寧夏重點湖泊生態(tài)健康評價與修復對策研究

田 巍，周志軒，陳耀文

(寧夏回族自治區(qū)水利科學研究院，銀川 750021)

湖泊濕地具有保護水源、凈化水質(zhì)、蓄洪防旱、調(diào)節(jié)氣候和維護生物多樣性等重要生態(tài)功能，同時具有觀光旅游、教育科研等社會效應和重要的經(jīng)濟效益，是人類重要的自然資源和環(huán)境資源[1]。近些年來，由于人類發(fā)展的影響，湖泊濕地生態(tài)遭到破壞，功能退化，對濕地的保護和修復已經(jīng)成為人類共同的目標[2]。生態(tài)系統(tǒng)健康評價已成為湖泊環(huán)境管理的基礎，通過評價找出湖泊結構與功能退化的原因，由此提出針對性的治理方案，為湖泊保護與治理提供科學依據(jù)[3]。目前湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評價方法主要有生物檢測法和多指標綜合評價法，國內(nèi)外學者在評價方法和指標體系方面對湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評價都做了大量的研究[4-7]。本文以寧夏重點湖泊為研究對象，采用多指標體系評價法，構建寧夏湖泊濕地生態(tài)健康評價指標體系，得出評價結果，并針對各湖泊提出治理方案，為湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)的管理、治理和修復提供了參考和決策依據(jù)。

1 寧夏湖泊濕地概況

寧夏雖然地處我國西北地區(qū)，干旱少雨，但黃河干流縱貫寧夏平原397 km，引黃河水灌溉具有得天獨厚的條件，且已有2 000 多年的歷史，使寧夏引黃灌區(qū)形成了大量的濕地[8]。寧夏濕地總面積為20.72 萬hm2，其中河流濕地9.79 萬hm2，湖泊濕地3.35 萬hm2，沼澤濕地3.81 萬hm2，人工濕地3.77 萬hm2；湖泊濕地中，永久性淡水湖濕地2.01 萬hm2，永久性咸水湖濕地0.11 萬hm2，季節(jié)性淡水湖濕地0.15 萬hm2，季節(jié)性咸水湖濕地1.08 萬hm2[9]。

2 寧夏湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價

2.1 評價指標體系的選取

多指標綜合評價法是在選擇不同組織水平的類群和考慮不同尺度的前提下，對生態(tài)系統(tǒng)各個組織水平進行綜合評價的方法。

參考國內(nèi)湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標體系[10,11]，并根據(jù)生態(tài)健康評價指標選取的原則[12]，從影響寧夏湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康狀況變化較大的生態(tài)指標、功能指標、社會環(huán)境指標三個層面上，采取17個具體指標作為寧夏湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評價的指標體系，反映了完整的地表水生態(tài)系統(tǒng)狀況(詳見表1)。

表1 寧夏湖泊水生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標體系Tab.1 Evaluation index system of lake ecosystem health in ningxia

2.2 評價標準確定

參考國內(nèi)的研究成果及相關標準[13,14]，并結合寧夏引黃灌區(qū)實際情況，將湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)級別分出五級，為很健康、健康、亞健康、不健康、病態(tài)，各指標評價標準詳見表2。綜合評價分值(W)與評價等級的關系為：很健康(0.8≤W≤1.0)，健康(0.6≤W<0.8)，亞健康(0.4≤W<0.6)，不健康(0.4≤W<0.6)，病態(tài)(0.2

表2 寧夏湖泊水生態(tài)系統(tǒng)健康評價標準Tab.2 Water ecosystem health evaluation standard of lakes in Ningxia

2.3 確定指標權重

在模糊綜合評判中，權重的確定是極其重要的，反映了各因素指標在綜合評判過程中所占的比重，會影響到評判結果。本文在專家學者打分評價的基礎上，采用層次分析法，最終確定出各指標的權重系數(shù)，詳見表3。

表3 各評價指標權重系數(shù)Tab.3 Weight coefficient of each evaluation index

2.4 各指標隸屬度確定

依據(jù)各湖泊實地調(diào)研資料以及水利、環(huán)保、林業(yè)部門等資料，對各湖泊進行指標隸屬度確定(以沙湖為例如表4)。

表4 沙湖健康評價指標隸屬度Tab.4 Subordinate degree of Shahu lake health evaluation index

2.5 模糊綜合評判

2.5.1 隸屬度函數(shù)的構建

模糊綜合評判[15]就是利用模糊變換原理和最大隸屬度原則，對多因素的模糊性現(xiàn)象進行綜合考慮，并在此基礎上進行決策評判。隸屬度函數(shù)的確定是模糊語言變量的定量描述，隸屬度函數(shù)是模糊集合論的基礎之一。以沙湖為例，依據(jù)各指標隸屬度關系，建立隸屬關系矩陣為：

2.5.2 多級模糊綜合評價模型的構建

根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)，可以得到如下權重向量：準則層3項指標的權重向量X=(0.493，0.194，0.313)；生態(tài)指標層7個指標權重向量為X1=(0.179，0.131，0.175，0.153，0.142，0.131，0.088)；功能指標層3個指標權重向量為X2=(0.333，0.444，0.222)；社會環(huán)境指標層5個指標權重向量為X3=(0.138，0.276，0.172，0.172，0.241)。根據(jù)評價標準可以確定等級評分向量C=(1.0，0.8，0.6，0.4，0.2)。

利用公式Z=X×Y進行模糊復合運算得到沙湖生態(tài)指標Z1、功能指標Z2、社會環(huán)境指標Z3的生態(tài)健康評價值分別為：

Z1=X1×Y1=(0.175，0.426，0，0.398，0)

Z2=X2×Y2=(0，0.333，0，0.222，0.444)

Z3=X3×Y3=(0，0.241，0.344，0.276，0.138)

由上述結果可得到沙湖生態(tài)健康評價準則層的模糊評價矩陣，因此沙湖生態(tài)健康綜合評價值為：

(0.086 3，0.350 1，0.107 7，0.325 7，0.129 3)

沙湖綜合評價分值為：

W=Z×CT=0.587 1

同理計算其他湖泊生態(tài)健康綜合評價值，計算結果見表5。

表5 重點湖泊濕地生態(tài)健康評價結果Tab.5 Ecological health evaluation results of key lakes

2.5.3 評價結果分析

(1)主要影響因子分析。從專家打分和層次分析的結果來看，指標權重得分在準則層的3個因素中，生態(tài)指標所占份額最大，說明湖泊濕地水質(zhì)、補水保證率、植被、生物多樣性、富營養(yǎng)化程度、濕地面積及湖底淤積情況，對濕地生態(tài)系統(tǒng)健康水平的影響較大；其次是社會環(huán)境指標，人類活動強度、周邊工業(yè)污染強度、污水處理率及實地管理情況等，也影響著濕地的生態(tài)健康。在指標層的15個因素中，占比重最大的是水質(zhì)狀況、補水保證率、水質(zhì)凈化功能和周邊工業(yè)污染強度，說明這幾項對濕地生態(tài)健康的影響最為明顯。

從各指標的隸屬度分析，制約主要湖泊濕地健康的疾病因子主要表現(xiàn)為：周邊工業(yè)污染、人類活動強度、水質(zhì)凈化功能、水體富營養(yǎng)化等原因。制約濕地生態(tài)結構特征的是湖泊濕地植被變化率、水質(zhì)以及水體富營養(yǎng)化程度，其次是湖泊濕地水源補給和湖泊濕地面積退化。

(2)綜合分析。根據(jù)綜合評分，沙湖、星海湖、閱海、騰格里湖為亞健康狀態(tài)，鳴翠湖和寶湖為健康狀態(tài)。亞健康所占比重程度比較大，說明了寧夏重點湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)處于亞健康狀態(tài)，需要采取相應的措施，防止湖泊濕地生態(tài)環(huán)境進一步惡化。寧夏湖泊濕地經(jīng)過了近年來的綜合整治，退化狀況得到了逆轉(zhuǎn)，生態(tài)系統(tǒng)健康情況總體上有了明顯改善，但仍未到理想狀態(tài)。導致這一現(xiàn)象的因素是多方面的，主要原因有：

①多數(shù)湖泊沒有退水，湖水沒有流動性，加之寧夏蒸發(fā)量大，污染物逐漸聚集超出水體自凈能力，對水環(huán)境產(chǎn)生較大脅迫壓力，有水質(zhì)惡化風險存在，濕地系統(tǒng)結構的完整性及功能的穩(wěn)定性受到破壞，極大地制約著整個濕地系統(tǒng)的健康發(fā)展。

②寧夏引黃灌區(qū)淺層地下水對湖泊的補給占比較大，因農(nóng)藥和化肥的大面積使用，以及區(qū)域內(nèi)工業(yè)及養(yǎng)殖業(yè)的污水排放，造成淺層地下水的污染，從而對寧夏引黃灌區(qū)湖泊濕地的水質(zhì)和富營養(yǎng)化造成了嚴重的威脅。

③由于對湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)組成、結構、功能等內(nèi)在特征還缺乏深入的認識，保護和管理措施都比較粗放，造成了一些新的生態(tài)問題，如濕地植被退化、生物量下降、優(yōu)勢性植被減少等。

3 各湖泊生態(tài)健康管理建議

根據(jù)各個湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價的結果，分析各湖泊存在的主要問題，分別有針對性地提出各湖泊的管理建議。

3.1 星海湖

星海湖的綜合評分在6個湖泊中最低，水生系統(tǒng)境健康處于亞健康，面臨的各種威脅因子較多，9項指標處于不健康狀態(tài)，其水質(zhì)差，一直處于劣Ⅴ類，水體中度富營養(yǎng)化，濕地生物種類單一，湖泊水體流動性弱，自凈能力差，周邊有污染源，人類活動強度較大，多種原因造成湖泊生態(tài)環(huán)境脆弱。在管理中，首先應加強水文調(diào)控管理，限制水質(zhì)較差的溝道水排入湖內(nèi)，科學補排水，促進湖泊水力流動；其次加強點源污染防控，限制魚類養(yǎng)殖、釣魚，加強湖泊生態(tài)保護宣傳，周邊工業(yè)污水、生活污水需處理達標排放。

3.2 沙 湖

沙湖的生態(tài)系統(tǒng)健康健康評價處于亞健康，5項指標處于不健康狀態(tài)，水質(zhì)較差，輕度富營養(yǎng)化，周邊污染源較多。沙湖是封閉水體，湖泊自凈能力差，生物多樣性減少，周邊農(nóng)業(yè)面源污染嚴重，工業(yè)污水排放，通過地下水補給、溝道水滲漏對沙湖造成污染。管理中，首先應加強水文調(diào)控管理，科學補排水，促進湖泊水力流動；其次加強點源污染的管控，控制沙湖中燃油船的使用、加強生活污水的收集和處理、加強生態(tài)保護宣傳等；最后周邊農(nóng)業(yè)及工業(yè)污染，應協(xié)調(diào)當?shù)卣訌姽芸亍?/p>

3.3 閱 海

閱海的生態(tài)系統(tǒng)健康評價處于亞健康，8項指標處于亞健康狀態(tài)，周邊植被擾動嚴重，土壤鹽漬化，植物生長受到嚴重影響，生物多樣性差單一。銀川市典農(nóng)河穿閱海而過，水體整體流動性較弱，典農(nóng)河的水質(zhì)直接影響閱海的水質(zhì)，因此閱海的管理與典農(nóng)河的管理密不可分。管理中，首先應當控制水質(zhì)較差的溝道水進入典農(nóng)河，其次充分利用典農(nóng)河沿線3座污水處理廠的再生水，向典農(nóng)河補給水量，促進水體流動，來提高水體的自凈能力，最后應加強湖泊周邊鹽漬化土壤的治理，恢復濕地植被。

3.4 鳴翠湖

鳴翠湖的生態(tài)系統(tǒng)健康評價處于健康，在寧夏引黃灌區(qū)中屬于狀態(tài)較好的湖泊，但仍有3項指標處于不健康，水體自凈能力較差，人類活動強度大，周邊污水處理率低，湖泊生態(tài)系統(tǒng)容易受到破壞，水質(zhì)變化波動較大。在管理中，應注意旅游開發(fā)與濕地生態(tài)健康保護相協(xié)調(diào)，禁止水產(chǎn)養(yǎng)殖，建設生活污水收集及處理工程，同時可采用生物技術提升湖泊水體自凈能力。

3.5 寶 湖

寶湖的生態(tài)系統(tǒng)健康評價處于健康，近些年的治理工作取得了一些成效，寶湖湖水面積小，湖泊蓄水量小，水體封閉，湖泊易淤積，周邊市民活動較多，水體自凈能力差。在管理中，應注意湖泊清淤工作，科學補水，禁止垂釣，對市民加強生態(tài)寶湖宣傳等。

3.6 騰格里湖

騰格里湖的生態(tài)系統(tǒng)健康評價處于亞健康，5項指標處于不健康狀態(tài)，6項指標處于亞健康狀態(tài)，其水質(zhì)差，一直處于劣Ⅴ類，水體中度富營養(yǎng)化，湖泊有一定的淤積，生活污水處理率較低。在管理中，首先應控制水產(chǎn)養(yǎng)殖對湖泊水質(zhì)的直接污染，其次應加強旅游區(qū)內(nèi)生活污水的收集與處理工作。

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