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        平原河網(wǎng)地區(qū)河流健康評價指標(biāo)體系構(gòu)建

        2010-06-26 06:23:38單媛媛張駿芳李寶琴
        水科學(xué)與工程技術(shù) 2010年4期
        關(guān)鍵詞:河網(wǎng)平原河流

        單媛媛,李 瑞,張駿芳,李寶琴

        (1.天津市引灤工程宜興埠管理處,天津300402;2.天津市永定河管理處,天津300074)

        平原河網(wǎng)地區(qū)是我國水資源非常豐富的地區(qū),密布的河網(wǎng)為社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展提供了寶貴資源和不竭動力。然而在城市化的擴(kuò)張中,廣大河網(wǎng)區(qū)域飽受人類活動的干擾,在演變過程中逐漸暴露出水系退化、水質(zhì)惡化、斷頭浜增多、小水大災(zāi)、水生物種單一等各種河流健康問題,嚴(yán)重影響平原河網(wǎng)地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此,河流健康的研究日漸受到了重視,河流健康評價也逐漸成為研究熱點(diǎn)。本文以長江下游東部河網(wǎng)地區(qū)為研究背景,立足于平原河網(wǎng)水系特點(diǎn),對平原河網(wǎng)地區(qū)河流健康評價指標(biāo)的構(gòu)建進(jìn)行了專門探討。

        1 區(qū)域水系概況及影響分析

        1.1 區(qū)域水系概況

        長江下游東部平原水道縱橫,湖蕩棋布,有水鄉(xiāng)澤國之稱。該區(qū)域平均每平方公里河網(wǎng)長度達(dá)4.8~6.7km,其中以人工開浚而逐漸演變的中小河流居多。同時,該區(qū)域是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度最快的地區(qū)之一,高速的城市化進(jìn)程使水環(huán)境經(jīng)歷了大規(guī)模的人工改造,原有的河流生態(tài)環(huán)境狀況日益退化。長江下游東部平原水系具有以下特點(diǎn):

        (1)河網(wǎng)密集,水流貫通,河網(wǎng)水流流向、流態(tài)變化隨機(jī)性較大[1]。

        (2)河道主支流間層次復(fù)雜,不但受本流域來水影響,還和上游水庫、支流來水、下游外海潮位(或外江、湖水位)等有密切聯(lián)系,整個洪水演進(jìn)過程極其復(fù)雜[2]。

        (3)河流多受人工節(jié)制,水利系統(tǒng)設(shè)涵設(shè)閘,或筑有河堤防洪,加以星羅棋布的大小水庫,調(diào)節(jié)著河渠的水量,形成復(fù)雜的水系網(wǎng)[3]。

        (4)地面低洼,地面高程往往在汛期洪水位以下,河道比降平緩,泄水不暢,每逢暴雨,河湖水位暴漲,加上受潮位頂托,泄水不暢,高水位持續(xù)時間長,極易形成洪澇災(zāi)害[4]。

        (5)河流流速平緩,水動力條件不足,水體自凈能力較差,易發(fā)生水環(huán)境污染。

        1.2 影響分析

        系統(tǒng)受到外界脅迫時會產(chǎn)生健康風(fēng)險,影響系統(tǒng)健康的因素往往包括自然因素和人為因素兩大類。自然因素對系統(tǒng)的影響一般是在相對長的時間內(nèi)發(fā)生,且在不同地域影響差別巨大,位于長江下游東部平原河網(wǎng)地區(qū)常年受北亞熱帶季風(fēng)氣候影響,地質(zhì)地貌較為穩(wěn)定,因此自然因素對該區(qū)域的影響相對較小。

        與自然因素相比,人類活動與長江下游東部河網(wǎng)水系的交互影響更為明顯,更為強(qiáng)烈。一方面,區(qū)域經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展高度依賴河網(wǎng)水系提供的防洪、排水、供水等功能;另一方面,高強(qiáng)度的經(jīng)濟(jì)社會活動對水系的水流、水質(zhì)、水循環(huán)等各個方面都有著十分顯著的影響[5]。

        人類活動對長江下游東部河網(wǎng)水系的影響主要表現(xiàn)為以下幾個方面:

        (1)城市化進(jìn)程、農(nóng)業(yè)開發(fā)等土地利用結(jié)構(gòu)的變化逐步改變了該地區(qū)河流的生命特征;受土地利用結(jié)構(gòu)變化影響,河流的水文條件、地貌特征及河岸植被等發(fā)生了較大變化,不透水面積大量增加,河道面積和長度逐漸減少,大部分河流出現(xiàn)不同程度的退化。

        (2)河網(wǎng)水系污染問題嚴(yán)重。該區(qū)域人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),大量未經(jīng)處理的工業(yè)廢水和生活污水直接或間接排放到城市河流中,引起河流水溫、pH值、含氧量等條件的變化,嚴(yán)重影響城市河流水質(zhì);農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)非點(diǎn)源排放,造成農(nóng)村河網(wǎng)水質(zhì)普遍惡化,富營養(yǎng)化嚴(yán)重,部分河道水草大量繁殖、堵塞河道,直接影響河網(wǎng)排澇、輸水能力。

        (3)各種水利工程建設(shè)對河流系統(tǒng)產(chǎn)生脅迫。主要表現(xiàn)為:自然河流的人工渠道化、自然河流的非連續(xù)化及跨流域調(diào)水工程所引起調(diào)水區(qū)、受水區(qū)和運(yùn)河沿線的生態(tài)脅迫效應(yīng)[6]。

        2 評價指標(biāo)體系構(gòu)建

        2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建的原則

        評價指標(biāo)的確定是構(gòu)建平原河網(wǎng)地區(qū)河流健康評價體系的基礎(chǔ),在很大程度上決定了評價的可行性和結(jié)果的適宜性。由于表征河流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能健康的因子涉及水文、地貌、生態(tài)、人類活動等多個方面,需要確定具有代表性的且便于度量的主要指標(biāo),因此指標(biāo)的確定應(yīng)把握以下幾項基本原則:

        (1)目標(biāo)性原則。評價的主要目標(biāo)是判定河網(wǎng)地區(qū)河流系統(tǒng)的健康狀況,因此必須因地制宜地選擇能反映目標(biāo)要求的特征指標(biāo),客觀地反映河流存在的健康問題,為管理者提供決策依據(jù)。

        (2)綜合性原則。指標(biāo)的選擇應(yīng)綜合考慮影響河流健康的各個因素,使選擇的指標(biāo)能夠全面系統(tǒng)地反映河流在結(jié)構(gòu)與功能方面的健康狀態(tài)。

        (3)代表性原則。指標(biāo)的確定要選擇能表征河流健康本質(zhì)特征的變量。指標(biāo)的選擇要有取舍,要抓住既能表征河流系統(tǒng)本質(zhì)特征的主要因素,同時又具有普遍性因子,舍棄不太相關(guān)的指標(biāo)。

        (4)可操作性原則。確定的指標(biāo)應(yīng)該概念明確,便于理解與應(yīng)用,數(shù)據(jù)易于采集,便于統(tǒng)計和計算;兼顧定性與定量指標(biāo)的同時,盡量使指標(biāo)量化。同時,確定的指標(biāo)應(yīng)盡量與現(xiàn)有的管理方面的指標(biāo)相協(xié)調(diào),能為有關(guān)部門所接受。

        上述原則既要綜合考慮,又要區(qū)別對待。指標(biāo)的選取要綜合考慮各項原則,對不同區(qū)域河流系統(tǒng)要做到具體問題具體分析。

        2.2 指標(biāo)體系構(gòu)建的依據(jù)

        平原河網(wǎng)地區(qū)河流健康評價指標(biāo)體系構(gòu)建應(yīng)緊緊圍繞河流結(jié)構(gòu)與功能兩方面進(jìn)行展開。

        2.2.1 河流結(jié)構(gòu)

        河流的結(jié)構(gòu)是指河流系統(tǒng)在自然情況下或受人工建筑物等干擾時不斷發(fā)生變化所形成的幾何形態(tài)和水系格局[7]。平原河流多處于河流的下游段,河流向平面擴(kuò)散,坡降迅速展平,導(dǎo)致水流速度降低,泥沙大量淤積,因此,河流處于堆積抬高狀態(tài),河床斷面較為寬淺,河型已主要發(fā)展成為順直、彎曲、分汊、游蕩等不同的河型[2]。

        2.2.2 河流功能

        平原河網(wǎng)的功能主要包括生態(tài)環(huán)境功能和社會服務(wù)功能兩大類。

        (1)河網(wǎng)的生態(tài)環(huán)境功能主要表現(xiàn)在:河網(wǎng)為生活在其中的魚類、藻類等水生生物提供了生存、繁衍、遷徙的棲息地環(huán)境,為周邊的濕地、湖泊輸送水源,提供物種傳播的途徑[8];同時能夠調(diào)節(jié)一定區(qū)域的氣候、固定、維持地球上的水平衡,在運(yùn)動中輸送物質(zhì)、塑造地貌、稀釋污染物等諸多功能[9]。

        (2)河網(wǎng)的社會服務(wù)功能是河流為維持人類的生存與社會的發(fā)展而提供的物質(zhì)及服務(wù)。河網(wǎng)不僅向人們提供充足的淡水資源和食物,承擔(dān)著灌溉與排水的功能,還具有發(fā)電、航運(yùn)、納污、泄洪、排水輸沙、景觀、休閑娛樂和精神文化價值等多種功能。

        2.3 指標(biāo)體系框架構(gòu)建

        在構(gòu)建平原河網(wǎng)地區(qū)河流健康評價指標(biāo)體系時,應(yīng)在能夠全面反映結(jié)構(gòu)功能的基礎(chǔ)上,構(gòu)建能較客觀反映和表征河網(wǎng)健康狀況的評價指標(biāo)體系。根據(jù)指標(biāo)選取的基本原則,將整個指標(biāo)體系分為4個層次,分別為:目標(biāo)層、子目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層。

        (1)目標(biāo)層

        目標(biāo)層是平原河網(wǎng)地區(qū)河流健康評價指標(biāo)體系的最高層,平原河網(wǎng)地區(qū)河流健康評價的目標(biāo)在于綜合評價河網(wǎng)的健康狀況,反映出河網(wǎng)目前出現(xiàn)的問題,判斷出河網(wǎng)的健康水平,最終作為指導(dǎo)河網(wǎng)的開發(fā)利用、管理及保護(hù)和維持河網(wǎng)健康的依據(jù)。

        (2)子目標(biāo)層

        子目標(biāo)層是對目標(biāo)層的解析,包括河流結(jié)構(gòu)健康指數(shù)、生態(tài)環(huán)境功能健康指數(shù)和社會服務(wù)功能健康指數(shù)。

        河流結(jié)構(gòu)的健康是其各項功能發(fā)揮的基礎(chǔ),因而評價時首先應(yīng)該考慮的是河流形態(tài)結(jié)構(gòu)的健康。河流結(jié)構(gòu)健康的最突出特征是能夠保持長期的自然流動性,而保持流動性主要有利于保持流動的河流形態(tài)結(jié)構(gòu)和足夠的水量。所以平原河網(wǎng)地區(qū)河流結(jié)構(gòu)健康主要從河流水量、流速、河道改變程度、河床穩(wěn)定性等角度進(jìn)行考慮。

        河流生態(tài)環(huán)境服務(wù)功能的健康與否主要表現(xiàn)在河流是否能正常發(fā)揮和對依賴其生存的生物及周邊環(huán)境的支撐能力,它是河流健康重要的外在表現(xiàn),也是人們對平原河網(wǎng)管理的重點(diǎn)之一。健康的河流生態(tài)環(huán)境功能主要體現(xiàn)在其生態(tài)系統(tǒng)本身應(yīng)具有良好的自我維持與自我更新的能力,應(yīng)該具備良好的水環(huán)境,還要求其流域內(nèi)水生及河岸帶生物物種的完整性和多樣性等。

        河流不僅僅要滿足其自然屬性的需要,在社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的情況下,還必須要具備良好的社會經(jīng)濟(jì)服務(wù)功能,為平原河網(wǎng)地區(qū)人類社會的生存發(fā)展提供保障,為其流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供動力。具體體現(xiàn)為人類對水資源的利用,包括防洪、供水、航運(yùn)、休閑娛樂等方面功能的健康。

        (3)準(zhǔn)則層

        準(zhǔn)則層是連接子目標(biāo)層和具體指標(biāo)層的橋梁,是對子目標(biāo)層含義和范圍的進(jìn)一步明確,也是對下設(shè)指標(biāo)層內(nèi)容的綜合。

        (4)指標(biāo)層

        指標(biāo)層是構(gòu)成河流健康綜合評價指標(biāo)體系的最基本元素,是對應(yīng)子目標(biāo)層三方面內(nèi)容的具體評價指標(biāo),表述各個分類指標(biāo)的不同要素,通過定量或者定性指標(biāo)直接反映河流健康狀況,具體指標(biāo)見表1。

        3 結(jié)語

        平原河網(wǎng)地區(qū)是人與河流關(guān)系矛盾較為突出的地區(qū),維護(hù)河網(wǎng)健康生命、促進(jìn)人水和諧是實現(xiàn)平原河網(wǎng)地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。對平原河網(wǎng)地區(qū)河流健康評價指標(biāo)體系進(jìn)行研究,有助于從科學(xué)的角度判斷河流健康狀況。本文以長江下游東部河網(wǎng)地區(qū)作為研究平原河網(wǎng)健康的典型,依據(jù)指標(biāo)體系建立的原則,從河網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、生態(tài)環(huán)境功能和社會服務(wù)功能角度構(gòu)建了包含多重層次的評價指標(biāo)體系。我國河網(wǎng)地區(qū)分布廣泛,不同的自然地理與社會經(jīng)濟(jì)條件下河網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和功能有所不同,在對平原河網(wǎng)地區(qū)河流健康評價指標(biāo)體系研究時,既要借鑒國內(nèi)外的研究成果,又要結(jié)合平原河網(wǎng)地區(qū)的實際條件,通過實地調(diào)查、多區(qū)域?qū)Ρ?,因地制宜地?gòu)建河網(wǎng)地區(qū)的河流健康評價指標(biāo)體系。

        表1 平原河網(wǎng)地區(qū)河流健康評價指標(biāo)體系

        [1]張春寧.平原河網(wǎng)地區(qū)公路橋涵水文的探討[J].公路,1997(8):10-12.

        [2]劉芹.平原河網(wǎng)水力計算及閘群防洪體系優(yōu)化調(diào)度研究[D].南京:河海大學(xué),2006.

        [3]高冬光.橋位勘測設(shè)計[M].北京:人民交通出版社.2001.

        [4]林蕓.平原河網(wǎng)地區(qū)水文計算及洪水影響評價方法的探討[D].南京:河海大學(xué),2005.

        [5]彭靜.城市水系建設(shè)的環(huán)境重塑[J].中國水利水電科學(xué)研究院學(xué)報, 2003,1(4):255-259.

        [6]董哲仁.河流生態(tài)系統(tǒng)研究的理論框架[J].水利學(xué)報,2009,40(2):129-137.

        [7]楊文慧,楊宇.河流健康概念及診斷指標(biāo)體系的構(gòu)建[J].水資源保護(hù),2006,6(22):28-31.

        [8]杜強(qiáng),干東勝.河道的生態(tài)功能及水文過程的生態(tài)效應(yīng)[J].中國水利水電科學(xué)研究院學(xué)報,2005,3(4):287-290.

        [9]欒建國,陳文祥.河流生態(tài)系統(tǒng)的典型特征和服務(wù)功能[J].人民長江,2004,9(35):41-43.

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