渭河定西段健康状况评价与分析研究

2019-10-08尚小平

水资源开发与管理 2019年9期

尚小平

(定西市水利科学研究所，甘肃定西 743000)

随着河流生态系统不断受到人类活动的干扰和损害，科学有效地评价、恢复和维持一个健康的河流生态系统已经成为近年来河流管理的重要目标。在全面推行河长制工作的背景下，如何评价河流的健康状况，并修复和保护已经受损的河流生态系统，发挥其服务功能，已成为促进区域经济、社会和环境的可持续发展需要面对并解决的关键问题，是目前生态健康评价的一个主要方向，也是环境科学及景观生态学研究领域的新兴研究课题之一。

1 流域概况

渭河是黄河最大一级支流，发源于定西市渭源县海拔3495 m的壑壑山，干流由西向东流经渭源、陇西两县后，于鸭儿峡出定西界注入天水市，继而流经陕西省，于陕西、山西、河南三省交界的潼关入黄河，流域面积13.5万km2(含甘肃、宁夏、陕西3个省区、13个地市、86个县区，流域面积中甘肃省境内5.69万km2，占42%，宁夏占6%，陕西占52%)，干流总长818km(甘肃段365km，占45%)，多年平均径流量102.5亿m3，输沙量5.42亿t。渭河定西市境内含牛谷河、龙川河、榜沙河、渭河干流定西段等流域，总面积9909km2，占流域总面积的7.34%，年径流量7.938亿m3，年输沙量5044万t。渭河干流定西段长93km(渭源段47km，陇西段46km)，流域面积3612km2(陇西县2364km2，渭源县1198km2，安定区50km2)。

2 河流健康状况调查评估

依据《流域生态健康评估技术指南(试行)》《甘肃省重要河流健康调查评估技术大纲》，渭河干流定西段健康状况的调查主要从河流的水文水资源、物理结构、水质、水生生物、社会服务功能5个方面进行分析和评价，在此基础上，采用逐级加权、综合评分的分级指标评分法，对渭河总体健康状况进行赋分，见表1。

表1 河流健康评估分级

2.1 水文水资源

水文水资源状况的调查主要包括河流的枯水期径流变差倾向率、径流年际变差倾向率两个指标。

通过对流域内降雨、径流等方面的观测资料和枯水期径流变差倾向率(LRR)、径流年际交差倾向率(AVR)两个指标进行分析，得到枯水期径流变差倾向率(LRR)为0.0036，赋分100；径流年际变差倾向率(AVR)为-0.0032，赋分47.1。按照其在渭河水文水资源准则层中的权重计算，渭河定西段河流水文资源准则层赋分73.6，见表2，为健康状态。

表2 渭河定西段水文水资源准则层赋分

2.2 物理形态

物理形态状况的调查主要包括河流形态(RS)、河岸带状况(RSS)、河流连通阻隔状况(RC)3个指标，每个指标包括若干个分指标。

利用GPS技术、GIS遥感影像和现场观察、取土实验等方法，分析渭河河流形态、河岸带、河流连通阻隔等状况，采用分级指标评分法，通过定性描述及定量赋分，得出渭河定西段河流物理结构状况赋分39.2，见表3，为不健康状态。

表3 渭河定西段河流物理结构赋分

2.3 水质

水质状况的调查主要包括溶解氧状况(DO)和耗氧有机污染状况(OCP)两个指标。

通过分析2013—2017年渭河渭源段入境断面(峡口水库)、出境断面(三河口)和陇西段上游断面(西二十铺)、下游断面(土店子)4个断面，根据丰、枯水期河流溶解氧、高锰酸钾指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮5项水质指标的季节变化特征和空间差异，并采用单因子水质标识指数法、单因子评价法对渭河水质进行分析。渭河陇西段水质准则层赋分61.2，渭河渭源段水质准则层赋分84.5，渭河定西段河流水质准则层赋分为72.9，见表4，为健康状态。

表4 渭河定西段水质准则层赋分

2.4 水生生物

水生生物状况的调查主要包括底栖动物完整性指数(BIBI)和鱼类生物损失指数(FOE)两个指标。

由于本次调查评估中难以建立河流所在水生态分区的底栖生物健康评价体系，故底栖生物评估采用了其他方法，无法按大纲要求赋分。又因鱼类位居水生态系统食物链的最高层，在长期禁鱼的水体中，鱼类组成变化更能直观、完整地反应河流的健康状况，因此，本次对河流水生生物健康评价采用鱼类生物损失指数。经计算，渭河定西市段鱼类生物损失指数赋分为36.0。得出渭河定西段河流生物准则层赋分36.0，见表5，为不健康状态。

表5 渭河定西段河流生物准则层赋分

2.5 社会服务功能

社会服务功能状况的调查主要包括水功能区达标(WFZ)、水资源开发利用(WRU)和防洪能力(FLD)3个指标。

通过对渭河干流定西市段干流水功能区进行达标评价，渭河干流定西市段水功能区达标比例、水功能一级区(不包括开发利用区)达标比例、水功能二级区达标比例、各分类水功能区达标比例全部为0。根据各单项水质项目水功能区超标频率的高低排序，排序前3位的总氮、五日生化需氧量、氨氮为渭河定西市段水功能区的主要超标项目。渭河水功能区达标指标赋分为0；渭河干流定西段水资源利用率19.9%，其中陇西流域内水资源利用率6.7%，渭源流域内水资源利用率24.6%。渭河河流水资源开发利用率状况赋分74.8；渭河现状防洪堤防工程治理率为90.7%，治理水平较高，渭河防洪指标赋分为86。通过计算得出渭河定西段社会功能准则层赋分56.8，见表6，为亚健康状态。

表6 渭河定西段社会功能准则层赋分

综上所述，渭河定西段河流健康状况综合赋分57.5，见表7，为亚健康状态。

表7 渭河定西段健康综合状况评估赋分

3 河流健康状况分析

3.1 水文水资源状况

渭河定西段河流水文水资源状况为健康状态，但与参考状况或预期目标有较小差异，分析原因主要为：

a.径流年内分配极不均衡。渭河为季节性河流，年径流主要由降雨补给，径流年内变化与降雨相应，分配极不均匀。据典型年径流量变化趋势和丰枯水期平均径流量变化分析，丰水期流量占全年流量的80%，枯水期水量较小。

b.径流量呈减少趋势。根据渭源水文站1980—2017年资料统计，渭河流域多年平均径流量2016万m3，年均流量0.635m3/s。年平均流量上下波动，总体呈逐年降低趋势，表明在退耕还林还草等水土治理项目实施后，渭河的径流量明显减少。

3.2 物理形态状况

渭河定西段河流物理结构状况为不健康状态，与参考状况或预期目标有较大差异，分析原因主要为：

a.河道形态的改变。近二十年来渭河(监测段)河流形态特征整体未发生明显改变，但在人类活动频繁区域的多处河段发生了河道改变、河道渠系化现象。

b.农田侵占河道问题比较突出。由于河道确权划界工作没有完成，河道管理界限不清，部分河岸带被道路侵占。近年来，渭河干流定西段流量减小，河道内河滩地裸露，居民在滩地上违章搭建、围垦种植的现象比较突出，并造成水体化肥、农药污染。

c.河道河流连通阻隔严重。渭河干流定西市境内共有阻水建筑物18座，全部无鱼道，对部分鱼类迁移有阻隔。同时漫水桥及涵管过水路面占用行洪断面较大，不同程度存在拦洪、阻洪问题。

3.3 水质状况

渭河定西段河流水质状况为健康状态，但与参考状况或预期目标有较小差异，分析原因主要为：

a.河流整体水质较差。渭河干流定西段水质断面共4个，根据断面水质分析，除峡口水库断面在汛期为Ⅳ类水质，非汛期、全年为Ⅴ类水质外，其他3个断面在非汛期、汛期全部为劣Ⅴ类水质。目前总氮为渭河干流定西段主要超标水质项目，超标频率100%，主要由上游灌区农药化肥随地表径流汇入河道和中下游工业、城镇居民污水直排所致，需加强上游农业面污染源和城区河段的截污治污力度。

b.水污染防治滞后。流域内存在化肥、农药、尾菜、农膜、禽畜排泄物等农业面源污染；存在部分村镇生产生活污水未全部集中收集处理，未开展入河排污量监测等问题；局部河段存在垃圾入河等影响河道水环境现象。

c.水源地保护难度大。渭河干流定西段流域内有峡口、石门两个集中饮用水水源地保护区，保护区内有村社和居民居住，水库周边农田较多，存在一定的农村生活污染源和农业面源污染源。虽然在供水设施建设的同时建设了水源保护工程，但仍存在水源地分散、面广，保护措施跟进慢、难度大等问题。

3.4 水生生物状况

渭河定西段河流生物状况为不健康状态，与参考状况或预期目标有较大差异，分析原因主要为：

a.底栖类动物完整性明显降低。渭河干流底栖动物的种类、生物量和密度均少于历史资料记载的结果，峡口水库底栖动物种类最少，未监测到渭河干流分布的大型底栖动物钩虾和椎实螺，自然河段监测到底栖动物的种类由上而下呈递减趋势，生物量和个体数量呈递增趋势。由此可见，峡口水库的建成运行时间较长，随着泥沙的大量沉降，形成很厚的淤泥层，破坏了底栖动物的生存环境，对底栖动物的生长繁殖产生了不利影响。底栖动物不符合河流水生生物变动规律。

b.鱼类生物资源衰退加剧。渭河干流鱼类种类减少，峡口水库指示性鱼类渭河裸重唇鱼已无捕捞记录，自然河段己无指示性鱼类分布。鱼类的种群数量、种群结构、优势种群、优势度已发生了一定的变化。由此可见，峡口水库水文情势较好，尚具备指示性鱼类生存的水生生态环境，鱼类的种群数量和种群组成相对较为稳定，水库区生活的鱼类为优势种群，优势度明显，但一些喜流水生活的鱼类和部分土著鱼类在库区已很难捕到标本；自然河段鱼类的生长和繁殖规律发生了一定的变化，无指示性鱼类分布，小型鱼类为优势种群，鱼类的种群数量和种群组成极不稳定。

3.5 社会服务功能状况

渭河定西段社会功能状况为亚健康状态，与参考状况或预期目标有中度差异，分析原因主要为：

a.水功能区水质不达标。渭河干流定西段水功能区两个，总河长93km。其中渭河渭源至峡口水库段为保护区，河长6km，水质目标为Ⅱ类。峡口水库至出境段为农业用水区，河长87km，水质目标为Ⅲ类。目前总氮为渭河定西段主要超标水质项目，主要为上游灌区农药化肥随地表径流汇入河道和中下游工业、城镇居民污水直接排放所致，需加强上游农业面污染源和城区河段的截污治污力度。

b.水资源利用不均衡。非汛期径流很小，可利用量少，洪水期径流量大，却无法利用，是渭河干流定西段径流的显著特点。渭河干流定西段陇西流域内水资源利用率6.7%，渭源流域内水资源利用率24.63%，存在上、下游水资源利用不均衡问题。

c.防洪工程影响河道生态。通过防洪工程的实施，渭河已治理段行洪能力明显增强，设防标准显著提高。但已建堤防工程全部为混凝土堤防，导致了护岸的人工化和均一化，对生态平衡环境的调节功效较差。堤防将河岸表面封闭起来，阻隔了水土的连接通道，破坏了河流生态系统的整体平衡，使河道的自净能力遭到破坏，在一定程度上影响了河流的健康状况。