摘要:
為系統準確評估河流的健康狀況,科學診斷出影響河湖健康的水環(huán)境、水生態(tài)問題,以貴州省六盤水市月亮河為研究對象,綜合考慮月亮河的生態(tài)屬性和社會屬性,將月亮河分為2個評價河段,分別從“盆”“水”“生物”“社會服務功能”出發(fā),通過實地走訪調研和監(jiān)測,建立了月亮河健康評價指標體系,采用層次分析法對月亮河的健康內涵進行研究,探討了其岸線自然狀況、水域岸線開發(fā)利用程度、岸線管理情況等指標,進一步評估了月亮河的健康狀態(tài)、健康等級與管護短板,針對性提出了具體的解決措施,研究成果可為推進月亮河的保護與管理提供思路。
關鍵詞:
河流健康; 生態(tài)屬性; 社會屬性; 月亮河; 六盤水市
中圖法分類號:TV85
文獻標志碼:A
DOI:10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.07.015
文章編號:1006-0081(2024)07-0086-07
0 引 言
人類社會因水而生、因水而興,解決好“盛水的盆”和護好“盆中的水”,一直是國內外學者研究的熱點問題之一。早在20世紀70年代,美國提出河湖健康的概念,經過幾十年的發(fā)展,河湖健康已從簡單的生態(tài)自然屬性,逐漸拓展延伸到社會服務屬性。Karr[1]從物理、化學和生物的完整性方面進行探索,提出了河流健康評價思路,為建立河湖健康評價標準、系統地開展河湖健康評價奠定了基礎。Fairweather[2]和Boulton[3]指出河流健康應包含社會、經濟和政治等多方面,在維護河流健康生命的前提下,河流應為人類提供適度可開發(fā)的經濟價值。Vugteveen等提出以發(fā)揮河流的綜合效益為目標,探討了健康河流本質是要能滿足人類社會和經濟發(fā)展的需要[4-6]。
在建立河湖健康評價模型方面,大量的學者開展了研究,提出了預測模型法[7-8]、WFD評價體系[9]、多參數法[10]、Delphi法、熵值修正G2法等方法[11-15]研究河流的健康狀態(tài)。張朝[16]以大溪河為研究對象,分別從河流形態(tài)結構、水環(huán)境狀況、水生生物狀況等5個準則層16個指標分析了河流的健康狀況;黃德治[17]、陳紅等[18]通過建立多指標評價體系對河流開展“健康診斷”,系統分析了河流的生態(tài)功能和社會功能,提出了水域岸線管理、水生生物保護、生態(tài)流量泄放等多方面保護對策。林嘉瑭[19]運用AHP-熵權法與AHP-DEMATEL兩種主客觀權重確定法確定河流評價指標權重,探討了推動河湖水環(huán)境質量、兩岸水景觀和流域水文化的對策措施。程帥等[20]采集多個典型斷面浮游植物,定量分析了生物完整性指數,指出部分河段(斷面)受污染的成因,為精準施策、科學防治提供了依據。
綜合來看,河湖健康評價方法上各有優(yōu)劣,但加之人類活動的影響,難以全面完整衡量。本文以貴州省六盤水市月亮河為研究對象,從河湖的“盆”“水”“生物”“社會服務功能”4個方面綜合考慮,以“美麗幸福河湖”為標準,定量化河湖健康的各項指標,分析研究河湖健康狀態(tài),探討提升月亮河水生態(tài)、水環(huán)境對策措施。
1 研究區(qū)概況
六盤水市月亮河地處烏蒙山脈東南坡、黔西高原中山峽谷地帶,地勢總體西高東低、北高南低。海拔高程范圍1 300~1 900 m,屬中山-低中山地貌。月亮河是珠江流域西江水系北盤江一級支流,發(fā)源于水城區(qū)陡箐鄉(xiāng)茨沖村石門坎,由北向南流經水城區(qū)陡箐鄉(xiāng)、蟠龍鎮(zhèn)、猴場鎮(zhèn),以及六枝特區(qū)中寨鄉(xiāng),于六枝特區(qū)中寨鄉(xiāng)扁朝村坡腳匯入北盤江,全長58 km,流域面積1 026 km2,流域屬亞熱帶夏濕春干溫暖氣候,冬無嚴寒夏無酷暑。月亮河主要支流有通仲河和花德河,流域呈羽毛狀分布。
2 河流健康評價方法與內容
2.1 河流健康評價方法
按照水利部和貴州省水利廳印發(fā)的《河湖健康評價指南(試行)》《貴州省河湖健康評價指南(試行)》要求對月亮河開展健康評價。通過資料收集和實地調查,采取層次分析法研究月亮河的生態(tài)功能和社會服務功能,從月亮河“盆”“水”“生物”“社會服務功能”的健康內涵出發(fā),將月亮河劃分為不同的評價河段,確定不同的監(jiān)測斷面,選取出具有代表性的評價指標,構建月亮河健康評價模型,進一步量化月亮河的生態(tài)屬性和社會屬性,最終得到月亮河健康狀態(tài),具體技術路線如圖1所示。
2.2 評價指標權重
分別從“盆”“水”“生物”3個準測層分析月亮河的生態(tài)屬性,從“社會服務功能”準測層分析月亮河的社會屬性。其中“盆”準測層研究河流縱向連通指數、岸線自然狀況、違規(guī)開發(fā)利用水域岸線程度;“水”準測層研究生態(tài)流量滿足程度、水質優(yōu)劣程度、水體自凈能力;“生物”準測層僅研究魚類保有指數;“社會服務功能”準測層研究月亮河公眾滿意度、岸線利用管理指數、防洪達標率。按照“盆”“水”“生物”“社會服務功能”中各評價指標的相對重要程度,分別確定評價指標的百分比,如圖2所示。河流的健康狀態(tài)分級,如表1所示。
3 評價指標體系
3.1 盆
3.1.1 河流縱向連通指數
河流縱向連通指數是指評價的單位河段內影響河流連通性的建筑物或構筑物數量,其中能正常運行的生態(tài)流量與過魚設施不在統計范圍內,計算公式為
G=NL×100(1)
式中:G為河流縱向連通指數,個/100km;N為影響河流連通性的建筑物或設施數量,個;L為評價的河流長度,km。當G≥1.2,得分為0;G=0,0.25,0.5,1時,依次得分100,60,40,20,介于其間采用線性內插法計算。
3.1.2 岸線自然狀況
岸線自然狀況由河岸穩(wěn)定性和岸線植被覆蓋率來表征。河岸穩(wěn)定性從河流護岸完備性、河岸基質及坡腳沖刷強度進行分析賦分,計算平均值作為河岸穩(wěn)定性得分。河流護岸完備性指護岸工程結構完整性與破損程度,河岸基質分為基巖、巖土、黏土及非黏土,坡腳沖刷程度根據河岸變形破壞程度與水土流失現狀劃分為無沖刷痕跡、輕度沖刷、中度沖刷和重度沖刷4種。岸線植被覆蓋率是指植被覆蓋面積占評價河岸帶面積的比例,計算公式為
PCr=∑ni=1AciAai×100(2)
式中:PCr為岸線植被覆蓋率;Aci為岸段i的植被覆蓋面積,km2;Aai為岸段i的岸帶面積,km2。對于已完成岸線保護與利用規(guī)劃的河流,可根據臨水控制線與外緣控制線之間的河岸帶面積與河帶內植被覆蓋的面積計算其岸線植被覆蓋率,如圖3(a)所示;對于未完成岸線保護與利用規(guī)劃的河流,可將評價河流劃分為上、中、下游不同的評價河段,隨機設置1~2個斷面,在調查斷面處沿河的上下游各延伸1.5 m,橫向從臨水邊界線向外延伸3 m,形成左右岸各1個3 m×3 m的評估單元,計算各評估單元植被覆蓋率,最終計算平均值作為河流植被覆蓋率,如圖3(b)所示。岸線植被覆蓋率指標賦分標準如表2所示。
分別獲取河岸穩(wěn)定性和岸線植被覆蓋率后,采取權重分析法計算岸線自然狀況:
BH=BSr+BSw+PCr+PCw(3)
式中:BH為岸線狀況賦分;BSr為河岸穩(wěn)定性賦分;BSw為河岸穩(wěn)定性權重;PCr為岸線植被覆蓋率賦分,取值為0.4;PCw為岸線植被覆蓋率權重,取值為0.6。
3.1.3 違規(guī)開發(fā)利用水域岸線程度
違規(guī)開發(fā)利用水域岸線程度綜合考慮了入河排污口規(guī)范化建設率、入河排污口布局合理程度和河流“四亂”狀況共3項指標,各項權重分別為0.2,0.2,0.6。其中,入河排污口規(guī)范化建設率是指規(guī)范化建設的入河排污口數量占入河排污口總數的比例,可劃分為優(yōu)、良、中、差、劣5種,依次賦分100,90~100,60~90,20~60,0~20;入河排污口布局合理程度從飲用水源保護區(qū)排污口設置情況與排污口污水帶長度進行綜合分析,根據對水環(huán)境的影響程度,從無影響到嚴重影響,依次賦分100,70~90,50~70,30~50,0~30。河流“四亂”狀況,主要從河湖“四亂”整改完成狀況進行賦分,整改率100%得100分,整改率90%得80分,整改率80%得60分,低于80%不得分,不存在整改問題得100分。最終計算3項加權平均分,獲得違規(guī)開發(fā)利用水域岸線程度總分。
3.2 水
3.2.1 生態(tài)流量滿足程度/流動性指數
對于常年有流量的河流,宜采用生態(tài)流量滿足程度進行表征,分別計算豐半年及枯半年最小日均流量占相應時段多年平均流量的百分比,取二者的最低賦分值為河流生態(tài)流量滿足程度賦分。對未設置水文監(jiān)測站的河流,采用流動性指數指標替換生態(tài)流量滿足指標進行評價。流動性指數表征河流的流動性狀況,通過測定評估河流斷面平均流速,按代表斷面平均流速結果進行賦分,賦分標準如表3所示。
3.2.2 水質優(yōu)劣程度
按照SL 219-2018《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》與GB 3838-2002《地表水環(huán)境質量標準》開展水樣采樣布點、監(jiān)測處理與水質評價,評價時段內最差水質項目的水質類別代表該河流的水質類別,水質優(yōu)劣程度賦分如表4所示。當有多個水質項目濃度均為最差水質類別時,分別進行評分計算,取最低值。
3.2.3 水體自凈能力
溶解氧(DO)對水生動植物十分重要,過高和過低的DO對水生生物均造成危害。本文選取水中溶解氧濃度衡量水體自凈能力,賦分標準如表5所示。當溶解氧濃度超過當地大氣壓下飽和值的110%時,此項為0分。
3.3 生 物
本文選取魚類保有指數反映河流的生物內涵,通過分析現狀魚類種數與歷史參考點魚類種數的差異狀況,按式(4)計算:
FOEI=FOFE×100(4)
式中:FOEI為魚類保有指數,%;FO為評價河湖調查獲得的魚類種類數量(剔除外來物種),種;FE為1980年以前評價河湖的魚類種類數量,種。魚類保有指數賦分標準如表6所示,介于其間采用線性內插法計算。
3.4 社會服務
3.4.1 公眾滿意度
通過采用問卷調查的方法,獲取公眾對河流環(huán)境、水質水量、涉水景觀等滿意程度,調查人數不少于30人,最終得分取參與評分公眾的平均值。當評分<80時,應詳細說明不滿意原因或存在的問題;當評分<60時,應對公眾進行回訪核實情況,必要時可抽取5%~10%的人群作為回訪對象。賦分標準如表7所示。
3.4.2 岸線利用管理指數
岸線利用管理指數包括河流岸線保護完好程度Ru和生態(tài)護岸占比Ra,權重分別為0.6與0.4,即岸線利用管理指數為Ru×0.6+Ra×0.4。河流岸線保護完好程度為
Ru=Ln-Lu+L0Ln×100(5)
式中:Lu為已開發(fā)利用岸線長度,km;Ln為岸線總長度,km;L0為已利用岸線經保護完好的長度,km。傳統護岸指主要采用砌石、鋼筋混凝土等硬質材料砌筑的護岸。生態(tài)護岸指采用天然石材、植物、木材、多孔性混凝土等材料砌筑的護岸。包括自然原型護岸、自然型護岸和多自然型護岸等,生態(tài)護岸占比計算公式為
Ra=LaLa+Lb×100(6)
式中:La為生態(tài)護岸長度,km;Lb為傳統護岸長度,km。
3.4.3 防洪達標率
河流的防洪達標率表征的是河流堤防防洪達標情況,通過計算達到防洪標準的堤防長度占堤防總長度的比例,獲得評價河流的防洪達標率。當有堤防交叉建筑物時,應考慮堤防交叉建設物防洪標準達標比例,并按式(7)計算。當無相關規(guī)劃對防洪達標標準規(guī)定時,可參照GB 50201-2014《防洪標準》確定。賦分標準如表8所示。
FDRI=RDARD+SLSSL×12×100(7)
式中:FDRI為河流防洪工程達標率,%;RDA為河流達到防洪標準的堤防長度,m;RD為河流堤防總長度,m;SL為河流堤防交叉建筑物達標個數;SSL為河流堤防交叉建筑物總個數。
4 評價結果
4.1 河流指標體系評價結果
根據《河湖健康評價指南(試行)》《貴州省河湖健康評價指南(試行)》對河流健康評價的分段要求,結合月亮河水文特征、河床及河濱帶形態(tài)、水質狀況、水生生物特征及流域經濟社會發(fā)展特征的相同性和差異性等實際情況,考慮將月亮河分為上游、下游2部分評價河段,上游評價河段為河源至牛角田,河長28 km;下游評價河段為牛角田至月亮河匯入北盤江匯口斷面,河長30 km。
通過實地走訪調查和監(jiān)測,月亮河上下游評價河段僅設有生態(tài)流量或生態(tài)水量保障建筑物,上游評價河段左右岸以巖土為主,建有河堤長約6 800 m,護岸完備性95%左右,岸坡傾角5°~50°,多為15°,河岸局部有輕度沖刷;下游評價河段左右岸以巖土為主,建有河堤長約1 300 m,護岸完備性98%左右,岸坡傾角5°~65°,多為20°,河岸局部有輕度沖刷痕跡,河岸結構存在松動發(fā)育跡象和輕度的水土流失。月亮河兩岸植被為灌木林地,有少量的喬木林、零星喬木,干流規(guī)模以上排污口有4處,河流“四亂”問題清理整治及時。由于月亮河水文站建站時間較短,難以采用長序列計算生態(tài)流量滿足程度,本文考慮使用流動性指數表征河流的流動狀況,反映生態(tài)流量滿足程度。月亮河水質斷面監(jiān)測結果顯示,月亮河水質為Ⅲ類,采集記錄到月亮河現狀本土魚類有3科16種,歷史上有記錄的魚類共18種;對月亮河沿河群眾發(fā)放調查問卷95份,依據《水城區(qū)月亮河河道管理范圍劃界報告》調查了跨河穿河建筑物36個,并進一步測算了防洪達標情況。按照實地調查走訪和監(jiān)測結果,結合式(1)~(7)計算,得到月亮河上下游評價河段河流指標值見表9,各指標大小對比見圖4。
從表9與圖4可以看出,月亮河上下游流通性好、水體自凈能力優(yōu)、防洪能力強,河流左右岸沿河群眾公眾滿意度高,魚類種類較多、水質較好,而岸線自然狀況較差,原因是上下游河流兩岸的植被覆蓋率較低。從上游評價河段來看,河流岸線自然狀況、違規(guī)開發(fā)利用水域岸線程度、流動性和岸線利用管理情況在不同程度上損害了月亮河上游河段水環(huán)境、水生態(tài);從下游評價河段來看,河流的岸線自然狀況、岸線利用管理限制了月亮河下游河段的河流健康。
4.2 準則層評價結果
按照圖2河流健康評價各指標層權重大小,結合表9,可以得到月亮河上、下游評價河段“盆”“水”“生物”“社會服務功能”的評價結果,如表10所示。
4.3 綜合評價結果
根據上下游評價河段各準則層計算結果,采用式(8)計算月亮河上下游河段評價結果,考慮月亮河上下游評價河段長度不同,月亮河全河段河流健康結果按式(9)計算:
RHIi=Piζ+Siζ+Wiζ+Fiζ(8)
RHI=∑ni=1(RHIi×li)∑ni=1li(9)
式中:i為評價河流的第i段,i=1,2,3,…;RHIi為某河段評價結果,Pi為某河段“盆”的評價結果,Si為某河段“水”的評價結果,Wi為某河段“生物”的評價結果,Fi為某河段“社會服務功能”的評價結果,ζ為各準則層的權重,取ζ=0.25;RHI為全河段評價結果,li為某河段的長度。計算得到,月亮河上下游評價河段評價結果分別為80.89,85.04;月亮河全河段綜合評價結果為82.57,現屬于二級健康河流。
5 結論與對策
本文以貴州省月亮河為研究對象,采用理論與實踐、定性和定量分析相結合的方法,將月亮河分為上下游2段,制定了適合月亮河健康評價的指標體系,通過對月亮河健康診斷,得到以下結論與對策。
(1) 從月亮河的自然狀況、生態(tài)系統特征和社會服務功能出發(fā),構建了由“盆”“水”“生物”“社會服務功能”4個準則層和“河流縱向連通指數”“生態(tài)流量滿足程度”“防洪達標率”等10個指標層組成的健康評價指標體系,確定了準則層和評價指標的賦分標準,并采用分級指標評分法、逐級加權進行月亮河健康綜合評分,得到月亮河為“健康”類型、河流等級為“二級河流”。
(2) 月亮河上下游流通性好、水體自凈能力優(yōu)、防洪能力強,河流左右岸沿河群眾公眾滿意度高,魚類相對豐富、水質較好,受耕地影響,月亮河兩岸的植被覆蓋率較低,岸線自然狀況較差。為此,要強化水土流失綜合治理,大力推進坡耕地治理和生態(tài)清潔小流域建設,嚴格水土保持方案審批,依法加強人為水土流失監(jiān)管,加快推進水土流失重點治理,強化水土保持事中事后監(jiān)管,在嚴守耕地保護紅線的前提下,適時適度植綠造綠,提升植被覆蓋率。
(3) 水體污染問題,表現在水里,根源在岸上。月亮河規(guī)模以上排污口均位于上游評價河段,入河排污口建設較規(guī)范,排污口布局較合理、日排污量較小,但月亮河沿線部分農戶生活污水、畜禽養(yǎng)殖污水存在零散入河,尤其是汛期來臨時,農業(yè)面源污染、枯枝落葉、白色垃圾隨水入河,影響河湖水質健康。為此,要以河湖長制為抓手,嚴格落實最嚴格水資源管理制度,嚴守水資源保護利用“三條紅線”,采取“明察暗訪”“四不兩直”等方式扎實開展入河排污口動態(tài)監(jiān)管、農業(yè)面源污染防治、黑臭水體排查整治等工作,推動水污染問題及時發(fā)現和有效整治,改善河流水質促進生態(tài)安全。
(4) 評估期內,月亮河兩岸采用天然石材、多孔性混凝土等材料砌筑的護岸占比約為32.1%,生態(tài)護岸比例低,岸線管理一般;涼風洞斷面附近平均流速約為 0.085 m/s,河流的流動性一般。為此,要在滿足防洪要求和不占基本農田和生態(tài)紅線的前提下,考慮采用自然型護岸建設,提高河道生態(tài)護岸率。同時,要科學配置水資源,有效泄放水庫生態(tài)流量,及時補充河流水量,保障生態(tài)用水需求,大力推動水系連通工程,建設水美鄉(xiāng)村,強化水資源利用,發(fā)揮水資源能效。
參考文獻:
[1] KARR J R.Defining and measuring river health[J].Freshwater Biology,1999,41(2):221-234.
[2] FAIRWEATHER P G.State of environment indicators of river health:exploring the metaphor[J].Freshwater Biology,1999,41:211-220.
[3] BOULTON A J.An overview of river health assessment:philosophies,practice,problems and prognosis[J].Freshwater Biology,1999,41(2):469-479.
[4] VUGTEVEEN P,LEUVEN R S E W,HUIJBREGTS M A J,et al.Redefinition and elaboration of river ecosystem health:perspective for river management[J].Hydrobiologia,2006,565(1):289-308.
[5] 楊文慧,嚴忠民,吳建華.河流健康評價的研究進展[J].河海大學學報(自然科學版),2005(6):5-9.
[6] 何興軍,李琦,宋令勇.河流生態(tài)健康評價研究綜述[J].地下水,2011,33(2):63-66.
[7] WRIGHT J F,SUTCLIFFE D W,FURSE M T,et al.Assessing the biological quality of fresh waters:RIVPACS and other techniques[M].Ambleside:Freshwater Biological Association,2000.
[8] 陰琨,李中宇,趙然,等.松花江流域水生態(tài)環(huán)境質量評價研究[J].中國環(huán)境監(jiān)測,2015,31(4):26-34.
[9] 歐陽莉莉,韓遷,何鑫,等.岷江成都段水生態(tài)健康評價研究[J].環(huán)境科學研究,2021,34(7):1654-1662.
[10] 劉明典,陳大慶,段辛斌,等.應用魚類生物完整性指數評價長江中上游健康狀況[J].長江科學院院報,2010,27(2):1-6,10.
[11] 劉祥,陳凱,王敏,等.基于O/E模型和化學-生物綜合指數的淮河流域關鍵斷面生態(tài)健康評價[J].環(huán)境科學學報,2017,37(7):2767-2776.
[12] 彭斌,顧森,趙曉晨,等.廣西河流水生態(tài)安全評價指標體系探究[J].中國水利,2016(3):46-49.
[13] 黃夢婷,李建國.基于層次分析法的河湖健康評價研究[J].水利技術監(jiān)督,2023(2):13-15,64.
[14] 張祖鵬,張澤賢,劉思遠,等.太湖流域河流健康評價指標體系研究及應用 [J].人民長江,2023,54 (11):8-15.
[15] 劉千禧,金琪華,喬海娟,等.基于熵值修正G2法的改進多指標河流健康評價 [J].人民長江,2023,54 (9):68-75
[16] 張朝.重慶市河流健康指標體系的構建與評價研究[D].重慶:重慶交通大學,2012.
[17] 黃德治.西藏林芝市河湖健康評價工作實踐與經驗探討 [J].水利水電快報,2022,43 (12):116-120,135.
[18] 陳紅,陸志華,李濤,等.太湖健康評價指標體系演變與評價實踐[J].中國水利,2023(19):62-67.
[19] 林嘉瑭.河長制下河流健康評價及應用[D].鄭州:華北水利水電大學,2019.
[20] 程帥,左新宇,李同慶,等.基于浮游植物完整性指數的三峽庫區(qū)小江河流健康評價 [J].水利水電快報,2021,42 (2):54-60.
(編輯:張 爽)
River health assessment of Moon River of Liupanshui City in Guizhou Province,China
YANG Guosheng,DU Wei,TANG Dayu,ZHANG Long
(Liupanshui Water Affairs Bureau,Liupanshui 532000,China)
Abstract:
To systematically and accurately evaluate the health status of rivers and scientifically diagnose the water environmental and ecological issues affecting river health,this study focused on the Moon River in Liupanshui City,taking into account its ecological and social attributes. The river was divided into two assessment sections,and separate assessed from basin,water,biology,and social service function prospect. Through field research and monitoring,we developed an index system for assessing the health of Moon River. Employing the analytic hierarchy process,we delved into the river′s health essence,examining indicators such as the natural condition of its shoreline,the extent of shoreline development and utilization,and shoreline management. We further assessed the river′s health status,level,protection gaps and proposing specific solutions. The research results can provide a reference for enhancing the protection and management of Moon River.
Key words:
river health; ecological attributes; social attributes; Moon River; Liupanshui City