基于HQA 評分法的志丹縣周河流域生境質量評價

葉忠臣

（漢中市南鄭區碑壩水利管理站，陜西 漢中 723000）

0 引言

河道生境質量指代流域的生物和植物生存環境的質量[1]。現有研究中也將其看作流域整個系統中生物和植物存活必須的物化總和。河道是全部生態體系中的子體系，它是生物和植物生活的必須系統。在河流生態系統中，生物沿河流呈帶狀散布，構成不同于四周基質的植被帶，包羅河流邊沿帶、河流漫灘、堤防等，和此中生物的生存環境。在垂直方向上，他們從水源地到出水口形成一個完整的生存環境。河道生境質量是河道兩岸生態環境完整性與河道兩岸生態健康的體現，也是河道生態治理所參考的重要標準，具備十分重要的現實意義[2]。

1 研究區概況

陜西省志丹縣是延安市的下屬縣區，地處于陜西北部的黃土高原區。自然地貌發育較為完善，河網十分發育，據統計，志丹縣境內共發育長度1 km 以上的沖溝和河流2055 多條，1 級支流187 條，2～4 級支流433 條。其中，黃河的三條支流為最大的河流，分別是洛河、周河與信子河，它們的流域面積都達到了1000 km2以上。由于黃土高原的特殊地理位置，使得志丹縣境內的水土流失非常嚴重。

2 研究方法

英國學者首先提出河流生境調查法（RHS），它是一種調查和評價河流生態系統現狀下質量的方法[3]。RHS 方法主要包括兩方面內容，一類是通過分析和描述河流生境質量現狀的方法來評判河流生境質量評價指數（HQA），第二類是研究在生產生活中的活動對河流生境影響的河流生境退化指數（HMS）。本文用此方法來評價周河的生境質量。

2.1 河流生境質量調查方法（HQA）

HQA 評分指標分別為H1～H10，見表1。每條河流設置多個監測斷面進行調查和數據記錄。參考表1 所列的各評分項目的具體評分指標，逐一進行科學的打分。在野外實地對各個監測河段進行詳細的調查與打分之后，將表中的所有評分項目所得的分數相加，最終得到整個河段的評價值（HQA）。HQA 評分越高，說明河流生境質量越高。

表1 河流生境質量評價的指標與評分標準

2.2 河流生境退化指數方法（HMS）

河道生境退化指數（HMS）是評價人類活動對河道生境的擾動水平[4]。主要研究對象為河道兩岸地帶。HMS 方法對各種類型和級別河流均適用。根據評價指標和評分標準，對調查河段的人類活動參與程度進行調查和記錄，得出各河段的生境退化值。HMS 評分越高，人類對河流生境的破壞越深，即河流退化越嚴重。HMS 評價指標見表。最后，將各指標的值相加得到生境退化指數的得分表2。

表2 河流生境退化指數的評價指標與賦分標準價

2.3 河流生態子系統健康評價

為避免HMS 和HQA 評價標準中某一評價指標得分過高，影響總分，進而對整個河流生境條件的評價產生偏差，基于HMS 和HQA 評分體系以及RHS 中HMS 和HQA 的相關評價標準，得到了新的評分體系。根據5 分制，重新分配了HQA 和HMS 的評價值。見表3、表4。

表3 HQA 賦值表

表4 HMS 賦值表

對河段的HMS 和HQA 總分進行重新賦值，得到能更全面描述河流生態健康狀況的指標F 值。將河流健康狀況分為五個等級。將HQA 和HMS 的得分換算成5 分制后，再求和，用字母F 表示，根據F 值的大小，河流生態健康狀況見表5。

表5 河流生態健康狀況等級表

3 評價結果

3.1 調查結果

2019 年7 月23 日～30 日在周河流域內共選取16 個河段進行河流生境調查，按照河流的分段方式以及調查的實際情況將周河在總體上分為三大區段，編號分別為上游12～16，中游6～11，下游1～5，圖1。

圖1 周河調查點布置圖

表6 周河河段調查結果表

由表6 可知，將河道生境質量定量分級評價，周河流域河段的HQA 大于54 的“優”河段共有6 段；介于47～53 之間評價為“良”河段有5 段；40～46 之間評價為“中”河段為4 段，32～39 之間的“差”河段為1 段。HMS 評價值顯示，在流域下游編號為1～6 的區域，受人類影響較為良好。接近縣城的流域附近，評分均大于20，人為干擾河流的情況較為嚴重。流域上游的河流退化程度較低，接近于自然狀況。

表7 周河健康狀況表

圖2 周河生境沿程變化趨勢

圖3 周河生境質量評價統計表

由表7、圖2、圖3 可以看出，通過人為活動對河流生境的干擾特征和HQA 以及HMS 和F 值上看，周河上下游所調查的各河段河流生境狀況都較好，中游受到縣城人類活動干擾較為嚴重，質量情況較差。但加固河岸的現象也較為普遍存在，進而對河流生境有一定影響。

3.2 調查結果分析

3.2.1 主成分分析

主成分分析結果，見表8，志丹縣周河生境質量指數表（H1、H3、H5、H6、H7）作為第一主成分，解釋了各評價體系中95.330%的信息；第二主成分主要反映在H4、H9、H10 上，指標體系的第二主成分對河流生境質量影響不大，以H2 為評價主體，HMS 的第三主成分對周河生境影響最小，對HQA 的貢獻率最低。分析表明，HMS 的S1、S2、S4、S5、S9、S10、S12，7 個因子作為第一主成分，解釋了所有評價指標中95.413%的信息，能夠反映質量調查的空間布局特征。S3、S6 和S8 作為本研究的第二主成分，對結果影響不大，S7 作為第三主成分，對河流生境退化指數的貢獻率最低，說明人工河床對調查河段河流生境變化的解釋能力較差。原因可能是人工河床調查河段發生頻率很低。

表8 周河生境質量指數與生境退化指數主成分分析結果

續表8

河流生境退化指數間的kmo 檢驗系數為0.625，大于0.5；Bartley 球度檢驗值為273.44，為顯著水平；相應的關聯概率為0，小于指定的顯著水平0.05。因此，代表周河生境退化指數的指標適用于主成分分析，有效地揭示了其空間分布規律。

3.2.2 回歸分析

圖4 回歸分析圖

表9 回歸分析表

回歸分析結果見圖4、表9，可以看出，HQA 和HMS 存在著顯著的負相關關系，表現在人工對河流的干擾力度越大，河流的生境質量就越差。

4 結論

根據河流生境調查法RHS 對志丹縣周河流域的生境做出評價，結果顯示，評價為“極差”河段占比0%，“較差”河段為25%，“一般”河段為25%，“良好”河段為38%，“健康河段為12%”。生境質量較差的河段均集中在流域中部，縣城區域。利用主成分分析法分析得知HMS 的S1、S2、S4、S5、S9、S10、S12七個因子作為第一主成分對所有評價指標中的95.413%的信息進行了解釋，能夠反映出質量調查的空間布局特征。利用回歸分析法分析得知，HQA 和HMS 存在著顯著的負相關關系。本文僅對周河流域劃分了16 個河段進行評價，可以從宏觀上來表現流域的整體質生境質量，如需要更精細的數據，還應對該流域進行更精細的劃分。