南四湖健康評估及問題探討

趙艷紅，徐小松，羅煜寧，于百奎

(1.沂沭泗水利管理局，江蘇 徐州 221018;2.河海大學，江蘇 南京 210098)

河湖健康應該是河湖自然結構狀況、生態環境功能和社會服務功能的均衡健康[1]。開展河湖健康評估工作，可為建設河湖健康保障體系提供有力支持。隨著工業文明的興起，人類對河湖開發利用及干擾程度顯著增加，河流生態系統逐步退化，河湖健康問題迫在眉睫。

2006年，耿雷華[2]等探索性的提出了健康河流的評價標準；2007年，吳阿娜[3]等對上海地區河流健康評價方法進行了探討；2010年水利部建立了統一、全面的河流、湖泊健康評價體系[4- 5]，在全國開展重要河湖健康評估試點工作。近年來，我國學者對不同水體開展了河湖健康評價研究，張浩[6]等對海河流域河湖健康進行了評估，探索適宜海河流域的河湖健康評估技術體系；周婭[7]等以太湖為例從河湖健康評估實踐角度，分析了太湖流域水系治理現狀及問題；王賀[8]對水生態文明試點城市建設效果綜合評估指標確定及其量化方法進行了研究；何海吉[9]以四川省西充縣為例，基于模糊層次分析法對水生態文明進行了綜合評價；關艷慶[10]對太子河進行了健康評價，并提出了保護對策。

南四湖位于山東省，地處華北平原與黃淮平原交界區域。由南陽湖、獨山湖、昭陽湖和微山湖等4個串聯湖泊組成[11]，是我國北方東部平原地區最大淡水湖，不僅是山東省重要的水源地之一，也是集防洪、除澇、水產、航運、旅游等功能于一身的多功能湖泊。近年來，隨著地區經濟不斷發展，南四湖出現了諸多問題：湖泊調蓄能力變差，水質污染嚴重，湖泊多處嚴重淤積，水土流失等。這些問題容易誘發一系列生態環境地質問題及生態問題，如不加以控制和改善，勢必會對地區的水資源利用和工農業經濟發展產生制約作用，無法實現南四湖的可持續利用。從湖泊保護和水資源可持續利用角度出發，開展南四湖健康評價對促進區域生態環境的良性循環、保護南四湖流域水資源具有重要的現實意義。本文對南四湖入湖流量變異程度、湖岸帶調查、河湖連通狀況、水資源開發利用、防洪、公眾滿意度等指標進行了評估與討論。

1 評估方法及等級

1.1 評估方法

1.1.1南四湖入湖流量變異程度

入湖流量過程變異程度指環湖河流入湖實測月徑流量與天然月徑流過程的差異。收集南四湖主要入湖河流代表站2017年實測月均徑流量、代表站控制斷面以上的耗水量、蓄變量、引水量等資料，根據天然徑流還原的相應規范和技術要求，計算南四湖主要入湖河流代表站2017年的天然徑流量。在計算各代表站天然徑流量的基礎上，依據流量變異程度指標，計算南四湖入湖流量變異程度，并予以賦分和評價。

1.1.2湖濱帶調查

湖濱帶狀況評估包括：湖岸穩定性、湖濱帶植被覆蓋率、湖濱帶人工干擾程度三個方面。

岸坡穩定性根據湖岸侵蝕現狀評估。評估指標包括：岸坡傾角、湖岸高度、基質特征、岸坡植被覆蓋度和坡腳沖刷強度； 湖濱帶植被覆蓋度重點評估湖濱帶陸向范圍喬木(6m以上)、灌木(6m以下)和草本植物的覆蓋狀況；湖濱帶人工干擾程度是對湖岸帶及其鄰近陸域典型人類活動進行調查評估，并根據其與湖岸帶的遠近關系區分其影響程度。

1.1.3河湖連通狀況

河湖連通狀況重點評價主要環湖河流與湖泊水域之間的水流暢通程度。調查收集南四湖主要出入湖河流閘壩建設及調控狀況、斷流情況；分析計算2017實測出入湖徑流量與多年平均實測年徑流量，以及主要入湖河流水質達標情況。根據調查分析所得數據，對主要環湖河流逐條進行河流順暢狀況判定及賦分。

1.1.4水資源開發利用指標

收集南四湖流域現狀開發利用情況，根據水資源綜合規劃、水資源公報等相關資料，分析計算南四湖流域地表水資源量及近三年的地表水供水量。計算南四湖地表水資源開發利用率，并采用概念模型公式對水資源開發利用指標進行賦分。

1.1.5防洪指標

選擇湖泊防洪工程完好率作為湖泊防洪評價指標。收集南四湖堤防概況、環湖口門工程現狀及設計資料，防洪工程現狀及規劃防洪標準，分析堤防閘壩完好情況，堤防工程達標率和環湖口門工程達標率。

1.1.6公眾滿意度指標

公眾滿意度反映公眾對評估湖泊景觀、美學價值等滿意程度。該指標采用公眾參與調查統計的方法進行。對所在地區的公眾，當地政府、水利、環保等相關部門發放公眾參與調查表，通過對調查結果統計分析，確定評估公眾對水庫的綜合滿意度。

1.2 評估等級

健康狀況評估中，100～80分為理想狀態(優)，80～60分為健康(良)，60～40分為亞健康(中)，40～20分為不健康(差)，20～0分為病變狀態(劣)。

2 指標計算與評估

2.1 南四湖入湖流量變異程度指標計算與評估

根據南四湖18條主要入湖河流2017年逐月天然徑流量還原計算成果及實測徑流量資料，依據以下入湖流量變異程度計算公式：

(1)

(2)

(3)

(4)

經計算，南四湖入湖流量變異程度指標計算值為3.84，見表1。根據南四湖入湖流量過程變異程度指標賦分標準，見表2，進行賦分，南四湖入湖流量過程變異程度指標賦分為7.7分。

2.2 南四湖湖濱帶調查指標計算與評估

圖1 南四湖湖濱帶調查斷面示意圖

確定本次湖岸帶調查監測10個監測點位，如圖1所示。湖岸帶狀況現場調查、監測分別于2018年汛前、汛期各進行一次。將汛前、汛期湖岸帶狀況賦分平均后得出南四湖湖岸帶狀況2018年整體賦分。南四湖湖岸帶狀況賦分為39.0，其中岸坡穩定性、湖岸植被覆蓋度、湖岸帶人工干擾程度三項分指標賦分別為52.1、20.1、59.0，見表3。

表1 南四湖入湖流量變異程度指標計算表

表2 南四湖入湖流量過程變異程度指標賦分表

表3 南四湖湖岸帶狀況賦分計算表

2.3 南四湖河湖連通狀況指標計算與評估

在17條有實測資料的環湖河流基礎上增加界河、洙水河、鄭集河、大沙河、鹿口河等5條較大入湖河流作為賦分的主要環湖河流，其中鄭集河、大沙河入湖口附近設有水閘控制。對于無實測資料的環湖河流，入湖口附近未設置水閘控制的視為全年順暢；入湖口附近設有水閘控制的河流則根據2017年斷流阻隔時間對河流順暢狀況賦分。采用水文比擬法得到無實測資料河流各月徑流量和年徑流量數據。環湖河流連通狀況賦分按式(5)計算。

(5)

式中，NS—主要環湖河流數量；Rn—2017年環湖河流地表徑流量；Wn—各主要環湖河流河流順暢狀況賦分；RFC—河湖連通性賦分。

經計算，2017年南四湖河湖連通狀況賦分為13.2分，見表4。

表4 南四湖河湖連通狀況賦分計算表

2.4 南四湖水資源開發利用指標計算與評估

根據南四湖1956—2010年系列多年平均水資源量及近3年供水量的平均值來計算南四湖水資源開發利用指標，經計算，南四湖地區地表水資源開發利用率為76.8%，見表5。按照概念模型公式計算水資源開發利用指標賦分，水資源開發利用率超過60%得0分，因此南四湖水資源開發利用指標賦分為0分。

表5 南四湖流域地表水資源開發利用率

2.5 南四湖防洪指標計算與評估

選擇湖泊防洪工程完好率和湖泊蓄泄能力作為湖泊防洪評價指標。其中，南四湖防洪工程完好率為91.5%，賦分82.5分；南四湖蓄泄能力為100%，賦分100分。根據湖泊防洪指標變量表，見表6，按指標式(6)

FLDr=FLDEr×FLDEw+FLDVr×FLDVw

(6)

式中，FLDr—湖泊防洪評價指標賦分；FLDEr—湖泊防洪工程完好率指標賦分；FLDEw—湖泊防洪工程完好率指標所占權重；FLDVr—洪水調蓄能力指標賦分；FLDVw—洪水調蓄能力指標所占權重。經計算，南四湖防洪指標賦分為94.8分。

表6 湖泊防洪指標變量表

2.6 南四湖公眾滿意度指標計算與評估

采用公眾參與調查統計的方法進行。對評估南四湖所在地區的公眾，當地政府、水利、環保等相關部門發放公眾參與調查表，通過對調查結果的統計分析，公眾對南四湖的評估在基本滿意到滿意之間，綜合確定公眾對南四湖的評估賦分為：78分。

3 結論

本文根據《湖泊健康評估指標、標準與方法(試點工作用)》，對南四湖入湖流量變異程度等指標進行了評估，得出如下結論。

南四湖入湖河流入湖流量變異程度指標計算值為3.84，賦分為7.7分，健康狀況為病變狀態，表明南四湖水文情勢受人類活動影響的程度比較大；湖岸帶狀況賦分為39.0分，健康狀況為不健康；河湖連通狀況賦分為13.2分，屬于連通性比較差的狀況，健康狀況為病變狀態；地表水資源開發利用指標賦分為0分，健康狀況為病變狀態；防洪指標賦分為94.8分，健康狀況為理想狀態；公眾滿意度指標賦分為78分，健康狀況為健康。

4 存在問題及建議

(1)入湖河流月徑流量還原計算中，數據資料來源于水文年鑒水量調查成果，還原方法采用水文計算中計算天然徑流的傳統方法-分項還原法，計算成果符合計算規范，但是由于南四湖流域涉及引黃及南水北調等工程，例如梁濟運河后營站等，情況復雜，受人類活動影響較大，傳統的方法與南四湖入湖流量變異程度分析不協調，導致入湖流量變異程度賦分偏低。建議今后繼續探討更適合南四湖入湖流量變異程度分析的天然徑流還原方法。

(2)湖岸帶狀況現場調查監測手段較為傳統，獲取的數據類型較單一，數據量較少，直觀展示仍然以圖片或照片為主。建議探索無人機、衛星遙感等先進監測手段與大數據、GIS等信息處理技術相結合的方式，從全湖尺度及時獲取湖岸帶變化動態，提高數據的多樣性和連續性。

(3)南四湖沿湖眾多取水口門，大部分未建立取用水監管設施和取水計量監測設施，取用水資料收集難度大，取用水情況難以掌握。建議補充完善南四湖水資源監控能力建設，建立完善的水文水資源監測體系，提高水資源監測、計量監督和信息化管理水平，實現對取、用、耗、排水的動態監測和全過程管理。