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北方缺水河流生境質(zhì)量評(píng)價(jià)研究—以媯水河為例

2019-05-23 02:46薩茹拉劉來勝霍煒潔殷淑華李志萍
關(guān)鍵詞:水河河段生境

薩茹拉,劉來勝,霍煒潔,殷淑華,李志萍

(1.華北水利水電大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院,河南 鄭州 450046;2.中國水利水電科學(xué)研究院 水環(huán)境研究所,北京 100038)

1 研究背景

1980年代以來,我國西北、華北和東北地區(qū)的許多河流上游修建了水庫攔蓄徑流,加之北方地區(qū)干旱少雨,使得河道徑流量大大減少,部分河流在枯水期基本斷流,從而導(dǎo)致地表水資源可利用量減少,沿河區(qū)域地下水逐年降低,造成北方河流水資源短缺及生態(tài)環(huán)境惡化,主要表現(xiàn)在水資源采補(bǔ)失調(diào)、水體污染、河道干涸、水體流失、河道淤積堵塞、河床縮窄、灘地裸露、生物種群減少等方面[1]。北方河流水資源短缺及生態(tài)環(huán)境的退化不僅影響著水生生物的生存,也制約著毗鄰城市的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展,因此,對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)和保護(hù)顯得格外重要。河流生境作為水生生物賴以生存的環(huán)境,是河流生態(tài)系統(tǒng)最為關(guān)鍵的組成因素,也是維持河流健康及生態(tài)完整性的一個(gè)重要因素[2-3]。對(duì)河流開展科學(xué)、合理的生境質(zhì)量評(píng)價(jià)能夠識(shí)別和診斷流域水環(huán)境特征,保障河流水環(huán)境安全。同時(shí),開展河流生境質(zhì)量評(píng)價(jià)能夠?yàn)楹恿魃鷳B(tài)環(huán)境修復(fù)、河道整治工程以及河流健康恢復(fù)等提供依據(jù)[4-8]。

目前,河流生境評(píng)價(jià)方法大致可以分為水文水力學(xué)方法、河流地貌法、棲息地模擬法和綜合評(píng)估法4類[9]。國外的河流生境質(zhì)量評(píng)價(jià)以美國的快速生物監(jiān)測協(xié)議(RBPs)[10]、澳大利亞的河流狀況指數(shù)(ISC)[11]、英國的河流生境調(diào)查(RHS)[12-13]與河流地貌指數(shù)法(HGM)[14]、瑞典岸邊與河道環(huán)境細(xì)則(RCE)[15]、西班牙的水文地貌指標(biāo)(IHG)[16]和河岸帶質(zhì)量指數(shù)(BQI)[17]等的研究和實(shí)踐較具有代表性。國外的河流生境質(zhì)量評(píng)價(jià)研究多集中于物理生境評(píng)價(jià)、河岸生境評(píng)價(jià)、形態(tài)學(xué)評(píng)價(jià)以及水文情勢變化評(píng)價(jià),其中,英國和瑞典的兩種評(píng)價(jià)方法多用于自然狀態(tài)下河流生境評(píng)價(jià),形態(tài)學(xué)的評(píng)價(jià)關(guān)注時(shí)間尺度上的河段調(diào)整,水文情勢變化主要是對(duì)現(xiàn)有水文數(shù)據(jù)的處理或模型的使用[18]。國內(nèi)的生境評(píng)價(jià)起步較晚且發(fā)展緩慢,尚未形成統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和方法,也缺乏對(duì)流域、河段、水系、河流等不同空間尺度的河流生境質(zhì)量評(píng)價(jià),基本是綜合和提煉國外的相關(guān)研究形成的[19]。但不同國家和地區(qū)的自然地貌水文特征有所差異,河流生境質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系需在結(jié)合河流的地質(zhì)地形和特殊環(huán)境等特性下進(jìn)行,國內(nèi)不少研究者已意識(shí)到這一點(diǎn),并開展了廣泛的實(shí)踐研究。陳淼等[18]鑒于三峽庫區(qū)河流生境的特殊性,綜合水文情勢、河流形態(tài)和河岸帶生境三方面指標(biāo),同時(shí)增加能反映由于水位調(diào)度影響河流生境的指標(biāo),構(gòu)建了新的三峽庫區(qū)河流生境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;魏偉等[20]針對(duì)我國礦區(qū)河流的實(shí)際情況,構(gòu)建了涵蓋上覆水體、沉積物、水生生物和河流物理?xiàng)⒌刭|(zhì)量等要素的河流生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)的候選指標(biāo)體系;劉培斌等[21]在對(duì)北京山區(qū)典型河流的生態(tài)狀況調(diào)查基礎(chǔ)上,提出適于山區(qū)河流生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的方法。上述研究都基于小范圍研究區(qū)域特征制定修復(fù)措施,指標(biāo)選取及評(píng)價(jià)模型的選擇方面可能會(huì)存在指標(biāo)設(shè)置繁瑣、專業(yè)性強(qiáng)、一般調(diào)查人員難以快速掌握等問題。因此構(gòu)建適合北方缺水河流、且具有實(shí)際操作性的河流生境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法,并將該體系和方法應(yīng)用于北方典型缺水河流加以驗(yàn)證,對(duì)全面認(rèn)識(shí)河流生境具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本文綜合河流形態(tài)結(jié)構(gòu)、水質(zhì)水量、河岸帶狀況、景觀環(huán)境、水生生物5個(gè)方面的指標(biāo),構(gòu)建能夠綜合反映北方缺水干旱特點(diǎn)的河流生境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;確立各個(gè)層次下的指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),并運(yùn)用層次分析法對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)計(jì)算權(quán)重;最后以北京市延慶區(qū)的媯水河為例,利用建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和方法,開展河流生境質(zhì)量評(píng)價(jià)實(shí)證研究,確定媯水河現(xiàn)狀河流生境狀況,為媯水河生態(tài)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)管理服務(wù),同時(shí)也為我國北方地區(qū)河流生境質(zhì)量評(píng)價(jià)及河流生境管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和決策依據(jù)。

2 北方缺水河流生境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

2.1 指標(biāo)體系的確立立足于北方地區(qū)缺水河流的現(xiàn)狀,本研究的指標(biāo)選取不僅要反映該地區(qū)河流生境存在的共性問題,又要體現(xiàn)河流生境的差異性。在參考國內(nèi)外河流生境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上[19],結(jié)合北方河流生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境特點(diǎn),構(gòu)建了涵蓋河流形態(tài)結(jié)構(gòu)、水質(zhì)水量、河岸帶狀況、景觀環(huán)境、水生生物等多種特征的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,該體系分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層共三個(gè)層次(見表1)。其中,目標(biāo)層為河流生境質(zhì)量(A);準(zhǔn)則層為河流形態(tài)結(jié)構(gòu)(B1)、水質(zhì)水量(B2)、河岸帶狀況(B3)、景觀環(huán)境(B4)和水生生物(B5);指標(biāo)層為河道彎曲程度(C11)、河道護(hù)岸形式(C12)、河道生態(tài)水量滿足程度(C21)、水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)程度(C22)、河岸坡度(C31)、河岸帶寬度(C32)、河岸穩(wěn)定性(C33)、河岸帶土地利用類型(C34)、河岸帶人類干擾程度(C35)、河流自然程度(C41)、河岸植被覆蓋率(C42)、景觀小品多樣性(C43)和大型無脊椎動(dòng)物(C51),共13項(xiàng)。

2.1.1 河流形態(tài)結(jié)構(gòu) 河流的截彎取直、河道硬質(zhì)渠化和筑壩等人工造成的河流形態(tài)均一化和非連續(xù)化會(huì)改變河流蜿蜒的基本形態(tài)[22],大量使用混凝土、漿砌石等人工硬質(zhì)材料隔斷了水陸生態(tài)系統(tǒng)間的生物交流,削弱了水體護(hù)岸的原有自然風(fēng)貌、甚至破壞了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境,而生態(tài)護(hù)岸具有自然河岸的可滲透特點(diǎn),擁有一定的抗干擾和自我修復(fù)能力[23]。河道彎曲程度指標(biāo)閾值參考劉培斌等[21]對(duì)北京拒馬河河流生境評(píng)價(jià)體系中的標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.2 水質(zhì)水量 (1)河道生態(tài)水量滿足程度。國內(nèi)外學(xué)者提出了多種關(guān)于生態(tài)流量的計(jì)算方法,國外生態(tài)流量的計(jì)算方法大致可以分為歷史流量法、水力定額法、棲息地定額法共4類[24],國內(nèi)主要參照《水電水利建設(shè)項(xiàng)目河道生態(tài)用水、低溫水和過魚設(shè)施環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)指南(試行)》(環(huán)評(píng)函[2006]4號(hào))中的水文法、水力學(xué)法、組合法、生境模擬法、綜合法、生態(tài)水力學(xué)法。但上述大部分計(jì)算方法需要的專業(yè)性較強(qiáng),不利于基層工作人員實(shí)際操作,因此,在生態(tài)流量閾值確定方面以Tennant方法為基礎(chǔ),同時(shí)參照蒙大拿法[24-25]。(2)水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)達(dá)標(biāo)程度。水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)達(dá)標(biāo)程度能夠反映受城市化進(jìn)程和旅游業(yè)發(fā)展影響下的河流水質(zhì)狀況,以《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)》作為評(píng)價(jià)依據(jù),考慮北方地區(qū)有河皆枯、有水皆污的特點(diǎn),將地表水Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)設(shè)為最好標(biāo)準(zhǔn),劣Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)設(shè)為最差標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.3 河岸帶狀況 河岸帶是河流生態(tài)系統(tǒng)與陸地生態(tài)系統(tǒng)連接的重要紐帶,其特殊的生境使其具有明顯的邊緣效應(yīng),能為各種生物提供棲息地,并具有較高的生物多樣性。

(1)河岸坡度。河岸坡度是一項(xiàng)形態(tài)指標(biāo),坡度較小的岸堤,雨水流速較小,有利于植被對(duì)面源污染的攔截,還能為陸生生物提供更大的生境面積,容納更多生物[26],坡度較大的直立河岸有可能發(fā)生崩塌,河岸坡度越小越好。

(2)河岸帶寬度。河岸帶寬度對(duì)緩沖污染物、調(diào)節(jié)氣候、提供陸生生境以及景觀娛樂價(jià)值等生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的發(fā)揮具有重要的影響,陳吉泉、鄧紅兵、夏繼紅等[27-29]就河岸帶寬度對(duì)河岸生境、生物保護(hù)等的影響以及河岸帶寬度的設(shè)定開展了一系列研究,結(jié)果表明利用河岸帶寬度評(píng)估北方河流城市化后河岸帶狀況與自然狀況的差距,有利于今后從該角度改善河流生境狀況。其閾值參考佟星星等[30]對(duì)長春市伊通河生境質(zhì)量評(píng)價(jià),基于河岸帶寬度與河寬的比值對(duì)河岸帶寬度進(jìn)行評(píng)價(jià),河流兩岸植被帶寬度與河寬的比值大于1為最佳,小于0.1為最差。

(3)河岸穩(wěn)定性。河岸穩(wěn)定性是表征河岸受水流侵蝕作用而遭到?jīng)_刷變形的過程[24],常用侵蝕率表示,穩(wěn)定的河岸不僅可以防止岸坡水土流失,還能防止河道出現(xiàn)淤積現(xiàn)象。如王雁等[25]以侵蝕率小于10%作為評(píng)價(jià)南水北調(diào)東線工程徐州段河流生境評(píng)價(jià)河岸穩(wěn)定性的最佳標(biāo)準(zhǔn),以大于80%作為最差標(biāo)準(zhǔn)。

(4)河岸帶土地利用類型。河岸帶土地利用類型的變化直接影響流域涵養(yǎng)水源的能力,對(duì)水生生物群落、河岸帶管理和河流生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)都至關(guān)重要,趙霏、李麗娟等[31-32]通過對(duì)太子湖、北京市典型再生水利用河流研究證實(shí)了土地利用與河岸帶物種多樣性密切相關(guān)這一觀點(diǎn)。

(5)河岸帶人類干擾程度。人類在河岸帶范圍內(nèi)的活動(dòng)會(huì)對(duì)河濱岸帶生境產(chǎn)生較大干擾,甚至?xí)茐闹脖辉斐伤亮魇В绊懞拥郎锏纳姝h(huán)境[26],研究人為活動(dòng)對(duì)河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的干擾程度有助于人類評(píng)價(jià)和保護(hù)河流生境。

2.1.4 景觀環(huán)境 (1)河流自然程度。河流自然程度反映的是河流作為生態(tài)系統(tǒng)所具有的本質(zhì)特征,即保持河流生態(tài)系統(tǒng)活性和生機(jī)的能力[33],由于受人類強(qiáng)烈干擾導(dǎo)致河流逐漸偏離了其自然狀態(tài),一定程度上出現(xiàn)水系衰退、連通受阻、河流功能下降以及水環(huán)境惡化等水資源和水環(huán)境問題,視覺上更能真切直觀的感受河流遭受的人為改造和破壞。(2)河岸植被覆蓋率。河岸植被是河岸生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,茂密的河岸植被不僅可以吸收和截留污染物,還能夠控制河岸侵蝕、截留地表徑流、泥沙和養(yǎng)分,具有保護(hù)河流水質(zhì)、調(diào)節(jié)河流微氣候及水溫的作用,因此植被覆蓋程度越高越好,以高于80%設(shè)為最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn),低于10%設(shè)為最差標(biāo)準(zhǔn)。(3)景觀小品多樣性。景觀小品造景是綠地空間的重要設(shè)計(jì)部分,構(gòu)筑具有地域文化、生態(tài)保護(hù)、宜景宜人的綠色空間對(duì)于實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展具有重大作用[34]。

2.1.5 水生生物 大型底棲無脊椎動(dòng)物是最常用的監(jiān)測對(duì)象,對(duì)水質(zhì)有良好的指示作用,是當(dāng)前國際上使用較廣的水質(zhì)生物評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.2 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)與指標(biāo)權(quán)重根據(jù)生境質(zhì)量狀況優(yōu)劣程度,每項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)采用十分制,生境狀況越好,賦予的分值就越高,依次按照10~9、8~7、6~5、4~3、2~1打分,如表1所示。定量和定性指標(biāo)分值分別通過標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法和目測評(píng)分法獲取。

采用層次分析法(AHP)確定指標(biāo)權(quán)重,通過咨詢相關(guān)專家將各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較,確定其相對(duì)重要性并給出判斷值,并使用Matlab軟件輔助計(jì)算[29],結(jié)果見表2。

2.3 評(píng)價(jià)方法參考王強(qiáng)、陳淼、佟星星[13,18,30]等人的文獻(xiàn),對(duì)評(píng)價(jià)體系的各級(jí)指標(biāo)層得分值采用加權(quán)平均法來計(jì)算,二級(jí)指標(biāo)(即準(zhǔn)則層)評(píng)分利用加權(quán)平均法對(duì)三級(jí)指標(biāo)(即指標(biāo)層)得分進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算公式如下:

式中:Bi為二級(jí)指標(biāo)得分;Cij為三級(jí)指標(biāo)得分;μCij為三級(jí)指標(biāo)Cij的權(quán)重;n為5,代表二級(jí)指標(biāo)總數(shù);m為2或5或3或1,代表各二級(jí)別下的三級(jí)指標(biāo)總數(shù)。

表1 北方缺水河流生境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)

表2 河流生境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系權(quán)重值

一級(jí)指標(biāo)(即目標(biāo)層)評(píng)分利用加權(quán)平均法對(duì)二級(jí)指標(biāo)(即準(zhǔn)則層)得分進(jìn)行計(jì)算,得到河流生境質(zhì)量綜合指數(shù),將總得分乘以10以區(qū)分各監(jiān)測樣點(diǎn)分值間的差異,計(jì)算公式如下:

式中:A為一級(jí)指標(biāo)得分,此值代表河流生境現(xiàn)狀;Bi為二級(jí)指標(biāo)得分;μBi為二級(jí)指標(biāo)Bi的權(quán)重;n為5,代表二級(jí)指標(biāo)總數(shù)。

參考陳淼、鄭丙輝以及王建華[18,35-36]等采用的生境質(zhì)量分級(jí)方法,即根據(jù)生境質(zhì)量指數(shù)的分布范圍劃分河流生境等級(jí),本研究最終得分范圍為10~100,小于25%分位數(shù)值的為好,介于25%和40%之間為較好,介于40%和55%之間為一般,介于55%和70%之間的為較差,大于70%分位值的為最差,以此劃定河流生境質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(見表3)。

表3 河流生境質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

3 媯水河流域河流生境評(píng)價(jià)

3.1 研究區(qū)概況媯水河位于北京市延慶區(qū),地處華北平原北部,屬于海河流域永定河水系,是官廳水庫的三大入庫河流之一。該河發(fā)源于延慶區(qū)境內(nèi)東部山區(qū),自東向西橫貫延慶川區(qū)盆地。河道彎曲,干流全長約74.4 km,平均河寬5~250 m,流域面積1062.9 km2。多年平均年徑流量1.18億m3,汛期徑流量達(dá)0.58億m3,枯水期最小流量0.3 m3/s。沿途有古城河、蔡家河、三里河、佛峪口溝等9條支流匯入,受枯水期影響,古城河、蔡家河常年有基流,其余支流生態(tài)基流常年不足。

研究區(qū)屬大陸季風(fēng)氣候區(qū),屬溫帶與中溫帶、半干旱與半濕潤的過渡地帶,年平均氣溫8℃,年平均降水量503.8 mm,降水在年內(nèi)、年際和地區(qū)間分布不均衡,汛期6~9月降水量約占全年降水量的80%,水資源量時(shí)空分布不均,是北方地區(qū)典型的缺水性河流。

受區(qū)域地理環(huán)境的影響,河流不同河段發(fā)揮的自然生態(tài)功能和社會(huì)服務(wù)功能有所差異,因此,結(jié)合研究區(qū)四周地勢較高以山地為主,中部地勢較低屬平原區(qū)的特點(diǎn),將媯水河干流和蔡家河劃分為緩坡型河段,古城河劃分為山區(qū)型河段,三里河劃分為城區(qū)型河段。

3.2 監(jiān)測點(diǎn)位及方法選取媯水河干流和3條支流(三里河、蔡家河、古城河)上的13個(gè)具有代表性的監(jiān)測點(diǎn)位開展河流生境調(diào)查,見圖1。其中,屬于緩坡型河段的有樣點(diǎn)R1~R5、R8~R10,屬于城區(qū)型河段的有樣點(diǎn)R6~R7,屬于山區(qū)型河段的有樣點(diǎn)R11~R13。

圖1 研究區(qū)樣點(diǎn)分布

實(shí)地調(diào)查工作于2018年5~6月進(jìn)行,調(diào)查方法參考英國河流棲息地調(diào)查(RHS)和《河流生態(tài)調(diào)查技術(shù)方法》,結(jié)合研究區(qū)河流生境實(shí)際情況,在每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)取200 m長、左右河岸帶各100 m寬的代表性河段作為生境調(diào)查單元。采用從上游到下游步行的方法,使用手持GPS儀記錄調(diào)查路線的經(jīng)緯度和海拔。目測法判定河道彎曲程度、護(hù)岸形式、水量充滿河道程度、河岸坡度等情況,并拍攝照片輔助記錄。在每個(gè)采樣點(diǎn)同步采集底棲動(dòng)物樣品和水樣,樣品的采集與處理按照下述方法進(jìn)行。

(1)水樣。現(xiàn)場利用水質(zhì)多參儀(YSI)測定表層水溫、pH、DO、總?cè)芙庑怨腆w(TDS),同時(shí)采集總磷(TP)、化學(xué)需氧量(CODCr)等化學(xué)指標(biāo)。水樣的保存和預(yù)處理嚴(yán)格按照《水和廢水監(jiān)測分析方法》中的相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行。為減小系統(tǒng)誤差,以上樣品均重復(fù)測定3次,數(shù)據(jù)分析過程取3次測定結(jié)果的平均值。

(2)底棲動(dòng)物。采用改良式彼得生采泥器采集底泥,用40目金屬篩過濾,用鑷子挑取篩上全部肉眼所看到的底棲動(dòng)物,用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%酒精固定帶回實(shí)驗(yàn)室。每個(gè)采樣點(diǎn)重復(fù)收集3次,按照不同斷面的動(dòng)物類別稱重、計(jì)數(shù),其中,軟體動(dòng)物可肉眼直接鑒定,寡毛類和搖蚊幼蟲固定后在顯微鏡下鑒定[37]。

3.3 評(píng)價(jià)結(jié)果與分析從調(diào)查水系來看,研究區(qū)域13個(gè)監(jiān)測樣點(diǎn)的河流生境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)分值26~93之間,等級(jí)水平差距大。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù),在13個(gè)監(jiān)測樣點(diǎn)中75分以上為“好”的監(jiān)測點(diǎn)有6個(gè),占46.2%;60~75分為“較好”等級(jí)的監(jiān)測點(diǎn)有2個(gè),占15.4%;45~60分為“一般”的監(jiān)測點(diǎn)有1個(gè),占7.7%;30~45分為“較差”等級(jí)的監(jiān)測點(diǎn)有3個(gè),占23.1%;30分以下為“最差”等級(jí)的監(jiān)測點(diǎn)有1個(gè),占7.7%(見圖2)。從評(píng)價(jià)結(jié)果總體來看,媯水河干流及3條支流生境質(zhì)量整體較好。其中,為好和較好等級(jí)的樣點(diǎn)均處于上游河段,在中下游河段生境質(zhì)量分值逐步下降,在支流三里河段生境質(zhì)量分值達(dá)到最低,到下游蔡家河河段生境質(zhì)量分值雖有下降但是仍處于“好”的等級(jí)。1000 mL水樣固定后放置于密封采樣容器中,置于4℃保溫箱帶回實(shí)驗(yàn)室,測定氨氮

圖2 研究區(qū)河流生境質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果

從不同類型河段的生境質(zhì)量平均得分來看,緩坡型河段的生境質(zhì)量明顯優(yōu)于山區(qū)型河段和城區(qū)型河段,等級(jí)為“好”,而山區(qū)型和城區(qū)型河段均屬于“較差”等級(jí)(見表4)。

表4 不同類型河段生境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

在緩坡型河段中,樣點(diǎn)R2、R3、R4、R5生境質(zhì)量等級(jí)為“好”,河道水量較多,大型無脊椎動(dòng)物的種類和數(shù)量也較為豐富,周圍均為繁茂的森林植被,受人類活動(dòng)影響較?。粯狱c(diǎn)R1生境質(zhì)量一般,水量較小,且河岸缺乏有效的植被緩沖帶;樣點(diǎn)R8、R9、R10處生境質(zhì)量等級(jí)為“好”,水量相對(duì)其他河段較大,河岸周圍自然植被覆蓋度高,樣點(diǎn)R8附近水域有人工修筑的棧道、觀景平臺(tái),景觀小品呈現(xiàn)多樣化。屬于山區(qū)型河段的樣點(diǎn)R11、R12、R13,河岸具有一定坡度,受人類活動(dòng)影響較小,但缺水?dāng)嗔鲗?dǎo)致該河段生物種類稀少,河流嚴(yán)重脫離自然程度。屬于城區(qū)型河段的樣點(diǎn)R6、R7的生境等級(jí)分別為“最差”和“較差”,主要原因是支流三里河穿越延慶城區(qū),受人為干擾影響較為嚴(yán)重,不僅水量較小,水體富營養(yǎng)化問題嚴(yán)重,河水渾濁或有腥臭味,河道明顯受到破壞,嚴(yán)重脫離自然狀態(tài),加之河岸帶周邊土地利用類型多為建筑和居民區(qū),人類活動(dòng)對(duì)河流影響較大,造成該河段生境質(zhì)量較差。

4 結(jié)果與討論

4.1 北方缺水河流生境評(píng)價(jià)指標(biāo)選取適宜性分析在河流生境質(zhì)量評(píng)價(jià)中,指標(biāo)的選取和權(quán)重的設(shè)置是重要環(huán)節(jié)之一,尤其針對(duì)特定區(qū)域來說,不同指標(biāo)的選擇和賦權(quán)的偏差程度都會(huì)直接影響評(píng)價(jià)結(jié)果。本研究充分考慮了北方缺水河流的特點(diǎn),如不同河段生境的空間異質(zhì)性、生態(tài)基流難以保障、土地短缺導(dǎo)致人為活動(dòng)擠占河道嚴(yán)重等突出問題,結(jié)合已有參考文獻(xiàn)中關(guān)于河流生境和生態(tài)健康評(píng)價(jià)的相關(guān)成果,遴選了河流形態(tài)結(jié)構(gòu)、水質(zhì)水量、河岸帶狀況、景觀環(huán)境和水生動(dòng)物5個(gè)準(zhǔn)則層和13個(gè)指標(biāo)層,在指標(biāo)選擇上刪去了已有學(xué)者建立的評(píng)價(jià)體系中流速、流態(tài)、寬深比、脈沖流量等專業(yè)性較強(qiáng)的指標(biāo),納入了生態(tài)學(xué)指標(biāo)。指標(biāo)構(gòu)建的原則遵循“適用、實(shí)用”原則,既能夠較全面地反映北方缺水河流生境的限制性因素,又能在實(shí)際河流管理中能夠應(yīng)用。

4.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建對(duì)媯水河生態(tài)治理的指導(dǎo)作用利用構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系對(duì)媯水河進(jìn)行了評(píng)價(jià),從評(píng)價(jià)結(jié)果來看,媯水河河流生境質(zhì)量整體較好。13個(gè)監(jiān)測樣點(diǎn)中生境質(zhì)量等級(jí)為好和較好的樣點(diǎn)約占62%,生境質(zhì)量等級(jí)為好、較好、一般、較差、最差的河段比例分別為46.2%、15.2%、7.7%、23.1%、7.7%。緩坡型河段生境質(zhì)量明顯優(yōu)于山區(qū)型河段和城區(qū)型河段,從生境質(zhì)量平均分值來看,緩坡型河段的生境等級(jí)為“好”,山區(qū)型和城區(qū)型河段的生境等級(jí)均為“較差”。

從媯水河河流生境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)結(jié)果來看,水質(zhì)水量是影響河流生境綜合分值的重要因素,其次是人類活動(dòng)干擾程度。在一定程度上,生態(tài)水量不足會(huì)直接影響河流大型無脊椎動(dòng)物的豐富程度、河岸穩(wěn)定性和河道彎曲程度等評(píng)價(jià)指標(biāo),還會(huì)間接影響其他指標(biāo)。支流古城河生境質(zhì)量較差,主要原因在于河流斷流導(dǎo)致河道生態(tài)水量滿足程度不夠。支流三里河生境質(zhì)量差的主要原因是受人類生產(chǎn)生活的影響較大,作為排水河道,密集的人類活動(dòng)導(dǎo)致河道嚴(yán)重被侵占,三里河濕地公園濕地功能也逐步退化。通過利用構(gòu)建的河流生境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和方法對(duì)媯水河河流生境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),其評(píng)價(jià)結(jié)果較為真實(shí)的反映了研究區(qū)域的實(shí)際調(diào)查情況,在今后流域水生態(tài)保護(hù)和管理工作中應(yīng)設(shè)法向河道補(bǔ)水,使河道生態(tài)水量滿足生物生存,同時(shí)控制好人類活動(dòng)對(duì)生境的負(fù)面影響,逐步恢復(fù)河流自然生態(tài)功能和社會(huì)服務(wù)功能。

5 結(jié)論

本文構(gòu)建了北方缺水河流生境質(zhì)量評(píng)價(jià)體系和方法,并在媯水河進(jìn)行了應(yīng)用,評(píng)價(jià)結(jié)果與媯水河生境現(xiàn)狀具有較好的一致性,具體結(jié)論如下:(1)構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系在指標(biāo)選擇上不僅注重體現(xiàn)區(qū)域特點(diǎn),而且,強(qiáng)調(diào)自然屬性的同時(shí)融入了社會(huì)屬性。為更科學(xué)合理的評(píng)價(jià)北方缺水河流生境現(xiàn)狀,引入了河流形態(tài)結(jié)構(gòu)、水質(zhì)水量、河岸帶狀況、景觀環(huán)境、水生生物5個(gè)方面13項(xiàng)指標(biāo),既充分考慮了區(qū)域缺水特點(diǎn),又增加了能夠反映造景效果的“景觀小品多樣性”,“河流自然程度”指標(biāo),更突顯其在河流生態(tài)系統(tǒng)中的社會(huì)服務(wù)功能和生態(tài)服務(wù)功能;(2)構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系通過在媯水河實(shí)證研究,結(jié)果表明該評(píng)價(jià)體系能夠較好地反映媯水河不同河段生境狀況,具有較好的適用性和實(shí)用性。本文確立的評(píng)價(jià)方法主要基于河流生境實(shí)地調(diào)查,評(píng)估河流生境狀況,評(píng)價(jià)指標(biāo)大都無需精確測量和繁瑣計(jì)算,調(diào)查結(jié)果亦不受調(diào)查人員專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備影響,具備很好的可操作性和實(shí)踐性;(3)構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系具有一定局限性,尚需進(jìn)一步優(yōu)化完善。本研究構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系僅在媯水河流域進(jìn)行了實(shí)證研究,實(shí)踐應(yīng)用方面明顯不足,指標(biāo)設(shè)置仍有待進(jìn)一步改進(jìn)。由于北方缺水河流的特點(diǎn)多樣化,如水量大小、污染來源、水源特點(diǎn)、河流自身特點(diǎn)等,因此,應(yīng)通過持續(xù)的研究對(duì)評(píng)價(jià)體系不斷修訂和完善,針對(duì)不同的河段增減優(yōu)化評(píng)價(jià)指標(biāo),調(diào)整權(quán)重,構(gòu)建更為完備的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,以更好地推動(dòng)北方缺水河流的生境保護(hù)和管理工作。

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