張振宇，秦玉峰，宋學(xué)功

（1.山東黃河河務(wù)局山東黃河職工培訓(xùn)中心，山東 濟南 250001；2.禹城市水利局，山東 禹城 251200；3.山東省調(diào)水工程運行維護中心壽光管理站，山東 壽光 262700）

目前，各國在河流健康管理等方面做出了諸多研究和貢獻，河流健康評價作為河流健康管理的重要內(nèi)容，其技術(shù)研究與應(yīng)用已在國內(nèi)外取得豐富實踐成果。

我國河流健康評價開展較晚，雖有一定研究成果，但相比于起步早、法律和體系完備的國外仍處在探索階段。2002年唐濤[1]首次將河流健康概念引入國內(nèi)，并從評價原理上將河流健康評價方法分為預(yù)測模型方法和多指標(biāo)方法，之后眾多國內(nèi)學(xué)者[2-4]從河流生態(tài)系統(tǒng)健康的概念內(nèi)涵、評價方法指標(biāo)和模型等開展了相關(guān)研究。水利部自2010年起先后在7個流域開展了36個河（湖、庫）的健康評估試點，在此基礎(chǔ)上，形成了一套科學(xué)的河湖健康評估指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)[5]。2020年8月，在已有工作和最新研究成果基礎(chǔ)上，水利部河長辦印發(fā)《河湖健康評價指南（試行）》（簡稱《指南》），進一步豐富和完善了評價指標(biāo)體系和評價方法，標(biāo)志著我國河流健康評價工作進入了“新時代”。

我國江河湖泊眾多、水系發(fā)達，地域差異大。河流時空差異性導(dǎo)致了河流健康評價時指標(biāo)選取的靈活性，而這種靈活性不利于河（湖）長的統(tǒng)一量化考核，且指標(biāo)選取涵蓋了物理、化學(xué)、生物及社會服務(wù)功能等多方面，更側(cè)重對河流生態(tài)系統(tǒng)的健康評價，這勢必增大了指標(biāo)獲取難度，提高了指標(biāo)獲取成本。另一方面，基于年為評價周期的河流健康評價，難以滿足變化環(huán)境下對河流健康規(guī)律的掌握。鑒于此，本文從河流基本定義出發(fā)，以河流視角探索性的構(gòu)建了以“盆水”二元為核心的河流健康評價指標(biāo)，并首次提出SLC動態(tài)評價方法，以實現(xiàn)河流按季度、月、旬為周期的健康評價。

1 河流健康內(nèi)涵與評價目標(biāo)

1.1 河流定義

本文河流的定義為“盛水的盆”（簡稱“盆”）和“盆中的水”（簡稱“水”）在氣候和地質(zhì)條件下有機耦合的互相作用、互相制約的匯水產(chǎn)物，具有自然生命屬性和系統(tǒng)屬性。

河流自然生命屬性，即河流具有誕生、發(fā)展演化和消亡階段。各生命階段的時間長度因河而異，受地質(zhì)和氣候條件的制約，人類及水生動植物等行為活動對河流生命進程的快慢有一定作用。河流作為河流系統(tǒng)的主體具有系統(tǒng)屬性。從流域范圍來看，河流系統(tǒng)作為整體參與了自然—社會二元水循環(huán)過程。盆、水為河流系統(tǒng)的必備要素，兩者不同結(jié)構(gòu)決定了河流系統(tǒng)所提供的不同的功能和服務(wù)。在自然水循環(huán)中有生態(tài)功能，撫養(yǎng)著水陸生態(tài)系統(tǒng)，在社會水循環(huán)中有資源功能、環(huán)境功能、經(jīng)濟功能和服務(wù)功能?？梢哉J(rèn)為，河流功能是河流在生命周期內(nèi)處于健康狀態(tài)下的有利作用，在非健康狀態(tài)下，其功能會削弱、退化，甚至引起河流的消亡。

1.2 河流健康內(nèi)涵

河流健康一詞不僅便于公眾理解與接受，更能促使公眾對河流問題的關(guān)注，喚起公眾對河流保護的意識[6]。而對于河流健康內(nèi)涵，不同學(xué)者存在不同見解[7]，但學(xué)者們已經(jīng)意識到人水和諧是維持河流健康，促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

本文河流健康內(nèi)涵指河流自身具有強連通性的盆以及持續(xù)優(yōu)質(zhì)的水，并在內(nèi)部系統(tǒng)與外部環(huán)境系統(tǒng)的互動下達到一種正向動態(tài)平衡狀態(tài)，在這種狀態(tài)下持續(xù)發(fā)揮多元功能。此內(nèi)涵以河流自身為出發(fā)點，將生物（包括人類）看作是河流撫養(yǎng)或服務(wù)的對象，而不當(dāng)?shù)纳镄袨榛顒蛹巴獠繍毫幼匀画h(huán)境（暴雨、高溫等）會反作用于河流，破壞河流的盆和水，打破河流系統(tǒng)內(nèi)外平衡，進而使河流功能退化或使河流生命健康受威脅。

1.3 河流健康評價目標(biāo)

類比人類身和心的健康，河流的盆和水應(yīng)作為河流健康評價的核心對象。通過指標(biāo)評估環(huán)境不利變化、生物負(fù)面活動行為等對河流盆水二元結(jié)構(gòu)的影響程度，掌握河流健康動態(tài)變化規(guī)律，探尋河流失衡臨界點，并分析導(dǎo)致河流健康問題的原因，最終通過發(fā)揮人類主觀能動性達到人水和諧的哲學(xué)境界。

2 “盆水”二元河流健康動態(tài)評價方法

2.1 評價指標(biāo)

在本文河流定義及河流健康內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，參照文獻資料、《河湖健康評價指南（試行）》和《河湖健康評估技術(shù)導(dǎo)則》（SL/T 793-2020），遵循科學(xué)性、可操作性及數(shù)據(jù)易獲取原則，提出了基于“盆水”二元的河流健康評價指標(biāo)（見表1）。其中，目標(biāo)層為河流健康，是河流健康狀況的綜合反映。準(zhǔn)則層為組成河流的盆和水，亞準(zhǔn)則層為盆、水的延伸擴展，分別包括盆的連通性、盆的穩(wěn)定性、水資源質(zhì)量與水中物質(zhì)（簡稱“水質(zhì)”）和水量。

表1 河流健康評價指標(biāo)

2.2 評價指標(biāo)數(shù)據(jù)的獲取

評價指標(biāo)可作為必選指標(biāo)適用于河流健康評價，各指標(biāo)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計或計算內(nèi)容、獲取方式和參考規(guī)范或依據(jù)如表2所示。評價河流的河段劃分，應(yīng)依據(jù)各指標(biāo)的規(guī)范要求、河長制任務(wù)、實際情況進行劃分。

表2 各指標(biāo)數(shù)據(jù)獲取

2.3 SLC動態(tài)評價方法

LEC（作業(yè)條件危險分析法），由美國安全專家K.J.格雷厄姆和K.F.金尼提出，是對具有潛在危險性作業(yè)環(huán)境中的危險源進行半定量的安全評價方法。而SLC評價法借鑒并改進了LEC評價法，實現(xiàn)對評價河流變化周期的動態(tài)評價。該方法用與指標(biāo)健康情況有關(guān)的三種因素值的乘積H（Health）值來評價相應(yīng)指標(biāo)的健康情況，再由指標(biāo)健康數(shù)量劃分河流健康等級。指標(biāo)的健康性H值計算公式如下

式中：S（Scale）為各指標(biāo)對河流生命或功能具有破壞的方面在時間、長度、面積等維度的規(guī)模；L（Likelihood）為指標(biāo)對河流生命或功能造成破壞得可能程度或頻次；C（Criticality）為指標(biāo)對河流生命或功能造成破壞得后果。

評價時，先根據(jù)表2指標(biāo)的統(tǒng)計或計算內(nèi)容評估各指標(biāo)的規(guī)模性S值見表3，在指標(biāo)規(guī)模性S基礎(chǔ)上，結(jié)合實際情況判斷評價期內(nèi)指標(biāo)的可能性L和后果性C的分值（見表4），再計算各指標(biāo)健康性H值（見表5），根據(jù)指標(biāo)健康狀況及數(shù)量確定河流健康等級。

表3 各指標(biāo)的規(guī)模性S賦分標(biāo)準(zhǔn)

表4 指標(biāo)可能性L與后果性C的賦分標(biāo)準(zhǔn)

表5 指標(biāo)健康性H值與河流健康等級分類表

若評價河流分段評價某項指標(biāo)，應(yīng)先計算各評價河段的該指標(biāo)的健康值Hi，再按河段長度進行加權(quán)計算評價河流的最終H值。計算公式如下

式中：n為評價某指標(biāo)時河流分段數(shù)；Hi為第i段評價河流的指標(biāo)H值；X為評價河流總長度，km；Xi為第i段評價河流的長度，km。

假設(shè)一條長20 km的河流，在采用SLC法進行健康評價后，其河流健康評價的指標(biāo)評價結(jié)果如圖1所示，數(shù)字代表各指標(biāo)中各評價河段的H值，線型圖案代表評價河段的健康狀況。

圖1各指標(biāo)整體結(jié)果反應(yīng)出該河流上游部分整體非常健康，而下游部分偏向不健康狀態(tài)，后續(xù)的河流管理工作應(yīng)偏重中下游河段，同時C5指標(biāo)在河流10~15 km處為劣汰（點線80%），說明此處岸坡水土流失嚴(yán)重，需及時加固處理。由圖1可知，C1指標(biāo)根據(jù)評價需求將河流劃分為3段，各段H值分別為：1（0~5 km）、240（5~15 km）和90（15~20 km），各段健康狀況分別為非常健康（點線10%）、不健康（波浪線）和亞健康（豎條），因此5~15 km處的河流健康狀況值得關(guān)注。根據(jù)公式2，C1指標(biāo)最終H值為H=142.75，該河流的C1指標(biāo)整體處于亞健康狀態(tài)（豎條）。其他指標(biāo)的河段劃分及健康狀況類似，經(jīng)公式（2）計算，各指標(biāo)最終評價結(jié)果如圖2，數(shù)字代表各指標(biāo)的H值，線型圖案代表該指標(biāo)的健康狀況。

圖1 各指標(biāo)評價結(jié)果

圖2 各指標(biāo)最終評價結(jié)果

由圖2可知，該河流處于非常健康（點線10%）狀態(tài)的指標(biāo)共有4個（C3/C6/C11/C12），處于健康（下對角線）狀態(tài)的指標(biāo)有1個（C10），處于亞健康（豎條）的 指標(biāo)共有6個（C1/C2/C4/C5/C7/C8），處于不健康（波浪線）狀態(tài)的只有1個（C9），由表5可知，該河流為三類河流。

結(jié)合圖1和圖2各指標(biāo)健康狀態(tài)，可以看出：一是圖1中各指標(biāo)不健康（波浪線）狀態(tài)越多，其指標(biāo)（圖2）最終結(jié)果越偏向于亞健康狀態(tài)（豎條），兩者呈正相關(guān)；二是即使圖2 C5指標(biāo)整體處于亞健康（豎條）狀態(tài)，但該指標(biāo)在局部河段（圖1 10~15 km）中仍處于劣汰（點線80%）狀態(tài)，說明河流分段評價有利于局部問題的發(fā)現(xiàn)。

3 結(jié)語

相對歐美發(fā)達國家，我國河流健康評價工作在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)完善、評價體系研究、評價方法改善等方面仍有較大提升空間。河流系統(tǒng)是復(fù)雜系統(tǒng)，其健康狀況時空差異大，且受氣候、地質(zhì)條件和生物行為等的制約和影響。本文提出的動態(tài)評價方法為完善河流健康評價技術(shù)體系提供新思路，該方法尚在理論階段，在指標(biāo)選取、取值劃分、評價方法實施等方面需要通過試點評價工作予以改進完善，以期為科學(xué)辨識河流問題、探尋河流內(nèi)外系統(tǒng)失衡臨界點和掌握變化環(huán)境下河流健康變化規(guī)律提供有力技術(shù)工具。