郑州市尖岗水库流域生态系统健康状况评价

化勇鹏 易军 钟崇林

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.22.075

摘 要：通过开展尖岗水库流域生态系统健康状态评价，为建立流域尺度的环境保护长效机制提供技术支撑。综合考虑国内外研究成果及相关技术方法，构建生境结构、水生生物、生态格局等共6类16项评价指标，采用标准化分值加权求和的方法开展评估。结果表明，尖岗水库水域、陆域、流域生态健康评价值分别为54.17、59.21、57.19，评价等级均为“一般”，河道连通性、森林覆盖率是流域生态系统健康的主要限制因子，需采取有效措施促进生态结构和功能正向发展。

关键词：尖岗水库流域 生态系统 健康评价

中图分类号：X82 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）08（a）-0075-05

生态系统健康是指生态系统所具有的稳定性和可持续性，即在一定时间内具有维持其系统结构、自我调节和对不利影响的恢复能力[1]。河流和湖库的流域生态系统健康状况对其涵养水源、保持水土、降解污染、保护生物多样性等功能具有直接影响[2]。为全面贯彻落实国家让江河湖泊休养生息的要求，加强流域生态环境保护，河南省以郑州市尖岗水库为代表，以《流域生态健康评估技术指南（试行）》[3]（以下简称《指南》）为基础，综合考虑国内外研究成果[4-6]及相关技术方法[7-10]，构建评价模型及指标体系，开展流域生态现状调查和综合评价，为建立流域尺度的生态保护长效机制提供技术支撑。

1 研究区域概况

尖岗水库流域地处嵩山山前丘陵地带，是淮河二级支流贾鲁河干流上游水库。坝址位于郑州市二七区侯寨乡尖岗村，控制流域面积113 km2，总库容为6 820万m3，是郑州市一级饮用水备用水源地。流域水资源总量4.24亿m3，年均流量11.1 m3/s。流域内地形属切割堆积地形，山坡、山头岩石裸露，植被稀少，水土流失较为严重。自然地势由西南向东北倾斜，高程在海拔150～500 m之间，地面坡度为1/300～1/400。流域属于温暖半湿润季风气候，光照条件好，夏季高温多雨，冬季多风干旱。

2 研究方法

2.1 评价范围

以流域范围内的最小自然单元（集水区域）为基础，结合《重点流域水污染防治规划（2011-2015）》中划分的控制单元，确定尖岗水库流域生态健康评价范围为侯寨乡、马寨镇和白寨镇3个乡镇，见图1。

2.2 评价指标体系

根据尖岗水库流域特征和功能定位，按照评估对象、指标类型和评估指标3个层次，筛选出水域和陆域，共6类16项生态健康评估指标，结合专家咨询法，对各项指标进行权重分配（见图2）。各评估指标计算方式按照《指南》中相关要求进行。

2.3 评价方法

流域健康指数是衡量区域生态系统健康程度的标准化分值，通过水域和陆域健康指数加权求和，以该指数表示流域的健康状况。计算公式如下：

其中：Iw为水域健康指数值，Ww为水域健康指数权重；IL为陆域健康指数值，WL为陆域健康指数权重。Iw和IL分别由各自的二级指标加权获得。

水域健康指数值：×

陆域健康指数值：×

其中：wi为水域和陆域的二级指标权重，xi′为二级指标值。

2.4 数据来源

评价数据主要包括数字影像数据、监测数据及调查统计数据。水域生态系统调查于2014年5～11月期间实地开展，以现场采样、调查为主，结合问卷调查方式进行，共设置监测点位10个，见图1。陆域生态系统调查以遥感解译、GIS分析为主，结合林业、国土等部门统计数据进行。环境统计资料包括水质监测数据、流域水文监测资料、水资源公报、统计年鉴、水利普查数据等。

2.5 指标标准化处理

根据《指南》对评价指标赋予标准化分值，将评估值分为优秀、良好、一般、较差和差5个标准级。评价结果分级如表1所示。

3 评价结果及分析

按照各指标计算方法、分级标准及赋分原则，计算出尖岗水库流域16项指标评价分值（见表2）。采用雷达图形式，分别表示水域和陆域健康状况，以直观反映流域生态健康的主要限制因子。

3.1 水域生态健康评价

按照各指标（层）权重计算，水域7项单项指标评估分值为18～78.9，其中河道连通性指标评价结果为18，是所有评级指标中的最低值，评价等级为“差”。水域生态健康评价结果为54.17，评价等级为“一般”。结合图3可以判断，水域生态健康状况的主要限制因子是河道连通性，说明水体连续性受到严重影响。

据现场调查及遥感影像分析，流域评估范围内共建有4个闸坝，使原本连续水体分隔成若干河段，导致河流片段化，是水体连通性评级为“差”的主要原因。除库区外，流域其他区域内居民修建道路和涵洞遗留的废弃物随处可见，严重堵塞河道、截断水流，造成部分支沟水体出现黑臭现象。河道生境的片段化、水质的恶化，加剧了水域生态结构和功能的退化，使得大型底栖动物和鱼类多样性减少。流域内社会经济发展进度加快，生活用水及工业用水的水量增加，将加大尖岗水库供水压力。由于上游地区煤矿开采导致地下水水位下降，加之地下水开采量增大，圣水峪、冰泉、九仙庙泉等贾鲁河的源头逐渐枯竭，目前主要靠跨流域调水及降水汇流维持库区水量，对客水严重依赖，流域内水资源严重短缺。

3.2 陆域生态健康评价

按照各指标（层）权重计算，陆域9项单项指标评估分值为18～84，森林覆盖率评价结果为18，与河道连通性评价结果相同，评价等级亦为“差”。陆域生态健康标准化结果59.21，评价等级为“一般”。结合图4分析，森林覆盖率是陆域生态健康状况的主要限制因子，反映出流域植被生态状况不容乐观。

尖岗水库流域内社会经济发展较快，特别是随着人口的增加、工业项目的落地，增大了对土地资源的消耗，使流域自然植被及景观格局趋于破碎化，阻碍了生态系统之间物质、能量、信息等的交流，影响陆域生态系统功能的发挥。结合遥感解译分析，流域内森林主要集中在库区周围，其他区域少见。森林覆盖率低，生态系统的结构稳定性较差，系统活力和初级生产力较低。随着流域内养殖业发展规模呈增加趋势，面源污染将进一步增加。流域内人为干扰越趋剧烈，景观破碎化程度较严重，自然植被分布区域受限。

3.3 流域生态健康状况综合评价

通过计算，尖岗水库流域生态健康综合指数57.19。按照标准化评级，评价等级为“一般”。其中水域中的“生境结构”“水生生物”和陆域中的“生态格局”3个指标评价等级为“一般”，其他指标集为“良好”。

整体来看，由于流域内城镇化发展，人为活动对尖岗水库生态系统健康状况产生了强烈影响，生态环境正处于负向演替和生态退化阶段。目前流域内景观植被破碎严重，森林覆盖率低，水体连续性差，水源涵养功能较弱，同时，流域污染排放加剧，对客水水源依赖性强，重要生境及物种多样性呈减少趋势，亟需采取有效措施阻止环境进一步恶化。

4 保护措施及建议

结合流域生态健康状况分析，针对流域现状健康问题和主要限制因子，建议采取如下保护措施。

（1）强化流域植树造林，提升森林覆盖率，增强水源涵养能力。合理制定河道内闸坝生态调控方案，及时清理人为活动遗留的废弃物，改善河道连通性。

（2）科学规划城镇发展规模，加快污染处理设施建设，严格执行地方污染排放标准。持续开展农村环境整治和面源污染综合防治，改善流域生态环境。

（3）开展涵养林建设、生态岸坡、生态塘等方式的生态修复。扩展生态环境保护范围，从库区水域延伸至上游河道，开展流域生态监测，构建完善的生态管理目标。

（4）开展水库水流动态变化和生态系统的演变过程研究，制订水环境预警和应急方案。强化水生态和水资源保护的宣传教育，增强公众社会责任意识。

参考文献

[1] Rapport D J.What Constitute ecosystem health？[J].Perspectives in Biology and Medicine，1989，33（1）：120-132.

[2] 吴涛，解雪峰，蒋国俊，等.东阳江流域生态系统健康评价[J].水土保持通报，2015，35（2）：326-331.

[3] 中国环境科学研究院.流域生态健康评估技术指南（试行）[R].中国环境科学研究院，2013.

[4] Ladson A R，White L J，Doolan J A，et al. Development and testing of an index of Steam Condition for Waterway Management in Australia[J].Fresh Water Biology，1999，41（2）： 453-468.

[5] UK Environment Agency.River habitat survey：1997 field survey guidance manual incorporating SERCON[C]//Center for Ecology