐年下降，流域沿岸的村莊規(guī)模擴(kuò)大、民居占地面積和公共建設(shè)用地面積不斷增加。比如，流域消落帶濕地面積2000年為192746.0 m2，2020年為178818.5 m2，減少13928 m2。又比如，龍溪河沿岸農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)，河岸線區(qū)域的種植業(yè)發(fā)展，單一的農(nóng)業(yè)植被取代了生物多樣性豐富的河岸、漫灘和階地上的植被, 不僅改變了原有地貌, 還改變了河流廊道的水文功能，造成水土流失和河岸侵蝕，破壞了河流的原有生態(tài)系統(tǒng)。

3.2.2 水利工程建設(shè)

龍溪河流域梯級(jí)電站開(kāi)發(fā)較早，目前干流分布有16座水電站，支流有17座，這些水利設(shè)施對(duì)徑流產(chǎn)生一定調(diào)節(jié)作用，蓄水、發(fā)電帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)效益，但改變了河流原有的徑流模式，對(duì)流域生態(tài)環(huán)境也造成明顯影響。部分河段生態(tài)基流無(wú)法保障，流域內(nèi)多數(shù)電站沒(méi)有生態(tài)流量泄放措施，電站無(wú)調(diào)度運(yùn)行管理，造成部分電站壩下脫流，生態(tài)流量無(wú)法保障。電站較多對(duì)水生生境的分割和阻隔影響較大，河流渠化和分水工程減少了河流中淺灘和水塘，造成生境多樣性減少，破壞了河流生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性存在的物理?xiàng)l件。人工生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的頻繁交互也使該區(qū)域成為外來(lái)物種入侵的敏感地帶。另外，堤壩材料基本為人工混凝土，岸邊自然植被部分或完全被去除，或由人工栽種的單一植被替代，并且多數(shù)岸邊植被寬度不足以維持生境多樣性。

3.2.3 生產(chǎn)生活的污染排放

中國(guó)傳統(tǒng)文化崇尚背山靠水，造成了居民沿水而居的生活習(xí)性，流域內(nèi)工業(yè)不發(fā)達(dá)，沿河居民的生產(chǎn)生活帶來(lái)的污染排放，是流域內(nèi)水質(zhì)的壓力來(lái)源之一。龍溪河流域雖已基本實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理設(shè)施全覆蓋，但由于管網(wǎng)建設(shè)滯后，且存在破損滲漏、錯(cuò)接混接等問(wèn)題，老城區(qū)雨污水未完全分流，雨季尤其是暴雨季節(jié)溢流污染較為嚴(yán)重，這些問(wèn)題造成城鎮(zhèn)生活源在個(gè)別子流域仍然是主要污染貢獻(xiàn)源。另外，沿岸居民發(fā)展種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)對(duì)于流域生態(tài)環(huán)境也有不同程度的影響，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的粗放耕作，掠奪式的土地經(jīng)營(yíng)方式對(duì)化肥、農(nóng)藥過(guò)度依賴，造成營(yíng)養(yǎng)鹽和農(nóng)藥流入生態(tài)環(huán)境，種植面積較大的子流域面源污染較重。流域內(nèi)畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達(dá)，目前流域內(nèi)規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)普遍管理粗放，污染治理水平較低，糞污水在暴雨季較多進(jìn)入水體，對(duì)脆弱的河流湖泊生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成威脅。

4 結(jié)論

龍溪河流域生態(tài)健康評(píng)估WHI指數(shù)得分為58.5，生態(tài)健康等級(jí)評(píng)價(jià)為一般。7個(gè)子流域得分在49.9～63.5之間，子流域2、6評(píng)價(jià)等級(jí)為“良好”，其余子流域等級(jí)評(píng)價(jià)均為“一般”。

龍溪河流域的主要生態(tài)健康問(wèn)題為生態(tài)基流無(wú)法保障、水生生物多樣性降低、森林覆蓋率低、水源涵養(yǎng)能力較弱和消落帶人為干擾較多等方面。

人類活動(dòng)是影響流域生態(tài)健康的重要因素，主要包括土地利用方式變化、水利工程建設(shè)和人為污染排放等方面。