海河流域河湖健康评估探索与展望

张　浩 ，高晓月 ，周绪申

（1.河海大学水文水资源学院，210098，南京；2.海河流域水资源保护局，300170，天津；3.海河流域水环境监测中心，300170，天津）

河湖水系是生态系统的重要组成部分，为人类社会提供了不可或缺的生态资源。伴随气候变化和不合理开发，一些河流和湖泊出现了水量衰减、水质污染、生态退化、物理形态和结构改变等问题。为掌握我国重要河湖健康状况，水利部办公厅于2010年和2011年先后印发了《全国重要河湖健康评估（试点）工作大纲》《河流健康评估指标、标准与方法 （试点工作用）》（办资源〔2010〕484）和《湖泊健康评估指标、标准与方法（试点工作用）》（办资源〔2011〕223）。 按照水利部有关要求，海河流域水资源保护局从2010年起，先后选择滦河、白洋淀、漳河、岳城水库、于桥水库、永定河等重要河湖开展了健康评估试点工作，进行了有益探索，积累了宝贵经验。保护好、治理好、利用好河湖水系，保障河湖水生态系统健康，对实现水资源可持续利用、水生态健康发展具有重要意义。

一、河湖健康的内涵与发展

20世纪70年代，美国清洁水法令提出河流健康即要保持理化性质和生物完整性，这被认为是河湖健康概念的起源。1999年美国环保署（EPA）发布新版快速生物评估协议（RBPs）构建了河流健康评估指标体系，给出藻类、大型无脊椎动物、鱼类的评估方法。英国在开展环境评估和流域规划时采用的河流栖息地调查（RHS）注重栖息地质量评估，通过综合考虑流域特征、地貌、历史演变等因素，提出河流养护和恢复方案。澳大利亚自然资源和环境部于1999年开展的河流状态指数（ISC）研究，从水文、河岸带、河道形态、水质、水生物等方面构建了评价体系，该方法对澳大利亚80多条河流生态系统健康状况进行综合评估。南非河流健康计划（RHP）选取的指标与上述欧美国家相似，包括河岸带植被、生境完整性、无脊椎动物、鱼类、水质、水文等。从以上各国开展的研究可以看出，河湖健康概念自提出之日起就与河湖水生态系统密不可分。从生态系统健康的角度出发，河湖水系作为开放的生态系统，需要相对稳定且具有活力的自然属性来维持河湖结构完整性并抵御外部环境压力。此时的河湖健康评估是以河流的原始状态作为理想状态，评估的指标主要包括反映河湖生态系统复杂性和稳定性的生态指标，反映非生物环境质量的物理化学指标以及反映河湖天然水循环过程的水文学指标。

但是，随着人类社会不断发展，人对自然的开发利用程度越来越高。在高强度人类活动地区，河湖水系的天然水文过程已经被人为因素深刻改变。同时，这些地区经济社会的发展也高度依赖于河湖水系提供的各种水生态服务功能，比如产品提供、景观保障、生境维持、文化传承等。2003年2月，在全球水伙伴中国地区委员会治水高级圆桌会议上，时任黄河水利委员会主任李国英作了建立 “维持河流生命的基本水量”概念的发言，首次提出“河流生命”的理念。可以看出，我国河湖健康评估工作虽然开端较晚，但在起步初期便考虑了河湖水系生态系统和人类经济社会系统的协调问题。一方面，人类活动直接或间接地作用于河湖水系，改变了流域下垫面条件、产汇流条件以及水环境和水生态，影响了河湖水系生态水量和水动力条件的维持，削弱了水生态系统的稳定性。人为因素被认为是影响河湖健康水平的关键性因素之一，河湖健康评估应当考虑人类活动影响的指标，人类本身作为水生态系统的组成部分，其开发利用活动应以不破坏流域水生态系统健康为基础。另一方面，河湖健康可以作为河湖生态系统价值取向与人类经济社会系统价值取向的交集，将河湖提供的生态服务功能纳入河湖健康评估中去，更有利于河湖生态系统的保护。因此，河湖健康评估作为河湖管理的一种工具，通过评估可以指导河湖合理开发、有效保护，有利于促进水生态系统健康发展。

二、海河流域河湖健康评估实践

从2010年海河流域水资源保护局开展河湖健康评估前期准备和调研工作开始，海河流域河湖健康评估已进行了8年，评估了滦河、漳河、桑干河、洋河、永定河等5条河流，白洋淀、于桥水库、岳城水库等3个湖泊（水库）。参评河流长度逾2400 km，湖泊（水库）面积逾460 km2，布设采样点86个，获取了大量原始数据。在评估工作过程中，我们对全国的指标、标准和方法进行了改进，使之更适于海河流域实际。随着评估工作不断深入，锻炼了一支河湖健康评估队伍，形成了一套河湖健康评估体系。

1.指标选取上，共性与个性相结合

《河流健康评估指标、标准与方法（试点工作用）》对河湖健康评估的表述为对河湖系统物理完整性（水文完整性和物理结构完整性）、化学完整性、生物完整性和服务功能完整性以及他们的相互协调性的评价。由此将指标体系划分为水文水资源、物理结构、水质、生物和社会服务功能等5个准则层。海河流域已建成大、中、小型水库1879座，总库容321亿m3，以不足全国1.3%的水资源量，承载着全国10%以上的人口、粮食生产和GDP。水资源开发利用程度高是海河流域的显著特点。因此在海河流域河湖健康评估工作中，在注重常规共性指标评估的同时，提出了基于水功能区划的河湖健康评估指标体系。水功能区划作为水资源保护的基本单元，体现了河流、湖泊（水库）不同的社会服务功能和目标要求。在客观分析河湖健康评估与水功能区划的关系基础上，根据河湖不同水功能区相应的主导功能，确定评估重点，据此选择使用不同的指标体系和权重。

2.数据采集上，人工与机器相结合

河岸带（湖滨带）植被能够起到维持生物多样性、吸附污染物净化水质的作用，因此河岸带（湖滨带）植被覆盖率是反映河湖水域空间生态系统状况的关键指标。采用地面人工调查的方法，工作量大，数据精度不高。由于流域水生态系统的复杂性以及河湖健康评估成果的时效性需求，河湖健康评估指标数据的信息化采集与处理显得尤为重要。现代遥感技术的发展，为解决河湖健康评估指标采集的时效性和准确性问题提供了途径。在对永定河进行健康评估时，利用遥感技术和地面调查一体化监测手段，开展了永定河物理结构状况调查。对遥感数据进行几何校正和波段合成，获得评估区不同时间的影像数据源，建立不同植被类型的遥感影像数据特征，采用人机交互的模式识别技术进行信息提取，并通过野外实地验证修正解译成果。遥感技术的应用，在获取评估区大尺度多时相信息的同时，提高了评估效率和数据准确性。

3.评估方法上，主观与客观相结合

《河流健康评估指标、标准与方法（试点工作用）》采用逐级加权的评估方法具有操作简单、直观易用的优点。但该方法属于主观赋权法，其对指标权重的确定具有一定的主观影响。由于河湖健康评估指标体系中的社会服务功能已经体现人为主观因素，再采用主观赋权法便产生重复计算的问题。因此，探索河湖健康评估客观权重计算方法十分必要。社会经济领域中的协调发展度引入滦河健康评估，能够用发展指数表征河湖健康状况，体现河湖水系生态完整性和社会服务功能之间协同作用的强弱程度。机器学习领域中的投影寻踪法是一种处理非正态、非线性、高维数问题的技术方法，通过从不同的角度解析高维数据特性，最优化地将高维数据映射到一维空间，实现对样本的综合评价。该方法被引入到衡水湖湿地健康评估的研究中，对指标体系进行合理的等级划分，为衡水湖湿地的管理和保护工作提供了新的思路和科学依据。

三、有待进一步研究的问题

我国河湖健康评估工作是在评估指标体系不完善、评估方法不统一、水生生物监测数据资料匮乏的条件下逐步开展和完善的。近年，围绕生态文明建设，中央先后作出了一系列新部署。当前，河湖健康评估工作需要在服务河长制、修复水生态、构建河湖健康长效机制等方面作出更多探索。

1.从生态文明到河长制，支撑新形势下河湖管控需求

党的十八大把生态文明建设放在突出地位，融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程。十八大以来，生态文明建设理念深入人心。为进一步落实绿色发展理念，解决好复杂水问题，2016年11月，中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于全面推行河长制的意见》，要求在全国江河湖泊全面推行河长制，构建责任明确、协调有序、监管严格、保护有力的河湖管理保护机制，为维护河湖健康生命、实现河湖功能永续利用提供制度保障。保障河湖功能，服务河长制的落实，需要河湖健康评估工作对以下问题作出回应：要按照绿色发展理念治水，河湖所能容纳的污染物质上限是多少；河湖水环境表征在水里、根源在岸上，协调好经济发展和环境保护关系，区域河湖水系承载能力有多大；河湖健康评估获取的断面尺度、河段尺度、河流尺度的指标如何转化为支撑河长制考核的管理指标，形成人人有压力、治理有动力的问责机制；如何用河湖水系健康的整体目标协调好河长制下各行政区河段的管理，形成上下游、干支流一体化的系统治理。

2.从“问诊把脉”到“开方抓药”，以评估为导向精准修复水生态

图1　以河湖健康评估为导向的水生态修复路线

河湖健康评估是从水文水资源、物理结构、水质、生态、社会服务功能等方面评估河湖健康状况，评估的结果应当为后续的河湖生态修复提供导向（见图1）。缺水断流型河湖，应从生态需水核算、生态水量调控等方面入手，保障河湖生态需水；水质恶化型河湖，应从复核水域纳污能力、整治入河湖排污口、实施水环境治理等方面入手，改善河湖水环境；生态退化型河湖，应从河湖水域生态空间管控入手，提高水系连通性，恢复河流流动性，重建良好水域生境；功能丧失型河湖，应从识别生态功能退化成因、改善生态服务功能驱动力条件入手，维持河湖生态功能。按照河湖生态功能定位，制定适宜的生态恢复目标，逐步修复河湖水生态。在采取综合措施修复水生态的同时，应注重修复效果后评估，为河湖“定期体检”，以评估河湖治理和保护策略，为制定河湖有效保护和合理开发决策提供技术支撑，实现流域机构“河流代言人”的职责。

3.从政府主导到社会参与，构建河湖健康长效运维体制机制

维护健康河湖形成长效机制，需要在发挥政府作用的同时，研究提出相关优惠支持政策，广泛吸引金融资金、社会资本等参与河湖治理与生态修复工作。研究构建多元化融资机制，吸引符合条件的社会资本参与河湖生态建设，推动实现投资主体多元化、资源资产化、资产资本化、资本证券化。构建多样化投资回报机制，因地制宜采取使用者付费、政府购买服

务、资源综合开发等模式。根据中央关于推进生态文明建设、健全生态保护补偿机制的总体部署和要求，研究构建基于河湖健康损害的生态补偿机制。在客观评估河湖健康水平的基础上，将明显损害河湖健康的开发利用活动纳入补偿事项范围，明确补偿主体和客体，提出补偿方式、补偿标准等。■

参考文献：

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