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我国河流健康评价指标体系研究进展

2013-08-15毛建忠赵萍萍李春永赵华刚

水科学与工程技术 2013年3期
关键词:河流指标体系评估

毛建忠,赵萍萍,李春永,赵华刚

(1.云南省水文水资源局,昆明 650106;2.青岛本源水务技术发展有限公司,山东 青岛 266555)

20世纪后期以来,随着人口快速增长和工业化、城市化进程的快速推进,排放到河流的大量点源与面源污染物超过河流的自净能力,河流的生态安全问题日益凸现,河流的健康生命受到严重威胁。人们对水资源的过度开发利用,导致河湖面积急剧萎缩、水质下降、生态环境功能退化等问题出现。

20世纪80年代开始,河流健康问题越来越引起人们的重视。联合国环境规划署在对流域面积较大的25条世界河流调查中发现,世界的大江大河水质欠佳,多数河流水量减少,污染程度增加[1]。欧美等地采取一系列措施和方法对河流进行保护,河流健康应运而生[1-3]。国内对河流健康评估研究起步较晚,已开始从河流健康状况角度保护河流,在河流健康评价指标体系、河流的可持续管理等方面开展一定的研究,健康长江、健康黄河、健康珠江等概念相继提出,各大流域相关工作也已开展[4-7]。

1 河流健康内涵

作为生态系统健康研究的一部分,学者们首先对河流水生生态系统的健康进行了研究,并逐渐扩展到河流的其他方面,最终形成了河流健康的概念[8]。河流健康概念源于人类对河流环境退化的关注,要求从水质、生物、生态等众多角度科学评估河流生态系统状况,研究河流健康状况的评价不仅可应用于对河流现状的客观描述和评估,而且有助于管理决策者确定河流管理活动。

作为人类健康的类比概念,河流健康的含义尚不十分明确,专家学者的理解也不一致。Schofield[9]认为河流健康指与相同类型的未受干扰的(原始的)河流的相似程度。Meyer[10]综合河流的自然属性和社会属性,提出健康河流应涵盖生态完整性和人类价值。Simpson等人[11]则认为河流生态系统健康应是指河流生态系统维持主要生态过程,物种组成、多样性和功能组织尽可能接近未受干扰状态的能力,认为河流的原始状态即为河流健康。但是越来越多的学者认为,生态系统的全面性和整体性要求考虑作为生态系统的组成部分的人类作用,认为生态系统应是既能满足人类社会合力需求,又能维持生态系统自身维持与更新的能力[1]。

中国工程院院士文伏波[8]认为健康的河流应是生态良好的,又能造福人类的河流,是以水资源可持续利用的河流。韩其为[8]认为“河流健康”的含义应随着河流生命阶段、社会发展、科学进步以及人类对其功能要求而变,而不应用固定、通用的指标来要求。李国英[8]认为河流健康是指在河流生命存在的前提下,河流的社会功能与自然生态功能能够取得平衡。董哲仁[8,12]认为河流健康不是严格意义上的科学概念,而是一种河流管理的评估工具。

河流健康概念源于河流生态系统健康,但又不局限于生态系统健康。健康的河流应包含两层含义:自然属性的健康和社会属性的健康,即自身功能稳定,生态系统能维持主要的生态过程,同时也能满足人类社会发展的合理需求。

2 河流健康评估体系研究

随着国际上对河流健康的日益关注,河流健康状况的监测和评价工作也进一步开展,近10年来河流健康评估在许多国家开展,其中最具代表性的是美国、英国、澳大利亚和南非[13-15]。河流健康评估过程中逐渐形成一些颇具特色的方法,大致可将这些方法分为预测模型法和多指标综合评价法两种[16]。

2.1 预测模型法

假设在无人为干扰条件下,理论上河流物种组成与实际上河流生物组成进行比较,进而评价河流健康状况的方法,典型代表为英国淡水生态所河流实验室提出的河流无脊椎动物预测(RIVPACS)及澳大利亚以RIVPACS为基础提出的适合本国的AUSRIAS方法。但是,预测模型法是通过单一的物种进行的河流健康评估,并假定了河流的任何变化都反应在该物种上,带有极大的局限性。

2.2 多指标综合评价法

综合河流物理、化学、生物甚至社会经济等多指标进行评价的方法,可从不同尺度采集河流信息进行评估,典型代表为澳大利亚的溪流状况指数ISC,我国大部分河流健康评价也依据此方法。对指标综合评价法涉及的河流特征指标较多,但评价标准难以确定,因此精度有所欠缺。

1999年上海市环境监测中心针对黄浦江建立了水环境评价指标体系以来[17],2003年蔡庆华等人[18]提出从水量、水质、水能和水生物4方面建立淡水生态系统服务功能的评价指标体系,赵同谦等人[19]则根据水生态系统提供服务的特点,建立了由生活及工农业供水、水力发电、内陆航运、水产品生产、休闲娱乐5个直接使用价值和调蓄洪水、河流输沙、蓄积水分、保持土壤、净化水质、固定碳、维持生物多样性7个间接使用价值的评价指标体系,并对全国水生态系统进行综合价值评估。

黄河作为几乎处于濒危状态的河流,以其原始状态作为健康目标是不可能的,且也不具备管理的可操作性。根据黄河生态系统退化现状与发展趋势,黄河水利委员会[5]提出用低限流量、河道最大排洪能力、平滩流量、滩地横比降、水质类别、湿地规模、水生生物、供水能力等8项定量指标作为健康黄河的标志,该体系强调“维持其自身生态平衡的基本水量”,但对河流的生物群落和生态系统结构、功能很少提及。

长江水利委员会[6]从生态环境功能和服务功能两个角度对长江健康评价体系进行研究,考虑长江下游血吸虫病猖獗,成为制约长江生态系统健康的重要影响因子,添加血吸虫病传播阻断率。

由于长期以来过分强调社会效益,过渡开发河流,海河流域长期存在河道断流与干涸、水质恶化、生物多样性衰退等生态问题。基于“有河皆干,有水皆污”的现状,海河水利委员会[7]从水量、水质和生物状况三大一级指标层建立了海河健康评价体系,(由于海河几乎不存在珍稀的洄游性鱼类),在制定健康评价时不予考虑河流的连通性、鱼道状况等。

2006年珠江水利委员会[4]根据一般健康河流的共性和珠江的特性,制定了珠江河流健康评价指标体系,从总体层、系统层、状态层和指标层4个结构和自然属性、社会属性2个方面对珠江流域的健康状况进行评估,定义了河流形态结构、水环境状况、水生物、服务功能、监测水平等5大类20多指标的计算方法。

2010年水利部召开了全国重要河湖健康评估试点工作布置会议,印发《河流健康评估指标、标准与方法(试点工作用)》(办资源〔2010〕484号)[20],从水文水资源、物理结构、水质、水生物及社会服务功能5个准则层分尺度对河流进行评估,并要求各省水行政主管部分开展河流健康评价的试点工作,建立河流“体检报告”。

此外,考虑到城市规模扩大对河流干扰增加,赵彦伟等人[21]提出了城市河流生态系统的健康评价体系,包含水量、水质、水生生物、物理结构与河岸带5大要素,为城市水生态修复与建设活动的开展提供科学依据。作为河流生态系统外源影响因素的流域,其气候、地质特征和土地利用状况等也决定着流域内河流的河道、基质等特征,龙笛等人[22]在2006年构建了以“自然条件限制因子—流域生态健康指示因子—人类活动影响因子”为基础的评价体系,并利用层次分析法对滦河山区流域和北四河平原流域进行流域尺度河流生态系统健康评价。

3 存在问题

河流健康是河流自然属性和社会属性相统一的概念,健康的河流必须服务于社会经济发展和生态保护的协调。但是由于河流生态系统组成复杂,涉及因素众多,制约河流生态系统维持发展的因素及其相互之间的关系较难分析,给河流健康标准制定、选取指标及量化指标等带来影响,目前河流健康评估还存在以下问题:

3.1 河流健康内涵尚不明确

由于河流健康概念源于生态系统健康,是一个新兴词汇,人们的理解存在分歧,这妨碍了河流的开发利用及日常管理,影响了评价河流健康状况的准确性及可靠性。

3.2 评价标准选择

对于河流健康评估涉及大量指标,需要收集大量资料。而河流健康作为新兴的一项工作,由于历史调查资料的缺乏,在原始状态或无干扰状态作为参考状态时,缺乏河流健康评价标准,根据历史资料评价河流健康状况存在一定难度。

3.3 健康评估受局限性

国内健康评估仅局限在河流生态系统的一个或几个方面,不能给河流整体管理提供有效的工具。此外河流健康评价完成后缺乏具体改善措施,对河流的健康状况评估已发展到一定阶段,但是对如何改善受损的河流生态系统的措施研究还乏善足陈,河流管理部分在进行河流管理过程中得不到理论指导。

健康的河流不仅关系到水资源的可持续利用,也关系到流域乃至全国整体生态安全和经济社会的可持续发展。开展河湖健康评估是了解河湖生态状况,掌握河湖健康变化规律的基础工作,为制定有效的河流保护政策和合理开发决策提供技术支撑,对保障河湖水生态系统健康,实现水资源的可持续利用具有重要意义。

[1]唐涛,蔡庆华,刘建康.河流生态系统健康及其评价[J].应用生态学报,2002,13(9):1911-1194.

[2]吴阿娜,杨凯,车越,等.河流健康状况的表征及其评价[J].水科学进展,2005,16(4):602-608.

[3]林木隆,李向阳,杨明海.珠江流域河流健康评价指标体系初探[J].人民珠江,2006(4):1-3,14.

[4]刘晓燕,张建中,张原锋.黄河健康生命的指标体系[J].地理学报,2006(5):451-460.

[5]吴道喜,黄思平.健康长江指标体系研究[J].水利水电快报,2007(12):1-3.

[6]侯思琰,石维,高红.半干旱地区河流生态健康评价指标体系研究[A].中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第一卷)[C].北京:北京航空航天大学出版社,2009.

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[8]Schofield N J,Davies P E.Measuring the health of our rivers[J].Water,1996,5-6(23):39-43.

[9]Meyer J L.Stream health:incorporating the human dimension to advance stream ecology [J].The North American Benthological Society,1997,16(2):439-447.

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[11]董哲仁.河流健康的内涵[J].中国水利,2005(4):15-18.

[12]杨文慧,严忠民,吴建华.河流健康评价的研究进展[J].河海大学学报(自然科学版),2005,33(6):607-661.

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[20]中华人民共和国水利部.河流健康评估指标、标准与方法(试点工作用)(1.0版)[Z].2010.

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