海河流域河湖健康評估的實踐與發展

王乙震，郭書英，崔文彥

（1.海河流域水環境監測中心，天津300170；2.海河流域水資源保護局，天津300170）

海河流域河湖健康評估的實踐與發展

王乙震1，郭書英2，崔文彥1

（1.海河流域水環境監測中心，天津300170；2.海河流域水資源保護局，天津300170）

河湖健康評估是一種河流、湖泊生態系統評估工具和技術手段，也是河流、湖泊管理的重要組成部分。通過梳理國內關于河湖健康評估理論、指標體系、評估方法構建以及實踐等方面的研究現狀，提出海河流域開展河湖健康評估工作存在的主要問題，并總結了河湖健康評估在海河流域的發展情況，以期進一步促進海河流域重要河湖管理與生態系統保護工作。

海河流域；河湖健康評估；指標體系；實踐；發展

1 前言

河流、湖泊具有重要的生態功能、環境功能和社會服務功能，為人類生存和社會發展提供了重要的物質基礎和保障條件。但伴隨著工業化和城市化進程，我國大量河流、湖泊等水體正經受著不同程度的干擾和破壞，造成水質惡化以及生態功能退化甚至喪失[1]，社會服務功能也逐漸不能得到有效保障，進而對人類的長遠利益構成威脅。自20世紀80年代起，河湖健康問題越來越引起人們的重視。隨著人們對河湖自然屬性及面臨挑戰的認識逐步深化，河湖管理的目標從單一的水資源功能管理擴展到對生態系統的管理[2]?？茖W有效地評價、恢復和維持一個健康的河流、湖泊生態系統已經成為近年來流域河流、湖泊管理的重要目標。

河湖健康評估作為嶄新的河流、湖泊系統評估工具和技術手段，在河流、湖泊管理中已經得到越來越多的認可和重視，成為河流、湖泊生態學領域的研究熱點之一。河湖健康是指河湖自然生態狀況良好，同時具有可持續的社會服務功能。河湖健康評估作為一種管理工具，評估河流、湖泊生態系統在自然條件與人類活動共同作用下在長期演化過程中的完整性和可持續性，以期在生態系統保護與水資源利用之間取得平衡[3]。河湖健康評估從河流、湖泊生態系統整體出發，對河流和湖泊水文、物理結構、水質、生物等狀況進行充分理解和綜合評估，識別人類活動對河流、湖泊系統功能的影響，同時能確定河流、湖泊區段內的環境管理和生態修復的目標。開展河湖健康評估是掌握水資源動態變化、開展河流湖泊系統保護與生態修復的基礎，是河流湖泊生態文明建設的重要組成部分。通過開展河湖健康評估，維護其特有的生態、環境和社會服務功能并促進三者之間協調有序，達到更好為人類社會發展服務的最終目的。

2 國內河湖健康評估的研究與實踐

2.1 研究現狀

國內關于河湖健康評估研究起步較晚，近十幾年來才逐漸從河流、湖泊健康視角關注河流、湖泊生態系統，逐步在河湖健康評估指標體系、河湖健康狀況評估方法學、河流和湖泊的可持續管理等方面開展了一定的工作。繼唐濤等[4]在《應用生態學報》上發表了《河流生態系統健康及其評價》，發表在各類學術期刊上的論文已達300余篇，于不同階段在河湖健康概念辨析、河湖健康評估方法及其應用等理論探討方面開展了較多工作，研究了不同類型、流域的河湖健康評估指標體系，并對國內較多河流、湖泊開展了健康評估[2-19]。

初期階段，國內將關注點更多放在河湖健康內涵與評估方法上，如董哲仁[3]初步探討了河流健康的內涵、評估方法和原則，并比較了國外河流健康評估技術；唐濤等[4]概括了河流生態系統健康概念的涵義，詳細介紹了以著生藻類、無脊椎動物、魚類為主要指示生物的河流生態系統健康的評估方法，并提出河流健康評估方法的發展方向；耿雷華[9]也從河流的健康內涵出發，立足于河流特性，考慮到河流的服務功能、環境功能、防洪功能、開發利用功能和生態功能，探求了健康河流的評估指標和評估標準。

第二階段，國內學者在河湖健康內涵的基礎上進一步發展了河湖健康評估指標體系及評估方法，如張楠等[12]建立遼河流域河流生態系統健康的多指標評價方法、張方方等[13]建立基于底棲生物完整性指數的贛江流域河流健康評價方法并應用。

到第三階段，也即近幾年來，河湖健康評估研究發展到研究不同類型河流、湖泊健康評估方法的實際應用以及不同類型區域河流、湖泊健康評估方法研究等方面，如王勤花等[17]提出干旱半干旱地區河流健康評價指標方法、王蔚等[19]建立基于投影尋蹤-可拓集合理論的河流健康評價方法。與此同時，湖泊健康評估的理論、評價方法也隨河流健康評估在不同階段的研究應運而生。

2.2 工作實踐

近年來，面對河湖健康問題，隨著河湖健康評估方法的不斷更新發展，這些方法不斷地應用于實際河湖健康評估實踐中。南京大學于志慧等[16]基于熵權物元模型，對太湖流域若干城市化地區河流進行健康評估；華南師范大學盛蕭等[20]基于東江流域底棲無脊椎動物監測數據，使用生物完整性方法（BIBI）用于東江河流健康評估。環境保護部衛星環境應用中心殷守敬等[18]結合高分辨率遙感影像在岸邊帶范圍提取、生態系統高精度分類、生態結構特征提取方面的優勢，將景觀結構指數納入岸邊帶生態健康評估指標體系，從生態功能、生態結構和生態脅迫3個方面對淮河干流岸邊帶生態健康狀況進行全面調查評估。

我國政府部門也開展了大量實踐工作。從流域管理機構層面，自2005年起到2009年，水利部各大流域機構逐步開展了河湖健康評估相關研究工作，長江水利委員會提出維護健康長江、促進人水和諧實施意見，從生態環境功能和服務功能2個角度對長江健康評估指標體系進行研究；黃河水利委員會從理論體系、生產體系、倫理體系等角度研究如何維持黃河健康生命；海河水利委員會在河流生態修復和保護方面進行了系統的調查和研究；松遼水利委員會在濕地補水、改善生態系統方面進行了調查研究?？傮w而言，該時間段國內河湖健康評估指標體系研究領域的實踐主要側重于借助物理、化學手段評估河流、湖泊狀況。

在上述研究基礎上，根據水利部《關于做好全國重要河湖健康評估有關準備工作的通知》（資源保函〔2010〕7號）和《關于做好全國重要河湖健康評估（試點）工作的函》（資源保函〔2011〕1號）的要求，自2010年6月起，水利部在全國范圍內全面開展河湖健康評估，根據水利部《河流健康評估指標、標準與方法（試點工作用）》和《湖泊健康評估指標、標準與方法（試點工作用）》等技術標準，從水文水資源、物理、水質、生物、社會服務功能5個方面對試點河流、湖泊進行健康診斷，每個試點河流、湖泊評估周期為3 a。其中，長江水利委員會先后完成丹江口水庫、漢江中下游、鄱陽湖、洞庭湖等河流、湖泊的健康評估工作；黃河水利委員會先后完成黃河下游、黃河河口等河流的健康評估工作；淮河水利委員會先后完成淮河干流上中游、沙潁河干流等河流的健康評估工作；珠江水利委員會先后完成桂江、清水河等河流的健康評估工作；松遼水利委員會先后完成嫩江下游、松花江干流等河流的健康評估工作；太湖流域管理局先后完成虞河、太浦河和新安江等河流的健康評估工作。

在地方各省市政府機構層面，結合水利部建立的河湖健康評估制度，近幾年來與流域管理機構同步全面開展河湖健康評估的省市主要有北京市、天津市、廣東省、江蘇省、云南省等。北京市主要開展了北京市境內全部山區河流和城市河流的健康評估工作；天津市主要開展了北運河、薊運河、七里海等河流、湖泊的健康評估工作；廣東省主要開展了珠江三角洲主要河流、惠州市河流、惠陽區河流、木強水庫等河流、湖泊的健康評估工作；江蘇省主要開展了省內主要河流、太湖、洪澤湖、高郵湖、駱馬湖等河流、湖泊的健康評估工作；云南省主要開展了清水河、五郎河、程海湖等河流、湖泊的健康評估工作。

3 海河流域河湖健康評估實踐

海河流域作為我國七大流域之一，水資源、水環境和水災害問題交織，治水任務繁重，流域經濟社會的快速發展帶來河流、湖泊水生態環境不斷惡化，出現了河道斷流、水污染嚴重、湖泊干涸、濕地萎縮和減少、生物多樣性減少、地下水超采等一系列嚴重問題，并造成了生態環境的退化，削弱了流域生態系統服務功能[21-22]。根據水利部海河水利委員會發布的《2014年海河流域水資源公報》，2014年海河流域水資源總量為216.23億m3，比多年平均值偏少41.6%；流域14 468.2 km河流中Ⅰ—Ⅲ類水占35.4%，Ⅳ—劣Ⅴ類水占64.6%。從行政區看，北京的水質較好，Ⅰ—Ⅲ類水占其評價河長的80%左右；內蒙古自治區次之，Ⅰ—Ⅲ類水占其評價河長的70%左右；天津市、河南省劣Ⅴ類水河長超過70%。另外據調查，海河流域平原區20條主要河流3 336 km河段中，完全干涸的長度達到2 026 km，高達60%以上，全年干涸天數近200 d。平原區12個主要濕地的面積不足20世紀60年代的17%，造成大量生物滅絕[23]。生態系統受損必然會對流域社會經濟發展和生態文明構成嚴重威脅。

面對海河流域河流、湖泊生態惡化的嚴峻形勢，圍繞落實最嚴格水資源管理制度中河湖健康保護目標，為實現水利機構“成為河流代言人”的職責提供技術支撐，并為2011年中央1號文件提出的“基本建成河湖健康保障體系”和黨的十八大報告中提出的“生態文明建設”目標提供強有力支持，根據水利部《關于做好全國重要河湖健康評估有關準備工作的通知》（資源保函〔2010〕7號）和《關于做好全國重要河湖健康評估（試點）工作的函》（資源保函〔2011〕1號）的要求，自2010年6月起，水利部海河水利委員會依據水利部《河流健康評估指標、標準與方法（試點工作用）》和《湖泊健康評估指標、標準與方法（試點工作用）》等技術標準，從水文水資源、物理、水質、生物、社會服務功能5個方面先后開展灤河、漳河、白洋淀、于橋水庫、岳城水庫等河流、湖泊的健康評估工作。其中，第一期選擇灤河和白洋淀作為前期試點河湖分別開展健康評估，第二期選擇漳河、于橋水庫和岳城水庫開展健康評估工作，第三期選擇永定河水系開展健康評估工作，每個評估周期為3 a，每年均編制評估年河湖（庫）健康評估報告。

通過這幾年海河流域河湖健康評估工作實踐，海委積累了大量翔實可靠的重要河湖水文水資源、物理、水質、生物、社會服務功能等方面監測和調查原始資料，逐步建立起能夠開展海河流域河湖健康評估人才隊伍，具備獨立開展河湖健康評估工作的經驗和能力。同時，在水利部水資源司《河流健康評估指標、標準與方法（試點工作用）》《湖泊健康評估指標、標準與方法（試點工作用）》基礎上，學習國內外河湖健康評估已有的評估體系，結合海河流域河流、湖泊自身特點和實踐工作經驗，構建了適合海河流域的河湖健康評估體系和評估方法，為制定全國河流、湖泊有效保護和合理開發決策提供了技術支撐，促進了河流、湖泊的可持續發展。

4 海河流域開展河湖健康評估存在的主要問題

4.1 需要進一步加強海河流域河湖健康評估指標體系研究

水利部水資源司《河流健康評估指標、標準與方法（試點工作用）》《湖泊健康評估指標、標準與方法（試點工作用）》2個標準方法站在全國河流、湖泊角度，提出一套指導性的河湖健康評估方法，該方法評估指標符合全國河流、湖泊的基本特征，但各流域河流、湖泊特征各異，在具體開展河湖健康評估時應根據流域實際河流、湖泊實際特征科學篩選評估指標。同時，評估指標的選擇會受多種因素限制，具有一定的主觀性，并且各指標的量化和分級標準的制定還有待于實踐的檢驗和修正，以滿足不同地區、不同類型河流、湖泊的健康評估與管理需要。因此，在海河流域河湖健康評估實踐過程中，需要在獨立性和互補性的基礎上全面選擇反映海河流域河流、湖泊特征的健康評估指標，建立科學的健康評估指標體系，以此展開海河流域河流、湖泊健康評估。

4.2 需要進一步探索利用國內外不同河湖健康評估

方法

需要從多重角度對河流、湖泊開展健康評估工作，并比較評估差異所在。引進并比較國外河湖健康評估、生態保護與管理方面的先進理念和實踐，以便為我國的河湖健康評估提供參考。特別是結合目前開展的中法海河流域水資源管理項目，學習和參考法方等歐盟國家具體開展河湖健康評估實例，促進中方海河流域河湖健康評估的發展。

4.3 需要進一步建立基于新技術的河湖健康評價指標評估方法

河湖健康評價的基礎數據涉及物理、化學、生物等許多方面，目前一般采用現場監測、歷史調查等傳統手段獲取，數據量較少、種類較單一，因此需要進一步利用新技術手段開展海河流域河湖健康評估實踐，通過GIS、GPS等新技術手段，可以從流域尺度上及時獲取所研究河流、湖泊及其周圍環境的動態變化情況，提高基礎數據的多樣性和連續性，對河湖健康評估指標體系的建立具有一定的參考意義。

4.4 需要進一步加強流域機構與地方部門的溝通與合作

河湖健康評估涉及水文水資源、物理結構、水質、生物、社會服務功能等多個方面，因此需充分發揮各省市水文部門、高校、科研院所等單位的優勢，共同協作參與。另外，積極與開展健康評估的河流、湖泊所在省市保持溝通與合作，對具有開展河湖健康評估工作能力的省市，由其具體承擔所在行政區域內河流、湖庫的健康評估工作，流域機構配合指導開展相關工作；對不具備開展河湖健康評估工作能力的省市，以流域機構為主導，省市配合開展或參與河湖健康評估工作，逐步形成流域、省、市多層級工作格局，推動海河流域重要河湖健康評估工作常態化。

5 河湖健康評估在海河流域的發展

5.1 海河流域河湖健康評估指標體系的完善

根據海河流域2010—2017年連續7 a的河湖健康評估工作實踐，到開展海河流域河湖健康理論研究，從探索河湖健康對生態與人類的影響到考慮河流、湖泊具體功能與其健康的關系，實現河流、湖泊管理與保護的評價主體目標與河流、湖泊自然狀況與功能有效發揮的評價客體相結合，在《河流健康評估指標、標準與方法（試點工作用）》和《湖泊健康評估指標、標準與方法（試點工作用）》2個標準方法基礎上構建了海河流域河湖健康評估體系。指標體系分生態完整性和社會服務功能2個亞層，包含水文水資源、物理結構、水質、生物和社會服務功能5個準則層共25個評估指標。由于海河流域不同河流、湖泊的基本特征各異，25個評估指標中包含20個必選指標和5個備選指標，針對特定河流、湖泊開展健康評估時再從中篩選合適的指標并開展資料搜集、野外調查與監測等工作。

在評估指標篩選方面，針對海河流域河流、湖泊的實際特點，根據搜集資料的情況，結合河湖水文形態特征、水化學特征、形態特征、生物特征及社會服務功能等方面的健康評估指標選擇標準，主要考慮四點：①根據海河流域基本特征選取指標；②一些難以獲取的生態指標暫不選??；③選取指標之間是相對獨立的，相關性較大的不選??；④評估指標的科學性，能夠反映驅動河流、湖泊狀況變化的指標。在海河流域河湖健康評估體系指標層權重設置方面，針對海河流域不同河流、湖泊所處的生態環境以及河流、湖泊功能價值，其具體評估體系和評估標準不同，根據所選指標建立基于投影尋蹤方法的河流、湖泊生態完整性和社會服務功能屬性各準則層及其指標權重。

5.2 基于水功能區劃的河湖健康評估理論與評估體系

從水功能區劃管理和河湖健康評估的關系來看，水功能區劃管理和河湖健康評估是兩種不同的水資源管理制度。水功能區劃是根據流域或區域的水資源自然屬性和社會屬性，依據其水域具有某種應用功能和作用而劃分的區域。劃分水體功能是為了更好地保護河流、湖泊，維護河湖生態健康并使河湖實現滿足人類經濟社會可持續發展的價值，因此水功能區劃管理制度的設置滿足河湖健康內涵要求；而河湖健康評估是通過評估河流、湖泊的健康狀態，了解河流、湖泊自然屬性和社會屬性現狀，協調水體功能的有效發揮與水資源保護之間的關系，促進河流、湖泊水生態與水環境保護和水資源可持續利用，實質也是為水功能區管理服務。

結合水功能區劃管理制度和河湖健康評估相關概念、原則、方法，提出基于水功能區劃的河湖健康內涵及評估原則[24]，一定程度上促進了重要江河、湖泊水功能區劃與河湖健康評估兩種管理制度的有機結合。其主要理論觀點是：根據水功能區劃，特定河流、湖泊被劃分為具有不同功能和作用的區域，基于水功能區劃的河湖健康評估應該主要圍繞區劃確定的河湖水體功能開展。在河湖自然屬性保持完整的條件下，河湖健康與否與其水體功能是否得到有效發揮密切相關。因此，基于水功能區劃的河湖健康內涵是河流、湖泊應保持其形態結構、水文、水質、生物等自然屬性功能的完整，不同水功能區的主導水體功能得到維護并可持續發揮，水資源得到合理使用、有效管理與保護，生態、環境和社會服務功能協調統一，為人類社會可持續發展服務；基于水功能區劃的河湖健康評估原則是根據不同水功能區的自然屬性和主導水體功能類型，確定評估的重點，由此設置不同水功能區評估體系中各屬性權重及評估指標，同時評估指標的設置應該體現基于水功能區劃的健康河流、湖泊特點，才能夠全面反映河流、湖泊的健康狀態。

基于水功能區劃的河湖健康內涵及評估原則，在上述研究工作基礎上，進一步構建了適于海河流域特征的河湖健康評估體系，提出基于水功能區劃的河湖健康評估方法，以期進一步為海河流域重要河湖管理與生態系統保護提供支撐。

5.3 社會協調發展度理論在海河流域河流健康評估中的應用

目前，現有的河湖健康評估方法一般都通過評分加權或者歸一化加權的方式綜合生態完整性與社會服務功能各影響因子的信息，由此得到的河流健康狀況指數可以較好地反映河流總體健康狀況，卻難以直觀體現生態完整性和社會服務功能兩者間相互作用的對比關系。基于社會經濟領域中的協調發展度具備既可體現系統發展過程中內部序參量之間協同作用的強弱程度、又可反映整體效應的優劣和綜合發展水平、同時還能應用于不同地區之間或同一地區不同時期間經濟協調發展狀況的評價與比較等方面優點，將協調發展度概念引入河流健康評估中，將河流健康狀況指數代替協調發展度模型中的發展指數，建立基于生態完整性和社會服務功能的河流協調發展度評價模型，研究河流生態完整性和社會服務功能之間的協調發展狀況。以2011年灤河各監測點為分析樣本對協調發展度模型進行了實證研究[25]，結果表明：灤河總體處于亞健康狀態，且協調發展狀況屬于中度協調發展類；從生態完整性與社會服務功能健康狀況指數的比較來看，灤河周邊社會服務功能的發展已經超越了其生態承載力。

5.4 基于熵理論的海河流域湖泊健康評估

湖泊生態系統是一個不斷與外界交流的開放系統，各水域指標的不同狀況不僅體現著系統的健康程度，還預示著系統健康性的演化方向。目前的河湖健康評估方法雖然都能從不同角度對生態系統健康給予評價，但沒有以動態發展的角度對生態系統健康做出評價。熵理論可從系統熵變的角度將系統的發展脈絡化，結合健康指標推動系統健康的動態發展，故嘗試將熵理論引入湖泊生態系統。

根據薛定諤關于熵變與生命體系統關系的理論，以熵流的視角將湖泊生態系統的健康及其發展形象化、定量化，為研究湖泊生態系統健康發展提供一種新思路?；陟乩碚摻⒃u估湖泊生態系統健康發展的量化模型，以2012年白洋淀各水域的監測資料為基礎進行了實例應用[26]，評估結果顯示白洋淀生態系統整體處于亞健康狀態。

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TV213.4；X821

A

1004-7328（2017）04-0007-05

10.3969/j.issn.1004-7328.2017.04.003

2017—05—22

中央分成水資源費項目（1261520411635）；國家國際科技合作專項（2013DFA71340）

王乙震（1986—），男，碩士，工程師，主要從事水環境監測和河湖健康評估相關研究工作。