李皓君

（云南省設(shè)計院集團(tuán)有限公司，云南 昆明650000）

0 引言

自古以來，河流就是城市發(fā)展興旺的重要因素，城市河道不僅是城市水利、農(nóng)業(yè)、航運(yùn)等多功能運(yùn)行的基礎(chǔ)條件，還是城市生態(tài)系統(tǒng)中包括氣候調(diào)節(jié)、生物多樣性維持、生態(tài)調(diào)蓄等生態(tài)功能實現(xiàn)的載體。然而隨著我國城市發(fā)展迅速，規(guī)模的經(jīng)濟(jì)活動嚴(yán)重干擾了河道生態(tài)系統(tǒng)，但城市河道的一系列自然生態(tài)問題被忽視，造成城市水系面積急劇減少，河道淤積嚴(yán)重，河床、河堤硬化面積大幅上升，使得河道生態(tài)功能退化，城市內(nèi)澇頻發(fā)，河道水質(zhì)污染嚴(yán)重。城市河流生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況開始受到關(guān)注。

“河流健康”概念最早于1972 年在美國的《水污染控制修正法》中提出，但至今河流健康內(nèi)涵以及河流健康的基準(zhǔn)點仍未統(tǒng)一。目前，國內(nèi)外學(xué)者從生態(tài)修復(fù)和生態(tài)系統(tǒng)健康等維度提出了生態(tài)系統(tǒng)健康評價體系，我國學(xué)者也建立了評價生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的多種方法，包括“指示物種法”“指標(biāo)體系法”等，且水利部在2010年出版了《河流健康評估指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)與方法V1.0》，2020年又發(fā)布《河湖健康評價指南》，用于指導(dǎo)全國河流健康評價工作。綜合來看，城市河流的健康狀況評價主要從水文、水質(zhì)、生物性、社會功能四個維度進(jìn)行指標(biāo)的選取，但我國地域遼闊，各流域特征條件千差萬別，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同，而河流健康狀況評價體系的建立是一項完全依托于評價對象且受主、客觀因素影響的復(fù)雜工作，需充分結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件、地理特征、社會服務(wù)需求、經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度、城市建設(shè)等特征因素進(jìn)行構(gòu)建，因此對于各類特征的河流健康狀況評價體系的構(gòu)建還需要進(jìn)行更加細(xì)化、具體的研究。

本研究以我國云南滇東北地區(qū)昭通市利濟(jì)河為評價對象，重點關(guān)注河流水量、水質(zhì)，同時充分結(jié)合地區(qū)條件特征，建立基于指標(biāo)體系量化方法的河流健康評價體系。研究結(jié)果對云南山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展欠發(fā)達(dá)的城市中小型河流健康評價體系的構(gòu)建有一定參考意義。

1 研究區(qū)域

1.1 研究區(qū)概況

昭通市昭陽區(qū)位于云南滇東北地區(qū)，中心城市轄區(qū)內(nèi)主要河流為灑漁河和昭魯河，均屬金沙江流域。研究對象利濟(jì)河系昭魯大河中段右岸支流，位于云南省昭通市昭陽區(qū)中心城區(qū)，全長27.1 km，平均比降6.6‰，控制徑流面積113 km2。發(fā)源于城區(qū)東北側(cè)的小涼山（2667.7 m），以東北～西南向經(jīng)城區(qū)西城三孔橋、臘雞寨至高魯橋匯入昭魯大河。

境內(nèi)地處暖帶，為北緯高原大陸季風(fēng)氣候。冬季氣溫較低，夏季氣候涼爽，干濕兩季分明。城區(qū)多年平均降雨量750～1000 mm，降雨量在昭通各縣市中相對較小，但月際降雨量分布極為不均。

1.2 河流特征

（1）河流流域面積＜3000 km2。

（2）支流眾多，流域產(chǎn)流、匯流過程復(fù)雜。

云南省昭通地勢復(fù)雜，隨著流域內(nèi)城市快速發(fā)展，流域被分割成高低起伏的地塊，不同程度地改變了流域內(nèi)產(chǎn)流、匯流方向及過程。

（3）城市市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不完善，河岸截污不徹底，河道水質(zhì)差。

云南省昭通市屬于我國欠發(fā)達(dá)地區(qū)，存在城市規(guī)劃缺位、基礎(chǔ)設(shè)施配套不完善，以及沿河居民缺乏環(huán)保意識等歷史問題，導(dǎo)致河岸截污工程不徹底，河道水質(zhì)差。

（4）人類活動過度干擾，河道、河岸硬化占比大。

缺乏對河道生態(tài)功能的保護(hù)意識，隨著城市的擴(kuò)張，人口的增加，人類活動的過度干擾導(dǎo)致河道渠化現(xiàn)象嚴(yán)重。

（5）旱、雨季降雨量區(qū)別明顯，月際降雨量分布極為不均，河流水量不穩(wěn)定。

2 河流健康評價指標(biāo)體系構(gòu)建

2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建原則

河流健康狀況評價結(jié)果的可信度取決于能否科學(xué)、合理、有效地構(gòu)建指標(biāo)體系。針對利濟(jì)河流特征確定其健康評價指標(biāo)體系構(gòu)建原則如下：

（1）河流健康狀態(tài)評價體系構(gòu)建應(yīng)兼顧水資源開發(fā)利用與生態(tài)保護(hù)兩方面的利益；

（2）河流健康狀態(tài)評價要素能客觀、全面、真實可靠地反應(yīng)河流生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)；

（3）評價指標(biāo)應(yīng)選取易于量化和易于獲得的信息數(shù)據(jù)；

（4）構(gòu)建因地制宜的評價體系，指標(biāo)的選取應(yīng)反映和突出地域特征；

（5）指標(biāo)體系構(gòu)建應(yīng)具有實用性，可指導(dǎo)當(dāng)?shù)睾恿魃鷳B(tài)保護(hù)工作。

2.2 指標(biāo)體系構(gòu)建步驟

基于以上原則，針對利濟(jì)河的河流健康評價指標(biāo)體系構(gòu)建步驟如下：

（1）對研究區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研與基礎(chǔ)資料收集，包括河岸線調(diào)查、河流地貌調(diào)查、河流水文調(diào)查、生物多樣性調(diào)查等；

（2）在調(diào)研的資料基礎(chǔ)上，確立河流健康評價體系評價要素并根據(jù)評價要素及評價對象的流域特征選取評價指標(biāo)并構(gòu)建評價體系；

（3）參考相關(guān)文獻(xiàn)、案例以及咨詢相關(guān)專業(yè)的專家團(tuán)隊，對整個評價體系的合理性、針對性和科學(xué)性進(jìn)行復(fù)核，并適當(dāng)調(diào)整；

表2 健康河流指標(biāo)基準(zhǔn)點的確立

（4）針對指標(biāo)體系開展調(diào)查監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集工作；

（5）構(gòu)建指標(biāo)體系的評分標(biāo)準(zhǔn)，確定指標(biāo)層賦分權(quán)重以及要素準(zhǔn)則層的賦分權(quán)重；

（6）參照指標(biāo)賦分標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)對各項指標(biāo)進(jìn)行賦分并進(jìn)行權(quán)重計算，最終得到評價結(jié)果，指導(dǎo)河流的生態(tài)保護(hù)工作。

2.3 指標(biāo)體系構(gòu)建及指標(biāo)含義

根據(jù)云南山地中小河流特征，并參考《河湖健康評價指南》及國內(nèi)外相關(guān)研究，確定評價對象利濟(jì)河健康狀況評價要點包括：物理結(jié)構(gòu)、水文水質(zhì)、生物狀況、社會服務(wù)和管理狀況等5個要素，對以上5個評價要素進(jìn)行分解，選取出12個指標(biāo)對云南山地城市中小型河流健康狀況評價體系進(jìn)行構(gòu)建。各要素指標(biāo)見表1。

表1 云南山地城市中小河流健康評價指標(biāo)體系

2.4 指標(biāo)賦分標(biāo)準(zhǔn)

2.4.1 健康基準(zhǔn)點的確立

目前，關(guān)于河流健康基準(zhǔn)點的確立還存在一定的質(zhì)疑和爭議，一些學(xué)者認(rèn)為可將人類活動干擾前的自然河流基準(zhǔn)作為河流健康基準(zhǔn)點，但由于河流生態(tài)系統(tǒng)始終在不斷演變，人類活動不可消滅，我們永遠(yuǎn)無法恢復(fù)到原始的健康基準(zhǔn)狀態(tài)，并且我們認(rèn)為這個基準(zhǔn)點并不有利于社會以及生態(tài)文明的可持續(xù)發(fā)展。在借鑒國外經(jīng)驗及我國國情的基礎(chǔ)上，國內(nèi)學(xué)者提出了“可持續(xù)利用的良好生態(tài)河流的概念”，它既能強(qiáng)調(diào)河道生態(tài)系統(tǒng)的重要性又能兼顧河道適度開發(fā)的合理性。因此，本項目將我們希望河流達(dá)到的理想狀態(tài)作為河流健康的標(biāo)準(zhǔn)值，這個理想的狀態(tài)能平衡河流的生態(tài)保護(hù)與開發(fā)利用之間的沖突，兼顧生態(tài)性與社會功能性。

河流健康是一個相對的概念，它包含了人們對河流生態(tài)狀態(tài)改善的期望，所以河流健康的基準(zhǔn)是主觀的，但河流健康狀況的評價指標(biāo)以河流健康的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)作為賦分基準(zhǔn)點，這就要求河流健康基準(zhǔn)點的確立是可測量的、客觀的。

2.4.2 指標(biāo)賦分標(biāo)準(zhǔn)

河流健康狀況評價指標(biāo)的賦分主觀性較強(qiáng)。目前水利部針對我國國情發(fā)布的《河湖健康評價指南》（試行）中對各項評價指標(biāo)均有較為明確的賦值表，賦值表可作為我們進(jìn)行河流健康狀況評價指標(biāo)賦值的參考，但由于利濟(jì)河流域面積小，山地特色顯著，經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，城市內(nèi)河段距離較短，應(yīng)結(jié)合實際情況對賦分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以適應(yīng)河流地方特征。

（1）河流縱向連通指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

河流縱向連通指數(shù)根據(jù)單位河長內(nèi)影響河流連通性的建筑物或設(shè)施數(shù)量評價，賦分標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 河流縱向連通指數(shù)

（2）濱岸帶植被覆蓋率

濱岸帶植被覆蓋率為岸段植被覆蓋面積與岸段面積之比，植被覆蓋率賦分標(biāo)準(zhǔn)見表4。

表4 濱岸帶植被覆蓋率

（3）河岸帶寬度指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)水利部2019年印發(fā)的《河湖岸線保護(hù)與利用規(guī)劃編制指南（試行）》），適宜的左、右岸河岸寬度一般均應(yīng)大于河槽的0.4倍，一般可將其作為河岸寬度滿足要求的參照標(biāo)準(zhǔn)，但由于山地城市用地緊張，因此在此標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上適當(dāng)降低標(biāo)準(zhǔn)。河岸帶寬度指數(shù)是指寬度滿足要求的河岸長度與評價河段總長度之比。

表5 河岸帶寬度指數(shù)

（4）違規(guī)開發(fā)利用水域岸線程度

該指標(biāo)主要考慮入河排放口建設(shè)合規(guī)性、排放口布局合理性以及河岸是否存在污水直排、散排問題。對排放口建設(shè)合規(guī)性、排放口布局合理性進(jìn)行賦分，對于存在污水直排、散排等問題則進(jìn)行扣分。入河排放口的合規(guī)性以及合理性可依據(jù)研究對象河流的地表水功能區(qū)保護(hù)級別作為參照，按0～100分進(jìn)行賦分；污水入河問題則根據(jù)問題嚴(yán)重程度按5～50分進(jìn)行扣分。

（5）生態(tài)流量

本次采用由Nehring 1979年提出的R2-CROSS法計算最小棲息地流量，根據(jù)利濟(jì)河各斷面情況以及河道坡降，分別將平均水深的流量代入曼寧公式進(jìn)行計算，綜合粗糙系數(shù)按0.028計，計算結(jié)果利濟(jì)河最小棲息地流量為1.20 m3/s。生態(tài)流量確定后計算河流逐日水位滿足生態(tài)水位的百分比，指標(biāo)計算結(jié)果數(shù)即是對照的評分。

（6）水質(zhì)優(yōu)劣程度

本次將GB 3838-2022 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項目作為水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)項，再根據(jù)實測河流水質(zhì)指標(biāo)對照水質(zhì)類別標(biāo)準(zhǔn)限值作為水質(zhì)優(yōu)劣程度的賦分依據(jù)。評價時段內(nèi)最差水質(zhì)項目的水質(zhì)類別代表該河流的水質(zhì)類別。

表6 水質(zhì)類別

（7）水體自凈能力

溶解氧（DO）對水生動植物十分重要，因此選擇水中溶解氧濃度衡量水體自凈能力。根據(jù)經(jīng)驗及相關(guān)資料，取溶解氧≥6 mg/L作為水體自凈能力的基準(zhǔn)點，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行賦分。

表7 溶解氧

（8）魚類保有指數(shù)

將現(xiàn)狀魚類種數(shù)與1980年以前評價河湖的魚類種數(shù)（不含外來物種）比值作為魚類保有指數(shù)，用來評價現(xiàn)狀魚類種數(shù)與歷史參考點魚類種數(shù)的差異狀況。

表8 魚類保有指數(shù)

（9）水生植物群落狀況

本次研究按2～5 km一個斷面對河段進(jìn)行水生植物群落狀況評價，對斷面區(qū)域水生植物種類、數(shù)量、外來物種入侵狀況進(jìn)行調(diào)查，結(jié)合現(xiàn)場驗證，將斷面水生植物群落豐富程度進(jìn)行分級賦分。

表9 水生植物群落狀況分級

2.5 評價賦分權(quán)重

河流的健康狀況評價無論是指標(biāo)賦值層面還是各層級各要素的權(quán)重確定均具有較強(qiáng)的主觀性，且不同河流、地區(qū)的地貌、氣候、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各項特征條件不同，難以統(tǒng)一評價指標(biāo)的賦分權(quán)重標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)根據(jù)流域生態(tài)環(huán)境特征和評價指標(biāo)特點，充分考慮關(guān)鍵閾值且必須滿足法律法規(guī)的限定進(jìn)行權(quán)重取值，權(quán)重賦值后還需進(jìn)行專家咨詢等方法分類別進(jìn)行權(quán)重賦值的調(diào)整。本次評價對象的評價指標(biāo)權(quán)重賦值如表10所示。

表10 河流健康評價指標(biāo)權(quán)重賦值表

2.6 河流健康評價賦分計算方法

通過現(xiàn)場調(diào)研、信息采集等收集整理評價對象的各項指標(biāo)數(shù)據(jù)，根據(jù)指標(biāo)賦分標(biāo)準(zhǔn)對各項指標(biāo)進(jìn)行賦分，并確定各層級指標(biāo)賦分權(quán)重后對河流健康評價進(jìn)行賦分計算，計算時按照目標(biāo)層、準(zhǔn)則層及指標(biāo)層逐層加權(quán)的方法，方法如下：

式中：HSi—評價河流第i段河段河流評價健康狀況綜合分值；CWm—準(zhǔn)則層第m個準(zhǔn)則層的權(quán)重；ISn—指標(biāo)層第n個指標(biāo)的賦分分值；IWn—指標(biāo)層第n個指標(biāo)的權(quán)重。

整段評價對象河流的健康狀況綜合分值按照各個評價河段的長度作為權(quán)重進(jìn)行最終的分值計算，計算公式如下：

式中：HS—河流健康狀況綜合分值；HSi—評價河流第i段河段健康狀況評價綜合得分分值；Li—第i段評價河段的長度（km）。

2.7 評價結(jié)果分類

根據(jù)賦分計算結(jié)果將河流健康狀況分為五類，包括：一類河流（非常健康）、二類河流（健康）、三類河流（亞健康）、四類河流（不健康）、五類河流（惡劣狀態(tài)）。

表11 河流健康評價分類表

3 評價結(jié)果

3.1 研究區(qū)域河流健康狀況評價結(jié)果

根據(jù)不同河段特征及行政區(qū)劃等因素將研究區(qū)域河流分成三段，河段1長2.8 km，河段2長3.3 km，河段3長2.5 km。

根據(jù)上節(jié)確定的指標(biāo)評價體系，以2019年作為評估年，對利濟(jì)河城區(qū)段進(jìn)行分段評價，逐級加權(quán)，評價結(jié)果詳見表12。

表12 河流健康評價分類表

3.2 結(jié)果討論與分析

從計算結(jié)果看評價河段利濟(jì)河城區(qū)段（1、2、3段）河流的健康狀況綜合分值為53.94分，評價分類屬于不健康狀態(tài)。

（1）不同河段不同評價要素健康狀況分析

從圖1中分析可見，在河道物理結(jié)構(gòu)與水文水質(zhì)方面，各河段健康狀況差距較為明顯，上游處于郊區(qū)河段（1段）情況較為良好，其中城區(qū)河道物理結(jié)構(gòu)健康狀況明顯降低，河道連通性較差；生物狀況中，植物的多樣性和數(shù)量有一定差距，郊區(qū)上游段（1段）情況稍好，但總體差別不大；總體上河道的管理體制機(jī)制并不完善。

圖1 不同河段不同評價要素健康狀況分值示意圖

（2）不同河段河流健康狀況分析

從圖2中可見評價河段利濟(jì)河城區(qū)段中上游河段（1段）處于亞健康狀態(tài)，中下游兩段（2段、3段）均為不健康狀態(tài)，全段河流健康狀況不容樂觀。

圖2 不同河段河流健康狀況分值示意圖

（3）不同評價要素河流健康狀況分析

從圖3中可見，評價要素中社會服務(wù)功能分值最高，管理狀況最差，其他要素分值也并不理想。由此可見利濟(jì)河城區(qū)段社會服務(wù)功能突出，河道的開發(fā)利用程度高，但由于河道管理機(jī)制的欠缺，無科學(xué)的可持續(xù)開發(fā)利用規(guī)劃指導(dǎo)，導(dǎo)致河流生態(tài)健康狀態(tài)受人類活動的影響嚴(yán)重，水生態(tài)環(huán)境較差，亟需進(jìn)行河流生態(tài)修復(fù)。

圖3 不同評價要素健康狀況分值示意圖

3.3 結(jié)論與建議

河流健康狀況評價結(jié)果的可信度取決于指標(biāo)體系構(gòu)建的合理性以及信息采集的可靠性。本次研究依托于“昭通市城市黑臭水體治理示范城市建設(shè)項目”，采樣檢測均為專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行，數(shù)據(jù)可靠，但指標(biāo)體系的構(gòu)建有不可避免的主觀性，因此構(gòu)建指標(biāo)體系時在充分借鑒國內(nèi)外相關(guān)經(jīng)驗、參考《河湖健康評價指南》的基礎(chǔ)上應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)靥卣鳎嚓P(guān)專業(yè)專家進(jìn)行多次論證，以確保評價結(jié)果有較高的可信度。此外，目前沒有系統(tǒng)性的方法來驗證評價結(jié)果的可信度，該部分內(nèi)容仍需進(jìn)一步研究探索，使得河流健康狀況評價體系更加完整。