毛雪慧,黃 凌,黃奕龍,劉雪朋

(1.深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計院,廣東 深圳 518000; 2.深圳市水務(wù)工程建設(shè)管理中心,廣東 深圳 518000)

深圳觀瀾河綜合整治河流健康影響評估

毛雪慧1,黃 凌2,黃奕龍1,劉雪朋1

(1.深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計院,廣東 深圳 518000; 2.深圳市水務(wù)工程建設(shè)管理中心,廣東 深圳 518000)

根據(jù)河流健康的評估方法,采用層次分析法構(gòu)建了觀瀾河健康評價指標(biāo)體系,運用綜合指數(shù)法對觀瀾河綜合整治前后健康狀況進(jìn)行了評價。結(jié)果表明:整治前觀瀾河上游和中游處于“不健康”狀態(tài),下游處于“亞健康”狀態(tài);整治后上游和下游處于“亞健康”狀態(tài),中游處于“健康”狀態(tài)。觀瀾河經(jīng)過綜合整治后,河流生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)正向演替趨勢;但觀瀾河水環(huán)境狀態(tài)仍存在一定程度的人為干擾。

觀瀾河;健康評價;層次分析法;評價指標(biāo)

河流健康評價是指從河流生態(tài)系統(tǒng)整體出發(fā),對河流水文、生物、生境等狀況進(jìn)行充分理解和綜合評估,從而為河流適應(yīng)性管理提供基礎(chǔ)資料和信息反饋,促進(jìn)河流的可持續(xù)發(fā)展[1]。自千年生態(tài)系統(tǒng)評估(millennium ecosystem assessment)以來,生態(tài)健康評估理論、方法、技術(shù)取得了快速發(fā)展,我國各大流域機(jī)構(gòu)在借鑒國外河流健康研究的基礎(chǔ)上,開展了河流健康評價研究工作,如黃河、長江、珠江流域的健康評估[2-6]。雖然河流健康研究水平日益提高,但以下方面仍存不足:①至今尚無公認(rèn)的河流健康評價指標(biāo)體系。②近年來,城市河流的綜合整治已在多地開展,整治后的生態(tài)環(huán)境也得到了一定的改善[7-10],但針對城市河流綜合整治前后河流健康評價體系及其河流健康對比評價的研究很少。本文基于層次分析法,從流域的可持續(xù)發(fā)展和水生態(tài)健康管理的角度出發(fā),構(gòu)建河流健康評價指標(biāo)對觀瀾河整治前后的健康狀況進(jìn)行定量評價,以期為河流的生態(tài)修復(fù)提供重要的科學(xué)依據(jù)。

1 觀瀾河概況

觀瀾河流域位于深圳市中北部,是東江水系石馬河的上游段,發(fā)源于民治街道大腦殼山(海拔385.4 m)的牛咀水庫雞公頭一帶,自南向北,流經(jīng)民治、龍華、大浪、坂田、觀瀾街道及光明街道白花村,在觀瀾企坪以下進(jìn)入東莞市境內(nèi),深莞交界斷面以上集雨面積189.3 km2,河長22.56 km(包括河流主源油松河),河流平均比降0.212%。觀瀾河區(qū)位及研究斷面布設(shè)詳見圖1～2。

圖1 觀瀾河區(qū)位

圖2 觀瀾河研究斷面布設(shè)示意圖

圖3 觀瀾河健康評價指標(biāo)體系

觀瀾河干流水環(huán)境綜合整治工程于2009年實施，該工程主要措施包括：①沿河兩側(cè)建設(shè)截流系統(tǒng)，將旱季污水截流到污水處理廠進(jìn)行處理，解決點源污染；②將雨季初、小雨水截流到初雨調(diào)蓄池進(jìn)行調(diào)節(jié)處理，擴(kuò)建龍華和觀瀾污水處理廠處理截流系統(tǒng)截流的旱季污水，解決面源污染；③清除河道污染底泥，解決內(nèi)源污染；④對河道和岸坡進(jìn)行綠化，建設(shè)河岸生態(tài)廊道；⑤建設(shè)沿河補(bǔ)水系統(tǒng)，將污水廠尾水補(bǔ)充到河道，進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水。

2 觀瀾河健康評價指標(biāo)體系

根據(jù)河流生態(tài)健康的評價方法和觀瀾河生態(tài)系統(tǒng)的特征,構(gòu)建了3個層次的觀瀾河健康評價指標(biāo)體系。第1層次是目標(biāo)層,反映觀瀾河健康程度;第2層次是準(zhǔn)則層,包括水文特征、物理結(jié)構(gòu)、水體理化特征、水生生物特征和社會服務(wù)功能指標(biāo)體系,反映河流生態(tài)系統(tǒng)的水文特征、生境特性與環(huán)境污染、生態(tài)惡化之間的矛盾,同時反映人類活動所帶來的河流生態(tài)問題;第3層次是指標(biāo)層,反映引發(fā)河流健康變化的主要影響因素和河流健康變化趨勢[11]。根據(jù)觀瀾河生態(tài)環(huán)境特點,共選取18個指標(biāo)進(jìn)行評價(圖3)。

3 觀瀾河健康評價方法

3.1 權(quán)重的賦予

在既要減少主觀隨意性、提高權(quán)重的客觀性和準(zhǔn)確性,又要具有靈活性和可操作性的原則下,本文采用層次分析法對觀瀾河健康評價指標(biāo)體系各指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重賦值[12-13]。觀瀾河健康評價指標(biāo)體系和各指標(biāo)權(quán)重值分別見圖3和表1。

表1 各指標(biāo)權(quán)重及各層指標(biāo)間的相對權(quán)重

3.2 評價標(biāo)準(zhǔn)

在查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上[14-18],結(jié)合觀瀾河的實際情況,運用專家咨詢的方法對觀瀾河健康評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了分級(表2)。

表2 觀瀾河健康評價指標(biāo)和賦分標(biāo)準(zhǔn)

3.3 評價模型

河流健康評價分為指標(biāo)層評分、準(zhǔn)則層評分以及河流健康綜合評分3個模塊：①指標(biāo)層評分，選取適宜方法采集河流數(shù)據(jù)，依據(jù)各指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價，獲得河流健康評價指標(biāo)體系中各指標(biāo)層指標(biāo)；②準(zhǔn)則層評分，將準(zhǔn)則層下設(shè)指標(biāo)層指標(biāo)值相加，并根據(jù)準(zhǔn)則層類別進(jìn)行加權(quán)；③河流健康綜合評分，將5個準(zhǔn)則層指標(biāo)加和，得到河流健康綜合指數(shù)。觀瀾河健康評價標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 觀瀾河健康評價標(biāo)準(zhǔn)

4 評價結(jié)果與分析

根據(jù)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化計算方法,對各指標(biāo)進(jìn)行定量計算。分別對觀瀾河干流各河段的評價指標(biāo)給出評分結(jié)果。采用觀瀾河健康評價體系的層次結(jié)構(gòu)及權(quán)重進(jìn)行運算,得到觀瀾河各河段健康的綜合評價結(jié)果,如表4和圖4～9所示。

4.1 水文特征評價

從空間上看,觀瀾河從上游依次往下游各個斷面的流量和流速呈逐步加大趨勢(除整治后的E2斷面外)。造成上游河段水文特征評分結(jié)果較低的原因是,觀瀾河整治工程將支流進(jìn)行了總口截污,支流污水截入箱涵內(nèi)后,河流上游段未進(jìn)行河道補(bǔ)水,而補(bǔ)水工程起點為龍華河支流的華為污水廠(即E2斷面下游1 000 m),致使上游E1斷面僅有少量水流(為油松河支流通過上游橡膠壩溢流的部分污水),而E2斷面沒有水流,河道斷面形成了斷流。

從時間上看,河流整治前水文特征評分結(jié)果為42.5～100,整治后水文特征評分結(jié)果為0～78,整治后水量和流速比整治前均有所減小,減小幅度為30%左右。這是由于整治前河道呈自然狀態(tài),未受到水利工程的干擾,從上游依次往下游各個斷面均有支流河水匯入干流,干流的水量逐漸增多,且下游河道形態(tài)多樣化,使其下游的流速多樣和流量較大。而整治后,支流河水、沿河漏排污水和初期雨水均截流進(jìn)入沿河箱涵工程中,河道水量僅靠補(bǔ)水工程補(bǔ)水,而觀瀾河補(bǔ)水工程一期水量僅為30萬m3/d,河道補(bǔ)水量不滿足河道的生態(tài)需水量;觀瀾河補(bǔ)水工程二期實施后,補(bǔ)水總量為75萬m3/d,可以滿足河道的生態(tài)需水量。

4.2 物理結(jié)構(gòu)評價

從空間上看,觀瀾河物理結(jié)構(gòu)各斷面評分結(jié)果大小依次為:E6> E3> E5> E4> E2> E1,說明上游受干擾最大,中游其次,下游受干擾最小。各斷面存

表4 觀瀾河整治前后各斷面各指標(biāo)評分計算結(jié)果

圖4 觀瀾河整治前后各斷面水文特征指標(biāo)得分

圖5 觀瀾河整治前后各斷面物理結(jié)構(gòu)指標(biāo)得分

圖6 觀瀾河整治前后各斷面水體理化指標(biāo)得分

圖7 觀瀾河整治前后各斷面水生生物指標(biāo)得分

圖8 觀瀾河整治前后各斷面社會服務(wù)功能指標(biāo)得分

圖9 觀瀾河整治前后各斷面綜合評價指標(biāo)得分

在差異性的原因是,上游采樣點為人工堤岸區(qū)受人為破壞嚴(yán)重;中下游部分岸坡為土壤植被護(hù)坡,存在一定的防洪隱患,且河岸帶兩旁堆積了許多垃圾,多處工廠和居民樓沿河而建,河邊的綠化帶雜草叢生,河岸環(huán)境差;下游處于城郊處,兩岸分布著原始山丘,原始植被茂盛,生態(tài)環(huán)境較好。

從時間上看,觀瀾河整治前物理結(jié)構(gòu)特征各斷面評分結(jié)果為27.8～70.8,整治后上游斷面物理結(jié)構(gòu)特征評分比整治前有所減小,其余斷面均有所增加,增加幅度為20%左右。同時,觀瀾河整治前河岸穩(wěn)定性受到的干擾相對較大,而整治后河流護(hù)岸形式和河岸植被帶寬度均受到較大的干擾。觀瀾河綜合整治后,將河道底質(zhì)進(jìn)行了清淤,底質(zhì)從泥質(zhì)變成了砂質(zhì),并對河道護(hù)岸進(jìn)行了改造,將不穩(wěn)定的漿砌石或泥土堤岸改造成石籠、直立擋墻混凝土、三維土工網(wǎng)植被等多種樣式的護(hù)岸。同時,攔截支流的河水進(jìn)入截污箱涵,從而減少了干流河底的淤積量。最后,河岸帶兩旁新種植了大面積的喬木、灌木和草本植物,使緩沖帶的寬度和植被覆蓋度均有所增加,隨著生境的恢復(fù),野生植物也隨著生長起來,植物的多樣性增加,從而使物理結(jié)構(gòu)各項指標(biāo)比整治前有所提高。

4.3 水體理化特征評價

從空間上看,觀瀾河中游斷面水體理化特征評分結(jié)果高于上游和下游斷面評分結(jié)果,說明上游和下游受干擾較大,中游受干擾較小。觀瀾河清湖濕地公園位于中游E3斷面附近,該公園將凈化后的Ⅲ類水體排入河道中,使該段面水體水質(zhì)較好。

從時間上看,觀瀾河整治前水體理化特征評分結(jié)果為0～16.7,整治后水體理化特征評分結(jié)果為0～45.92,整治后水體理化特征評分比整治前有所增加,增加幅度為70%左右。整治前后各指標(biāo)層受干擾程度差異較大：整治前DO指標(biāo)受干擾程度較小,COD、BOD5、NH3-N、TP、TN指標(biāo)均受干擾程度大;整治后BOD5、COD指標(biāo)受干擾程度較小,DO和TP指標(biāo)受干擾程度次之,NH3-N和TN指標(biāo)受干擾程度大。其原因是,河流整治前水體來源主要為生活污水、工業(yè)廢水和雨水,水中含有大量的有機(jī)污染物,致使水體黑臭,整條河流的水體污染程度嚴(yán)重,且水體處于劣Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)。觀瀾河整治后,旱季河水的來源大都為污水處理廠的尾水,尾水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為一級A標(biāo)準(zhǔn),雖然TN和TP的濃度高,但有機(jī)污染物濃度低。同時,暴雨時期河道箱涵的部分污水和支流總口截污橡膠壩的部分河水會溢流進(jìn)入河道,而這些水體大都為劣Ⅴ類水體,含有大量的有機(jī)污染物,進(jìn)入干流后,會沉入干流的底泥中。整體來說,河道整治后的補(bǔ)水水質(zhì)良好,水體透明度、氣味和有機(jī)污染物改善效果明顯。

4.4 水生生物特征評價

從空間上看,觀瀾河水生生物特征評分結(jié)果大小依次為:上游斷面大于中游斷面大于下游斷面,相對而言下游受到的干擾程度大。靜止的水體相比流動的水體更有利于水生生物的生存。觀瀾河上游水體水量較小,流速緩,甚至沒有水流,使其生物多樣性大于中下游水體。

從時間上看,觀瀾河整治前水生生物特征評分結(jié)果為25.0～37.5,整治后水生生物特征評分結(jié)果為37.5～62.5,整治后水生生物特征評分比整治前有所增加,增加幅度為50%左右。整治前后底棲動物多樣性受到的干擾程度最大。觀瀾河整治前,河道內(nèi)未發(fā)現(xiàn)底棲動物的存在,僅發(fā)現(xiàn)了藻類和浮游動物,且藻類的多樣性單一,可能是由于水體黑臭嚴(yán)重,透明度差,河道底質(zhì)含有大量的有毒有害污染物,不適合底棲動物的生存,導(dǎo)致觀瀾河整治之前的生態(tài)系統(tǒng)破碎化嚴(yán)重,生物鏈斷缺,水生生物系統(tǒng)不健康,水生生物特征評分結(jié)果較低。觀瀾河整治后,河道內(nèi)發(fā)現(xiàn)了耐污性強(qiáng)的底棲動物和浮游動物存在,還發(fā)現(xiàn)了大量的藻類生長,且藻類的多樣性比整治前豐富,可能是由于水體DO指標(biāo)的增大以及水體透明度的提高,有利于水體水生生物的生長。

4.5 社會服務(wù)功能評價

從空間上看,觀瀾河社會服務(wù)功能評分結(jié)果大小依次為:中游斷面大于下游斷面大于上游斷面,但上中下游的干擾程度差異性不大,其差異性主要受到防洪指標(biāo)和公眾滿意度的干擾。相比上游斷面,中下游斷面河道水質(zhì)較好,河岸帶多為植被緩坡護(hù)岸,河道兩旁設(shè)有濕地公園、休閑公園等景觀設(shè)置,這些條件為人們提供了良好的親水娛樂環(huán)境。

從時間上看,觀瀾河整治前社會服務(wù)功能評分結(jié)果為10.02～15.36,整治后社會服務(wù)功能評分結(jié)果為19.14～28.46,整治后社會服務(wù)功能評分比整治前有所增加,增加幅度為50%左右。從公眾滿意度的調(diào)查問題看出,人們對觀瀾河整治前的意見主要集中在河道內(nèi)水體黑臭,氣味難聞等水質(zhì)較差方面，公眾滿意度受到的干擾程度較大。經(jīng)過綜合整治后,觀瀾河河道堤岸多為混凝土、漿砌石和石籠護(hù)岸,抗沖刷能力增強(qiáng),河道新建設(shè)了2座調(diào)蓄池增加了河道的防澇能力,并且沿河建設(shè)了景觀綠化帶,設(shè)置了坐凳、景觀燈、休閑平臺等河道景觀設(shè)置,更加方便市民來河道邊休閑娛樂。但是,從公眾滿意度的調(diào)查問題看出,人們對觀瀾河整治仍存在一些意見,如堤岸過于人工化,不方便人們?nèi)ズ拥烙H水游玩;河道樹木少,不利于人們在河邊散步遮陰,河邊灌木從中懸掛的垃圾較多,岸坡環(huán)境人性化方面較差等等。

4.6 河流健康綜合評價

由圖9可知,觀瀾河整治前,上游E1、E2和中游E3、E4斷面呈現(xiàn)不健康狀態(tài),下游E5、E6斷面呈現(xiàn)亞健康狀態(tài);整治后,上游E1、E2和下游E5、E6斷面呈現(xiàn)亞健康狀態(tài),中游E3和E4斷面呈現(xiàn)健康狀態(tài)。整體上來說,觀瀾河整治前生態(tài)系統(tǒng)健康狀況為不健康,整治后變?yōu)閬喗】?說明整治效果明顯,但離健康的河流水平還有一些差距。

觀瀾河經(jīng)過綜合整治后,除河流水文條件變差外,其余指標(biāo)都向正向發(fā)展,河流的河岸帶、水體理化指標(biāo)和水生生物指標(biāo)均有較大的改善,且恢復(fù)效果好。影響觀瀾河現(xiàn)狀生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)的主要因素是河流水文指標(biāo)和水體理化指標(biāo),其中又以水量和總氮指標(biāo)影響最大。這可能與河流支流筑壩導(dǎo)致觀瀾河自然生境破碎化,河流形態(tài)多樣性下降有關(guān),也可能與河流水生植被單一對水環(huán)境變化反映相對敏感有關(guān)。說明由于筑壩、補(bǔ)水等人類活動,滿足不了河流的生態(tài)需水量,弱化了河流水生植被的恢復(fù),影響了河流的自凈能力。

5 結(jié) 論

基于層次分析方法,以水文、物理、水體理化、水生生物和社會服務(wù)功能為準(zhǔn)則建立河流健康評估指標(biāo)體系,對觀瀾河健康狀態(tài)進(jìn)行了評價,評價結(jié)果如下。

a. 從指標(biāo)層計算結(jié)果來看,觀瀾河河流水文指標(biāo)和水質(zhì)理化指標(biāo)值相對較小。

b. 綜合評價結(jié)果表明,觀瀾河整治前E1、E2、E3和E4斷面均處于不健康狀態(tài),E5和E6斷面處于亞健康,整體上是處于不健康狀態(tài);整治后E1、E2、E5和E6斷面均處于亞健康狀態(tài),E3和E4斷面處于健康狀態(tài),整體上處于亞健康狀態(tài)。說明觀瀾河經(jīng)過綜合整治后,河流生態(tài)系統(tǒng)向正向恢復(fù),但觀瀾河仍存在一定程度的人為干擾,且超過了生態(tài)系統(tǒng)的自調(diào)控能力,但可通過人工或自然恢復(fù)對其進(jìn)行改善。

根據(jù)以上內(nèi)容,建議采取一些有針對性的彌補(bǔ)措施確保觀瀾河生態(tài)系統(tǒng)健康的受損情況降到可控范圍之內(nèi)。具體建議如下:上游加強(qiáng)河道補(bǔ)水水量和提高補(bǔ)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);中游加強(qiáng)排污口管理、構(gòu)建河道水生植物、構(gòu)建多樣的河流形態(tài),強(qiáng)化自凈能力;下游原位修復(fù)底泥污染、增設(shè)河道泛洪區(qū)、完善鳥類棲息環(huán)境。

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Assessment on impacts of Guanlan River comprehensive treatment in Shenzhen City to river health

MAO Xuehui1,HUANG Ling2,HUANG Yilong1,LIU Xuepeng1

(1.ShenzhenWaterResourcesPlanningandDesignInstitute,Shenzhen518000,China;2.ShenzhenWaterEngineeringConstructionManagementCenter,Shenzhen518000,China)

According to river health assessment methods,an index system of health assessment on Guanlan River were set up by adopting analytic hierarchy process, and a method of comprehensive index was used to evaluate the health state of Guanlan River before and after its comprehensive treatment. The result shows that the upstream and midstream of Guanlan River is in the unhealthy condition and its downstream is in the sub-health state before the Guanlan River comprehensive treatment, while the upstream and downstream of Guanlan River in the sub-healthy state and its midstream in the healthy state after the Guanlan River comprehensive treatment. The river ecosystem presents positive succession trend after the Guanlan River comprehensive treatment, but there is still a certain degree anthropogenic interference in Guanlan River.

Guanlan River; health assessment; analytical hierarchy process; assessment index

10.3880/j.issn.1004-6933.2015.01.013

水利部公益性行業(yè)科研專項(201201033)

毛雪慧(1982—),女，工程師,主要從事水生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究工作。E-mail:szmm@163.com

X824

A

1004-6933(2015)01-0080-06

2014-01-23 編輯：高渭文)