周 強，劉建衛(wèi)，李 明，張 燦（.大連理工大學水利工程學院，遼寧 大連 604；.白城市人民政府防汛抗旱指揮部辦公室，吉林白城37000）

北方中小河流健康評價研究

周 強1，劉建衛(wèi)1，李 明2，張 燦1
（1.大連理工大學水利工程學院，遼寧 大連 116024；2.白城市人民政府防汛抗旱指揮部辦公室，吉林白城137000）

文中在遵循《河流健康評估指標、標準與方法》的框架上，根據(jù)北方中小河流的自身特點、人類活動干擾以及資料的易得性，對生態(tài)流量滿足程度、天然濕地保留率等指標進行優(yōu)化調(diào)整。以東北地區(qū)洮兒河白城段為例，以2014年作為評估年，對比分析指標調(diào)整前后的評價結(jié)果，結(jié)果顯示調(diào)整后的指標體系更符合實際情況。以3種不同典型年作為評估年，應用調(diào)整后的指標體系進行評估，結(jié)果顯示不同典型年評估結(jié)果差異不大且高于調(diào)整前，更為合理。

北方；中小河流；河流健康；洮兒河；白城

1 健康評價指標體系

基于我國北方中小河流的區(qū)域性特點，在現(xiàn)有的河湖健康評估指標框架體系下，對生態(tài)流量滿足程度等多個指標進行優(yōu)化調(diào)整，構建適應我國北方中小河流的河流健康評價指標體系，具體如下：

1）流量變異程度。流量變異程度指標反映了水資源開發(fā)利用對天然徑流的影響，對于我國北方中小河流，主要體現(xiàn)在河道上閘壩的蓄水、引水上。但是同時期的用水資料難以獲得，很難對實測徑流資料進行還原計算，因此采用上游最近水文站徑流過程來代替天然徑流過程，如果有支流匯入，也算入其中。

2）生態(tài)流量滿足程度。北方中小河流屬季節(jié)性河流，年內(nèi)徑流變化較大，下游河道部分時段常出現(xiàn)斷流現(xiàn)象，選用標準中的最小生態(tài)流量來表征生態(tài)流量滿足程度不免有些苛刻，不能真實地反映實際情況。因此，在計算方法上，用生態(tài)需水保證率代替最小生態(tài)流量，即從維持河流健康的角度出發(fā)，根據(jù)蒙大拿法中推薦的分期基流標準[11]，魚類產(chǎn)卵育幼期（4-9月）和一般水期（10-3月）分別用多年平均流量的30%和10%作為最小生態(tài)流量，采用評估年各分期的最小生態(tài)流量滿足天數(shù)來表征生態(tài)流量滿足程度。

3）天然濕地保留率。為防止洪水泛濫，我國北方中小河流正在逐步開展堤防工程建設工作，但防洪堤的修建阻斷了河流與湖泊的水力聯(lián)系，同時在枯水期也削弱了湖泊對河流的補給作用。天然濕地保留率不能完全反映出河流與周圍生態(tài)系統(tǒng)的水力聯(lián)系情況，因此，用橫向連通性指標來代替天然濕地保留率。橫向連通性采用已連通蓄水單元（包括水庫、泡沼、濕地）個數(shù)占總個數(shù)之比來表征。同時為了與水系橫向連通性相匹配，將河流連通阻隔狀況更名為水系縱向連通性，計算方法不變。

4）水土流失率。北方中小河流上游植被較差，水土流失較嚴重，河流含沙量較大，因此增加水土流失率指標，即水土流失面積占土地面積的百分比，來表征河流水土流失情況。

5）萬元GDP用水量。我國北方田多水少，農(nóng)業(yè)灌溉用水占總用水量的比例最大，但是水資源利用效率低，為實現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展應合理高效的開發(fā)利用水資源，除了選用水資源開發(fā)利用率、灌區(qū)供水滿足程度兩個指標來反映其合理性外，增加萬元GDP用水量來反映水資源利用效率水平。

6）水功能區(qū)達標率。水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)基本來自于水文站，水功能區(qū)達標率指標所用的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)與水質(zhì)準則層數(shù)據(jù)來源基本相同，且都是反映河流水質(zhì)狀況的指標，因此為避免水質(zhì)指標權重偏大，將水功能區(qū)達標率指標刪除。

7）防洪指標。防洪指標只計算了評估年堤防的達標長度，如果河道堤防防洪標準是30年一遇，現(xiàn)狀為20年一遇，按標準中的計算方法，就完全忽視了堤防現(xiàn)有的防洪能力。尤其對于中小河流來說，堤防防洪標準本身就比較低。因此，用堤防達標率代替防洪指標，來反映河道堤防工程建設的完善率更為可行，即用堤防實際防洪能力代替滿足規(guī)劃的堤防防洪能力。

調(diào)整前后的河流健康評價指標體系見表1。

表1 調(diào)整前后的河流健康評價指標體系

2 典型年健康評價對比分析

河流健康評估的目的在于了解河湖的生態(tài)狀況，進而了解導致河湖健康出現(xiàn)問題的原因，掌握河湖健康變化的規(guī)律。但單一年份的評價結(jié)果只能描述和反映河流當年的健康水平和整體狀況，并不能夠代表評估河流真實的穩(wěn)定狀態(tài)。特別是對于我國北方河流，屬典型的季節(jié)性河流，具有豐、平、枯3中典型年，且豐枯差異較大。并且，河流健康評價的主體是河流，從河流的屬性分析，河流的重要表征指標之一是流量，而流量直接影響調(diào)度引水、水體污染物的稀釋、水資源開發(fā)利用等。因此，不同典型年的綜合評估結(jié)果才能真實反映評估河流所能達到的真實狀態(tài)。

為驗證調(diào)整后的指標體系是否對不同典型年都具有適應性，對歷史水文資料進行統(tǒng)計分析，從近幾年的水文資料中選取豐、平、枯種典型年分別作為評估年，對流量影響較大的部分指標重新進行評估，分析不同典型年評價結(jié)果的差異性。同時，與調(diào)整前的指標體系評價結(jié)果進行對比分析，檢驗調(diào)整后的指標體系的合理性。

3 案例分析

3.1 區(qū)域概況

洮兒河白城段為全國重要河湖健康評估二期試點，該河段全長約為213 km，其中洮南站以上為丘陵，洮南站以下為平原。根據(jù)河道特征的相似性和差異性，將洮兒河白城段劃分為鎮(zhèn)西公路橋~半拉山屯（A）、半拉山屯~三頂召分洪閘（B）、三頂召分洪閘~長白鐵路（C）、長白鐵路~合卜吐（D）4個評估河段。

3.2 河流健康評價

3.2.1 指標調(diào)整前后的對比分析

根據(jù)標準和調(diào)整后的指標評價體系，以2014年作為評估年，對洮兒河白城段進行分段評價，逐級加權，評價結(jié)果詳見表2和表3。

表2 河流生態(tài)完整性準則層賦分

表3 社會服務功能準則層賦分

根據(jù)表2和表3評價賦分結(jié)果來看，指標調(diào)整后，水文水資源準則層賦分有明顯的提高，其中流量過程變異程度賦分基本沒有變化，但是生態(tài)流量指標賦分有明顯的提高，調(diào)整后的評價結(jié)果更接近于實際情況；物理結(jié)構準則層指標變化對結(jié)果影響不大。社會服務功能準則層總體賦分基本沒有變化，主要是賦分較高的水功能區(qū)達標率指標的剔除，堤防達標率指標賦分的增加和萬元GDP用水量指標賦分較低導致的結(jié)果。萬元GDP用水量指標賦分較低，說明當?shù)厮Y源用水效率不高；堤防達標率計算公式的調(diào)整，賦分有明顯的提高，更能體現(xiàn)當?shù)貙嶋H的防洪能力；剔除水功能區(qū)達標率指標減少了水質(zhì)指標的影響權重，更能真實的反映河流水質(zhì)狀況。

洮兒河白城段河流健康評價采用標準和調(diào)整后的指標體系計算最終賦分分別為59分和67分，分別處于亞健康和健康狀態(tài)?？傮w來講，調(diào)整后的河流健康評價指標體系能夠更加真實的反映洮兒河白城段的實際情況。

3.2.2 典型年健康評價對比分析

通過對洮兒河鎮(zhèn)西水文站的歷年徑流量進行分析，鎮(zhèn)西水文站多年平均徑流量為11.27億m3，2010年、2014年、2013年可分別代表枯水年、平水年、豐水年。分別以豐、平、枯3種典型年作為評估年，對洮兒河白城段進行河流健康評估。流量的變化對流量過程變異程度、生態(tài)流量滿足程度、水質(zhì)和水資源開發(fā)利用率4個指標影響較為顯著，因此只對以上4個指標評估賦分，未變指標賦分用2014年（平水年）評估結(jié)果代替。為充分反映不同典型年對生態(tài)流量滿足程度的影響，以一個水文年來計算，即評估年的4月至次年3月。

可得出以下結(jié)論：

1）對于流量過程變異程度指標，用更易獲取的水文站徑流資料代替用水資料，賦分結(jié)果基本不變，但是更加省時省力。同時也表明年徑流越小，可利用水量越小，流量過程變異程度越小，賦分越高。

2）對于生態(tài)流量滿足程度指標，用標準中的公式計算，不同典型年賦分結(jié)果均為0分，明顯不符合實際情況，而用調(diào)整后的定義計算，豐水年賦分最高，枯水年賦分最低，更加真實地反映出平、豐水年生態(tài)流量滿足程度較高，而枯水年份非汛期生態(tài)基流都不能保證，與北方河流特點相適應。

3）對于水質(zhì)指標，計算方法沒有做調(diào)整。2010年洮南水文站以下斷流，因此不做賦分計算，指標權重做相應調(diào)整，調(diào)整后的指標體系能夠反映出沒有或較小的面源污染情況下，水質(zhì)與水量成正比的關系。

4）對于水資源開發(fā)利用率指標，計算方法沒有做調(diào)整。應用新建立的指標體系進行評估，平、豐2種典型年評估結(jié)果差異不大，但相比枯水年，差異顯著。說明某一年評價結(jié)果不能代表當?shù)厮Y源開發(fā)利用水平，也驗證了調(diào)整后的指標體系的適應性。

5）個別指標不同典型年評估結(jié)果的差異性，說明我國北方河流季節(jié)性特點對個別指標影響顯著；總體賦分結(jié)果差異不大，與實際情況較為一致，即評估河流在一定時間內(nèi)所能達到的狀態(tài)能夠維持一定的水平；兩者也共同印證了調(diào)整后的指標體系的適應性。同時，調(diào)整后的指標體系評估結(jié)果不同典型年間差異不大，并且分數(shù)高于調(diào)整前的賦分結(jié)果，更能反映評估河流的真實狀況，驗證了其合理性。

4 結(jié)論

根據(jù)我國北方中小河流區(qū)域性特點，在現(xiàn)有的河湖健康評估指標體系基礎上，對流量過程變異程度等指標進行優(yōu)化調(diào)整，建立適應我國北方中小河流健康評價的指標體系。以洮兒河白城段為例，應用調(diào)整前后的指標評價體系，對其進行綜合評價。以2014年作為評估年和選取3種不同典型年作為評估年分別進行分析。結(jié)果表明，與標準指標體系相比，新建立的北方中小河流健康評估指標體系更為合理，評估結(jié)果更接近于實際，可以更為明確地探尋到河流現(xiàn)狀不健康特征，并且可以為河道管理者提供真實、客觀的河道治理依據(jù)。

河流健康評估涉及方方面面，復雜的指標體系所需的各方面基礎資料不易獲得或沒有充分考慮河流的區(qū)域性特點。文中通過對部分指標的調(diào)整，在一定程度上解決了這一問題，同時調(diào)整后的評價結(jié)果更能反映河流的實際情況。通過典型年間的對比分析結(jié)果，考慮到工作的時效性和必要性，建議河流健康評估工作5年進行一次評估。

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X8

B

1002－0624（2017）02－0035－03

國家自然科學基金面上項目（51679026）；國家重點研發(fā)計劃水資源高效利用專項（2016YFC0400903）

2016-10-19