更新时间:2023-03-11 20:16
河流健康评价,是在河流健康内涵分析的基础上,针对河流的自然功能、生态环境功能和社会服务功能,根据河流的基本特征和个体特征,建立由共性指标和个性指标构建的河流健康评价指标体系,并提出由河段至河流整体的评价方法。
人类在开发利用河流的过程中,由于保护不够或滥加利用,许多河流出现污染、断流等现象,河流生态系统退化,影响了河流的自然和社会功能,破坏了人类的生态环境,
甚至出现了严重不可逆转的生态危机,对社会的可持续发展构成严重威胁。直至20世纪30年代,人们环境意识觉醒,河流健康问题逐步引起人们的重视。在20世纪50~90年代,人类开始意识到河流生态系统健康的影响因素众多,包括大型水利工程、污染、城市化等,提出河流生态需水的概念和评价方法,通过调控、维持河道生态流量保护河流生态系统健康;随后提出了水生态修复措施,包括河道物理环境、生物环境、物理化学指标等,并利用栖息地、藻类、大型无脊椎动物、鱼类等评价河流生态系统的健康进而提出了河流生态系统健康的概念。构建河流生态系统健康科学评价指标体系、评价方法和关键指标,对开展河流生态系统健康评价具有重要意义。
河流健康内涵 河流健康概念源于20世纪80年代西方发达国家河流生态保护活动中的生态系统健康概念。但是目前国内外对河流健康的含意还尚未明确。作为人类健康的类比概念,各国各专业学者由于国家的社会经济条件、自然地理状况、人文背景、河流状况等的差异而形成不同的理解。总体上看,对其概念内涵认识上的分歧主要集中在是否包括社会服务功能及包含的程度。随着研究的深入,认为健康的河流不但保持生态学意义上的完整性,还应强调对社会服务功能的发挥。
河流健康应包括河流的自然状态健康以及能提供良好的生态环境、社会服务功能。然而在我国目前的社会经济背景条件下,几大流域人口密集,水资源高度开发,难以实现河流自然、生态、社会服务各项功能都达到理想状态。因此,从我国实际状况出发,我国河流的健康应是在河流一定的自然结构合理和生态环境需求的条件下,能提供较为良好的生态环境及社会服务功能,满足人类社会相应时期内可持续发展的需求,即在保持河流的自然、生态功能与社会服务功能的一种均衡状态下达到的河流健康。为此我们定义河流健康内涵为:在人类的开发利用和保护协调下,保持河流自然、生态功能与社会服务功能相对均衡发挥的状态,河流能基本实现正常的水、物质及能量的循环及良好的功能,包括维持一定水平的生态环境功能和社会服务功能,满足人类社会的可持续发展需求,最终形成人类对河流的开发与保护保持平衡的良性循环。
河流的功能 水循环是地球上最重要、最活跃的物质循环之一。河流水系是陆地水循环的主要路径,是陆地和海洋进行物质和能量交换的主要通道。源源不断的地表径流和可容纳一定径流的物理通道是河流的基本构件。对于诸如黄河这样的较大外流河,河道内连续而适量的河川径流使“海洋—大气—河川—海洋”之间的水循环得以连续,使“大气水—地表水—土壤水—地下水—大气水”之间的水转换得以保持,使陆地和海洋之间的物质和能量交换得以维持平衡;容纳水流的河床和基本完整的水系使地表径流能够在不改变水循环主要路径情况下完成从溪流到支流、干流和大海的循环过程,使依赖于河川径流的河流生态系统得以维持。
河流的自然功能
在没有人类干预情况下,伴随着沿河流水系不断进行的水循环,水流利用其自身动力和相对稳定的路径,实现从支流到干流再到大海的物质输送(主要是水沙搬运)和能量传递,即水沙(包括化学盐类)输送是河流最基本的功能。在河流水沙输送和能量传递过程中,河床形态在水沙作用下不断发生调整、入河污染物的浓度和毒性借助水体的自净作用逐渐降低、源源不断的水流和丰富多样的河床则为河流生态系统中的各种生物创造了繁衍的生境,因此,河流的河床塑造功能、自净功能和生态功能可以视为其水沙输送和能量传递转换功能的外延。以上功能与人类存在与否没有关系,故系河流的自然功能。河流水系中的适量河川径流是河流自然功能维持的关键,通过水循环,陆地上的水不断得以补充、水资源得以再生。正是有了水体在河川、海洋和大气间的持续循环或流动,有了地表水、地下水、土壤水和降水之间的持续转换和密切联系,才有了河床和河流水系的发育,以及河流生态系统的发育和繁衍。
河流的社会经济功能
随着人类活动的增加、利用和改造自然能力的提高,人们充分发挥河流的自然功能,给河流赋予了功能的扩展,包括泄洪功能、供水功能、发电功能、航运功能、净化环境功能、景观功能和文化传承功能等,这些功能可称为河流的社会经济功能。河流的社会经济功能是河流对人类社会经济系统支撑能力的体现,是人类维护河流健康的初衷和意义所在。河流的自然功能是河流生命活力的重要标志,并最终影响人类经济社会的可持续发展。人类赋予河流以社会功能,但人类活动加大和人类价值取向不当又使自然功能逐渐弱化,最终制约其社会功能的正常发挥,影响人类经济社会的可持续发展。以黄河为例,1986-2006年,在黄河天然径流量只有约450亿m3情况下,人类消耗的黄河水量却一直维持在290~300m3左右、重点河段的洪水量级消减了40%~70%、入黄污染物总量增加了一倍,结果使黄河的水沙输送功能、生态功能和自净功能等大幅度降低,由此引起的主槽萎缩、二级悬河加剧、断流频繁、水质和生态恶化等问题不仅严重损害了河流自身健康,更为严重的后果是制约了区域国民经济可持续发展。
河流健康的标志 分析河流自然功能可知:拥有一个良好的水沙通道(即河道)是保障河流水沙输送功能的基础,也是河流的河床塑造功能是否正常的标志;良好的水质和河流生态显然是河流自净功能和生态功能基本正常的标志,同时也暗喻河流水循环系统基本正常。因此,在一般意义上,河流健康的标志是:在河流自然功能和社会功能均衡发挥情况下,河流具有良好的水沙通道、良好的水质和良好的河流生态系统。水资源的可更新能力常被人们视为河流健康的重要体现,不过,在河流自然功能用水和人类用水基本得到保障的情况下,其水资源更新能力显然也处于正常状态。水循环属于良性循环。鉴于生态功能是河流自然功能之一,故河流生态系统健康必然是河流健康的重要内容,但并非全部。
河流健康程度是人类对河流功能是否均衡发挥的认可程度,是一定时期内人类河流价值观的体现,因此对那些远离人类社会干预、基本不影响人类生存和发展的河流,研究其健康与否是没有意义的维护河流健康之目的并非要回归河流的原始状态,而是通过河流自然功能的恢复,使其和社会功能得到均衡发挥,以维持河流社会功能的可持续利用,保障人类经济社会的可持续发展。
国外河流健康评价现状 国外对河流健康的研究相对较早,是河流生态健康研究的产物,因此在早期研究的相当长一段时期内,河流健康主要从生物物理的生态观点来考虑,河流健康概念及其评价指标大多反映的是河流生态系统健康。20世纪80年代,欧洲和美国、南非、澳大利亚等国家日益重视河流生态功能,并开展了大规模的河流生态系统保护工作,从水量、水质、栖息地以及水生生物物种等角度出发,提出河流生态系统完整性等评价方法,日益强调河流的资源功能和生态功能并举。澳大利亚、美国、英国、南非在河流健康指标体系及其评价方法等方面开展了大量的工作,取得了许多成功的经验。现将各国在河流健康评价方法、评价内容及优缺点辨析归纳见下表。
国家 评价方法 评价内容 优缺点 澳大利亚 AUSRIVAS 水文地貌(栖息结构、水流状态、连续性)、物理化学参数、无脊椎动物和鱼类集合体、水质、生态毒理学 能预测河流理论上应该存在的生物量,结果易于被管理者理解,但该方法仅考虑了大型无脊椎动物,未能将水质及生境退化与生物条件相联系 溪流状态指数(ISC) 河流水文学、形态特征、河岸带状况、水质及水生生物 将河流状态的主要表征因子融合在一起,能够对河流进行长期的评价,其缺陷在于只比较适用于长度为10~30km,且受扰历时较长的农村河流,缺乏对指标动态性变化的反映,其设定的参照系统是真实的原始自然状态河道,选择较为主观。指标数量比较少,不能完全揭示河流存在的健康问题 河流状态调查(SRS) 水文、河道栖息地、横断面、景观休闲和保护价值等方面的内容 从不同的空间尺度上对河流状态进行测量,信息比较全面,不足之处是变量中没有考虑水质和水生生物指标,一些测量参数和生物之间的联系不是很明确 美国 快速生物评价协议(RBPs) 河流着生藻类、大型无脊椎动物、鱼类及栖息地。对于河道纵坡不同河段采用不同的参数设置,每一个监测河段等级数值范围为0~20,20代表栖息地质量最高 提供了河流藻类、大型无脊椎动物和鱼类的监测评价方法和标准,在调查方法中包括栖息地目测评估方法,可推广用于其他地区,但是其设定可以达到的最佳状态的参照状态比较难以确定,对数据要求相对较高,需要基于大量的实测数据 生物完整性指数(IBI) 水文情势、水化学情势、栖息地条件、水的连续性以及生物组成与交互作用 当前广泛使用的河流健康状况评价方法之一,可对所研究河流的健康状况做出全面评价。但各指标评分主观性较强,指标地域差异大,缺乏有效的统计评判,对分析人员专业要求较高 河岸带、河道、环境目录(RCE) 河岸土地利用方式、河岸宽度、河岸带完整性等16个特征值 使用比较简单,不足之处是评分过程人为主观性较大,准确性不高 英国 河流生态环境调查(RHS) 背景信息、河道数据、沉积物特征、植被类型、河岸侵蚀、河岸带特征以及土地利用 是一种快速评估栖息地的调查方法,适用于经过人工大规模改造的河流,能够较好地将生境指标与河流形态、生物组成相联系,但选用的某些指标与生物的内在联系未能明确,部分用于评价的数据以定性为主,使得数理统计较为困难 河流无脊椎动物预测与分类计划(RIVP-ACS) 利用区域特征预测河流自然状况下应存在的大型无脊椎动物,并将预测值与该河流大型无脊椎动物的实际监测值相比较,从而评价河流健康状况 能较为精确地预测某地理论上应该存在的生物量,但该方法基于河流任何变化都会影响大型无脊椎动物这一假设,具有一定片面性。指标数据要求比较高,需要大量的生物数据及生物与环境变量间关系的研究作基础,在缺少生物数据及相关研究的地区,该方法的使用受到了限制 英国河流保护评价系统(SERCON) 自然多样性、天然性、代表性、稀有性、物种丰富度以及特殊特征,采用了35个特征指标 用于评价河流的生物和栖息地属性及其自然保护价值,是一种综合性评价方法,但需要大范围的资料收集,对于自然性的标准也存在很大的争议 南非 河流健康计划(RHP) 河流无脊椎动物、鱼类、河岸植被带、生境完整性、水质、水文、形态等河流生境状况 较好地用生物群落指标来表征河流系统对各种外界干扰的响应,但在实际应用中,部分指标的获取存在一定困难 栖息地完整性指数(IHI) 饮水、水流调节、河床与河道的改变、岸边植被的去除和外来植被的侵入等干扰因素的影响 国内 国内对河流健康的研究起步较晚,近几年逐渐成为学术界研究的热门问题。国内河流在自然状况、经济社会背景上与国外有很大程度的不同,对河流健康内涵的定义,河流的健康状况描述、诊断、评价指标、评价标准等与国外也有较大的不同。长江和黄河两大河流在我国的经济社会发展中具有举足轻重的位置,长江水利委员会和黄河水利委员会均开展了健康长江和健康黄河的研究。健康长江涵义为:健康的长江是在一定的经济社会发展条件下,具有足够的、优质的水量,供给和维持其自身的动力,保持河道和河势的基本稳定,在一定的泥沙、污染物质输入以及其他外界干扰下,河流生态系统能够承受并自行恢复水体的各种功能,能满足人类合理需求,不致对人类健康和经济社会发展的安全构成威胁或损害。同时健康长江的研究提出了由总目标层、系统层、状态层和要素层构成的健康长江指标体系,从生态保护、防洪安全保障、水资源开发利用等3个系统提出了河道生
国家 评价方法 评价内容 优缺点
澳大利亚 AUSRIVAS 水文地貌(栖息结构、水流状态、连续性)、物理化学参数、无脊椎动物和鱼类集合体、水质、生态毒理学 能预测河流理论上应该存在的生物量,结果易于被管理者理解,但该方法仅考虑了大型无脊椎动物,未能将水质及生境退化与生物条件相联系
溪流状态指数(ISC) 河流水文学、形态特征、河岸带状况、水质及水生生物 将河流状态的主要表征因子融合在一起,能够对河流进行长期的评价,其缺陷在于只比较适用于长度为10~30km,且受扰历时较长的农村河流,缺乏对指标动态性变化的反映,其设定的参照系统是真实的原始自然状态河道,选择较为主观。指标数量比较少,不能完全揭示河流存在的健康问题
河流状态调查(SRS) 水文、河道栖息地、横断面、景观休闲和保护价值等方面的内容 从不同的空间尺度上对河流状态进行测量,信息比较全面,不足之处是变量中没有考虑水质和水生生物指标,一些测量参数和生物之间的联系不是很明确
美国 快速生物评价协议(RBPs) 河流着生藻类、大型无脊椎动物、鱼类及栖息地。对于河道纵坡不同河段采用不同的参数设置,每一个监测河段等级数值范围为0~20,20代表栖息地质量最高 提供了河流藻类、大型无脊椎动物和鱼类的监测评价方法和标准,在调查方法中包括栖息地目测评估方法,可推广用于其他地区,但是其设定可以达到的最佳状态的参照状态比较难以确定,对数据要求相对较高,需要基于大量的实测数据
生物完整性指数(IBI) 水文情势、水化学情势、栖息地条件、水的连续性以及生物组成与交互作用 当前广泛使用的河流健康状况评价方法之一,可对所研究河流的健康状况做出全面评价。但各指标评分主观性较强,指标地域差异大,缺乏有效的统计评判,对分析人员专业要求较高
河岸带、河道、环境目录(RCE) 河岸土地利用方式、河岸宽度、河岸带完整性等16个特征值 使用比较简单,不足之处是评分过程人为主观性较大,准确性不高
英国 河流生态环境调查(RHS) 背景信息、河道数据、沉积物特征、植被类型、河岸侵蚀、河岸带特征以及土地利用 是一种快速评估栖息地的调查方法,适用于经过人工大规模改造的河流,能够较好地将生境指标与河流形态、生物组成相联系,但选用的某些指标与生物的内在联系未能明确,部分用于评价的数据以定性为主,使得数理统计较为困难
河流无脊椎动物预测与分类计划(RIVP-ACS) 利用区域特征预测河流自然状况下应存在的大型无脊椎动物,并将预测值与该河流大型无脊椎动物的实际监测值相比较,从而评价河流健康状况 能较为精确地预测某地理论上应该存在的生物量,但该方法基于河流任何变化都会影响大型无脊椎动物这一假设,具有一定片面性。指标数据要求比较高,需要大量的生物数据及生物与环境变量间关系的研究作基础,在缺少生物数据及相关研究的地区,该方法的使用受到了限制
英国河流保护评价系统(SERCON) 自然多样性、天然性、代表性、稀有性、物种丰富度以及特殊特征,采用了35个特征指标 用于评价河流的生物和栖息地属性及其自然保护价值,是一种综合性评价方法,但需要大范围的资料收集,对于自然性的标准也存在很大的争议
南非河流健康计划(RHP) 河流无脊椎动物、鱼类、河岸植被带、生境完整性、水质、水文、形态等河流生境状况 较好地用生物群落指标来表征河流系统对各种外界干扰的响应,但在实际应用中,部分指标的获取存在一定困难
栖息地完整性指数(IHI) 饮水、水流调节、河床与河道的改变、岸边植被的去除和外来植被的侵入等干扰因素的影响
态需水量满足程度、水功能区水质达标率、水土流失比例、血吸虫病传播阻断率、水系连通性、湿地保留率、优良河势保持率、通航水深保证率、鱼类生物完整性指数、珍稀水生动物存活状况、防洪工程措施完善率、防洪非工程措施完善率、水资源开发利用率、水能资源利用率等14个单项指标。该指标体系以河流的整体管理为目标,以流域为评价单元,反映了健康长江管理关注的总体内容和管理目标。健康黄河的研究指出维持黄河健康生命就是要维持黄河的生命功能,黄河的生命力主要体现在水资源总量、洪水造床能力、水流挟沙能力、水流自净能力、河道生态维护能力等方面,同时提出现阶段黄河健康评价指标体系,包括低限流量、河道最大排洪能力、输沙能力、平滩流量、滩地横比降、水质类别、湿地规模、水生生物和供水能力等8个单项指标的黄河健康生命指标体系。
珠江水利委员会开展健康珠江的研究,提出珠江健康指标体系由自然属性指标和社会属性指标组成。其中自然属性指标由河流形态稳定性、河流廊道连续性、水土流失与石漠化率、生态用水保障程度、水质达标率、饮用水源地咸度指数、藻类多样性指数、鱼类多样性等8个单项指标组成;社会属性指标由水资源开发利用率、水电开发率、通航保证率、调蓄能力指数、堤防工程达标率等5个单项指标组成。从国内外健康河流研究情况看,欧美及澳大利亚等国不存在像我国这样尖锐的水资源供需矛盾,北美和大洋洲国家治河历史仅仅几百年,至今尚存有若干未被开发的河流或河段,或是经过几十年的努力,水污染治理已见成效,这些国家大都依据这种自然状态的河流健康判断,对河流的人类社会服务功能价值重视不够。国内健康河流的研究刚刚起步,随着人类对河流生态系统健康概念理解的深入而不断发展完善,需要进一步的探索研究。
通过对河流生态系统的结构、功能、物质和能量流的识别,河流生态系统总是随着时间变化而变化,并与周围环境及生态过程密切联系。生物内部之间、生物与周围环境之间相互联系,使整个系统有畅通的输入、输出过程,并维持一定范围的需求平衡,同时系统内部各个亚系统都是开放的,且各生态过程并不等同,有高层次、低层次之别;也有包含型与非包含型之别。系统中的这种差别主要是由系统形成时的时空范围差别所形成的,在进行健康评价时,时空背景应与层级相匹配。河流生态系统结构的复杂性和生物多样性对河流生态系统至关重要,它是生态系统适应环境变化的基础,也是生态系统稳定和功能优化的基础。维护生物多样性是河流生态系统评价中的重要组成部分。河流生态系统的自我调节过程是以水生生物群落为核心,具有创造性;河流生态系统中的一切资源都是有限的,对河流生态系统的开发利用必须维持其资源再生和恢复的功能 。河流生态系统健康是河流生态系统特征的综合反映。由于河流生态系统为多变量,其健康标准也应是动态及多尺度的。从系统层次来讲,河流生态系统健康标准应包括活力、恢复力、组织、生态系统服务功能的维持、管理选择、外部输入减少、对邻近系统的影响及人类健康影响8个方面。它们分别属于不同的自然、社会及时空范畴。其中,前3个方面的标准最为重要,综合这3方面就可反映出系统健康的基本状况。
鉴于河流具有强大的生态服务功能,反映河流系统健康时需要增加生态服务功能指标。
河流生态系统健康指数(RiverEcosystemHealth Index,REHI)可表达为:REHI=V*O*R*S
式中:REHI为河流生态系统健康指数;V为系统活力,是系统活力、新陈代谢和初级生产力的主要标准;O为系统组织指数,是系统组织的相对程度0~1间的指数,包括多样性和相关性;R为系统弹性指数,是系统弹性的相对程度0~1间的指数,S为河流生态系统的服务功能,是服务功能的相对程度0~1间的指数 。从理论上讲,根据上述指标进行综合运算就可确定一个河流生态系统的健康状况,但实际操作却是相当复杂的。
主要原因为:1.每个河流生态系统都有许多独特的组分、结构和功能,许多功能、指标难以匹配;
2.系统具有动态性,条件发生变化,系统内敏感物种也将发生变化;
3.度量本身往往因人而异,研究者常用自己熟悉的专业技术去选择不同方法。
从评价原理 河流生态系统健康评价方法从评价原理上可分为两类。
(1)预测模型法。该类方法主要通过把研究地生物现状组成情况与在无人为干扰状态下该地能够生长的物种状况进行比较,进而对河流健康进行评价。该类方法主要通过物种相似性比较进行评价,指标单一,如外界干扰发生在系统更高层次上,没有造成物种变化时,这种方法就会失效。
(2)多指标法。该方法通过对观测点的系列生物特征指标与参考点的对应比较结果进行计分,累加得分进行健康评价。该方法为不同生物群落层次上的多指标组合,因此能够较客观地反映生态系统变化。
从评价对象 河流生态系统健康评价方法从评价对象角度可分为两类。
(1)物理-化学法。主要利用物理、化学指标反映河流水质和水量变化、河势变化、土地利用情况、河岸稳定性及交换能力、与周围水体(湖泊、湿地等)的连通性、河流廊道的连续性等。同时,应突出物理-化学参数对河流生物群落的直接及间接影响。
(2)生物法。河流生物群落具有综合不同时空尺度上各类化学、物理因素影响的能力。面对外界环境条件的变化(如化学污染、物理生境破坏、水资源过度开采等),生物群落可通过自身结构和功能特性的调整来适应,并对多种外界胁迫所产生的累积效应作出反应。因此,利用生物法评价河流健康状况,应为一种更加科学的评价方法。
生物评价法按照不同的生物学层次又可划分为5类:
(1)指示生物法。就是对河流水域生物进行系统调查、鉴定,根据物种的有无来评价系统健康状况。
(2)生物指数法。根据物种的特性和出现情况,用简单的数字表达外界因素影响的程度。该方法可克服指示生物法评价所表现出的生物种类名录长、缺乏定量概念等问题。
(3)物种多样性指数法。是利用生物群落内物种多样性指数有关公式来评价系统健康程度。其基本原理为:清洁的水体中,生物种类多,数量较少;污染的水体中生物种类单一,数量较多。这种方法的优点在于对确定物种、判断物种耐性的要求不严格,简便易行。
(4)群落功能法。是以水生物的生产力、生物量、代谢强度等作为依据来评价系统健康程度。该方法操作较复杂,但定量准确。
(5)生理生化指标法。应用物理、化学和分子生物学技术与方法研究外界因素影响引起的生物体内分子、生化及生理学水平上的反应情况,可为评价和预测环境影响引起的生态系统较高生物层次上可能发生的变化。澳大利亚学者近期采用河流状况指数法对河流生态系统健康进行评价,该评价体系采用河流水文、物理构造、河岸区域、水质及水生生物5个方面的20余项指标进行综合评价,其结果更加全面、客观,但评价过程较为复杂。
河流健康评价方法种类繁多,各具优势,在具体评价工作中,应相互结合,互为补充,进行综合评价,才能取得完整和科学的评价结果。同时,评价的可靠性还取决于对河流生态环境的全面认识和深刻理解,包括获取可靠的资料数据,对生态环境特点及各要素之间内在联系的详细调查和分析等,均是评价成功的关键。
关键指标体系 根据国内外主要江河水生态与水环境保护研究成果,在分析研究重要河流健康评价实践基础上,综合考虑河流生态系统活力、恢复力、组织结构和功能以及河流生态系统动态性、层级性、多样性和有限性,从河流水文水资源状况、水环境状况、水生生物及生境状况、水资源开发利用状况等4个方面筛选17项关键指标见下表。
关键指标体系
指标分类 指标名称 指标说明 水文水资源状况 地下水埋深 评价范围内地表至浅层地下水水位之间的平均垂线距离 地下水开采率 年均地下水实际开采量与年均地下水可开采量之比 生态基流 维持河流基本形态和基本生态功能,避免河流水生生物群落遭受到无法恢复破坏的河道内最小流量 生态用水保障程度 水资源配置中生态用水配置保障程度 水环境状况 水功能区水质达标率 水功能区水质达到其水质目标的数量(河长、面积)占水功能区总数(总河长、总面积)的比例 湖库富营养化指数 评价湖泊、水库水体富营养化程度。 饮用水源地水质指数以国家《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)、国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)为基础,结合饮用水安全保障的要求,进行综合调整,提出的综合评价标准和水质分级指数,客观反映饮用水源地水质状况 水生生物及生境状况 纵向连通性 在河流系统内生态元素在空间结构上的纵向联系 横向连通性 具有连通性的水面面积或滨岸带长度占评价水体的比值 珍稀水生生物存活状况 珍稀水生生物或者特征水生生物物种存活质量与数量的状况 湿地保留率 指某流域或区域湿地面积占土地面积(含水域面积)的比例。反映对河流湿地资源的保护状况,调蓄洪水的能力,生态、景观和人类生存环境状况等 生态需水满足程度 指天然最小流量与维持河流水沙平衡、污染物稀释自净、水生生物生存和河口生态所需要的最小流量之比。反映河道内水资源量满足生态保护要求的状况 涉水自然保护区状况 定性评价涉水自然保护区保护状况 涉水景观保护程度定性评价自然或人工形成的,因其独特性、多样性而具有景观价值并以水为主体的景观体系保护程度 鱼类生境状况国家重点保护的、珍稀濒危的、土著的、特有的、重要经济价值的鱼类种群生存繁衍的栖息地状况 水资源开发利用状况水资源开发利用程度指流域或区域已开发利用的水资源量与水资源总量之比。反映流域或区域内水资源开发利用程度以及经济社会发展与水资源开发利用的协调程度 水能开发利用程度 指流域或区域已开发利用的水能资源量与水能资源技术可开发量之比。反映流域内水能资源的开发利用程度 关键指标评价标准 关键指标按评价数据获取与处理方式、评价方法和定量定性评价等方面的不同可分为3类,其评价标准分级也相应分为3类。
指标分类 指标名称 指标说明
水文水资源状况 地下水埋深 评价范围内地表至浅层地下水水位之间的平均垂线距离
地下水开采率 年均地下水实际开采量与年均地下水可开采量之比
生态基流 维持河流基本形态和基本生态功能,避免河流水生生物群落遭受到无法恢复破坏的河道内最小流量
生态用水保障程度 水资源配置中生态用水配置保障程度
水环境状况 水功能区水质达标 水功能区水质达到其水质目标的数量(河长、面积)占水功能区总数(总河长、总面积)的比例
湖库富营养化指数 评价湖泊、水库水体富营养化程度。
饮用水源地水质指数 以国家《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)、国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)为基础,结合饮用水安全保障的要求,进行综合调整,提出的综合 评价标准和水质分级指数,客观反映饮用水源地水质状况
水生生物及生境状况 纵向连通性 在河流系统内生态元素在空间结构上的纵向联系
横向连通性 具有连通性的水面面积或滨岸带长度占评价水体的比值
珍稀水生生物存活状况 珍稀水生生物或者特征水生生物物种存活质量与数量的状况
湿地保留率 指某流域或区域湿地面积占土地面积(含水域面积)的比例。反映对河流湿地资源的保护状况,调蓄洪水的能力,生态、景观和人类生存环境状况等
生态需水满足程度 指天然最小流量与维持河流水沙平衡、污染物稀释自净、水生生物生存和河口生态所需要的最小流量之比。反映河道内水资源量满足生态保护要求的状况
涉水自然保护区状况 定性评价涉水自然保护区保护状况
涉水景观保护程度定性评价自然或人工形成的,因其独特性、多样性而具有景观价值并以水为主体的景观体系保护程度
鱼类生境状况 国家重点保护的、珍稀濒危的、土著的、特有的、重要经济价值的鱼类种群生存繁衍的栖息地状况
水资源开发利用状况水资源开发利用程度 指流域或区域已开发利用的水资源量与水资源总量之比。反映流域或区域内水资源开发利用程度以及经济社会发展与水资源开发利用的协调程度
水能开发利用程度指流域或区域已开发利用的水能资源量与水能资源技术可开发量之比。反映流域内水能资源的开发利用程度
群落遭受到无法恢复破坏的河道内最小流量
率
功能区总数(总河长、总面积)的比例
数
《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)为基础,结合饮用水安全保障的要求,进行综合调整,提出的综合评价标准和水质分级指数,客观反映饮用水源地水质状状况比例。反映对河流湿地资源的保护状况,调蓄洪水的能力,生态、景观和人类生存环境状况等水生生物生存和河口生态所需要的最小流量之比。反映河道内水资源量满足生态保护要求的状况景观价值并以水为主体的景观体系保护程度价值的鱼类种群生存繁衍的栖息地状况度比。反映流域或区域内水资源开发利用程度以及经济社会发展与水资源开发利用的协调程度可开发量之比。反映流域内水能资源的开发利用程度。
关键指标评价标准
直接定量分级评价的相关指标评价:直接定量分级评价的指标是指根据实际监测调查和收集到的历史资料,结合河流的实际,直接进行分级评价。这类关键指标主要有:地下水埋深、地下水开采率、生态基流量、纵向连通性、横向连通性、湿地保留率、生态需水满足程度、水资源开发利用程度等。
定量指数分级评价的相关指标评价:采用定量指数分级评价的指标是指采用的定量因子较多,需要对各定量因子进行单项评价后,构建评价指数进行综合评价的指标。这类指标主要有生态用水保障程度、水功能区水质达标率、湖库富营养化指数、饮用水源地水质指数、水能开发利用程度等。
定性评价的相关指标分级评价:定性评价指标是指在人类活动作用下产生长期、潜在、累积影响的敏感指标,需要进行长时间的观测分析才能准确确定的评价指标。随着工作的深入和资料的积累,这类指标也可转化为定量指标。这类指标主要有:珍稀水生生物存活状况、涉水自然保护区和景观保护程度及鱼类生境状况等。
Scho-field和Davies把河流健康定义为自然性,赵彦伟等人提出了包含水量、水质、水生生物、物理结构与河岸带5大要素的评价指标体系。对于不同自然地理和人文、气候环境条件下的河流有其特殊性,河流健康的评价应当与具体河流的特性相结合。
方法将LRW、QP、LP、LQD及延时指标Rm各因子变化相对值划分为4个判别区间h1(健康)、h2(亚健康)、h3(不健康)、h4(病态),首先根据其所处的区间确定单项因子的健康度Pi,其次采用集合方法计算并集{PQ}={PLRW}∪{PQP}∪{PLP}∪{PLQD}。流量指标和延时指标是反映河流水量时间变化和空间变化的两种不同属性,对于河流健康状况的贡献不同,因此采用AHP方法根据一定的比率标定P=a1PQ+a2PT。为使结果保证客观可靠,采用专家群决策来标定比率标度系数a1和a2,由此得到P=0.724PQ+0.276PT。
开展河流健康评价,首先要依据河流水生态与环境调查评价成果,对河流水生态与环境状况以及存在的问题进行汇总分析,辨识河流存在的主要水生态与环境问题及其分布,分析其成因、胁迫力及发展趋势。从流域或区域层次对水资源及水能资源开发利用状况是否满足流域或区域水生态与水环境安全的要求进行客观分析与研判。其次采用关键的评价指标开展定量与定性评价,通过定量计算水资源开发利用率,评价水资源开发利用是否满足保证生态安全的要求;通过定量计算地下水埋深、地下水开采率,评
价地下水超采状况及地下水埋深变化对陆生生态系统演替的影响;通过评价纵向连通性、横向连通性、湿地保留率、生态基流及生态需水量满足程度,分析水系连通状况及湿地生境状况;通过采用定量方法计算水功能区水质达标率、湖库富营养化指数、饮用水安全指数、水能开发指数和生态用水保障指数,评价水环境、水资源配置及水能开发利用状况;通过定性评价珍稀水生生物存活状况、涉水自然保护区与景观保护程度及鱼类生境状况,分析河流水生态系统总体状况与发展趋势 。