三峡库区龙溪河流域生态健康综合评估及影响因素分析

2022-11-17尹真真常瑞庭

绿色科技 2022年20期

尹真真，李勉，常瑞庭

(重庆市生态环境科学研究院，重庆市生态环境遥感监测大数据应用技术协同创新中心，重庆 401147)

1 引言

随着社会经济的发展，水资源开发利用和水污染强度不断增大，生态基流无法保障、生物多样性降低和生态系统功能退化等生态健康问题日益凸显，如何科学评估流域生态健康状况，精准识别生态健康问题逐渐成为热点关注问题。2013年原环保部印发《流域生态健康评估技术指南》(环办函【2013】320号)，2020年水利部印发《河湖健康评估技术导则》(SL/T 793-2020)，都提出了生态健康评估的一般性原则、方法和技术要求。国内学者在此基础上开展了大量研究，邓晓军等[1]构建了自然生态、社会经济和景观环境3 个方面24 个指标的城市河流健康评价指标体系，对漓江市区段开展了生态健康评估。顾晓昀等[2]在对北运河开展生态健康评估时，建立了一套涵盖水生生物、水文水质等 22 个指标的评价体系。郝利霞等[3]选取了水质、营养盐和底栖动物等3类10个指标对海河流域开展了生态健康评估。综上可知，科研工作者通过在各大流域以及城市局部水域的生态健康评估工作积累了大量实例和经验，尽管各水域实际情况差异，评估指标选取并不完全相同，但河流自然物理特征、水生生物状况等指标是流域生态健康评估的重要参考指标。本次龙溪河流域生态健康评估以《流域生态健康评估技术指南》为基础，对指标进行了优化，筛选建立了一套适用于三峡库区支流水域的生态健康评估指标体系，有助于科学评估三峡库区支流水生态健康状况，精准识别生态健康问题，可为三峡库区环境管理提供技术支撑和决策依据。

2 材料和方法

2.1 流域生态健康评估指标体系构建

通过对龙溪河流域进行水域、陆域和消落带的调查监测、现场踏勘、资料收集、遥感解译、数据分析等手段，获取流域物理形态、水文水质、水生生物等资料，以生态环境部2003年发布的《流域生态健康评估技术指南》为基础，筛选能体现流域生态格局生态功能和生态压力等方面的指标，建立龙溪河流域生态健康评估指标体系，由水域8项，陆域7项，消落带6项，共计21项指标构成[4](表1)。

表1 流域生态健康评估指标体系

2.2 流域生态健康评估方法

龙溪河流域生态健康综合评估采用《流域生态健康评估技术指南》推荐的综合指数法(WHI)，其计算公式如下：

WHI=IWWW+ILWL+IXWX

(1)

式(1)中：Iw、Ww、IL、WL和IX、WX分别为水域、陆域以及消落带健康指数值和权重生态健康评估综合指数(WHI)按照分值大小将流域生态健康分为五级，WHI指数大于80为优秀，介于60～80为良好，介于40～60为一般，介于20～40为较差，低于20为差。

3 结果与讨论

3.1 龙溪河流域生态健康评估结果

基于 ARCGIS 软件的空间水文分析(Hydrology Modeling)模块来完成对流域控制单元的划分，控制单元划分以最小自然单元(集水区域)为基础，，将自然条件一致和相似的最小自然单元合并，结合行政区划和流域环境管理单元的空间叠置关系，将龙溪河流域划分成7个子流域评估单元开展流域生态健康评估工作，龙溪河流域生态健康评估结果见图1。

图1 龙溪河流域生态健康评估结果

流域生态健康评估可知，龙溪河全流域WHI得分为58.5，等级为“一般”，7个子流域得分在49.9～63.5之间，子流域2、6评价等级较高，为“良好”，其余子流域评价结果均为“一般”，其中得分最低的为子流域1，得分为49.9，其次为子流域7，得分53.2，这两个子流域分别为梁平城区段和长寿城区段，生态健康状况明显劣于其他子流域。水域、陆域和消落带生态健康评估雷达图见图2。

从图2可知，龙溪河流域水域得分较低的指标有3项，分别是特有性或指示性物种保持率得分30.0，大型底栖动物多样性综合指数得分39.6，枯水期径流量占同期年均径流量比例得分40.5；陆域得分较低的指标也有3项，分别是森林覆盖率得分39.3，水源涵养功能指数得分40.2，土壤保持功能指数得分44.6；消落带得分较低的指标为人为干扰指数1项，得分为33.1，这些得分较低的指标为流域生态健康问题的症结所在。

图2 龙溪河流域水域、陆域、消落带生态健康评估雷达

3.2 生态健康影响因素讨论

龙溪河流域生态健康评价结果表明，生态流量无法保障、水生生物多样性减低、森林覆盖率低、水源涵养能力较弱和消落带人为干扰较多等为龙溪河流域的主要生态健康问题，造成这些问题的原因有很多，但人类活动对生态系统的干扰是不可忽视的重要一点，人类活动主要表现在以下方面。

3.2.1 土地利用方式变化

比较龙溪河流域2000年和2020年的土地利用图像及资料，居民用地面积和公共设施建设用地面积增长明显，自然生态系统的比重正在逐年下降，流域沿岸的村庄规模扩大、民居占地面积和公共建设用地面积不断增加。比如，流域消落带湿地面积2000年为192746.0 m2，2020年为178818.5 m2，减少13928 m2。又比如，龙溪河沿岸农业发达，河岸线区域的种植业发展，单一的农业植被取代了生物多样性丰富的河岸、漫滩和阶地上的植被, 不仅改变了原有地貌, 还改变了河流廊道的水文功能，造成水土流失和河岸侵蚀，破坏了河流的原有生态系统。

3.2.2 水利工程建设

龙溪河流域梯级电站开发较早，目前干流分布有16座水电站，支流有17座，这些水利设施对径流产生一定调节作用，蓄水、发电带来了经济效益，但改变了河流原有的径流模式，对流域生态环境也造成明显影响。部分河段生态基流无法保障，流域内多数电站没有生态流量泄放措施，电站无调度运行管理，造成部分电站坝下脱流，生态流量无法保障。电站较多对水生生境的分割和阻隔影响较大，河流渠化和分水工程减少了河流中浅滩和水塘，造成生境多样性减少，破坏了河流生态系统生物多样性存在的物理条件。人工生态系统与自然生态系统的频繁交互也使该区域成为外来物种入侵的敏感地带。另外，堤坝材料基本为人工混凝土，岸边自然植被部分或完全被去除，或由人工栽种的单一植被替代，并且多数岸边植被宽度不足以维持生境多样性。

3.2.3 生产生活的污染排放

中国传统文化崇尚背山靠水，造成了居民沿水而居的生活习性，流域内工业不发达，沿河居民的生产生活带来的污染排放，是流域内水质的压力来源之一。龙溪河流域虽已基本实现乡镇污水处理设施全覆盖，但由于管网建设滞后，且存在破损渗漏、错接混接等问题，老城区雨污水未完全分流，雨季尤其是暴雨季节溢流污染较为严重，这些问题造成城镇生活源在个别子流域仍然是主要污染贡献源。另外，沿岸居民发展种植业和养殖业对于流域生态环境也有不同程度的影响，传统农业的粗放耕作，掠夺式的土地经营方式对化肥、农药过度依赖，造成营养盐和农药流入生态环境，种植面积较大的子流域面源污染较重。流域内畜禽养殖业发达，目前流域内规模化畜禽养殖场普遍管理粗放，污染治理水平较低，粪污水在暴雨季较多进入水体，对脆弱的河流湖泊生态系统构成威胁。