江嘉荔，何正普

(四川省成都水文水資源勘測中心，成都，611130)

0 引言

隨著城市化進程的加快，城市濱河的水生態(tài)條件受人類活動影響將更加突出[1]，研究和準確把握城市濱河水域的水生態(tài)現(xiàn)狀，進而開展有針對性的水生態(tài)保護和相關(guān)水環(huán)境治理等，具有十分重要的意義。

目前，國際國內(nèi)關(guān)于河流水生態(tài)系統(tǒng)的分析研究方法較多，重點著眼于水域或岸際的水生態(tài)單因子影響變化研究居多，系統(tǒng)評判并形成綜合評價結(jié)論不夠。城市濱河的水生態(tài)系統(tǒng)受沿程人類活動影響往往是綜合的，特別是城市岸線的人工渠化、河流水系沿程筑壩攔水、分流造景以及其他干預等，對河流水生態(tài)基流、河流縱向連通性、水質(zhì)優(yōu)劣程度，以及自然河岸帶的擾動等，對河流水生態(tài)構(gòu)成了綜合性影響。為此，本文將以成都市城區(qū)河流——錦江為例，對錦江水生態(tài)現(xiàn)狀綜合評價。

1 錦江流域概況

1.1 水系特征

錦江是岷江在都江堰灌區(qū)的內(nèi)江分支水系，由主源府河和次源南河兩河段構(gòu)成，分別始于內(nèi)江分流水系的柏條河和走馬河，其中，府河河段自西向東南繞成都市老城區(qū)，南河河段自西向南繞成都市老城區(qū)，兩河段在成都市的合江亭處(望江樓水文站)匯合后，南流至黃龍溪下游(眉山市彭山區(qū)江口鎮(zhèn))匯入岷江(見圖1)。

圖1 錦江流域水系示意

錦江干流長約150km(含南河河段)，流域集水面積約1878.42km2。據(jù)河網(wǎng)調(diào)查，河流穿行至成都市老城區(qū)前，其沿程除有部分灌溉水閘布設并季節(jié)性分流灌溉外，基本維系著自然水生態(tài)特征。河流入城區(qū)后，受早期城市建設布局、社會經(jīng)濟相關(guān)活動等影響，對部分河段的自然水生態(tài)條件帶來了不同程度的干擾。

1.2 水資源稟賦條件

錦江水資源的補給形式包括兩類：一是來自當?shù)靥烊唤邓纬傻乃Y源量(地表徑流及淺層地下水)；二是通過都江堰灌區(qū)調(diào)度引入上游岷江水源。其中，岷江引入水量受都江堰灌區(qū)的年度水資源配置調(diào)度計劃和沿程各閘門控制而變化。

據(jù)《四川省水資源調(diào)查評價》的多年平均降水量等值線分布情況，錦江多年平均降水量約914mm(與全省平均值相當)，流域降水分布極不均勻，上游地區(qū)降水較豐(1200mm以上)，近鄰城區(qū)約800mm～900mm左右，當?shù)囟嗄昶骄Y源總量約62459.97萬m3(四川省河湖普查及相應水資源調(diào)查評價成果)，涉及成都市13個縣(市、區(qū))及眉山市的彭山區(qū)(見表1)。

錦江流域水資源自然稟賦接近全省平均水平，加之都江堰灌區(qū)年度水資源配置調(diào)度補給，其水生態(tài)保障基礎(chǔ)條件總體較好。

表1錦江流域各縣(市、區(qū))多年平均當?shù)厮Y源量

行政區(qū)名稱集水面積(km2)水資源量(萬m3)水資源量占比(%)成都市錦江區(qū)62.761881.763.01青羊區(qū)64.882117.043.39金牛區(qū)70.22230.113.57武侯區(qū)124.453928.256.29成華區(qū)58.51769.512.83龍泉驛區(qū)122.323229.065.17新都區(qū)4.25135.910.22溫江區(qū)55.312086.433.34雙流區(qū)875.427101.5643.39郫都區(qū)301.0211840.8818.96新津區(qū)1.0635.720.06都江堰市49.993169.735.07簡陽市4.25107.740.17眉山市彭山區(qū)84.032826.274.52合計1878.4262459.97100.00

2 綜合評價方法

2.1 技術(shù)路線

河流水生態(tài)系統(tǒng)是河流內(nèi)生物群落和河流環(huán)境相互作用的復雜、開放、動態(tài)系統(tǒng)。目前國際、國內(nèi)的研究和評價因側(cè)重點各異而方法多樣，且基于單一或有側(cè)重的因子研究評價，對揭示河流水生態(tài)綜合現(xiàn)狀尚存在偏廢。

最新頒布的《河湖健康評估技術(shù)導則》(SL/T 793-2020)(下稱《導則》)和水利部《河湖健康評估指南》(下稱《指南》)，較為系統(tǒng)地提出了河流生態(tài)狀況的不同因子評價方法[2-3]。本文將結(jié)合人類活動對錦江水生態(tài)的主要影響因素，遴選主要評價因子，并采用SPSS等統(tǒng)計學分析和賦權(quán)運算手段，探索評價這些因子對錦江水生態(tài)現(xiàn)狀的綜合影響及變化。

2.2 評價單元

經(jīng)對錦江流域的水系特征分析，并結(jié)合相關(guān)水文測站資料的收集情況，擬定對錦江正源和次源共劃定五個單元進行評價，各單元的監(jiān)測站(共5個)代表斷面分布如圖1，代表斷面劃分如表2。

表2 錦江水生態(tài)評價單元(河段)劃分

2.3 評價因子及指標權(quán)重

根據(jù)SPSS統(tǒng)計學數(shù)據(jù)分析運算模型，多因子綜合評價的關(guān)鍵，是其影響因子的合理選擇，以及各影響因子的權(quán)重匹配[4-5]。據(jù)錦江沿程調(diào)查，該河流除作為當?shù)赜邢蕻a(chǎn)水的宣泄水道外，主要功能已體現(xiàn)為都江堰灌區(qū)工程的灌、供、排水通道(包括經(jīng)柏條河段跨流域向沱江的輸水通道)，當?shù)貜搅鲄R集較少，且多以汛期雨洪形式出現(xiàn)，難以集中利用。因此，對《導則》要求的自然條件下“河流沿程流量變異程度”“水資源開發(fā)利用程度”等因子的評價已無實際意義。為此，本文對標《導則》和《指南》中的河流生態(tài)狀況評價條件，結(jié)合我中心近年來對錦江的實際監(jiān)測及影響因子初步研判的基礎(chǔ)上，重點遴選了對錦江水生態(tài)影響較為直接的6個主要因子開展綜合評價。

河流水生態(tài)綜合評價的主要因子確定之后，其重點是對各因子的評價貢獻賦權(quán)。結(jié)合我中心近年來的實際監(jiān)測資料條件和流域調(diào)查情況，本文主要采用SPSS中的“德爾非法”，即專家調(diào)查法，如下式(1)對6個主要因子進行了賦權(quán)。擬定的主要評價因子及相應權(quán)重值如表3。

(1)

式中：Wi——指標i的權(quán)重；

Eij——專家j對指標i的打分；

n——專家總數(shù)。

表3 錦江水生態(tài)評價因子及指標賦權(quán)

3 主要指標評價及結(jié)果

3.1 生態(tài)流量滿足程度

錦江上游分為府河、南河兩段，兩河段在合江亭匯合后設有望江樓水文站，該站的生態(tài)流量實測資料基本能整體揭示錦江的生態(tài)流量滿足程度。

根據(jù)《導則》并參考《指南》，分別以望江樓水文站2016-2020年的汛期(4-9月)和枯期(10月-次年3月)兩個時段最小日均流量較相應時段多年平均流量的占比賦分，并取該兩個時段的最低賦分值，按《導則》查表獲得錦江的生態(tài)流量滿足程度評價結(jié)果見表4。

表4 錦江生態(tài)流量滿足程度評價結(jié)果

另據(jù)望江樓水文站實測流量監(jiān)測資料，2016-2020年的生態(tài)流量實際達標天數(shù)分別是：305d、341d、323d、346d(基本集中在4-5月份)，基本印證了與賦分結(jié)果的一致性。

3.2 河流縱向聯(lián)通指數(shù)

結(jié)合實地調(diào)查、衛(wèi)星地圖，以及《都江堰灌溉區(qū)域圖》等資料，分析確定得錦江2016-2020年各河段上影響河流連通性的建筑物數(shù)量如表5，由于沿程水閘較多，按照《導則》中每100km單位里程的河上建筑物數(shù)量進行賦分評價，錦江縱向聯(lián)通指數(shù)評價結(jié)果見表5。

表5 錦江縱向連通性評價結(jié)果

從表中可以看出，錦江正源、次源阻礙河流聯(lián)通的建筑物數(shù)量全部在1.2個/100km以上，各河段的縱向聯(lián)通指數(shù)賦分均為0，錦江因分水閘壩等人類活動帶來的水生態(tài)問題較為突出。

3.3 河岸帶植被覆蓋度

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查并結(jié)合衛(wèi)星地圖的圖斑占比綜合評估，錦江正源從河源至洞子口段、次源至蘇坡橋段受到人為影響較小，河岸植被基本有喬木、灌木及草本植物分布，植被覆蓋度較高，種類較為完整。兩源在成都市城區(qū)段的兩岸基本為人工栽植喬木，兩岸植被覆蓋雖總體尚好，但多樣性缺乏，且覆蓋完整程度不高。

按照《導則》的直接評判賦分法，對河岸帶植被總覆蓋度進行賦分后，并參考植被完整性(植被種類)調(diào)查情況，查《導則》附表獲取各河段賦分，錦江的河岸帶植被覆蓋度賦分值按式(2)計算獲得，結(jié)果詳見表6。

(2)

式中：RVSS——整條河流河岸帶植被覆蓋度賦分值；

RVSSi——第i個河段河岸帶植被覆蓋度賦分值；

Li——第i個河段河長；

L——整條河流長度。

表6 錦江河岸帶植被覆蓋度評價結(jié)果

3.4 控制斷面水質(zhì)優(yōu)劣程度

分別以七水廠、洞子口、望江樓監(jiān)測點為錦江正源河段的水質(zhì)代表斷面，以蘇坡橋、百花潭監(jiān)測點為次源水質(zhì)代表斷面，根據(jù)成都水質(zhì)監(jiān)測中心2016-2019年對各代表斷面的監(jiān)測數(shù)據(jù)和《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838-2002)進行評價，各監(jiān)測斷面的水質(zhì)類別評價見表7。

表7 錦江水質(zhì)類別評價

由表7可見，錦江正源至成都市城區(qū)的七水廠河段水質(zhì)類別較為穩(wěn)定，持續(xù)保持Ⅱ類水質(zhì)類別。但隨著流程逐步向郫都區(qū)、成都市主城區(qū)的推進，其水質(zhì)開始在Ⅱ～Ⅲ類之間變化，進入成都市主城區(qū)后因受人為活動影響，其2016年、2017年的水質(zhì)狀況分別降到了Ⅴ類及Ⅳ類；次源代表河段2016年及以前較差，其后基本穩(wěn)定處于Ⅱ～Ⅲ類水質(zhì)類別。

總體上看，“十三五”期間錦江水質(zhì)呈逐年好轉(zhuǎn)趨勢，并持續(xù)穩(wěn)定在Ⅲ類水質(zhì)狀態(tài)，主要污染物因子氨氮下降十分明顯，洞子口-望江樓河段2019年氨氮濃度僅為2016年氨氮濃度的1/3左右(如圖2所示)。

圖2 錦江氨氮濃度變化

根據(jù)上述5個水質(zhì)代表斷面各年度的水質(zhì)類別監(jiān)測評價成果，按《導則》關(guān)于不同水質(zhì)類分別占全河流長度的不同比例進行查表賦分，錦江的水質(zhì)優(yōu)劣程度賦分結(jié)果見表8。

3.5 河岸帶人工干擾程度

根據(jù)衛(wèi)星云圖及抽樣調(diào)查，在錦江的主源和次源河岸帶，均分布有河岸帶硬質(zhì)性砌護、公路、沿岸建筑物及相關(guān)人為活動。考慮到無論是直接的河岸帶硬質(zhì)性砌護，還是鄰水的公路路基和建筑物地基襯砌物，都將阻礙水流在河道側(cè)向與淺層地下水之間的自然交換，影響了河流岸際的濕周天然動態(tài)變化，對岸際水生植物和水生動物的生境帶來影響，對河岸水生態(tài)系統(tǒng)的干擾總體是一致的。同時，基于實際調(diào)查資料不足等實際，本次參考《導則》和《指南》，探索采用2016-2020年各類影響岸線綜合長度占評價河段總長之比來反映其干擾程度。評價時以河岸線未砌護長度與河段長度的比例作為該河段人工干擾程度賦分，錦江的河岸帶人工干擾程度按式(3)計算獲得，評價結(jié)果見表9。

(3)

式中：S——整條河流人工干擾程度指標賦分；

Si——第i個河段人工干擾程度指標賦分；

Li——第i個河段河長；

L——整條河流長度。

表9 錦江流域河岸帶人工干擾程度賦分

3.6 水功能區(qū)達標率

根據(jù)《四川省地表水功能區(qū)劃圖表集》成果，錦江在成都市合江亭以上共劃分了4個全國重要水功能區(qū)和1個省級水功能區(qū)，分別為正源的府河郫縣成都保留區(qū)、府河成都市開發(fā)利用區(qū)、柏條河都江堰郫縣開發(fā)利用區(qū)(省級)；次源的南河都江堰成都保留區(qū)、南河成都開發(fā)利用區(qū)，各水功能區(qū)水質(zhì)目標均為Ⅲ類。

根據(jù)成都水質(zhì)監(jiān)測中心2016-2019年監(jiān)測資料，并采用《導則》規(guī)定的式(4)對錦江的各年度水功能區(qū)達標率進行評價賦分，評價結(jié)果見表10。

WFZS=WFZY/WFZT×100

(4)

式中：WFZS——水功能區(qū)達標率指標賦分；

WFZY——達標水功能區(qū)個數(shù)；

WFZT——評估水功能區(qū)個數(shù)。

表10 錦江水功能區(qū)達標評價結(jié)果

由表10可知，錦江上游段因受人類活動影響較小，正源柏條河都江堰郫縣開發(fā)利用區(qū)以及府河郫縣成都保留區(qū)(即錦江上游段)在2016-2019年間均達到水功能區(qū)水質(zhì)管理目標要求，但流入成都市城區(qū)后，在2016年及2017年不能達到水功能區(qū)水質(zhì)目標要求，后期強化治理后，城區(qū)段的水功能區(qū)水質(zhì)目標穩(wěn)定達到了Ⅲ類水質(zhì)類別；次源在2016年及以前難以達標，其后基本穩(wěn)定處于Ⅱ～Ⅲ類水質(zhì)類別。

3.7 綜合評價及結(jié)果

經(jīng)對前述6個單因子的評價和初步分析認為，它們總體反映了各自對河流水生態(tài)影響的響應關(guān)系。但河流水生態(tài)現(xiàn)狀的綜合結(jié)論，應該是基于這些因子共同作用和綜合影響所形成的綜合效應。為此，結(jié)合表3給定的各評價因子對目標層生態(tài)評價指標的貢獻權(quán)重，綜合評價得2016-2019年間錦江流域水生態(tài)現(xiàn)狀及變化情況見表11。

表11 錦江流域水生態(tài)狀況綜合評價結(jié)果

4 結(jié)論

(1)通過基于《導則》的河流生態(tài)單因子評價方法，并結(jié)合SPSS統(tǒng)計學分析模型的多因子賦權(quán)綜合評價技術(shù)實踐，基本揭示了2016-2019年錦江的水生態(tài)綜合現(xiàn)狀及變化過程。

(2)綜合評價結(jié)果整體反映出“十三五”期間錦江水生態(tài)狀況變化態(tài)勢，其中，2016年錦江的水生態(tài)狀況綜合評價達標程度僅有46.2%(不及格)，水生態(tài)狀況極不樂觀。但近兩年來，水生態(tài)綜合評價達標程度已穩(wěn)定在60%以上，2019年達到61.3%，較2016年整體提升了32.7%，水生態(tài)狀況逐年呈明顯好轉(zhuǎn)態(tài)勢。據(jù)調(diào)查了解，這主要得益于“十三五”期間成都市對錦江流域水環(huán)境的系統(tǒng)治理和持續(xù)發(fā)力，其綜合評價結(jié)論基本印證了錦江近年來的治理、變遷實際。

(3)根據(jù)本文對錦江的水生態(tài)單因子評價情況，下述問題對錦江水生態(tài)的影響仍不容忽視，建議下階段河流管理保護和水生態(tài)治理中逐步加以解決：

a．根據(jù)望江樓水文站2016-2019年實測流量監(jiān)測資料顯示，各年生態(tài)流量不達標天數(shù)仍有60d、24d、42d、19d(基本集中在4-5月份)，平均約占全年天數(shù)的10%，一定程度上影響了部分時段的河流正常生態(tài)功能。

b．因沿程攔河閘壩密布和閘控調(diào)度運行，致使錦江的部分河段水流縱向連通性影響突出，個別河段因此帶來季節(jié)性水生態(tài)功能下降。

c．部分城區(qū)河段的岸際線人工硬化或造景等，阻礙了地表水與淺層地下水之間在河道側(cè)向的自然交換，以及河流岸際的天然濕周動態(tài)變化，致使河流廊道功能退化，對岸際水生植物和水生動物的生態(tài)環(huán)境帶來影響。