平原河网地区河流健康评估研究——以太浦河为例

(太湖流域管理局 水利发展研究中心，上海 200434)

河流健康概念提出至今已近30 a，美国、澳大利亚、英国、南非等国家相继研究形成了RIVPACS、AUSRIVAS、IBI、RCE、ISC、RHP等一系列评价方法。进入21世纪，国内流域管理部门以及众多研究机构对于河流健康的问题日益重视，黄河、长江、海河、珠江等分别于2004,2005,2006,2006年相继由相应流域机构提出河流健康评价体系。2010年水利部印发了《河流健康评估指标、标准与方法》(办资源〔2010〕484号)[1]，确定了水文水资源、物理结构、水质、水生物及社会服务功能5个准则层的河流健康评估体系及评估方法。

太浦河是太湖流域综合治理的十大骨干工程之一，为典型的人工河道，是连接太湖和黄浦江的主要通道，主要承泄太湖洪水和杭嘉湖涝水，具有防洪、排涝、供水、灌溉、航运、改善水环境等综合效益。太浦河跨江苏、浙江、上海三省(市)，全长57.6 km，其中江苏吴江境内40.4 km，浙江嘉善境内2 km，上海青浦境内15.2 km。以水利部河湖健康评估技术导则为基础，结合太浦河实际情况，构建了一套太浦河健康评估体系[2]，并以2016年为基准年，对太浦河健康状况进行了评估。

1 水利部河流健康评估体系

《河流健康评估指标、标准与方法》(以下简称《河流标准》)中河湖健康评估指标体系采用目标层、准则层和指标层3级体系。准则层包括水文完整性、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5个方面，见图1。

每个准则层对应不同的评估指标，包括必选指标和自选指标，评估方法采用分级指标评分法，自下而上，逐级加权计算各层得分，最终得到河湖的健康等级，见表1。

图1 河流健康评估准则层

《河流标准》中确定的评价指标对于评估平原河网地区受人工调蓄影响较大、功能复杂的人工河道健康状况具有一定的局限性。例如流量过程变异程度指标多针对山丘区具有控制断面的天然河道，评价人工河道时，需对“天然径流量”定义进行调整；《河流标准》中生态流量计算方法亦不适用于感潮河道，且健康评估指标体系无法反映人工河道的通航能力以及沿线地区水资源水环境需求等特点，故评价类似于太浦河的人工河道健康状况时，需对《河流标准》评估体系及评价指标进行调整[3]。

表1 河流健康评估分级

2 太浦河健康状况及存在的问题

太浦河是太湖流域重要的供水水源地之一，承担着向浙江省嘉善、平湖及上海市西南五区的供水任务，目前太浦河一线供水规模达到446万m3/d，2030年将达到595万m3/d。随着区域经济社会快速发展和人们对清洁水源要求的不断提高，太浦河的战略地位和作用更加凸显。然而受两岸污染源、沿线支河汇入、航运、围网养殖等因素影响，太浦河沿程水质呈逐步下降趋势，从太浦闸下的Ⅱ类逐渐下降至Ⅲ～Ⅳ类，水源地取水口水质尚不能稳定达标。太浦河健康状况近年来关注度日益增加。

太浦河健康状况面临的主要问题包括：①太浦河沿线地区经济发达、人口密集、工业企业众多，污染物入河量仍远超区域纳污能力，且太浦河位于典型的平原河网区，地势低平，区域内水体流动缓慢，水系交换能力差；②太浦河岸线开发利用程度较高，纺织、印染、化工等高污染企业居多，各项目分布密集，建成时间长，整治难度大，加之频繁的航运给太浦河带来突发水污染事件风险，使得饮用水水源地安全问题凸显；③太浦河沿途跨越江苏、浙江、上海，既是流域性骨干河道，也是省际边界河道，沿线地区对太浦河保护定位不一，为太浦河水资源统一管理与有效保护造成困境[4]。

3 太浦河健康评估体系构建

此次研究选取的评估指标以《河流标准》的评估指标为基础，部分指标根据太浦河自身情况进行适当调整。同时考虑到太浦河人工河道特性及供水、航运等特色功能，增加部分自选指标[5]。

3.1 评估河段划分

根据太浦河水文特征、河床及河滨带形态、水质状况、水生生物特征以及流域经济社会发展特征的相同性及差异性，对太浦河河段进行分段，作为开展太浦河健康评估的单元。太浦闸至京杭运河以上段，主要为东太湖来水，受两岸支流影响较小，水质稳定；京杭运河至汾湖以东芦墟大桥段，太浦河两岸支流来水量较大，且沿线乡镇较多，水质变化显著；芦墟大桥以东段已划为水源地保护范围，水质较为稳定；同时考虑到太浦河沿线水文、水质资料监测情况，将太浦河划分成3段，分别为太浦闸-京杭运河段、京杭运河-芦墟大桥段、芦墟大桥以东段，见表2。

表2 太浦河评估河段划分

3.2 水文水资源准则层评估指标调整

《河流标准》中水文水资源准则层的评估指标有两个，即流量过程变异程度与生态流量满足程度，权重分别为0.3和0.7。

流量过程变异程度由实测月径流量与天然月径流量的平均偏离程度表达，由于太浦河属于人工开挖河道，水利工程控制运用对河道流量起决定性的影响作用，不存在“天然径流量”的概念，故此次研究用逐月的多年平均月径流量代表该月份一般状态下的河道流量，即“天然月径流量”。考虑到太浦河为人工河道，流量过程变异程度受水利工程人工控制运用影响，本身较天然河道大，故对《河流标准》中的赋分标准进行适当放宽[6]。

《河流标准》中生态流量计算方法采用4～9月份及10月至次年3月份日径流量占多年平均流量的最低百分比来表示。由于太浦河本身为感潮河段，存在潮汐流、部分时段滞留的现象，所以此次研究采用《全国水资源保护规划技术大纲》中确定的Tennant法，即将多年平均流量的30%作为太浦河代表断面生态基流，计算生态流量满足程度。

3.3 物理结构准则层指标及权重调整

《河流标准》中物理结构准则层包括“天然湿地保留率”、“河流连通阻隔状况”和“河岸带状况”3个指标，权重分别为0.25，0.25，0.5。由于太浦河周边区域没有与其直接产生水力联系，且属于国家、地方湿地名录的天然湿地，故将“天然湿地保留率”指标予以剔除，并对“河流连通阻隔状况”和“河岸带状况”分别赋权重0.5。

3.4 水质准则层指标调整

《河流标准》中水质准则层包括“水温变异状况”、“DO水质状况”、“耗氧有机物污染状况”、“重金属污染状况”4个指标，赋分取几个指标中的最小赋分值。由于太浦河干流没有大型水利水电工程，不存在低温影响问题，故对“水温变异状况”指标不予考虑[7]。《河流标准》中重金属污染状况评价选取砷、汞、镉、铬(六价)、铅5项指标，考虑到太浦河近年来发生的锑污染事件，在重金属污染状况中增加锑指标，锑指标的评价方法采用超标频次方法进行分级赋分，见表3。

表3 太浦河重金属(锑)污染状况评价指标赋分标准

3.5 生物准则层指标及权重调整

《河流标准》中生物准则层包括“大型无脊椎动物生物完整性指数”、“鱼类生物损失指数”两个指标，赋分取2个指标中的最小赋分值。此次研究考虑到近年来太浦河鱼类生物监测数据较少，不足以反映太浦河鱼类生物现状，故以大型无脊椎动物生物完整性指标赋分作为生物准则层最终赋分。

3.6 社会服务功能准则层指标及权重调整

《河流标准》中社会服务功能准则层包括了水功能区达标指标、水资源开发利用指标、防洪指标、公众满意度指标4个必选指标，研究中所涉及的4项指标计算、调查方法及赋分均参考《河流标准》要求。同时考虑到太浦河承担的供水、航运及区域水环境改善等综合功能，在社会服务准则层中增加两岸入河污染负荷指标、入河排污口布局指标、航运能力3个自选指标。

3.6.1 两岸入河污染负荷指标

两岸入河污染负荷指标(FW)反映支流汇水对太浦河水质水环境的影响，考虑COD和NH3-N两个代表性评价指标，两岸污染负荷计算公式如下：

(1)

(2)

式中，FWCOD为某评价河段内全年支河COD入河污染负荷,t；Qi为该评价河段支河该月入太浦河水量,亿m3；CCODi为某月与该评价河段对应的水质监测站点COD监测的超标部分浓度,mg/L。FW赋分标准考虑太浦河干流COD、NH3-N纳污能力，以COD、NH3-N两个指标的平均得分为最后得分，计算公式如下：

当FW

(3)

当FW>M时，FW赋分=0

(4)

式中，FW为评价河段超过纳污能力的入河污染负荷,t;M为该河段纳污能力,t。对太浦河3个评价河段对应支河分别选取相应的水量、水质代表站计算2016年支河汇入太浦河的COD、NH3-N入河污染负荷量，再依据污染负荷与相应评价河段纳污能力的比值，计算得到2016年3个评价河段两岸入河污染负荷指标得分，见表4。

表4 两岸入河污染负荷(FW)赋分结果

3.6.2 入河排污口布局指标

经调查，太浦河周边区域的工业企业仍存在工业废水直排附近水体的现象，但绝大多数工业企业已纳管，工业废水通过污水处理厂处理，故入河排污口主要关注污染处理厂排污口。

入河排污口布局指标(DY)反映太浦河周边一定区域内污染物入河量分布情况。依据太浦河支流空间分布及河道水力联系，按可能对太浦河产生污染贡献的原则，以乡镇为调查单位计算对相应评价河段有汇入影响的区域入河排污口废污水排放强度。并参考太湖流域平均废污水排放强度对DY进行赋分，赋分标准如下：

当P河段

(5)

当P河段>P流域平均时，DY赋分=[1-(P河段-P流域平均)/P流域平均]×100(DY赋分>=0)

(6)

式中，P为河段对应的废污水排放强度,t/(a·km2)，对3个评价河段有汇入影响的污水处理厂类型及个数，以及2016年废污水排放量及污染物入河量进行评价，得到3个河段入河排污口布局赋分(见表5)。

表7 太浦河干流健康评估指标体系

表5 入河排污口布局评价指标赋分

3.6.3 航运能力指标

太浦河现状为Ⅳ～Ⅵ级航道，规划建设三级航道，航运能力指标反映太浦河现状对Ⅳ～Ⅵ级航道通航要求的满足程度。经调查研究，太浦河河道底宽及水深均满足航道要求，唯独部分跨河桥梁净空不满足现状航道的通航标准要求，此次研究以各河段满足太浦河现状通航要求的桥梁比例乘100作为各河段航道能力的赋分，见表6。

由于社会服务功能准则层增加了3个自选指标，各指标权重较《河流标准》进行了调整，见表7。

表6 各评价河段航运能力HY赋分

3.7 太浦河干流健康评估指标体系

太浦河干流健康评估指标体系见表7。

4 2016年太浦河健康评估结果

3个评价河段健康评估得分较为相近，Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ段得分分别为77.37，65.13，64.78分，健康等级均为健康，见表8,健康状况见图2。

反映生物完整性的各准则层得分情况如下：水文水资源准则层得分较高，除Ⅰ段河道受太浦闸控制运用影响得分为70.4分外，流量过程变异程度Ⅱ,Ⅲ段河道流量过程稳定，得分大于95分，另外由于平原河网地区河道水量丰沛，且2016年为相对丰水年，生态流量满足程度各段评价均为满足，得分100分；物理结构准则层中河岸带状况得分较低，由高到低依次为：Ⅲ段(60.4分)、Ⅰ段(49.2分)、Ⅱ段(28.4分)，主要由于植被覆盖度及人工干扰程度两个指标得分均较低；水质准则层得分较高，主要由于近年来太湖流域水环境综合治理力度较大，水质逐年趋向良好；生物准则层取决于大型无脊椎动物完整性指数，得分较低，其中Ⅲ段33分，Ⅰ段69分，Ⅱ段51分。

社会服务功能准则层得分情况如下：水功能区达标指标得分除Ⅱ段得分为50分，其他2段得分均为100分；水资源开发利用指标由于太浦河河道外取水占其断面流量百分比较低，得分为100分；防洪指标3个河段得分均较低，其中Ⅰ段得分34.88分，其他2个河段因堤防达标率低或未建堤防，得分均为0，防洪指标为导致整个社会服务功能准则层得分降低的控制性指标；公众满意度指标针对整个太浦河开展调研，3段得分均为60.8分；两岸入河污染负荷、入河排污口布局2个新增指标得分较高，其中Ⅰ段和Ⅲ段得分95～100分，Ⅱ段得分相对较低，两个指标分别赋分65.4分和68.2分；航运能力指标Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ段分别得分为50，87.5，33.3分。

表8 3个评价河段2016年健康状况

图2 2016年太浦河健康状况

采用河长加权平均对太浦河全段2016年健康状况开展综合评价，总体得分为68.83分，健康等级为健康。

5 结 论

(1)从2016年太浦河健康评估结果看，全段得分为68.83分，健康等级为健康。Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ段得分分别为77.37，65.13，64.78分，健康等级均为健康。太浦河作为一条重要供水河道，虽然健康等级为健康，但健康评估得分偏低，需继续加强太浦河水资源保护。

(2)鉴于太浦河独特的平原河网河道特点，建议对《河流健康评估指标、标准与方法》中推荐的必选指标进行进一步优化研究，根据资料条件及计算可达性，加强新增指标研究，完善评价指标体系。逐步建立起能准确反映太浦河特色的评价指标及赋分标准，建立完备的太浦河健康评估体系，以为平原河网地区河流健康评估提供参考和借鉴。

(3)太浦河水生态监测尚显薄弱，鱼类生物损失指数调查频次偏低而不能用于评价，导致生物准则层评价结果不能准确反映河道现状。应加强水生态监测站点布设，加密监测频次。