李 雙 喜，龔 旭 昇，耿 旭，姬 俊 虎

(1.長(zhǎng)江水利委員會(huì) 長(zhǎng)江流域水土保持監(jiān)測(cè)中心站，湖北 武漢 430010； 2.湖北科技學(xué)院 核技術(shù)與化學(xué)生物學(xué)院，湖北 咸寧 437100； 3.鄖西縣水土保持局，湖北 十堰 442600)

0 引 言

開展生態(tài)清潔小流域清潔程度綜合評(píng)價(jià)是生態(tài)清潔小流域建設(shè)效果后評(píng)價(jià)的需要，也是科學(xué)編制生態(tài)清潔小流域建設(shè)方案的重要基礎(chǔ)[1]。黨的“十九大”報(bào)告中全面闡述了加快生態(tài)文明體制改革、建設(shè)美麗中國(guó)的戰(zhàn)略部署，作為深入貫徹落實(shí)國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)理念及新時(shí)期治水思路的重要一環(huán)，生態(tài)清潔小流域綜合評(píng)價(jià)在生態(tài)清潔小流域建設(shè)驗(yàn)收及指導(dǎo)等方面具有重要作用[2]。

早在20世紀(jì)70年代，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開始研究小流域生態(tài)清潔健康評(píng)價(jià)，學(xué)者們基于當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境特點(diǎn)從系統(tǒng)綜合的角度，主要借助水質(zhì)、河流形態(tài)結(jié)構(gòu)、河岸帶、河流水文結(jié)構(gòu)以及水生生物來監(jiān)測(cè)評(píng)估小流域清潔狀況[3-4]。國(guó)內(nèi)關(guān)于生態(tài)清潔小流域綜合評(píng)價(jià)的研究起步較晚，2007年吳敬東[5]構(gòu)建了北京市生態(tài)清潔小流域水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系，該體系以水土流失與面源污染狀況、點(diǎn)源污染狀況以及河流健康狀況3個(gè)層次評(píng)價(jià)生態(tài)清潔小流域水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況，但是并未對(duì)生態(tài)清潔小流域整體做出綜合性評(píng)價(jià)。2014年馬文鵬等[6]對(duì)北京山區(qū)小流域生態(tài)清潔程度進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)，該研究從坡面、溝道以及村莊選取了8個(gè)指標(biāo)構(gòu)建生態(tài)清潔小流域評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但是標(biāo)準(zhǔn)中的各指標(biāo)賦分區(qū)分度較低，僅有“1分”和“0分”兩種得分項(xiàng)[7]。2017年李璐等[7]從生態(tài)、社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)3個(gè)方面來構(gòu)建小流域綜合治理效益評(píng)價(jià)體系，對(duì)丹江口庫(kù)區(qū)小流域水土保持綜合效益進(jìn)行了評(píng)價(jià)，但該研究?jī)H涉及水土保持方面的指標(biāo)。近幾年關(guān)于小流域生態(tài)清潔度綜合評(píng)價(jià)的研究已經(jīng)成為了熱點(diǎn)，學(xué)者們?cè)诖弦约皷|北等多地運(yùn)用不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行了探索，但這些研究對(duì)于水生態(tài)環(huán)境方面的指標(biāo)關(guān)注較少[8-9]。目前，湖北省已經(jīng)探索了一些符合當(dāng)?shù)貙?shí)際的生態(tài)清潔小流域建設(shè)模式，同時(shí)也取得了一定的實(shí)踐成果，分別在丹江口庫(kù)區(qū)、三峽庫(kù)區(qū)、大別山區(qū)和武陵山區(qū)等水土流失重點(diǎn)區(qū)域開展了生態(tài)清潔小流域建設(shè)。然而對(duì)于如何評(píng)價(jià)小流域生態(tài)清潔程度，使其為生態(tài)清潔小流域建設(shè)提供參考和驗(yàn)收依據(jù)，這方面的工作還有待完善[10-11]。

箭流鋪小流域地處鄂西北，是漢江一級(jí)支流歸仙河的一條支流，屬丹江口庫(kù)區(qū)及上游國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)范圍，是漢江流域加快實(shí)施最嚴(yán)格水資源管理制度試點(diǎn)工作中選擇的典型小流域之一，開展箭流鋪小流域生態(tài)清潔程度綜合評(píng)價(jià)對(duì)該區(qū)域生態(tài)清潔小流域建設(shè)具有積極推動(dòng)作用。而且箭流鋪小流域也是湖北省規(guī)劃建設(shè)的100多條生態(tài)清潔小流域之一，鑒于湖北省計(jì)劃在2030年之前還將建設(shè)400多條生態(tài)清潔小流域，開展箭流鋪小流域清潔程度評(píng)價(jià)對(duì)提高湖北省生態(tài)清潔小流域建設(shè)質(zhì)量具有指導(dǎo)作用[12]。但到目前為止，關(guān)于湖北省小流域清潔程度綜合評(píng)價(jià)等研究還很缺乏。本次研究改進(jìn)了2017年生態(tài)清潔小流域監(jiān)測(cè)及后評(píng)價(jià)初探中的監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)方法[13]，以箭流鋪?zhàn)鳛樯鷳B(tài)清潔小流域建設(shè)的典型區(qū)域，利用野外調(diào)查與監(jiān)測(cè)、“3S”技術(shù)及實(shí)驗(yàn)室分析等方法，開展箭流鋪小流域生態(tài)清潔程度綜合評(píng)價(jià)，以期為箭流鋪生態(tài)清潔小流域后續(xù)建設(shè)方案編制提供決策依據(jù)，同時(shí)也可為湖北省其他小流域生態(tài)清潔程度綜合評(píng)價(jià)提供參考。

1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)位于距湖北省鄖西縣城25 km處的河夾鎮(zhèn)境內(nèi)，與十堰市鄖陽區(qū)的青曲鎮(zhèn)交界，地理位置為110°32′48″～110°36′54″ E，32°51′27″～33°0′52″ N，屬侵蝕剝蝕形成的中低山地貌。該地區(qū)屬北亞熱帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均氣溫16 ℃，≥10 ℃年積溫5 060 ℃，多年平均降雨量790 mm，土壤類型有黃棕壤、石灰土和水稻土，黃棕壤面積占80%以上。箭流鋪小流域集雨區(qū)面積23.63 km2，涉及魏家埡、箭流鋪2個(gè)行政村的部分區(qū)域，小流域呈條形狀，最高海拔620 m，最低海拔150 m。

2 研究方法與數(shù)據(jù)源

本次研究的小流域調(diào)查、監(jiān)測(cè)及綜合評(píng)價(jià)主要參照李雙喜等[13]生態(tài)清潔小流域監(jiān)測(cè)及后評(píng)價(jià)初探中的方法實(shí)施，該方法從人類社會(huì)和自然環(huán)境兩方面選取10個(gè)指標(biāo)構(gòu)建生態(tài)清潔小流域后評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，選取的指標(biāo)較為全面、有較強(qiáng)的區(qū)分度，監(jiān)測(cè)及計(jì)算方法科學(xué)、可操作性強(qiáng)，但也存在未經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)以及部分指標(biāo)不合理等問題。該方法中需要改進(jìn)的指標(biāo)是水土流失綜合治理率和小流域出口水環(huán)境質(zhì)量。水土流失綜合治理率僅考慮了小流域中水土流失治理面積在水土流失面積中的占比，并不能客觀反映實(shí)施水土流失治理措施后的最終效果。本次研究以水土保持率作為水土保持綜合治理的效果評(píng)價(jià)指標(biāo)，其計(jì)算公式為：水土保持率=區(qū)域內(nèi)水土保持狀況良好的面積(非水土流失面積)/區(qū)域國(guó)土總面積×100%，其相應(yīng)的指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 改進(jìn)后的生態(tài)清潔小流域后評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Improved classification standards of post-evaluation indicators for ecological and clean small watersheds

另一個(gè)需要改進(jìn)的指標(biāo)是小流域出口水環(huán)境質(zhì)量。原評(píng)價(jià)方法依據(jù)GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的標(biāo)準(zhǔn)限值評(píng)定水環(huán)境質(zhì)量等級(jí)，即單因子評(píng)價(jià)法，該評(píng)價(jià)方法反映的是地表水中的最差污染物情況，對(duì)于地表水等級(jí)的綜合評(píng)判具有局限性，不能客觀反映小流域出口水環(huán)境質(zhì)量的整體狀況，因此本次研究參考張新鈺等[14]的F值評(píng)分法取代單因子評(píng)價(jià)法，對(duì)小流域出口水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)定(見表1)。

依據(jù)箭流鋪小流域2016年調(diào)查和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分別對(duì)植被覆蓋率(0.5 m高分辨率遙感影像解譯)、河溝道生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)(現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查)、小流域出口水環(huán)境質(zhì)量(現(xiàn)場(chǎng)采樣和實(shí)驗(yàn)室分析)、水土保持率(0.5 m高分辨率遙感影像解譯)、村鎮(zhèn)生活污水處理率(現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和資料收集)、村鎮(zhèn)生活垃圾處置率(現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和資料收集)、畜禽養(yǎng)殖污水處理率(現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和資料收集)、畜禽養(yǎng)殖固廢資源化率(現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和資料收集)、農(nóng)藥化肥施用系數(shù)(現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和資料收集)、公眾參與度(走訪調(diào)查問卷)等10個(gè)指標(biāo)開展評(píng)價(jià)，按照生態(tài)清潔小流域后評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)逐項(xiàng)賦分，并通過各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算出各項(xiàng)指標(biāo)得分和小流域綜合得分，最后進(jìn)行小流域生態(tài)清潔程度綜合評(píng)價(jià)分級(jí)。

3 綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

3.1 各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)分結(jié)果

3.1.1植被覆蓋率

根據(jù)2016年箭流鋪小流域遙感解譯數(shù)據(jù)可知，箭流鋪小流域土地總面積2 362.50 hm2，其中林地面積1 076.90 hm2，占總面積的45.58%；草地面積960.50 hm2，占總面積的40.66%。植被覆蓋率為86.24%，本項(xiàng)評(píng)分為10分(見圖1)。

3.1.2河溝道生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)

2016年河溝道水文地貌調(diào)查結(jié)果顯示，箭流鋪小流域主河道長(zhǎng)15.79 km，人工漿砌護(hù)岸長(zhǎng)度為2 752 m，占主河道的17.43%，均為寬型護(hù)岸。橫向攔擋建筑物有4處，無水流阻斷現(xiàn)象。沿河居民集中居住區(qū)存在少量垃圾傾倒和生活污水排入現(xiàn)象，無采石采砂現(xiàn)象。根據(jù)河溝道自然指數(shù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)分80分。河溝道水生植物多樣性調(diào)查結(jié)果顯示，箭流鋪小流域水生植物共計(jì)11科19屬24種，其中挺水植物22種，漂浮植物1種為滿江紅，沉水植物1種為水馬齒。根據(jù)河溝道生物多樣性指數(shù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)分48分。最后根據(jù)兩項(xiàng)評(píng)分綜合計(jì)算，箭流鋪小流域河溝道生態(tài)環(huán)境指數(shù)為0.67，本項(xiàng)評(píng)分為4分。

3.1.3小流域出口水環(huán)境質(zhì)量

在箭流鋪小流域出口布設(shè)水質(zhì)取樣點(diǎn)，分別于2016年的枯水期(3月)、豐水期(9月)和平水期(11月)對(duì)TP、TN、NH3-N、COD等4項(xiàng)水環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)(見表2)。根據(jù)“F值評(píng)分法”的計(jì)算方法，綜合評(píng)定小流域出口水質(zhì)“F值”為4.6分，因此本項(xiàng)評(píng)分為4分。

表2 2016年箭流鋪小流域出口采樣點(diǎn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果Tab.2 The water quality monitoring results of the outlets of the Jianliupu small watershed in 2016

3.1.4水土保持率

根據(jù)鄖西縣水土保持局統(tǒng)計(jì)資料，2012～2015年湖北省發(fā)改委和水利廳批復(fù)并實(shí)施了安家項(xiàng)目區(qū)小流域綜合治理工程和清潔小流域治理工程，安家項(xiàng)目區(qū)覆蓋了箭流鋪村和魏家埡村兩個(gè)行政村范圍，實(shí)施的措施主要包括：新建排灌溝渠4.73 km、沉沙池27個(gè)、田間道路1.69 km、谷坊16座、水土石壩1座以及河堤3.16 km；同時(shí)坡改石坎糧梯、坡耕地造生態(tài)林、坡耕地造經(jīng)濟(jì)林、荒山造生態(tài)林和封禁治理面積分別為28.62，33.96，200.36，79.47 hm2以及2 057.19 hm2。2016年箭流鋪小流域遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，小流域水土流失面積為5.38 km2，占土地總面積的22.77%(見圖2)。其中輕度流失占流失總面積的45.7%，中度流失占43.54%，強(qiáng)烈流失占8.14%，極強(qiáng)烈流失占1.91%，劇烈流失占0.71%。因此箭流鋪小流域水土保持率為77.23%，本項(xiàng)評(píng)分為4分。

3.1.5村鎮(zhèn)生活污水處理率

調(diào)查結(jié)果顯示，箭流鋪小流域主要污染來源為生活污水。該流域已建潛流式人工濕地2處，并且對(duì)45戶的生活污水進(jìn)行了集中處理，小流域集雨區(qū)范圍內(nèi)農(nóng)戶為495戶，因此生活污水處理率約為10%，本項(xiàng)評(píng)分為2分。

3.1.6村鎮(zhèn)生活垃圾處置率

目前，箭流鋪小流域生活垃圾清運(yùn)主要以村為單位，兩個(gè)行政村生活垃圾年生產(chǎn)總量約為2 500 m3，垃圾運(yùn)輸車定時(shí)將生活垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)到鎮(zhèn)上集中處理，處理量為2 000 m3/a，村鎮(zhèn)生活垃圾處置率為80%，本項(xiàng)評(píng)分為10分。

3.1.7畜禽養(yǎng)殖污水處理率

調(diào)查結(jié)果顯示，箭流鋪小流域沒有畜禽養(yǎng)殖企業(yè)，均為農(nóng)戶自家散養(yǎng)，極少將養(yǎng)殖污水直接排入河溝道，畜禽養(yǎng)殖污水處理率按照85%以上評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)賦分，本項(xiàng)評(píng)分為8分。

3.1.8畜禽養(yǎng)殖固廢資源化率

通過走訪調(diào)查和資料收集，箭流鋪小流域沒有畜禽養(yǎng)殖企業(yè)，畜禽養(yǎng)殖固廢以堆肥的方式還田，畜禽養(yǎng)殖固廢資源化率在90%以上，本項(xiàng)評(píng)分為8分。

3.1.9農(nóng)藥化肥施用系數(shù)

根據(jù)河夾鎮(zhèn)2016年農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)年報(bào)數(shù)據(jù)，箭流鋪小流域涉及的兩個(gè)行政村作物種植面積為725.13 hm2(10 877畝)，其中糧食作物種植面積為506 hm2(7 590畝)，占總作物種植面積的70%；經(jīng)濟(jì)作物種植面積為3 287畝(219.13 hm2)，占總作物種植面積的30%。糧食作物主要種植小麥、玉米、土豆、紅薯及各種豆類作物，經(jīng)濟(jì)作物主要種植油菜、花生、芝麻、煙葉和各類蔬菜等?；适褂每偭考s為290 t，農(nóng)藥使用總量約為0.13 t。根據(jù)種植面積和化肥農(nóng)藥施用總量進(jìn)行計(jì)算，箭流鋪小流域化肥施用強(qiáng)度為400 kg/hm2，農(nóng)藥施用強(qiáng)度為0.17 kg/hm2，箭流鋪小流域農(nóng)藥化肥施用系數(shù)為0.81，本項(xiàng)評(píng)分為8分。

3.1.10公眾參與度

在箭流鋪小流域內(nèi)隨機(jī)走訪調(diào)查53人，其中知情或參與了箭流鋪生態(tài)清潔小流域建設(shè)的有46人，公眾參與度為87%，本項(xiàng)評(píng)分為8分。

3.2 生態(tài)清潔程度綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)箭流鋪小流域10項(xiàng)指標(biāo)單項(xiàng)評(píng)分結(jié)果，按照各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，計(jì)算出箭流鋪小流域綜合得分為63.8分(見表3)。依據(jù)文獻(xiàn)中生態(tài)清潔程度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[13]，2016年箭流鋪小流域生態(tài)清潔程度評(píng)價(jià)結(jié)果為較清潔。

表3 箭流鋪小流域綜合評(píng)價(jià)得分Tab.3 Comprehensive evaluation score calculation table of Jianliupu small watershed

4 箭流鋪小流域后續(xù)建設(shè)的重點(diǎn)

評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，河溝道生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)中的河溝道水生植物多樣性、小流域出口水環(huán)境質(zhì)量、水土保持率、村鎮(zhèn)生活污水處理率等指標(biāo)評(píng)分較低是箭流鋪小流域生態(tài)清潔程度不高的主要原因，在后續(xù)建設(shè)中可針對(duì)這幾個(gè)重點(diǎn)問題，采取相應(yīng)措施，進(jìn)一步提高小流域生態(tài)清潔程度。

4.1 修復(fù)河溝道水生植物多樣性

在箭流鋪小流域范圍內(nèi)，應(yīng)擴(kuò)大人工束寬河道濕地面積，修復(fù)水域與陸域緩沖地帶，增加河溝道生物多樣性，提高河流的自凈能力，盡量選擇鄉(xiāng)土種進(jìn)行濕地的恢復(fù)，水域內(nèi)可栽種穗花狐尾藻、輪葉黑藻、苦草等沉水植物和荇菜、田字萍等漂浮植物，河岸灘可種植香蒲、蘆葦、苔草等挺水植物[15]。

4.2 提高小流域水土保持率

利用“3S”技術(shù)將箭流鋪小流域精確劃分為生態(tài)修復(fù)區(qū)、坡耕地修復(fù)區(qū)、坡面治理區(qū)、坡耕地治理區(qū)、農(nóng)田治理區(qū)、村鎮(zhèn)綜合治理區(qū)及河(溝)道周邊整治區(qū)等7個(gè)不同水土流失特征的區(qū)域[16-17]，再依據(jù)各分區(qū)的實(shí)際情況，尊重小流域自然稟賦，科學(xué)制定預(yù)防治理方案，因地制宜實(shí)施水土流失防治措施，最大限度提高小流域水土保持率，實(shí)現(xiàn)減少水土流失面積、降低水土流失強(qiáng)度、提高水土保持生態(tài)功能的小流域水土保持高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)[18]。

4.3 提高村鎮(zhèn)生活污水處理能力

在箭流鋪小流域農(nóng)戶集中居住區(qū)增加生活污水處理設(shè)施的資金投入，宜選擇方法簡(jiǎn)單、操作方便、運(yùn)行費(fèi)低的處理工藝，一般采取三格化糞池、沼氣池、潛流式人工濕地、天然濕地、穩(wěn)定塘等措施，根據(jù)每日污水收集量合理選擇技術(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)，污水經(jīng)過處理后需達(dá)到GB3838-2002 《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后方可排入河道[19-20]。

4.4 提高小流域出口水環(huán)境質(zhì)量

小流域出口水環(huán)境質(zhì)量是各種自然和社會(huì)因素綜合影響的結(jié)果，也是小流域水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的直觀反映。本研究表明，村鎮(zhèn)生活污水處理率低、水土保持率不高和河溝道水生植物物種不豐富是箭流鋪小流域出口水環(huán)境質(zhì)量差的直接原因，需采取上述有效措施改進(jìn)。同時(shí)，小流域內(nèi)農(nóng)藥化肥施用情況也是影響小流域出口水質(zhì)的重要因素，因此需持續(xù)提高箭流鋪小流域農(nóng)藥化肥施用的監(jiān)管水平，適當(dāng)調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，減少面源污染對(duì)水質(zhì)的影響[21]。

5 結(jié) 論

(1)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，河溝道水生植物多樣性、小流域出口水環(huán)境質(zhì)量、水土保持率、村鎮(zhèn)生活污水處理率等指標(biāo)評(píng)分較低是箭流鋪小流域生態(tài)清潔程度不高的主要原因。因此豐富河溝道水生植物多樣性、提高小流域水土保持率、提升村鎮(zhèn)生活污水處理能力以及改善小流域出口水環(huán)境質(zhì)量是箭流鋪小流域后續(xù)建設(shè)的重點(diǎn)。

(2)采用水土保持率和F值評(píng)分法分別替換原評(píng)價(jià)方法中的水土流失綜合治理率和單因子評(píng)價(jià)法能夠增加評(píng)價(jià)方法的科學(xué)性和綜合性，運(yùn)用改進(jìn)后的方法對(duì)箭流鋪小流域的生態(tài)清潔程度開展綜合評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)等級(jí)為“較清潔”，研究結(jié)果可為箭流鋪生態(tài)清潔小流域后續(xù)建設(shè)方案編制提供重要參考。