辽宁省典型河湖(库)健康评价研究

2016-03-26孙博，马涛，李伟

中国农村水利水电 2016年5期

孙博，马涛，李伟

(辽宁省水利水电科学研究院，沈阳 110003)

河流是人类及众多生物赖以生存的基础，也是哺育人类历史文明的摇篮[1]。然而随着人口的增长、工农业活动的加剧以及建国后多年来治河理念的偏差，河流生态系统不断受到干扰和损害，加之自然因素的影响，致使当今许多河流都面临生存危机，部分河流甚至出现河床变迁或消亡。

辽宁省地势复杂，水系河网较密，遍布各地。全省流域面积50 km2以上河流845条，水库914座。这些河库是灌溉、排涝、发展国民经济和保障人民安居乐业的生命线，在经济社会发展中均发挥了重要的作用[2]。长期以来，随着气候条件的变化，人类活动的影响，目前这些河库都存在不同程度的污染破坏，已经对区域社会经济可持续发展构成了潜在的威胁。

近年来，国家不断强化生态文明建设，党的十八大报告明确提出：“把生态文明建设放在突出地位，努力建设美丽中国，实现中华民族永续发展。”陈雷部长在2013年全国水利厅局长会议上的讲话中也指出要打造“山青、水净、河畅、湖美、岸绿的水环境”。2010年水利部启动了全国重要河湖健康试点评估工作，并于2012年完成了一期试点的工作任务，目前正在开展二期试点工作。2012年《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》出台，在推进水生态系统保护与修复中，研究建立生态用水及河流生态评价指标体系，定期组织开展全国重要河湖健康评估，建立健全水生态补偿机制。

河湖健康调查评价是科学诊断河湖健康的有效途径，是做好河湖生态恢复及治理保护的重要基础性工作，开展辽宁省典型河湖(库)健康调查评价，审视以往的工程措施和社会经济行为对河流生态系统的影响，诊断河湖(库)生态健康、社会服务功能健康和整体健康，系统分析河湖(库)健康受损的原因，不仅对探索河湖(库)健康恢复具有重大的战略意义，对于全省全面开展河湖健康调查评价工作、落实最严格水资源管理制度、加快推进全省水生态文明建设具有重大意义。

1 研究区域

浑河发源于抚顺市清原满族自治县湾甸子镇滚马岭，自东向西，依次流经清原、新宾、抚顺、沈阳、辽中、灯塔、辽阳县、台安、海城、大洼、大石桥、营口等县市境内，最后于营口市西炮台注入辽东湾。浑河全长495 km，流域面积28 260 km2。浑河流域地势总体东南高，西北低，山区面积约占总面积的61%左右，平原约占37%左右，丘陵区占2%，流域地貌特征上游为山区，以构造侵蚀地貌为主，东北部为低山丘陵区，至抚顺市附近地形较缓，为丘陵地带，流域西南部沈阳以下进入平原区，地貌以堆积地形为主。流域属温带大陆性季风气候区，降水在时间和空间上分布不均匀，东部降水较多，西部较少，由东向西逐渐降低，蒸发量由西南向东北逐渐递减，流域多年平均降水量为650～800 mm，降雨多集中在7-8月，雨热同季。浑河属不对称水系，西侧支流较少，水量小；东侧支流密集，坡度陡，河谷深，水量丰富。浑河主要支流右岸有英额河、章党河、细河、蒲河等；左岸有太子河、苏子河、社河、东洲河等，支流多集中在沈阳以上的中、上游河段，其中流域面积大于100 km2的支流有31条。

以浑太流域为重点，选取“5河、4库、1湖”为评价范围，其中5河为浑河、太子河、海城河、社河、牤牛河，4库为大伙房水库、葠窝水库、棋盘山水库、石佛寺水库，1湖为卧龙湖。辽宁省典型河湖(库)特征参数详见表1。

表1 辽宁省典型河湖(库)特征参数统计表Tab.1 The statistics characteristic parameters of typical river and lake (reservoir) in Liaoning province

2 研究方法

2.1 指标体系

河湖健康评价指标体系采用目标层、准则层和指标层3级体系。准则层包括水文水资源完整性、物理结构完整性、水质完整性、生物完整性和社会服务功能完整性5 个方面。结合辽宁省河湖(库)现状与特点，对水利部全国重要河湖健康评估指标体系进行优化，构建了辽宁省典型河湖(库)健康评价指标体系。结合各项指标的重要性程度，给出了指标权重。辽宁省典型河湖(库)健康评价指标体系及计算方法详见表2。

2.2 评价方法

河湖健康评估采用分级指标评分法，逐级加权，综合评分。对水文水资源、物理结构、水质和生物准则层在河段进行评价，得到河段生态完整性评价赋分，根据河段的计算结果与河段长度所占全长权重，得到评价河流的赋分值。社会服务功能包括4个指标，是对评价河流而言，不进行河流分段。赋分计算表达式分别如下：

(1)

(2)

(3)

续表2 辽宁省典型河湖(库)健康评价指标体系及计算方法

注：水质准则层采用评价指标赋分最小值。

式中：ri为生态健康4项指标在评价河段的赋分；wi为生态健康4项指标权重；REIn为评价河段赋分；REI为评价河流赋分；Ln为评价河段长度；L为评价河流总长度；SSI为社会服务功能赋分；rj为社会服务功能健康4项指标在评价河流的赋分；wj为社会服务功能健康4项指标权重。

根据公式(1)～式(3)，计算得到河流生态完整性评价指标赋分、社会服务功能服务功能评价赋分及河流健康评价赋分。赋分计算表达式如下：

RHI=REIw1+SSIw2

(4)

式中：RHI为河流健康目标层赋分；w1、w2分别为生态健康目标层和社会服务功能健康目标层权重。

2.3 评价标准

指标层各项指标评价标准参考《全国河流健康评估指标、标准与方法》、《全国湖泊健康评估指标、标准与方法》及全国重点河湖健康评估一期试点成果来确定[3]。河湖健康分为5级：理想状况，赋分范围80～100分，接近参考状况或预期目标；健康，赋分范围60～80分，与参考状况或预期目标有较小差异；亚健康，赋分范围40～60分，与参考状况或预期目标有中度差异；不健康，赋分范围20～40分，与参考状况或预期目标有较大差异；接近参考状况或预期目标；病态，赋分范围0～20分，与参考状况或预期目标有显著差异。指标层各项指标评价标准见表3。

3 结果与分析

对“5河、4库、1湖”水文水资源、水质、物理结构、水生物及社会服务功能进行了系统的调查、监测与分析，以调查监测数据为基础，开展了辽宁省典型河湖(库)健康评价。5河评价结果：社河为健康，浑河、太子河、海城河、牤牛河均为亚健康；4库评价结果：大伙房水库、棋盘山水库均为健康，葠窝水库、石佛寺水库为亚健康；卧龙湖为亚健康。河流健康评价结果见表4，湖库健康评价结果见表5。

表3 指标层各项指标评价标准Tab.3 The index level indicators evaluation standard

注：ML为湖库最低生态水位。

表4 河流健康评价结果Tab.4 The river health evaluation results

表5 湖库流健康评价结果Tab.5 The lake and reservoir health evaluation results

本次评价的5条河流总长度1 022.58 km，其中健康河流长度为340.43 km，占总评价河长33.3%，亚健康河流长度为682.15 km，占总评价河长66.7%。健康的河流主要分布在上游段，河流长度282.63 km，占总评价河长27.6%；中下游评价河长739.95 km，其中健康河流长度为57.8 km，亚健康河流长度为682.15 km。从整体来看，5条河流整体为亚健康水平，其中河流上游段为健康水平，中下游段为亚健康水平。

4 健康问题分析与保护对策

4.1 主要问题分析

根据健康评估结果来看，水质、生物是制约河湖(库)健康的主要因素。通过综合分析与总结，本次河湖(库)健康问题主要包括以下几个方面：

(1)水资源开发利用程度较大，不能完全满足生态流量。从浑河、太子河水资源开发利用来看，水资源量过度开发，导致实际地表径流与天然径流还原差异较大，流量过程变异程度基本处于不健康水平，流域内经济发达，工农业用水量已远远超过国际上水资源开发利用上限，无论是地表水资源还是地下水资源都过度开发或开采，导致水资源开发利用率指标处于病态，同时由于对河流的过度开采，河流的生态基流量减少，不能完全满足生态流量保障程度。浑河大伙房水库以上、太子河上游以及浑太流域的小型河流，由于水资源开发利用程度小，相对较好。

湖库评价结果显示，湖库年均水位均大于确定的最低生态水位，均达到了理想状况，入库流量变异程度不是很理想，主要由于上游河段水资源的开发程度较大，导致入库流量与还原量存在一定差异。

(2)局部河段水质污染，湖库富营养化状况严重。从健康评价结果来看，太子河流域水质比较好，浑河流域较差，尤其是从大伙房水库以下。浑河发源于抚顺市清原满族自治县，主要是流经抚顺、沈阳、营口等人类活动密集区域，从进入抚顺市区到出境沿途汇入十几条主要支流的水量，浑河除了接纳抚顺市、沈阳市区及其周边大小城镇的生活污水外,支流河道两侧固体生活垃圾堆积严重,遇到雨水冲刷最后都汇入浑河之中。此外，浑河沿岸还布有若干个生活污水直排口，偷排漏排现象时有发生，这些都会加剧受到城镇生活污水及企业排污影响的浑河污染程度。例如，牤牛河为浑河沈阳城区段支流，水体中耗氧有机物浓度较高，东陵水文站附近水质恶化严重，水功能区指标为病态水平。

根据水质监测结果，湖库整体水质状况较差的原因主要是水体富营养化问题，其中卧龙湖与石佛寺水库各监测断面富营养化均为中度，同时部分断面水质不达标，卧龙湖水质最差，库中心水质为劣Ⅴ类。

水体生态环境的恶化导致了水生生物的多样性及群落结构的变化，生物完整性逐渐变差，其中牤牛河未发现鱼类。

(3)河道挖沙、采石频繁，生物栖息地破坏严重。浑太河流域部分河段受挖沙、采石活动的影响，水体中大量的悬浮物漂浮在水中随河流向下游扩散，覆盖卵石底质，造成下游河道内的水生生物也受到影响。据监测，每个采砂点影响的河道范围至少达到20 km，挖沙活动通过扰动河道底质、组成及稳定性、河岸植被及河岸稳定性等遭到极大的破坏，从而导致河流鱼类、大型底栖动物、两栖类、河岸带植被等生物多样性明显下降。

(4)河岸带人工干扰较为严重，影响河岸带生态系统。人工干扰较为频繁的活动主要有：农业耕种、公路、河岸硬性砌护、河滨公园、沿岸建筑物(房屋)、垃圾堆放。受人工干扰影响比较严重的地区主要是浑河中游、太子河中游、海城河中、下游、牤牛河下游及卧龙湖库区和库区下游。这些地区因为城镇化发展的需要，人口分布密集，导致各类人为干扰活动相显著，导致河岸带状况较天然理想状态有了一定的改变，同时河岸带硬化给河道内水生态系统与河岸带生态系统的生境造成了一定程度的破坏。

导致河湖库健康问题的主要原因包括以下几个方面：①浑太流域工农业和生活大量用水及水库等蓄水工程的调蓄，随着社会经济的发展使得区域对水资源的开发和利用更加迫切，水资源供需矛盾更为突出，导致了水文水资源问题的加剧；②浑太流域中下游人类活动密集，工业生活废污水排放导致河流水质变差，同时湖库上游河段的废污水以及农田径流中的植物营养物质排入，导致湖库藻类大量繁殖，从而产生富营养化问题。

4.2 保护对策及建议

针对健康问题的分析，提出保护对策主要有以下几个方面。

(1)科学配置流域水资源，统筹协调河道内与河道外用水，优化水利工程调度，合理开发利用水资源，保障生态用水需求，加强水资源保护与管理及河流生态建设。

(2)加强工业点源达标治理的力度，引导区域工业向低能耗、轻污染、无污染的方向发展，并采用高新技术改造传统产业，减少污染物的排放。在大力促进城乡经济结构优化升级的同时，尽量减少高污染与高消耗的企业向农村转移。与此同时，加快农业面源(农业、畜禽养殖和水产养殖)生态治理工程以及科技成果的转化。严格控制废污水入河排放，减少自身污染，改善水质，加强水功能区水质监测，提高水功能区达标率，进一步控制水库的富营养化，逐步修复。

(3)控制河道采砂，加强水生生物多样性的监测管理。开展水生生物多样性的综合调查，加强野外定位监测网络站点的建设，进行水生生物种分类与编目，建立水生生物多样性数据库和水体污染指示种，水生生物多样性生态群落结构特征系统，为本水生生物多样性的研究提供基础数据。

(4)加强河岸带治理与保护，控制河岸带不合理的人类活动，修复河岸带生态，逐步恢复缓冲带功能，确保河岸带的自然性与完整性，充分发挥功能，同时普及宣传河流生态健康知识，提高生态环境保护方面的意识。

5 结论与展望

5.1 结论

本次以浑太流域为重点，选取“5河、4库、1湖”为典型评价范围，开展了辽宁省典型河湖(库)健康调查评价，对指标体系、指标权重进行了全面的检验，对实施过程中发现的问题进行了总结梳理，主要表现在以下几个方面。

(1)自选指标偏少，缺乏能够反映不同河湖(库)差异性的指标。本次健康调查评价，考虑辽宁省河流特点，对国家试点指标体系进行优化，构建了辽宁省典型河湖(库)健康评价指标体系。由于本次开展评价时间紧，任务重，为了使调查指标相对统一，本次自选指标选取偏少，同时5条河流(或4库、1湖)均采用一套指标体系，因此能够反映河湖(库)的差异性和特点的指标不多。

(2)评价指标权重需要进一步修正。在参考国家标准与一期评估试点基础上，考虑了全省河湖库实际特点，同时结合专家咨询法，给出了辽宁省典型河湖库健康评价指标权重。在确定权重过程中，对以下情况考虑的还不够周全细致：①对于“有些必选指标未选择、新增部分自选指标”等情况，指标的重要性程度可能发生变化；②部分指标以最小值法确定，在一定程度上掩盖了单个指标的信息，失去了指标本身的价值。综合以上，为了真实反映河湖库健康状况，对指标权重需要进一步修正。

(3)个别指标标准建立难度大或定性指标难以给出适用性的定量标准，主要体现在水生生物准则层评估指标，由于监测数据严重缺乏，没有提出相应的标准，只是提出了建立评价标准的方法。由于本次评价的河湖库多属于人工干扰较大的水域，同时调查的河流部分是小河流，参考点很难获得，因此在建立大型底栖动物完整性评价方面存在较大困难，本次原定参照区域的参考点，经过参照点生境质量评分，最后仅保留太子河源头的4个点为参照样点，且其他河流均采用这4个点作为参照点，给结果带来一定影响。对于鱼类损失指数，选用20世纪80年代的监测数据为历史参考标准，但是部分河流缺少80年代资料，无法用此方法完成，需要采用鱼类完整性指数评价，因此会对结果造成一定影响。

(4)个别指标标准的操作性相对较差，需要优化调整。指标主要在生态学需求方面考虑得相对较多，对现有监测评价能力评估偏高，可操作性相对欠缺。比如水文水资源准则层中“生态流量满足程度”这个指标，全国试点标准主要适用于非季节性河流，而辽宁省有些季节性河流径流变化较大，因此并不适用。为了使生态流量满足程度指标更加合理，对其公式和赋分标准进行了优化调整；物理结构准则层中，人工干扰度赋分标准存在一定不合理，结合辽宁省实际情况，对赋分标准进行了优化；社会服务功能准则层中，本次评价的湖库水功能区达标率均赋分为0分，本身湖库只为一个水功能区，一旦不达标就赋分为0分，达标就赋分100分，对于赋分标准需要进行修正。