平原河网地区河流健康评价指标体系构建

2010-06-26单媛媛张骏芳李宝琴

水科学与工程技术 2010年4期

单媛媛，李瑞，张骏芳，李宝琴

（1.天津市引滦工程宜兴埠管理处，天津300402；2.天津市永定河管理处，天津300074）

平原河网地区是我国水资源非常丰富的地区，密布的河网为社会经济的快速发展提供了宝贵资源和不竭动力。然而在城市化的扩张中，广大河网区域饱受人类活动的干扰，在演变过程中逐渐暴露出水系退化、水质恶化、断头浜增多、小水大灾、水生物种单一等各种河流健康问题，严重影响平原河网地区社会经济的可持续发展。因此，河流健康的研究日渐受到了重视，河流健康评价也逐渐成为研究热点。本文以长江下游东部河网地区为研究背景，立足于平原河网水系特点，对平原河网地区河流健康评价指标的构建进行了专门探讨。

1 区域水系概况及影响分析

1.1 区域水系概况

长江下游东部平原水道纵横，湖荡棋布，有水乡泽国之称。该区域平均每平方公里河网长度达4.8～6.7km，其中以人工开浚而逐渐演变的中小河流居多。同时，该区域是我国经济发展速度最快的地区之一，高速的城市化进程使水环境经历了大规模的人工改造，原有的河流生态环境状况日益退化。长江下游东部平原水系具有以下特点：

（1）河网密集，水流贯通，河网水流流向、流态变化随机性较大［1］。

（2）河道主支流间层次复杂，不但受本流域来水影响，还和上游水库、支流来水、下游外海潮位（或外江、湖水位）等有密切联系，整个洪水演进过程极其复杂［2］。

（3）河流多受人工节制，水利系统设涵设闸，或筑有河堤防洪，加以星罗棋布的大小水库，调节着河渠的水量，形成复杂的水系网［3］。

（4）地面低洼，地面高程往往在汛期洪水位以下，河道比降平缓，泄水不畅，每逢暴雨，河湖水位暴涨，加上受潮位顶托，泄水不畅，高水位持续时间长，极易形成洪涝灾害［4］。

（5）河流流速平缓，水动力条件不足，水体自净能力较差，易发生水环境污染。

1.2 影响分析

系统受到外界胁迫时会产生健康风险，影响系统健康的因素往往包括自然因素和人为因素两大类。自然因素对系统的影响一般是在相对长的时间内发生，且在不同地域影响差别巨大，位于长江下游东部平原河网地区常年受北亚热带季风气候影响，地质地貌较为稳定，因此自然因素对该区域的影响相对较小。

与自然因素相比，人类活动与长江下游东部河网水系的交互影响更为明显，更为强烈。一方面，区域经济与社会发展高度依赖河网水系提供的防洪、排水、供水等功能；另一方面，高强度的经济社会活动对水系的水流、水质、水循环等各个方面都有着十分显著的影响［5］。

人类活动对长江下游东部河网水系的影响主要表现为以下几个方面：

（1）城市化进程、农业开发等土地利用结构的变化逐步改变了该地区河流的生命特征；受土地利用结构变化影响，河流的水文条件、地貌特征及河岸植被等发生了较大变化，不透水面积大量增加，河道面积和长度逐渐减少，大部分河流出现不同程度的退化。

（2）河网水系污染问题严重。该区域人口密集、经济发达，大量未经处理的工业废水和生活污水直接或间接排放到城市河流中，引起河流水温、pH值、含氧量等条件的变化，严重影响城市河流水质；农业、畜牧业非点源排放，造成农村河网水质普遍恶化，富营养化严重，部分河道水草大量繁殖、堵塞河道，直接影响河网排涝、输水能力。

（3）各种水利工程建设对河流系统产生胁迫。主要表现为：自然河流的人工渠道化、自然河流的非连续化及跨流域调水工程所引起调水区、受水区和运河沿线的生态胁迫效应［6］。

2 评价指标体系构建

2.1 指标体系构建的原则

评价指标的确定是构建平原河网地区河流健康评价体系的基础，在很大程度上决定了评价的可行性和结果的适宜性。由于表征河流系统结构和功能健康的因子涉及水文、地貌、生态、人类活动等多个方面，需要确定具有代表性的且便于度量的主要指标，因此指标的确定应把握以下几项基本原则：

（1）目标性原则。评价的主要目标是判定河网地区河流系统的健康状况，因此必须因地制宜地选择能反映目标要求的特征指标，客观地反映河流存在的健康问题，为管理者提供决策依据。

（2）综合性原则。指标的选择应综合考虑影响河流健康的各个因素，使选择的指标能够全面系统地反映河流在结构与功能方面的健康状态。

（3）代表性原则。指标的确定要选择能表征河流健康本质特征的变量。指标的选择要有取舍，要抓住既能表征河流系统本质特征的主要因素，同时又具有普遍性因子，舍弃不太相关的指标。

（4）可操作性原则。确定的指标应该概念明确，便于理解与应用，数据易于采集，便于统计和计算；兼顾定性与定量指标的同时，尽量使指标量化。同时，确定的指标应尽量与现有的管理方面的指标相协调，能为有关部门所接受。

上述原则既要综合考虑，又要区别对待。指标的选取要综合考虑各项原则，对不同区域河流系统要做到具体问题具体分析。

2.2 指标体系构建的依据

平原河网地区河流健康评价指标体系构建应紧紧围绕河流结构与功能两方面进行展开。

2.2.1 河流结构

河流的结构是指河流系统在自然情况下或受人工建筑物等干扰时不断发生变化所形成的几何形态和水系格局［7］。平原河流多处于河流的下游段，河流向平面扩散，坡降迅速展平，导致水流速度降低，泥沙大量淤积，因此，河流处于堆积抬高状态，河床断面较为宽浅，河型已主要发展成为顺直、弯曲、分汊、游荡等不同的河型［2］。

2.2.2 河流功能

平原河网的功能主要包括生态环境功能和社会服务功能两大类。

（1）河网的生态环境功能主要表现在：河网为生活在其中的鱼类、藻类等水生生物提供了生存、繁衍、迁徙的栖息地环境，为周边的湿地、湖泊输送水源，提供物种传播的途径［8］；同时能够调节一定区域的气候、固定、维持地球上的水平衡，在运动中输送物质、塑造地貌、稀释污染物等诸多功能［9］。

（2）河网的社会服务功能是河流为维持人类的生存与社会的发展而提供的物质及服务。河网不仅向人们提供充足的淡水资源和食物，承担着灌溉与排水的功能，还具有发电、航运、纳污、泄洪、排水输沙、景观、休闲娱乐和精神文化价值等多种功能。

2.3 指标体系框架构建

在构建平原河网地区河流健康评价指标体系时，应在能够全面反映结构功能的基础上，构建能较客观反映和表征河网健康状况的评价指标体系。根据指标选取的基本原则，将整个指标体系分为4个层次，分别为：目标层、子目标层、准则层和指标层。

（1）目标层

目标层是平原河网地区河流健康评价指标体系的最高层，平原河网地区河流健康评价的目标在于综合评价河网的健康状况，反映出河网目前出现的问题，判断出河网的健康水平，最终作为指导河网的开发利用、管理及保护和维持河网健康的依据。

（2）子目标层

子目标层是对目标层的解析，包括河流结构健康指数、生态环境功能健康指数和社会服务功能健康指数。

河流结构的健康是其各项功能发挥的基础，因而评价时首先应该考虑的是河流形态结构的健康。河流结构健康的最突出特征是能够保持长期的自然流动性，而保持流动性主要有利于保持流动的河流形态结构和足够的水量。所以平原河网地区河流结构健康主要从河流水量、流速、河道改变程度、河床稳定性等角度进行考虑。

河流生态环境服务功能的健康与否主要表现在河流是否能正常发挥和对依赖其生存的生物及周边环境的支撑能力，它是河流健康重要的外在表现，也是人们对平原河网管理的重点之一。健康的河流生态环境功能主要体现在其生态系统本身应具有良好的自我维持与自我更新的能力，应该具备良好的水环境，还要求其流域内水生及河岸带生物物种的完整性和多样性等。

河流不仅仅要满足其自然属性的需要，在社会经济快速发展的情况下，还必须要具备良好的社会经济服务功能，为平原河网地区人类社会的生存发展提供保障，为其流域内经济的可持续发展提供动力。具体体现为人类对水资源的利用，包括防洪、供水、航运、休闲娱乐等方面功能的健康。

（3）准则层

准则层是连接子目标层和具体指标层的桥梁，是对子目标层含义和范围的进一步明确，也是对下设指标层内容的综合。

（4）指标层

指标层是构成河流健康综合评价指标体系的最基本元素，是对应子目标层三方面内容的具体评价指标，表述各个分类指标的不同要素，通过定量或者定性指标直接反映河流健康状况，具体指标见表1。

3 结语

平原河网地区是人与河流关系矛盾较为突出的地区，维护河网健康生命、促进人水和谐是实现平原河网地区社会经济可持续发展的基础。对平原河网地区河流健康评价指标体系进行研究，有助于从科学的角度判断河流健康状况。本文以长江下游东部河网地区作为研究平原河网健康的典型，依据指标体系建立的原则，从河网的结构、生态环境功能和社会服务功能角度构建了包含多重层次的评价指标体系。我国河网地区分布广泛，不同的自然地理与社会经济条件下河网的结构和功能有所不同，在对平原河网地区河流健康评价指标体系研究时，既要借鉴国内外的研究成果，又要结合平原河网地区的实际条件，通过实地调查、多区域对比，因地制宜地构建河网地区的河流健康评价指标体系。