訥謨爾河河流健康評價

程永輝,李鐵男,王立權,解加成,張 檸

(1.黑龍江大學 水利電力學院，黑龍江 哈爾濱 150080;2.黑龍江省水利科學研究院，黑龍江 哈爾濱 150080)

河流是人類文明的發(fā)源地，是地表水資源的重要組成部分，也是維護生態(tài)系統(tǒng)健康的重要因素。由于工業(yè)文明的發(fā)展，大量的廢水排放和水資源的缺乏，河流的健康受到了嚴重影響[1]。河流退化、水污染和水臭是世界各地河流生態(tài)系統(tǒng)面臨的嚴重問題，同時河流生態(tài)健康評估和修復已經引起了國際社會的廣泛關注[2]。近年來，許多國內專家學者參與了河流健康理論、評價技術以及其他水域利用研究[3]。河流健康評估在黃河下游[4]、遼河和太湖等進行理論和實際方面的探索[5]。本文通過黑龍江水利科學研究院的河流健康評估項目對訥謨爾河部分河段進行簡要評價，根據水文水資源、水質、物理結構、生物和社會服務功能等五個基準線對訥謨爾河進行健康評估，并制定相應的河流保護措施和決策。

1 流域概況與評價方案

訥謨爾河位于黑龍江省境內，它是嫩江左岸的主要支流，發(fā)源于小興安嶺西麓北安市雙龍泉附近。南北河匯集小支流后，流入五大連池市境內，進入山口湖水庫，始為訥謨爾河。訥謨爾河流域全長588 km，河床寬40～70 m，水深1.2～3.0 m，流域面積為13 945 km2，屬于寒溫帶大陸性季風氣候區(qū)，年平均降水量470～510 mm。位于半山區(qū)流域，其地形多變，河道復雜，河流主體分為上、中、下三段。上游是山溪性河流，河谷狹長且水流湍急，支流眾多；中游流經山地丘陵過渡地帶，沃野平疇、支流眾多；下游流入寬闊的平原，主流靠右岸，沖刷嚴重，支流較少。

結合流域工作實際情況，此次河流健康評價選擇訥謨爾河，全長240余km。黑龍江省水利科學研究院根據訥謨爾河流域地貌特征、水文及水力學狀況變異、水生生物，以及社會發(fā)展狀況的相似性和差異性，將河流劃分為山口湖水庫—五大連池市臨河村、五大連池市臨河村—五大連池市東升老山頭、五大連池市東升老山頭—訥河市先鋒村、訥河市先鋒村—訥謨爾河嫩江入河口4段作為評價河段(圖1)。

2 河流健康評價指標體系和評價方法

2.1 評價指標體系

評估河流的健康狀況是根據河流的生態(tài)完整性和社會服務功能的完整性來評估的。根據指標選擇原則，建立河流健康系統(tǒng)應是多層次、多方面、多項目的相互促進的原則體系[6]。 訥謨爾河的河流健康指數體系評估分為三個層次：目標層——訥謨爾河河流健康狀況，準則層——水文水資源、水質、物理結構、生物、社會服務功能五個方面層次，指標層——流量過程變異程度、生態(tài)流量保障程度、河岸帶狀況、水生生物等14項指標。分層評估用來表明訥謨爾河的健康狀況。建立河流健康評估指標標準的方法和指標的比重見表1。

圖1 河流分段示意圖

目標層準則層 河流指標層指標標準建立方法訥謨爾河河流健康河流生態(tài)完整性(W=0.7)社會服務功能完整性(W=0.3)水文水資源(W=0.2,以2個指標加權賦分)物理結構(W=0.2,以3個指標加權賦分)水質(W=0.2,以最小值賦分)生物(W=0.4,以最小值賦分)社會服務功能流量過程變異程度(W=0.3)模型推算生態(tài)流量保障程度(W=0.7)專家判斷河岸帶狀況(W=0.5)參考系/專家判斷河流連通阻隔狀況(W=0.25)專家判斷天然濕地保留率(W=0.25)歷史狀態(tài)法DO水質狀況現有標準耗氧有機污染狀況現有標準底棲生物完整指數參考系魚類損失指數歷史狀態(tài)法水功能區(qū)達標指標(W=0.2)管理預期/專家判斷水資源開發(fā)利用指標(W=0.2)管理預期/專家判斷防洪指標(W=0.2)管理預期/專家判斷公眾滿意度(W=0.2)管理預期/專家判斷灌區(qū)供水滿足程度(W=0.2)管理預期/專家判斷

在評估河流健康狀況時，確定指標水平的指數權重是是否與它真實反映河流健康狀況有關的重要因素[7]。在初步評估時，確定河流區(qū)域概況，社會經濟發(fā)展水平，采用層次分析法，根據專家的意見和評分經驗的評估方法，然后計算訥謨爾河的加權系數。從五大標準層的角度看，生物標準水平的河流健康狀況占比較大，因此，是最直接反映河流健康的一個重要標準，其次是滿足生產和生活需要的社會服務功能。同時訥謨爾河原生態(tài)保護比較好，所以在水文水資源、物理結構和水質的三個標準采用平均權重分布的方法來確定系數。

2.2 評價方法

(1)河流生態(tài)完整性評價。河流生態(tài)完整性包括水文水資源、物理結構、水質及生物四方面評價。其評價的結果是衡量河流生態(tài)健康的重要依據，也是評價河流生態(tài)系統(tǒng)的有效方法。其計算公式如式(1):

(1)

式中：I為評價河流賦分；Ii為評估河段指標和準則層賦分；Li為評價河段河流長度；L為評價河流總長度；n為評價河段數。

(2)社會服務功能準則層評價。評估標準評估河流的社會服務功能，按照水功能區(qū)、水資源的開發(fā)和利用、防洪、公眾滿意度和灌區(qū)供水滿意度來衡量。

為了評估河流和湖泊的健康狀況，采用了指數法，逐步對河流和湖泊的健康指數進行加權和綜合評估。對河流生態(tài)完整性和社會服務功能進行綜合評估，以評估河流健康狀況。

河流健康分為5級:理想狀況、健康、亞健康、不健康、病態(tài)(表2)。

表2 河流健康評價分級表

3 評估結果與分析

3.1 河流健康評價賦分

訥謨爾河健康評估從4個標準層評估，含括水文和水資源、物理結構、水質和生物方面進行評價河流生態(tài)完整性，根據計算得出4段河流賦分評價情況(表3)。

表3 訥謨爾河河流生態(tài)完整性賦分

根據表中數據顯示其評價結果為：山口湖水庫—五大連池市臨河村河段為亞健康狀態(tài)，五大連池市臨河村—五大連池市東升老山頭河段為亞健康狀態(tài)，五大連池市東升老山頭—訥河市先鋒村河段為亞健康狀態(tài)，訥河市先鋒村—訥謨爾河嫩江入河口河段為亞健康狀態(tài)，可以看出4個河段都是處于亞健康狀態(tài)。通過評估河流各河段的長度加權平均計算，最后得出訥謨爾河河流生態(tài)完整性賦分為47分，河流處于亞健康狀態(tài)。

經過計算，根據河流社會服務功能完整性評價標準得出，訥謨爾河的河流社會服務功能層賦分為64分，根據社會服務標準，河流的健康狀況被認為是健康的。通過權重平均分配法和分級指標計算最終得分為56分，河流處亞健康水平的狀態(tài)。

本文是根據河湖健康評價導則建立訥謨爾河河流健康指標體系，結合地方區(qū)域性特點確定各個指標系數，通過計算得出訥謨爾河處于亞健康狀態(tài)。反映了河流的基本健康狀況，并對其他河流評估提供了重要支持。但是考慮到河流健康評估中的指數體系的豐富性、針對性、相關性和不確定性其對河流健康結果的評估也不盡相同，需要繼續(xù)推動未來對河流健康系統(tǒng)的研究，使其評價結果更加準確、有效。

3.2 河流健康評價分析

從水文水資源指標分析，訥謨爾河4個分段河流受人類活動的影響較大如山口水庫工程的水力調蓄作用使下游流量減少，導致各河段流量過程變異程度較大，同時河道徑流不能保持一定的生態(tài)流量，造成河流水量下降，生態(tài)流量得不到保障，使水文水資源準則層賦分不高，處于不健康狀態(tài)。

從物理結構指標分析，訥謨爾河4個河段一半處于亞健康狀態(tài)，一半處于健康狀況，整體得分相近。河段得分分別為53、62、59和66。河段上游為山口水庫，水庫在設計過程中未考慮生物魚道，影響魚類遷移，從而影響了河段物理結構得分，同時河岸岸坡傾角較大，影響河岸穩(wěn)定性，兩岸沖刷嚴重導致訥謨爾河在物理結構上整體存在河岸帶狀態(tài)不穩(wěn)定，處于亞健康狀態(tài)。

從水質指標分析，根據訥謨爾河環(huán)境監(jiān)測資料分析，訥謨爾河水質狀況超標因子是高錳酸鹽指數、氨氮和化學需氧量，這三種指標都是導致水體中溶解氧大幅度下降的有機污染物。訥謨爾河除接納周邊城市的生活污水外，也接收了農業(yè)耕作產生的農藥和化肥等有機污染物進入河流，導致耗氧有機物含量增加，建議應加強城鎮(zhèn)污水排放監(jiān)管，對于大型城鎮(zhèn)要建立污水處理廠，污水達標方可排放；同時控制農藥和化肥的使用，普及農民科學種田，有效利用土地資源，減少土地負擔。

從生物指標分析，訥謨爾河受環(huán)境變化和人類影響，根據歷史資料可知，魚類由原來的40多種減少到現在約30種，因為一些水利工程設施、水質污染及開發(fā)等因素影響，像本地魚類如哲羅魚、細鱗魚、江鱈等洄游性魚類在干流幾乎絕跡。按照河流底棲動物指標賦分計算，河流賦分為58分，處于亞健康狀態(tài)。

從社會服務功能指標分析，訥謨爾河社會服務功能整體處于健康狀態(tài)，其中灌區(qū)滿足程度、公眾滿意度與水資源開發(fā)利用指標處于理想狀態(tài)，其他指標處于不健康狀態(tài)。應該注意保護與控制訥謨爾灌區(qū)發(fā)展與水資源利用，需針對公眾調查表中提出的不滿意原因的河流狀況進行研究，同時加強河流沿線環(huán)境保護力度，控制沿線企業(yè)污水、生活污水達標等。