论黑龙江省河流健康与生态保护

2020-06-04李志飞徐金忠王玉玺侯淑艳

水利科学与寒区工程 2020年2期

李志飞,徐金忠,王玉玺,侯淑艳

(1.黑龙江省水利科学研究院，黑龙江哈尔滨 150080;2.黑龙江省水土保持重点实验室，黑龙江哈尔滨 150070)

1 河流健康评价体系

多位研究者对河流健康的概念进行了定义，定义不尽相同但均涵盖了两方面内容：一是河流生态系统的完整性，即自然属性；一是河流对人类的服务价值，即社会属性。多指标综合评价是当前河流生态系统健康评价的发展趋势，基本上均包括水文水资源、物理结构、水质、生物、社会服务功能5个准则层，指标体系各有不同，其中生物指标、水质参数、形态结构、河床底质、水文条件以及河岸带状况等是目前使用最频繁的几个指标。这与国际上通用的河流健康评价方法及其使用的表征指标较为吻合。

长江水利委员会、黄河水利委员会、珠江水利委员会、海河水利委员会、淮河水利委员会等流域机构，针对各自流域的状况分别建立了河流健康评价指标体系[1-7]。

就黑龙江省而言，河流健康评价也引起诸多研究者的关注。耿芳等[8]以黑龙江上中游为例，将云模型引入河流健康评价，构建了黑龙江上中游河流健康评价指标体系，研究显示黑龙江上中游2013 年河流健康等级为“中”。魏春凤[9]选择了14项指标，并利用这一综合评价指标体系对松花江干流2006年和2015年的河流健康状况进行了评价。吴计生等[10]选择了14项指标对2011 年的嫩江下游尼尔基—三岔河口段河流健康状况进行了评价。结果表明，受农业开发、水利工程建设、过度捕捞等人类干扰，嫩江下游河流健康评价指数赋分为59 分，河流处于亚健康状态。程永辉等[11]对讷谟尔河进行了健康评价，结果表明，受人类发展和利用活动影响，讷谟尔河处于亚健康状态。研究者所选河流健康评价指标体系见表1。

从流域尺度考虑，河流自上而下分为三个区域：侵蚀区、过渡区和沉积区。而河流上中游侵蚀区、过渡区森林植被破坏、水土流失严重是导致洪涝旱灾频繁、河流来水量萎缩、供需水失衡、综合功能减弱、水污染等河流健康问题的重要因素。因此，应该把水土流失率、植被覆盖率等纳入河流健康评价指标体系。同时，要根据所评价河流的自然特点、社会服务功能需求确定评价指标，如：有封冻期的河流宜把河流封冻期纳入评价指标体系；有灌溉需求、通航需求的河流应该把灌溉保证率、通航保证率纳入评价指标体系。

2 河流生态保护与修复

河流生态保护与修复需要在河流健康评价的基础上进行。由于河流生态系统的损害与退化，水质污染、水土流失、环境破坏已经威胁到人类自身的生存，人们开始重视改善水质、修复损坏的生态、恢复河流的功能。

表1 黑龙江省主要河流健康评价指标体系

2.1 河流上中游水土保持

河流纵向格局特征显著，源头区和上游河道底坡较大，中下游河道平缓。我省上中游河源区植被破坏，耕地垦殖率很高，导致涵养水源能力减弱，水土流失严重，河流上中游的水土流失问题是流域生态环境恶化，洪涝灾害的根源。“治水先治源”，河流上中游水土流失综合治理，能通过森林植被的林冠截留，枯枝落叶和水土保持工程措施的拦蓄，增加土壤入渗，减少地表径流，削减洪峰流量，同时减少河流泥沙淤积和面源污染，河流上中游的水土流失防治是维持河流健康的关键因素之一[12-13]。

黑龙江省水土流失综合治理的形式主要有小流域综合治理、坡耕地治理、侵蚀沟治理等，现有研究多集中在水土流失机理，小流域、坡耕地、侵蚀沟等治理模式及效益评价方面[14-16]。效益评价主要包括蓄水保土效益、经济效益和社会效益，研究重点一般在保护土壤、涵养水源、促进粮食生产上，而水土保持对河流健康的影响往往被忽略，多是定性地描述水土保持的水质维护、防洪、生态维护功能等，而水土保持对河流来水量、水质、水生态、洪涝灾害等河流健康影响的相关研究近乎空白。

2.2 河岸植被缓冲带

河岸植被缓冲带是河流生态系统和陆地生态系统之间的生态交错带，具有独特的生态系统结构和服务功能。河岸植被缓冲带良好的水文效应对河流生态系统有积极的影响，在一些国家被作为控制农业面源污染的最佳管理措施。不同地区的研究者对河岸植被缓冲带植物群落结构与多样性、净化水质过滤机制、生态服务功能、缓冲带宽度确定等进行了深入研究[17-21]。

罗秋霞等[22]分析了黑龙江省河岸缓冲带破坏的危害及其驱动因素，指出全省河流的河岸带均存在着河岸植被带严重缺失的状况，导致河岸坍塌、水质污染、生物多样性减少等河流生态系统损害。杨久春等[23]研究了嫩江10 km河岸带景观格局变化对水体恢复的影响，结果显示嫩江经过近30余a的演变，水体面积增加而景观破碎化程度降低，河道蜿蜒度明显减小，不利于嫩江生物多样性恢复；河岸带内耕地景观格局的变化可加剧嫩江水质恶化，林地景观格局变化在一定程度上将会有利于嫩江水质和生物多样性恢复。刘赢男等[24]针对阿什河流域河岸植被缓冲带现状，建立缓冲带空间数据库，结合时间模型计算了河岸植被缓冲带可变宽度。

总体而言，黑龙江省在河岸缓冲带的植被选择与配置、水质净化机制、生态服务功能、缓冲带宽度确定等方面缺乏深入研究。鉴于我省气候、土壤、植被特点，其他区域的研究成果不足以支撑我省河岸植被缓冲带建设，因此，河岸植被缓冲带研究是我省近年亟需加强的研究重点。

2.3 水生生态系统生物生态修复

由于河流生态系统的损害与退化，河流生物生态修复成为研究热点。研究者在明确河流生物生态修复概念与任务的基础上，对河流生态修复的顶层设计、目标、原则、修复技术等进行了探讨与研究[25-29]。

黑龙江省关于河流当前状态及生物生态修复的具体研究较少。李瑛[30]根据黑龙江松嫩平原南部 1∶25万多目标地球化学调研结果显示，嫩江、松花江干流局部地段、阿伦河、雅鲁尔河等主要支流及哈尔滨、齐齐哈尔等沿江城市周边地区存在 Pb、Cd、Hg 等有害元素异常，土壤、地表水、地下水污染严重，水土流失加剧等问题。郭卿学[31]定性分析介绍了松花江河流生态修复的目标、河流修复的原则，提出了水生态修复措施及建议。张丽等[32]分析了松花江哈尔滨市区段滩岛湿地的利用状况和生物现状，在还原河川湿地功能的基础上，探讨了哈尔滨市区段滩岛的生态修复原则与措施。孙少晨等[33]以松花江水污染事件为例，分析了寒区河流冰体中污染物融出对水质的影响。

可以看出，我省河流存在水污染、水生态等问题，河流生物修复与生态修复任务繁重，然而生物生态修复相关研究还多停留在定性分析与理论探讨上，生物修复关键技术(脱氮除磷和去除重金属污染等)和生态修复关键技术(水土保持体系构建技术、河道清淤清障技术、河流湿地构建技术、河岸生态护砌技术以及岸后景观构件技术)在具体河流上的应用及反馈机制研究亟需开展。