葉芝菡，段淑懷，吳敬東，彭海燕，宿 敏

（1.北京市水科學技術研究院，100048，北京；2.北京市水土保持工作總站，100036，北京）

水量不足和水質污染已成為北京生態(tài)環(huán)境的首要問題，因此北京市將水源保護作為保障城市安全和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略任務，要求在全市范圍內實施以小流域為單元的生態(tài)治理。河（溝）道是小流域的重要組成部分，對小流域生態(tài)系統(tǒng)健康具有重要影響，因此成為水源保護和生態(tài)治理的重點。然而在全國范圍內包括北京，河（溝）道生態(tài)系統(tǒng)建設均剛起步，不合理的水資源利用、水質惡化以及水體功能退化等生態(tài)環(huán)境問題日趨突出，傳統(tǒng)基于理化參數的水體監(jiān)測與評估體系難以確切反映河（溝）道生態(tài)系統(tǒng)的綜合狀況，不利于指導小流域治理措施配置。為科學合理地開展生態(tài)保護與建設，充分、正確地開展河（溝）道監(jiān)測和評價是重要的基礎條件。一直以來由于不具備統(tǒng)一的方法和標準，北京市河（溝）道監(jiān)測不能得到有效開展，影響了小流域治理成效。

基于小流域河（溝）道生態(tài)監(jiān)測的必要性和緊迫性，本研究借鑒歐盟水框架的理念與方法，選擇典型河（溝）道開展生態(tài)監(jiān)測和評價的研究探索，為摸清北京市河（溝）道生態(tài)質量、實行分類和指導治理奠定基礎，服務于北京的水資源和生態(tài)環(huán)境保護。

一、研究區(qū)概況

試驗區(qū)黃峪口溝，是北京北部山區(qū)黃峪口小流域的主溝道，距離北京重要飲用水水源——密云水庫僅6.2km，屬于密云水庫二級水源保護區(qū)。區(qū)位的重要性使得黃峪口小流域成為生態(tài)治理的重點區(qū)域之一。

黃峪口溝屬于季節(jié)性溝道，長度8.5km。近年溝道大部分干涸，僅在兩處長約800 m的溝段范圍內有長流水，其他溝段只有在強降雨條件下局部可出現短時間徑流。水體底質以泥沙和細砂為主，水流緩慢。溝道中游建有一個小塘壩，水面面積約5 000 m2。

二、北京山區(qū)河溪生態(tài)狀況評價體系

1.歐盟河流生態(tài)質量評價體系

歐盟水框架指令第八條制定了地表水、地下水和保護區(qū)的監(jiān)測要求。對于地表水，明確了河流、湖泊、過渡性水域和沿海水域等各種水體生態(tài)狀況分級的質量要素和分級標準。其中河流生態(tài)質量評價體系如表1所示，要求對河流的生物、水文地貌和物理化學等三大要素類實施監(jiān)測和評價，各類要素各自包含不同數量的要素項。監(jiān)測和評價針對各要素項開展，各要素項的質量等級均分為5級，從極好到極差。

2.北京山區(qū)河溪生態(tài)質量評價方法

借鑒歐盟水框架分類分項建立標準的方法，建立北京山區(qū)河溪生態(tài)評價體系（表2）?；诒本┑貐^(qū)的研究水平和對實際生產實踐的指導需求，本體系生物要素中的要素項暫時不包含魚類，各要素項生態(tài)質量均分為4級；對水文地貌和物理化學兩大要素類不分要素項，生態(tài)質量均分為5級。根據該分級體系和標準，針對各要素類或要素項分別評定生態(tài)質量等級。

（1）基于生物的生態(tài)評價

底棲動物對河（溝）道水體的清潔程度具有很強的指示性，通過監(jiān)測底棲動物物種數量、清潔種數量和多樣性等情況綜合評價水體生態(tài)狀況。

根據底棲動物的耐污染程度，判斷水質的劣質程度，底棲動物耐清潔種越多，指示河流水質情況越好；根據底棲動物耐清潔程度來判斷水質的優(yōu)良程度，如果有耐污底棲動物種類出現，說明河流水質情況差，有污染物存在。

底棲動物多樣性均利用香農多樣性指數（Shannon-Wiener）來表征，多樣性指標越大，表明河流生態(tài)程度越好。

表1 歐盟河流生態(tài)質量評價體系

表2 北京山區(qū)河溝道河流生態(tài)評價要素與方法

表3 河流水文地貌分級標準

（2）利用植被監(jiān)測結果進行評價

調查監(jiān)測河（溝）道水生和陸生植物，通過植物的組成、數量和生長狀況，指示溝道生態(tài)狀況的好壞。

根據河道水生和陸生植物組成，判斷河道生態(tài)狀況；優(yōu)勢種越多，指示河道生態(tài)越好；反之，如果入侵種多，說明河道生態(tài)狀況較差。

（3）河（溝）道水文地貌評價標準及分級

對水文地貌要素評價標準的研究是本項目的一個重要創(chuàng)新點，借鑒德國的7級分類體系，從北京山區(qū)實際情況出發(fā)，以反映人類活動干擾的不同程度為主要分級原則，以人類大規(guī)模活動以前的生態(tài)狀況為主要參照系，對北京山區(qū)建立了5級分類體系，具體分級標準見表3。

三、北京山區(qū)河溪生態(tài)狀況監(jiān)測方法

根據北京山區(qū)河溪生態(tài)質量評價體系，建立了生物、水文地貌和物理化學三大要素的監(jiān)測體系，對黃峪口溝開展系統(tǒng)監(jiān)測。

1.生物監(jiān)測

生物監(jiān)測包括高等植物、浮游植物和底棲大型無脊椎動物三大類，對溝道監(jiān)測高等植物和底棲動物，對塘壩監(jiān)測浮游植物。由于黃峪口溝屬小型水體，大部分河段長期斷流，魚的數量、種類十分有限，因此暫不監(jiān)測。生物監(jiān)測每年開展一次。

對大型植物的監(jiān)測，在植被繁茂季節(jié)對溝道每1km布設1個調查點，如遇到生態(tài)條件突變則加測一點，共布設調查點9個。每個點根據實地特點設置 1～2個 5 m×5 m的喬灌樣方，2～3 個 1 m×1 m 草本樣方，0～2個1 m×1 m水生植物樣方。調查植物種類與數量。

底棲大型無脊椎動物調查，設置0.5 m×0.5 m樣方，利用采泥器或鐵鍬將樣方內所有泥、石塊、粗砂、腐屑等一并挖出，洗凈過40目篩子，檢出全部樣本，以75%乙醇固定保存，帶回室內開展種類鑒定、計數和稱量等工作。黃峪口溝小水體僅在兩處有長流水的溝段實施底棲動物調查。

浮游植物分別利用浮游生物采集網和采水器采集定性和定量樣品，立即用固定液固定，運回實驗室，經沉淀和濃縮后，分別進行定性、定量測定和統(tǒng)計分析。

2.水文地貌監(jiān)測

歐盟水框架指令沒有對水文地貌要素給出具體、統(tǒng)一的監(jiān)測方法，本研究結合國際合作項目，借鑒德國的水文地貌調查與分級方法，創(chuàng)建了適宜于北京的水文地貌監(jiān)測方法。

針對溝道的水文狀況、連續(xù)性和形態(tài)情況進行水文地貌調查，并按照表3的分級標準給予分類定級。具體調查因子包括水量、溝道束窄情況、橫向水利工程的數量與結構、溝底狀況及與地下水的聯系、岸邊地帶結構等。水文地貌在溝道工程建設前后各監(jiān)測一次，可直接反映建設效果。實際調查中，將溝道分為若干段，逐段調查和記錄水文、連續(xù)性、形態(tài)等各方面特征。根據表1所示分級標準確定每個溝段水文地貌等級與分值（見表4）。

3.物理化學監(jiān)測

物理化學監(jiān)測是通過定期定點采樣來監(jiān)測水體的物理、化學性質。根據水體實際情況，設置若干個監(jiān)測點，包括地表水和地下水。汛期每月采樣一次，大雨后加測，非汛期每季度采樣一次。地表水測定項目包括水溫、溶解氧（DO）、總氮（TN）、總磷（TP）、高錳酸鉀指數（CODMn）、五日生化需氧量（BOD5）、懸浮物（SS）等；地下水測定項目包括色度、溶解性總固體、總硬度和硝酸鹽。

4.室內鑒定與數據分析

室內開展動植物種類的辨別和計算工作，對采集到的大型植物、底棲大型無脊椎動物、浮游植物基本均鑒定到種。植物多樣性和底棲動物多樣性均利用香農多樣性指數來表征。

水文地貌調查的野外工作結束后，回室內結合GIS技術開展溝段的分級和制圖。

表4 北京山區(qū)河溪水文地貌分級表

表5 黃峪口溝生態(tài)質量評價結果

四、監(jiān)測與評估結果

通過對黃峪口溝2010年6—9月開展生態(tài)監(jiān)測，獲取了生物狀況和水文地段狀況、物理化學狀況的數據成果。

應用北京山區(qū)河溪生態(tài)質量評價體系，對黃峪口溝生態(tài)質量進行評價，評價結果見表5。綜合認為黃峪口溝的生態(tài)質量界于 “中等”至“好”之間，存在一定程度的人為干擾，對溝道進行生態(tài)修復時應分段考慮，根據不同溝段的生物、水文地貌和物理化學要素監(jiān)測結果開展水體影響因子分析，有重點、分溝段地開展規(guī)劃、設計和工程治理。

五、結 論

河溪、溝道等水體作為半干旱地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分之一，已被世界各地視為研究重點和保護對象。對水體實施生態(tài)監(jiān)測和正確評價是保護水體的前提條件。本文基于對北京山區(qū)長期的研究與實踐經驗，借鑒歐盟水框架指令，形成了一套較為系統(tǒng)的水體監(jiān)測方法，初步構建起河溪生態(tài)質量評價體系。通過對北京山區(qū)河溪等小型水體生態(tài)監(jiān)測、評價方法的探索，及已經取得的研究成果，將對山區(qū)水源保護與治理提供基礎參數和科學依據，推動全市生態(tài)建設的進程。

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[2]M.格林菲斯編著，水利部國際經濟技術合作交流中心譯.歐盟水框架指令手冊[M].北京：中國水利水電出版社，2009.

[3]KAMP U,BINDER W,HOLZL K.River habitat monitoring and assessment in Germany.Environ.Monit.Assess,2007(127).

[4]陳衛(wèi)，胡東，付必謙,等.北京濕地生物多樣性研究[M].北京：科學出版社，2007.