劉興強(qiáng)

(甘肅甘蘭水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730030)

1 引言

水，是人類的生命之源，而河湖，則可以看做是人類燦爛文明的搖籃。我國(guó)是人口大國(guó)，近些年來，隨著人口的持續(xù)增長(zhǎng)及一些不合理的開發(fā)，生態(tài)環(huán)境問題日益嚴(yán)重，而水環(huán)境污染為其中不可忽視的一點(diǎn)。美國(guó)于20世紀(jì)70年代，在清潔水法令中首次提出了“河湖健康”的概念[1]。我國(guó)則于2003年2月，在全球水伙伴中國(guó)地區(qū)委員會(huì)治水高級(jí)圓桌會(huì)議上，提出了建立“維持河流生命的基本水量”的概念，首次提出“河流生命”的理念[2]，由于河流自然、社會(huì)條件復(fù)雜，評(píng)估指標(biāo)體系不完善，水生生物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)資料匱乏等，我國(guó)的河湖健康評(píng)估工作起步較晚，但可以看出，在起步初期便已考慮到了人類活動(dòng)與河湖生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)關(guān)系問題[3]。2010年9月，水利部全面開始國(guó)內(nèi)重要河湖的健康評(píng)估工作，為了經(jīng)驗(yàn)的積累，做出重點(diǎn)突破，水利部計(jì)劃進(jìn)行試點(diǎn)的調(diào)研方式，總結(jié)我國(guó)河湖健康評(píng)估的基本方法和標(biāo)準(zhǔn)體系。河湖的生態(tài)環(huán)境健康問題已然迫在眉睫，河湖的生態(tài)健康與人類的日常生活也息息相關(guān)，開展重點(diǎn)流域的健康評(píng)估工作具有十分重要的意義。本文以石羊河流域?yàn)槔谄渖鷳B(tài)構(gòu)建實(shí)地考察的基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)流域進(jìn)行完整、科學(xué)的健康評(píng)價(jià)，旨在總結(jié)石羊河流域存在的環(huán)境問題并提供相應(yīng)的建議措施。

2 流域概況及評(píng)估方法

石羊河流域位于甘肅省河西走廊東部，總面積4.16萬km2，主要支流有大靖、古浪、黃羊、雜木、金塔、東大、西大等，河流補(bǔ)給來源為山區(qū)大氣降水和高山冰雪融水，產(chǎn)流面積1.11萬km2，多年平均徑流量15.60億m3。流域地勢(shì)南高北低，自西南向東北傾斜，流域深居大陸腹地，屬大陸性溫帶干旱氣候，全流域耕地3712 km2，農(nóng)林灌溉面積3176 km2，出山口和山區(qū)建有東大河、西大河、西營(yíng)、南營(yíng)、黃羊、大靖河、紅崖山等水庫(kù)和水電站工程。

河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立應(yīng)滿足科學(xué)認(rèn)知、數(shù)據(jù)獲得、評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)、相對(duì)獨(dú)立四項(xiàng)基本原則。石羊河流域健康評(píng)估指標(biāo)體系采用目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和河流指標(biāo)層3級(jí)體系，其中目標(biāo)層即為石羊河總體的健康狀態(tài)；準(zhǔn)則層分為5個(gè)方面，包括水文水資源(HD)、物理形態(tài)(PF)、水質(zhì)(WQ)、水生生物(AF)和社會(huì)服務(wù)功能(SS)；指標(biāo)層則是由準(zhǔn)則層內(nèi)各項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)成，定量為主，定性為輔。評(píng)估方法采用分級(jí)指標(biāo)評(píng)分法，逐級(jí)加權(quán)，綜合評(píng)分。河流健康分為5級(jí)，分別為理想狀況(80～100分)、健康(60～80分)、亞健康(40～60分)、不健康(20～40分)和病態(tài)(20分以下)。石羊河干流根據(jù)實(shí)際狀況，共分為3個(gè)評(píng)估河段，分別為石羊河武威市段(包括上游張掖市境內(nèi))、西營(yíng)河金昌市段、西營(yíng)河武威市段(包括張掖市段)。針對(duì)每個(gè)河段的每個(gè)準(zhǔn)則層所包含的指標(biāo)，按照河流實(shí)際調(diào)查狀況進(jìn)行評(píng)估后，按式(1)對(duì)五個(gè)準(zhǔn)則層進(jìn)行綜合評(píng)估。

RHIn=HDr×HDw+RSr×RSw+WQr×WQw+AFr×AFw+SSr×SSw

(1)

式中：RHIn為評(píng)估河段指標(biāo)和準(zhǔn)則層賦分；HD為水文水資源準(zhǔn)則層；PF為物理形態(tài)準(zhǔn)則層；WQ為水質(zhì)準(zhǔn)則層；AF為生物準(zhǔn)則層；SS為社會(huì)服務(wù)功能準(zhǔn)則層；下標(biāo)r代表其賦分，下標(biāo)w則代表其權(quán)重。在河段評(píng)估賦分基礎(chǔ)上，河流目標(biāo)層賦分按式(2)計(jì)算。

(2)

式中：RHI為評(píng)估河流賦分，SLn為評(píng)估河段河流長(zhǎng)度，km；RIVL為評(píng)估河流總長(zhǎng)度，km。

3 評(píng)估調(diào)查結(jié)果分析

3.1 水文水資源評(píng)估分析

根據(jù)實(shí)際情況，針對(duì)石羊河水文水資源特征，選取了徑流年際變差傾向率(AVR)、生態(tài)流量滿足程度(EF)2個(gè)指標(biāo)反映河流水文水資源狀況。AVR反映了現(xiàn)狀開發(fā)狀態(tài)下，評(píng)估河段不同年份年徑流的變化趨勢(shì)，EF是指為維持河流生態(tài)系統(tǒng)的不同程度生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能而必須維持的流量過程。水文水資源賦分及權(quán)重見圖1。

圖1 水文水資源賦分及權(quán)重圖

因氣候及人類活動(dòng)等原因，HD準(zhǔn)則層賦分11.6，河道的生態(tài)流量狀況不達(dá)標(biāo)。在石羊河流域上游的8條支流上建有7座水庫(kù)，對(duì)調(diào)節(jié)和蓄積中游農(nóng)業(yè)灌溉水，提高地表水資源的有效開發(fā)利用具有重要作用。但是，由于對(duì)水資源的完整性和下游生態(tài)需水量范圍的忽視，在水資源開發(fā)利用過程中對(duì)環(huán)境影響的評(píng)價(jià)被忽略。不加節(jié)制的砍伐、畜牧、采礦以及濫用水資源，再加上全球升溫導(dǎo)致的冰川萎縮減薄，石羊河流域水量入不敷出，出現(xiàn)徑流量減少等問題在所難免。

3.2 物理形態(tài)評(píng)估分析

物理結(jié)構(gòu)(PF)包括河流形態(tài)(RS)、河岸帶狀況(RSS)、河流連通阻隔狀況(RC)、天然濕地保留率(NWL)四個(gè)指標(biāo)層。RS在很大程度上可以代表河流生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。RSS是指河流水域與陸地相鄰生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡帶，包括河岸帶穩(wěn)定性、河岸帶植被覆蓋度兩方面。NWL則指現(xiàn)有濕地面積與歷史(1980s)狀況濕地面積的比例，天然濕地面積大小可以用來反映河流生態(tài)環(huán)境狀況的優(yōu)劣程度，濕地面積越大，河流的生態(tài)環(huán)境功能越健康。物理結(jié)構(gòu)賦分及權(quán)重見圖2。

圖2 物理形態(tài)賦分及權(quán)重圖

石羊河PF評(píng)估賦分為74.1分，較為健康。石羊河堤防及截彎取直現(xiàn)象少，河岸帶穩(wěn)定，河道形態(tài)變化不大。近16年來，流域植被整體呈增加趨勢(shì)，植被覆蓋度上升，河岸帶植被覆蓋好。流域內(nèi)水域面積總體呈增大-減小-增大的波動(dòng)變化趨勢(shì)，石羊河流域?yàn)榉枪喔葻o農(nóng)業(yè)地區(qū)，用于灌溉的水庫(kù)的修改導(dǎo)致下游河道生態(tài)流量不能滿足，對(duì)河道生態(tài)系統(tǒng)不利。

3.3 水質(zhì)評(píng)估分析

水質(zhì)狀況準(zhǔn)則層(WQ)包括溶解氧狀況(DO)和耗氧有機(jī)污染(OCP)兩個(gè)指標(biāo)。溶解氧的過剩和匱乏都會(huì)對(duì)水生生物造成危害，其值在4 mg/L～12 mg/L之間較好。OCP指導(dǎo)致水體中溶解氧大幅度下降的有機(jī)污染物。取兩者的較低值為WQ賦分。

WQ評(píng)估賦分為26分，為不健康狀態(tài)。流域內(nèi)上游各支流水質(zhì)總體良好。水環(huán)境在人類活動(dòng)影響大且開發(fā)程度高的地方污染情況較高，尤其是水資源的重復(fù)利用，地表水與地下水的多次轉(zhuǎn)化，造成地下水重復(fù)污染。由于工業(yè)污水、生活污水、河道兩側(cè)農(nóng)業(yè)化肥的過量使用和垃圾、廢棄物的隨意堆放，導(dǎo)致河道水質(zhì)超標(biāo)嚴(yán)重。同時(shí)，可能存在河道內(nèi)采砂行為，導(dǎo)致水體渾濁、影響水體水質(zhì)。

3.4 水生生物評(píng)估分析

水生生物準(zhǔn)則層(AL)包括底棲動(dòng)物完整性指數(shù)(BIBI)和魚類生物損失指數(shù)(FOE)兩個(gè)指標(biāo)。取兩者的較低值為AL賦分。

石羊河AL評(píng)分為35分，為不健康狀態(tài)。土著魚類物種豐富程度的下降主要是因?yàn)檫^度畜牧、過量捕撈、圍湖造田、水體污染及一些天災(zāi)如干旱、地震等一系列原因造成的。同時(shí)，水量的減少及水體的污染導(dǎo)致多數(shù)魚類的生殖環(huán)境被破壞，生物多樣性大大降低，許多物種瀕臨滅絕。

3.5 社會(huì)服務(wù)功能評(píng)估分析

社會(huì)服務(wù)功能(SS)包括水功能區(qū)達(dá)標(biāo)(WFZ)、水資源開發(fā)利用(WRU)及防洪(FLD)三個(gè)指標(biāo)。WFZ是指對(duì)評(píng)估河流包括的水功能區(qū)中水質(zhì)達(dá)標(biāo)個(gè)數(shù)比例。WRU表示流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)對(duì)水量的影響。FLD評(píng)估河道的安全泄洪能力，其中防洪工程措施和非工程措施的完善率是重要方面。社會(huì)服務(wù)功能賦分及權(quán)重見圖3。

圖3 社會(huì)服務(wù)功能賦分及權(quán)重圖

石羊河SS最終賦分為56.95，為亞健康。由于對(duì)水資源的不當(dāng)管理以及過度開發(fā)，石羊河流域社會(huì)對(duì)水資源的使用嚴(yán)重超過其承載能力，水環(huán)境日益惡化，河流徑流量減小，河道縮減，水位降低，沙漠化范圍擴(kuò)大，土壤礦化、鹽漬化，河道兩岸植被面積縮小，危害程度和范圍不斷加重。對(duì)水資源的不當(dāng)利用，使得生態(tài)平衡點(diǎn)遭到了破壞，流域內(nèi)社會(huì)服務(wù)功能大大降低。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，石羊河綜合賦分40.66分，河流不健康。石羊河是我國(guó)人口密集度最高、用水矛盾最突出的內(nèi)陸河流域之一，同時(shí)也是高水資源開發(fā)利用率且生態(tài)環(huán)境問題最嚴(yán)重的流域之一，存在的主要問題有：氣候變化和人類活動(dòng)導(dǎo)致的水資源量遞減，河道生態(tài)流量不達(dá)標(biāo)，水利工程對(duì)河道阻隔明顯，魚類資源呈退化趨勢(shì)，水資源開發(fā)利用強(qiáng)度高，水環(huán)境質(zhì)量問題等。近些年來，流域內(nèi)重點(diǎn)治理措施取得較為顯著的成效，但日益增長(zhǎng)的水量需求及水質(zhì)的要求，對(duì)水資源保障及恢復(fù)提出了更嚴(yán)更高的要求。本文提出以下幾點(diǎn)措施作為參考：一是進(jìn)一步嚴(yán)格水資源統(tǒng)一調(diào)度，持續(xù)推進(jìn)流域生態(tài)文明建設(shè)；二是更新水庫(kù)現(xiàn)有調(diào)度模式，實(shí)施生態(tài)調(diào)度；三是強(qiáng)化水功能區(qū)管理，改善流域水環(huán)境質(zhì)量狀況；四是進(jìn)一步加強(qiáng)建設(shè)石羊河生態(tài)綜合管理機(jī)構(gòu)，加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)和多部門協(xié)調(diào)合作；五是進(jìn)一步減緩漁業(yè)捕撈壓力，加強(qiáng)健康河流保護(hù)的宣傳工作，努力提高民眾生態(tài)保護(hù)意識(shí)。