雨源型河道生態修復評價指標體系構建及應用

母家樂，盧建江，譚 琴，周志鵬，宋 姿，孫飛云，董文藝

(哈爾濱工業大學(深圳)土木與環境工程學院 廣東深圳518055)

江河湖泊作為城市發展建設的重要資源載體，在城市的發展中發揮了十分重要的作用[1]。然而在經濟高速發展的背后卻以嚴重的環境污染作為代價，尤其是河流等水資源。目前，針對已經被污染的河流，如何進行水生態修復已是迫切需要解決的問題。河流的主要問題表現在以下幾個方面[2]：①洪水的嚴重程度；②排水的頻率；③河流和湖泊中沉積物增加；④水體，特別是地面水和地表水的高度污染；⑤點源及面源污染尤為突出；⑥水生生態系統嚴重退化。為了應對河流污染問題，各城市實施了一系列城市河流生態系統綜合管理項目，旨在恢復河流中的水生態系統。目前，城市河流生態環境綜合治理技術主要可分為點源污染治理技術、面源污染治理技術和內源污染治理技術[3]，而針對雨源型河流的綜合評價指標及修復技術手段還不夠完善。

雨源型河流因具有雨旱季流量、水質波動大，水質成分特殊及采樣代表性差等特點，使得其生態恢復評價不同于已廣泛開展的常規城市河流生態恢復評價[4]。因此，建立對海濱城市雨源型河流特性的評估指標，正確評估城市雨源型河川健康狀況，探索雨源型河川水生態變化規律，維護和發揮現有河川生態系統的服務功能，修復損傷體系，維護地區經濟、社會和環境是當前十分重要的課題。

1 雨源型河流特性及研究現狀

雨源型河流具有雨水補給河流的鮮明生態特征，即：降雨季節變化相應造成河流水量的季節性豐枯變化，大型降雨會造成河道水位的快速漲落，在降雨過程及之后一定時期內形成洪水[5-6]。普遍認為雨源型河流主要有 3個特征：一是徑流量源于降水，無降雨時期河流量極小，降雨時期流量激增至數十倍；二是以經過城廂的小溝渠居多，河短流急、大河鮮有，沿河聚集在城區統一排水；三是環境容量小，自凈能力低，如果排入污水，則很容易變黑并產生異味。呈明顯的雨源型河流特征的河流，雨季是河，旱季成溝，缺乏動態補充水源，河流污染普遍比較嚴重[7]。所以，構筑適用于雨源型河川的生態恢復效果的評價系統，識別影響河川生態恢復的重要因素，探索河川流量季節性顯著差異對河川生態恢復帶來的影響，是當前迫在眉睫的任務。

2 雨源型河流生態評價指標體系構建

目前，許多發達國家根據其地理條件、水文水質特征及經濟綜合實力，分別制定了適用于自己國家的河流評價體系；國內對河流的生態恢復評價也主要是從自身結構、生態功能和服務功能3方面對其生態恢復現狀進行評價[8]。這些研究對雨源型河流生態恢復評價研究具有一定的借鑒意義，但以往的研究都是從總體上把握河流生態恢復程度，對影響河流生態恢復的因素沒有進行深入考慮和分析。對河流生態恢復評估的研究不僅應了解河流目前的狀況，還應查明影響河流生態恢復的主要參數及其影響程度，并針對主要因素采用科學合理的治理措施，以改善和加快河流的生態恢復。

2.1 構建原則

為了評估河流的生態恢復程度和保持其水域的生態健康發展，評估指標必須理性地映現河流的生態恢復狀況，并提供關于變化狀況、趨勢和原因的信息，更便于實現政府決策和科學研究等目的。因此，構建評價指標體系應遵循科學性、綜合性、定量定性相結合、獨立性、可操作性與應用性、層次性與穩定性6大原則。

2.2 評價指標的選擇

以健康無污染狀態下的河川作為生態修復的最終目標，本研究通過知網進行文獻檢索，得到了105篇有關河流生態恢復指標體系研究的文獻。以此為依據，按照構建河流生態恢復效果評價指標體系的原則，采用頻率分析方法初步篩選分類層指標，選擇頻率大于5的分類層指標作為基礎數據。共有15個指標，各分類層指標出現頻數情況見圖1。

圖1 生態恢復評價初選分類層指標出現頻數Fig.1 Frequency of indicators in primary classification layer of ecological restoration assessment

對已經篩選出來的上列15個基礎數據進行二次篩選，選擇在文獻中出現次數高于 30次的基礎數據作為本論文的分類層指標。分別為河岸帶指標、水體理化指標、水生生物指標、水文指標和社會服務功能5個指標。

完成對分類層指標的篩選后，再對指標層指標進行調研。

根據統計，在這 105篇文獻中，出現次數大于15次的指標層指標有：溶解氧、氨氮、總磷、總氮、化學需氧量、高錳酸鹽指數、pH、水功能區水質達標率、流速、流量、彎曲度、生態需水量保證率、生態流量滿足率[9]、浮游植物多樣指數、浮游動物多樣性指數、底棲動物完整性指數[10]、底棲動物多樣性指數、魚類完整性指數、魚類生物損失指數[11]、河岸穩定性、河岸帶植被覆蓋率、河岸植被結構完整性、河岸植被帶寬度、縱向連通性、河流護岸形式、防洪工程達標率、水資源開發利用率、公眾滿意度和供水保證率[12]。各分類層出現的指標層指標頻數情況見圖2。

最終構建了如圖 3所示的雨源型河流生態恢復評價指標體系，并擬利用該評價體系對深圳現有的雨源型河流進行綜合評價。

圖2 生態恢復評價初選指標層指標出現頻數Fig.2 Frequency of indicators in primary index layer of ecological restoration assessment

圖3 雨源型河流生態恢復評價指標體系Fig.3 Ecological restoration evaluation index system of rain source river

3 雨源型河流生態評價的應用

3.1 研究區概況與監測點位概述

龍崗河是東江的二級支流——淡水河的上游段。它屬于東江水系，起源于梧桐山北麓。田坑水河口以上流域面積364.4km2，河長35.53km，平均比降2.7‰。

依據布點原則及現場調研，確定的采樣點經緯度如表1所示。

表1 監測點位置坐標Tab.1 Location coordinates of monitoring points

3.2 龍崗河綜合評分結果分析

選取 2016年在不同季節(旱季和雨季)2個時間點(2月和7月)的龍崗河5個斷面(S1、S2、S3、S4和S5)的監測情況進行綜合評價。

3.2.1 龍崗河2016年2月(旱季)綜合評分結果分析

如圖 4所示，從綜合評分來看，沿龍崗河上游至下游，呈先升后降的趨勢，其中S3斷面評分最高，S5斷面評分最低。從水文特征來看，S1，S2及 S3斷面評分高，S4和 S5斷面評分低，表明龍崗川上游和中游的流速和水量高于下游的流速和水量；從河流河岸來看，S1和 S2斷面評分低，S3、S4和 S5斷面評分低，即上游河岸的評分低，下游河岸的評分高；從水體理化特征來看，S3斷面取得最高評分，上中下5個斷面均為較高評分且相差不大，表明龍崗河的整體水質較好；從水生物方面來看，上中游斷面的評分高于下游斷面的評分，其中 S3斷面的評分最高，S5斷面的評分最低，即 S5斷面的水生物的情況最不容樂觀，表明 S5斷面水生物的修復效果很弱；從社會服務方面來看，5個斷面的社會服務功能評分相差不大，表明龍崗河整體社會服務功能接近。

圖4 龍崗河2016年2月綜合評分結果Fig.4 Comprehensive score results of Longgang River in February 2016

3.2.2 龍崗河2016年7月(雨季)綜合評分結果分析

如圖5所示，總的來說，除S3斷面評分高于S2斷面評分外，S1斷面～S5斷面評分呈現下降趨勢，其中龍崗河7月S1斷面的綜合評分最高，S5斷面綜合評分最低。從水文特征來看，S1、S2及 S3斷面評分高，S4和 S5斷面評分低，表明龍崗河上中游的流速和水量高于下游流速和水量；從河流河岸來看，S1和S2斷面評分低，S3、S4和S5斷面評分低，即上游的河流河岸狀況評分較低，中游和下游評分較高；從水體理化特征來看，上中游斷面評分高，下游斷面評分低，其中 S5斷面的水體理化指標得分最低，說明龍崗河下游水質較差；從水生生物來看，上游 S1斷面和下游 S5斷面的評分較高，中游 S3斷面的評分最低，即 S3斷面的水生生物狀況最不容樂觀，表明該處水生生物修復效果較弱；從社會服務功能來看，上中下5個斷面的社會服務功能評分相差不大，表明龍崗河整體社會服務功能接近。

圖5 龍崗河2016年7月綜合評分結果Fig.5 Comprehensive score results of Longgang River in July 2016

4 結 論

根據城市雨源型河流特點，構建符合雨源型河道特征的生態修復效果評價指標體系，利用頻度分析法科學篩選出分類指標。基于構建的雨源型河道生態評價指標體系，以深圳市龍崗河(雨源型河流)為研究實例，分析其水體理化指標和水生生物現狀，并進行綜合評價，得到如下結論：

①利用頻度分析法篩選出的5個指標為：河岸帶指標、水體理化指標、水生生物指標、水文指標和社會服務功能。

②旱季條件下，龍崗河的水質與水生態得到了一定改善；雨季條件下，龍崗河上游河道水文特征較下游好，且上游水體理化特征也優于下游。

③龍崗河沿程的社會服務功能接近。