繆萍萍 ，石 維 ， 張 浩 ，周緒申

（1.水利部海河水利委員會水資源保護(hù)科學(xué)研究所，300170，天津；2.海河流域水資源保護(hù)局，300170，天津；3.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，210098，南京；4.海河流域水環(huán)境監(jiān)測中心，300170，天津)

河流健康的概念起源于20世紀(jì)70年代美國清潔水法令。2003年2月，李國英在全球水伙伴中國地區(qū)委員會高級會議上提出 “河流生命”的理念。河流健康評估是實(shí)施河流管理的手段，水利部辦公廳于2010年和2011年先后印發(fā)了《全國重要河湖健康評估（試點(diǎn)）工作大綱》和《河流健康評估指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)與方法（試點(diǎn)工作用）》，開始了我國河流健康評估工作。永定河是京津冀地區(qū)重要的水源涵養(yǎng)區(qū)和生態(tài)廊道，作為受人類影響最高的河流之一，永定河面臨水資源過度開發(fā)和環(huán)境承載力下降的問題，制約了京津冀地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會健康發(fā)展。以永定河生態(tài)修復(fù)為目標(biāo)，構(gòu)建有針對性的永定河健康評估指標(biāo)體系，科學(xué)評估永定河健康水平，對于維系永定河健康生命具有重要意義。

一、研究區(qū)概況

永定河上游有洋河、桑干河兩大源頭，分別發(fā)源于內(nèi)蒙古高原南部和山西高原北部，地跨內(nèi)蒙古、山西、河北、北京、天津等5?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市），流域面積4.70萬km2，占海河流域總面積近三分之一。桑干河和洋河于河北省懷來縣匯合，經(jīng)三家店流入華北平原東部。三家店即為永定河流域山區(qū)、平原分界，其中山區(qū)流域面積4.51萬km2，占永定河流域總面積的95.8%。永定河是流經(jīng)北京市的最大河流，對于北京氣候調(diào)節(jié)、保水阻沙具有舉足輕重的作用，被稱為北京的“母親河”。

永定河是我國人類活動強(qiáng)度最高的地區(qū)之一，其天然水文過程已經(jīng)受到人為因素的深刻影響。2016年國家發(fā)展改革委、水利部和原國家林業(yè)局共同印發(fā)的《永定河綜合治理與生態(tài)修復(fù)總體方案》提出將永定河恢復(fù)成為“流動的河、綠色的河、清潔的河、安全的河”的治理目標(biāo)，描繪了河道清水長流、湖泊蕩漾漣漪、沿岸綠樹連綿、城鄉(xiāng)山川相融的自然風(fēng)貌藍(lán)圖。

二、面向修復(fù)目標(biāo)的健康評估指標(biāo)體系

“流動的河、綠色的河、清潔的河、安全的河”是針對當(dāng)前永定河面臨的河流斷流、生態(tài)退化、水質(zhì)污染、防洪隱患等問題提出的愿景化治理目標(biāo)，其內(nèi)涵十分豐富，可以作為永定河健康評估指標(biāo)體系構(gòu)建的準(zhǔn)則。

“流動的河”首先要求流域具有一定的水源涵養(yǎng)能力，下墊面產(chǎn)匯流規(guī)律與歷史狀態(tài)相比未發(fā)生重大變化。其次要求河道未受到水利工程阻隔影響或現(xiàn)有水利工程具有完備的生態(tài)設(shè)施和生態(tài)調(diào)度規(guī)則，河道內(nèi)生態(tài)需水基本得到滿足，河流具有縱向連通性和水體流動性。在治理目標(biāo)中，“流動的河”可以用生態(tài)用水保障程度、流量過程變異程度、河道現(xiàn)狀水面面積占比、河流連通阻隔狀況等指標(biāo)表征。

“綠色的河”指河岸帶受人類活動擾動較小，生境良好。綠色河流生態(tài)廊道貫通，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，河流具有較好的生態(tài)功能，可以用河岸帶植被覆蓋度、浮游植物污生指數(shù)、底棲動物BI指數(shù)、魚類生物損失指數(shù)等指標(biāo)表征。

“清潔的河”指河流水環(huán)境質(zhì)量狀況良好，復(fù)氧條件好，自凈能力強(qiáng)。水體中各類污染物處于生態(tài)環(huán)境可以接受的濃度水平。清潔的河可以用溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量等指標(biāo)表征。

“安全的河”一方面指河道防汛設(shè)施完善，能夠抵御一定標(biāo)準(zhǔn)的洪水；另一方面指河流各水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)，能夠滿足不同行業(yè)、不同用水部門的用水安全，可以用堤防達(dá)標(biāo)率、水功能區(qū)達(dá)標(biāo)指標(biāo)表征。綜上，構(gòu)建永定河健康評估指標(biāo)體系如表1。

三、指標(biāo)計(jì)算及標(biāo)準(zhǔn)劃分

1.“流動的河”準(zhǔn)則層

流量過程變異程度由評估年逐月徑流量與天然月徑流量的平均偏離程度表達(dá)。天然月徑流量采用水文模型對河流天然徑流量進(jìn)行還原。生態(tài)水量保障程度用逐月基本生態(tài)需水量滿足程度進(jìn)行計(jì)算?；旧鷳B(tài)需水量是為維持河流生態(tài)環(huán)境功能不喪失所需要的最小水量。河道現(xiàn)狀水面面積占比為河道現(xiàn)狀水面面積與河流左右堤防或歷史最高洪水位左右岸間面積的比值。河流連通阻隔狀況主要調(diào)查評估河流上的水利工程對魚類等生物物種遷徙及水流與營養(yǎng)物質(zhì)傳遞阻斷狀況。按照阻隔情況分為四類情況：完全阻隔（斷流）、嚴(yán)重阻隔（無魚道、下泄流量不滿足生態(tài)基流要求）、阻隔（無魚道、下泄流量滿足生態(tài)基流要求）、輕度阻隔（有魚道、下泄流量滿足生態(tài)基流要求）。

表1 永定河健康評估指標(biāo)體系

2.“綠色的河”準(zhǔn)則層

河岸帶植被覆蓋度基于歸一化植被指數(shù)（NDVI）進(jìn)行提?。桓∮沃参镂凵笖?shù)是根據(jù)浮游植物指示種及相應(yīng)數(shù)量的多寡來進(jìn)行生物學(xué)評價的指數(shù)；底棲動物BI指數(shù)是根據(jù)國內(nèi)已建立和核定的底棲動物分類單元的耐污值及相應(yīng)數(shù)量的多寡來進(jìn)行評價；魚類生物損失指數(shù)指評估河段內(nèi)魚類種數(shù)現(xiàn)狀與歷史參考系魚類種數(shù)（不包括外來種）的差異狀況，反映流域開發(fā)后，河流生態(tài)系統(tǒng)中頂級物種受損狀況。

3.“清潔的河”準(zhǔn)則層

溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、氨氮等指標(biāo)采取監(jiān)測值，依據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3838—2002）進(jìn)行賦分評估。

4.“安全的河”準(zhǔn)則層

堤防達(dá)標(biāo)率指標(biāo)采用達(dá)標(biāo)堤防長度占堤防總長度的比例計(jì)算；水功能區(qū)達(dá)標(biāo)指標(biāo)采用達(dá)標(biāo)水功能區(qū)個數(shù)占水功能區(qū)總數(shù)的比例計(jì)算。

指標(biāo)量化方法和等級劃分見表2。

四、指標(biāo)體系的應(yīng)用

在桑干河、洋河以及永定河干流上布設(shè)采樣點(diǎn)21個（圖1），采樣點(diǎn)S1～S21依次為水磨頭村、西朱莊村、新橋村、固定橋、東冊田村、揣骨瞳大橋、大渡口村、朝陽寺村、付家夭村、友誼水庫壩上、東洋河村、第九屯村、太平寨村、響水鋪、懷來官廳水庫壩上、三家店、固安縣永定河橋、羅古判村、屈家店閘上、東堤頭閘上、永定新河閘上。

水文資料收集了石匣里、響水堡、三家店3個水文站1956—1995年的逐月天然徑流資料和實(shí)測徑流資料。遙感資料采集了覆蓋整個監(jiān)測區(qū)的9景中等空間分辨率15 m的Landsat 8遙感影像，覆蓋典型河段的10景國產(chǎn)高分一號2 m融合遙感影像。水質(zhì)資料監(jiān)測了2017年的汛期（8月）和非汛期（5月）各點(diǎn)位的氨氮（NH3-N）、化學(xué)需氧量（COD）、五日生化需氧量（BOD5）和溶解氧（DO）。 水生生物方面采集了各點(diǎn)位浮游植物和底棲動物樣本，進(jìn)行了魚類種類野外調(diào)查及走訪當(dāng)?shù)貪O民。

采用上文介紹的河湖健康評估指標(biāo)體系，根據(jù)收集到的各類數(shù)據(jù)對各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評估分級，結(jié)果見表3。

從評估結(jié)果可以看出當(dāng)前永定河健康面臨的主要問題有以下幾點(diǎn)。

①水資源量減少，下游河段生態(tài)水量嚴(yán)重不足。根據(jù)實(shí)測水文數(shù)據(jù)，在永定河三家店斷面以下常年缺水，特別是盧溝橋河段以下幾乎全年干涸。

②河流連通性較差，閘壩生態(tài)調(diào)度有待加強(qiáng)。永定河水系有眾多水庫大壩、水閘、攔河壩和橡膠壩，使整個河系水體連通性較差，阻隔了魚類等生物的洄游等行為。

③水生動物多樣性不高。本次調(diào)查顯示，永定河系野生魚類物種多樣性與以往調(diào)查結(jié)果相比明顯下降，河道受水體污染及人工干擾影響，野生魚類種類少，且數(shù)量較少。

表2 指標(biāo)量化方法和等級劃分

圖1 永定河系及采樣點(diǎn)位示意圖

五、結(jié) 語

“流動的河、綠色的河、清潔的河、安全的河”是永定河綜合治理的總要求，本文以此為準(zhǔn)則，參考國內(nèi)外相關(guān)研究構(gòu)建了面向生態(tài)修復(fù)目標(biāo)的健康評估指標(biāo)體系。通過對永定河水系的健康診斷，發(fā)現(xiàn)生態(tài)水量不足、河流廊道水力聯(lián)系差、水生生物多樣性低等問題，需要采取以下措施：一是采取恢復(fù)生態(tài)基流措施，統(tǒng)一調(diào)度水資源，恢復(fù)生態(tài)基流，保持河流連續(xù)性，并在魚類等水生生物的索餌、產(chǎn)卵洄游期間，創(chuàng)造通道，用以增加河流的水生生物多樣性狀況。二是加強(qiáng)流域節(jié)水管理，量水而行。在各項(xiàng)社會發(fā)展規(guī)劃中，充分考慮當(dāng)?shù)厮Y源條件，適時調(diào)整經(jīng)濟(jì)布局和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。實(shí)行總量控制、定額管理，促進(jìn)水資源的節(jié)約和保護(hù)。三是嚴(yán)格防治水污染，控制污染物排放總量。污染治理要由末端處理改為源頭控制，實(shí)行總量控制，加強(qiáng)對入河排污口的管理，不達(dá)標(biāo)禁止排放。

表3 永定河健康評估成果