白馬湖水生態健康評價體系研究

張 煒，劉 鈺，王 軍

(1.河海大學設計研究院有限公司，江蘇 南京 210098；2.南水北調東線江蘇水源有限責任公司宿遷分公司，江蘇 宿遷 223800)

河湖是水資源的主要載體，具有輸水、調蓄洪水、供水、維護生物多樣性、凈化水質、養殖、航運、旅游、景觀等多種功能，對促進經濟社會高質量發展具有重要意義。江蘇省地處長江、淮河兩大流域下游，境內河湖眾多、水網密布。《江蘇省湖泊保護條例》施行已有十余年，但對省管湖泊的管控力度仍然不足，湖泊水生態健康問題日益凸顯。白馬湖是江蘇省重要的省管湖泊，是南水北調東線工程重要的過境湖泊。隨著經濟社會發展，工業化、城鎮化的快速推進，白馬湖的開發利用強度過大，湖泊調蓄能力下降、水域萎縮、水生態退化、功能衰減等問題日益凸顯[1- 2]，亟需開展白馬湖水生態健康評價體系的研究工作，為推動白馬湖生態保護，維護河湖健康，保障河湖資源永續利用提供有力的技術支撐。

水生態健康評價體系是河湖水生態健康評價的重要技術支撐。高效合理的河湖水生態健康評價體系是河湖保護和利用的有效管理工具，可量化人類社會活動對河湖水生態系統的影響，便于明確河湖管理和水生態修復的目標。西方國家在河湖水生態健康評價領域起步較早，1972年始，美國、英國、蘇格蘭和澳大利亞先后提出了《清潔水法》《歐盟水框架及其指令》《英國聯合環保委員會通用標準》《綜合生態系統狀況評估框架》等[3- 8]，一些相對成熟的河湖健康評價方法得到了應用。20世紀70年代以來，國內的河流出現了斷流、水污染、河床萎縮等問題[9- 10]，河湖健康評價體系的研究任務迫在眉睫。河湖生態健康評價體系研究在21世紀引進國內后發展迅速。唐濤[11]于2002年首次將河流生態健康評價的概念引進國內，并從原理上將河流健康評價方法分為預測模型法和多指標法2類。此后，國內眾多專家學者開始從概念內涵、評價指標、預測模型等方面對河湖健康評價體系進行研究[12- 18]。2020年2月1日，江蘇省水利廳率先出臺了《生態河湖狀況評價規范》[19- 20](以下簡稱《規范》)。《規范》中對生態湖泊(水庫)評價指標體系設立了水安全、水生物、水生態環境和水空間4個指標類型，涵蓋14個計分指標和1個不計分指標，針對群眾最關心的用水安全問題和親水功能，設立了“集中式飲用水水源地水質達標率”“水質優劣程度”和“公眾滿意度”3個否決項指標[19]。

總的來說，國內外河湖健康評價體系已經發展到較高的水平，現有的評價體系較注重自然狀態下的修復，存在的主要問題是指標層差異較大，自定義指標科學性有待考證，對社會服務功能指標不夠重視。在白馬湖水生態健康評價體系構建中，引入了社會環境指標，包括湖泊受脅迫狀況、土地利用現狀、污染負荷和環保與管理工作。

1 湖泊概況

1.1 地理位置

白馬湖地處淮河流域下游，位于淮安市境內東南邊緣，分屬淮安市金湖縣、洪澤區、淮安區和揚州市寶應縣，東經119°02′～119°12′，北緯33°09′～33°19′。白馬湖南北平均長17.8km，東西平均寬6.4km，總面積113.4km2。

1.2 主要功能

白馬湖為淮河下游區域重要調蓄性湖泊，集滯澇、供水、生態、文化景觀、養殖、旅游等功能于一體。按照公益性功能優先保護的原則，白馬湖主要功能為滯澇、供水、生態、文化景觀等公益性功能，次要功能為養殖、旅游等開發性功能。

1.3 水環境與水生態現狀

白馬湖沿線無工業排污口，局部存在少量生活排污口，污染主要源自湖區內的漁業養殖、農田種植、住家船以及入湖河道攜帶的污染物。

根據江蘇省水利科學研究院《白馬湖水生態監測總結報告(2018年度)》[21]、江蘇省水利廳《江蘇省主要河湖生態狀況報告(2019)》[22]，白馬湖水質類別為Ⅳ類(Ⅲ～Ⅴ類間波動)，較差的時段為5—9月，超標因子主要為TP和CODMn，多樣性評價等級為“中”；主要污染物為總磷、總氮，水質評級分別為Ⅱ類(Ⅰ～Ⅲ類間波動)、Ⅴ類(Ⅳ～Ⅴ類間波動)。根據《全國河流湖泊水庫底泥污染狀況調查評價》，白馬湖底泥中總磷的平均含量達到了一級標準，全湖有機質平均含量達到了二級標準，各監測點總氮達到了三、四級標準，底泥富營養化程度較重。

白馬湖冬春季硅藻、隱藻占優勢，夏秋季節藍藻和硅藻占優勢，各采樣點浮游動物的QB/T值變化范圍為1.5～4.0，均值為2.27，Shannon-Wiener指數年平均值約1.81，湖泊總體為富營養型湖泊。從底棲動物來看，白馬湖所有采樣點的寡毛類密度均指示無污染狀態；各監測點Goodnight指數介于0.15～0.66，平均值0.33，整體處于輕污染狀態；BPI指數介于1.02～3.87，全湖平均值為2.10，指示白馬湖處于β-中污染～α-中污染狀態；Shannon-wiener指數均在1.0～3.0之間，指示中污染狀態。4種指數評價結果顯示白馬湖處于輕一中度污染時期。

2 白馬湖水生態健康評價體系的構建

2.1 評價體系

根據國內外河湖水生態健康評價體系研究經驗、白馬湖水生態特征和生態環境專家意見，按照指標體系的整體性、獨立性、地域性、層次性、可靠性、定性與定量相結合、可操作性等原則，結合江蘇省現行《規范》，選取白馬湖生態健康狀況評價體系指標，見表1—2。

表1 白馬湖水生態健康狀況評價體系

首先，確定3個子系統層：生態特征B1、自然功能B2、社會環境B3；然后，明確指標層，在《規范》水安全、水生物、水生態環境、水空間4類指標的基礎上，新增了水生維管束植物覆蓋度、攔截凈化功能、棲息地功能、自然宣教功能、人文景觀功能、湖泊受脅迫狀況、土地利用現狀、污染負荷、環保與管理工作等指標，基本形成3個子系統層14個指標層的白馬湖水生態健康狀況評價指標體系。白馬湖水生態健康狀況評價體系建立、指標選取的過程如下。

子系統層生態特征指標(B1)：由C1～C5構成，其中，C1湖泊濕地類型及面積，為評價單元內的湖泊濕地類型面積的比例；C2湖泊水質，對應《規范》中水生態環境類型中的水質優劣程度*，由溶解氧、透明度、氨氮、總氮、總磷、高錳酸鹽指數6個水質指標構成；C3水生維管束植物覆蓋度為新增指標，水生維管束植物與藻類在水生態系統中為競爭關系，水生維管束植物被廣泛應用于污染水體的水質凈化[23]，且方便人工操作；C4湖岸帶物理結構完整性，與湖泊健康狀況密切相關，是評價湖泊生態系統是否健康的基礎，對湖泊保護、管理以及湖泊社會服務功能的發揮具有重要意義[24]；C5生物多樣性不僅包括《規范》中的大型底棲動物多樣性，還包括浮游植物與浮游動物。

子系統層自然功能指標(B2)：由C6～C10構成，C6為水安全服務功能指標，由《規范》中防洪工程達標率、水功能區水質達標率合并而來；新增攔截凈化功能(C7)指標，以自然岸線保有率所占比例為量化標準；新增棲息地功能(C8)指標，以白馬湖恢復區、保育區所占比例為量化標準；此外，新增自然宣教功能(C9)、人文景觀功能(C10)指標。

表2 白馬湖水生態健康狀況評價指標明細

(續表)

子系統層社會環境指標(B3)：由C11～C14構成，由于區域內仍存在圈圩、圩網未拆除，且存在采砂、漁獵現象，因此引入湖泊受脅迫狀況(C11)指標；新增土地利用現狀(C12)指標，濕地面積比例越大，得分越高；新增污染負荷(C13)指標，以污染負荷總量與湖體納污能力的比例為量化指標；將《規范》中的管理(保護)范圍劃定率、綜合治理程度指標合并為環保與管理工作(C14)指標，根據退圩還湖、管理(保護)范圍界定工作的實際開展情況評分。

2.2 評價指標計算方法

根據生態特征指標、自然功能指標和社會環境指標3個子系統層狀態指數及權重，采用加權求和法計算湖泊生態健康指數(ESI)，其結果是0～1的數值：

(1)

(2)

式中，ESI—生態健康指數；Bk—第k個子系統層(生態特征指標、自然功能指標、社會環境指標)的分值；Wk—第k個子系統層對目標層的權重系數；Ci—指標層的狀態指數；Wi—指標層C相對于子系統層B的權重系數。

依據計算結果，將湖泊水生態健康狀況分為5個等級，具體評定標準見表3。

表3 水生態健康狀況分級

3 白馬湖水生態健康評價

3.1 評價分區

綜合考慮白馬湖的生態健康狀況、區位、湖泊功能定位，以及因空間和環境不同所面臨的主要問題和生態功能差異，以“核心區、緩沖區、開發利用控制區”3類分區為基礎，細分內部生態功能分區，如圖1所示。

圖1 白馬湖水生態健康評價分區

水源核心保障區、魚類種質資源核心保護區、濕地核心保育區等3個區為核心區；截污與初級凈化區、濕地緩沖區、深度凈化能力恢復區、湖泊濕地系統重建區、濕地物種多樣性恢復區等5個區為緩沖區；合理利用區為開發利用控制區。

3.2 總體評價

在評價分區的基礎上，將白馬湖區域由南向北依次分為北部、中部和南部區域，對白馬湖生態安全進行分區評估，評估結果如圖2所示。白馬湖整體生態健康評估結果顯示生態安全指數ESI為0.54，處于“中等”狀態。各單元生態安全狀態由南向北逐漸變差，北部區域生態安全處于“一般安全”狀態，中部和南部區域生態安全處于“較安全”狀態。

圖2 白馬湖水生態健康評價結果(3km網格)

3.3 分區評價

白馬湖各功能分區的水生態健康狀況等級和得分匯總見表4。

表4 白馬湖各評價分區的水生態健康得分

部分功能分區四大子系統得分如圖3所示。

圖3 白馬湖部分功能分區的水生態健康得分情況

其中重點對實地核心保育區、湖泊濕地系統重建區、截污與初級凈化區和水源核心保障區的水生態健康狀況進行具體分析。

濕地核心保育區的水生態健康狀況等級為“較好”，得分為0.74分，四大子系統中得分分別為0.17、0.11、0.32、0.14，14個指標層得分整體較高。區域內退圩還湖工作開展情況較好，大部分圩網被清退，湖泊自由水面積大幅度增加，湖泊水質、生物多樣性等一系列指標得到大幅度提升，但該區域仍需注意上游濕地重建區來水的污染。

湖泊濕地系統重建區的水生態健康狀況等級為“中等”，得分為0.45分，四大子系統得分分別為0.12、0.06、0.16、0.11，14個指標層得分整體一般，但部分指標得分較低。區域內退圩還湖工作開展較差，大面積的圩網仍然存在，水體養殖污染較高，水質情況較差。

截污與初級凈化區的水生態健康狀況等級為“較差”，得分為0.36分，四大子系統得分分別為0.07、0.05、0.16、0.09，14個指標層得分整體較差。區域內退圩還湖工作開展較好，湖泊河岸帶物理結構較好。潯河、花河等幾條污染重的河道的入湖口在此區域內，導致污染負荷較重，湖水水質較差。

水源核心保障區水生態健康狀況等級為“中等”，得分為0.45分，其四大子系統得分分別為0.09、0.09、0.2、0.07，14個指標層得分整體中等。區域內退圩還湖工作開展較早，湖泊生物多樣性較好，水面利用管理指數較好，水質較深度凈化區而言，水質有所提升。

3.4 措施與建議

由上述評估結果可知，白馬湖北部3個評價分區，自身生態環境單一、水生維管束植被覆蓋度低，亦是白馬湖主要的上游污染物的匯入區，存在較大的水質安全隱患；中部寶應縣范圍內的湖泊尚未開展退圩還湖工作，水產養殖帶來的養殖廢水污染直接影響魚類種質資源核心保護區、南部濕地核心保育區內水質安全；南部國家濕地公園部分內部漁村的污染排放直接進入水體、入湖河口的濕地結構遭到破壞，直接影響該區域濕地生態功能的安全。由此，從提升湖體生態特征、自然功能和社會環境指標方面，提出以下白馬湖水體生態修復與優化的對策，以實現白馬湖生態健康指數從中等、較好等級提升到較高等級。

(1)嚴守生態保護紅線，確保湖泊形態穩定。白馬湖重要濕地屬于國家級生態保護紅線，應當發揮白馬湖生態保護紅線對于江蘇省國土空間開發的底線作用。按照保護優先、自然恢復為主方針，實施嚴格的國土空間用途管制，加強白馬湖備用水源保護區、白馬湖泥鰍沙塘鱧國家級水產種質資源保護區生態環境保護，構建南水北調東線水生態廊道；推進江蘇省淮安市白馬湖國家濕地公園的建設與保護，嚴格控制建設項目占用水域，確保湖泊形態穩定，湖泊面積、容積不再人為減少。

(2)開展退漁退圩還湖，提升湖泊生態承載力。穩步推進白馬湖湖區退漁退圩還湖，拆除養殖圩網及網箱，清退圈圩養殖圩堤，科學劃定白馬湖水域禁止漁業養殖區域，引導漁民進行生態養殖，對養殖區域污染底泥進行生態清淤，徹底清除湖區水產養殖污染源；有序地推進白馬湖退圩還湖工作，從源頭上解決湖泊水域面積減少、水生態惡化的問題，逐步提升生態承載力，增強自然恢復能力。

(3)加強飲用水及供水保護，保證南水北調水源區安全。白馬湖是南水北調東線工程的過境通道，需加強淮安市白馬湖備用水源地保護區、南水北調東線區域(涉及白馬湖范圍內)的保護，制定白馬湖洪金斷面達標整治方案；開展環境風險隱患排查，加強對水源地內外風險源的防范工作；在水源地內實施濕地防護及水源涵養工程，水源地外建設攔截導流、調水等環境應急工程；規范化建設飲用水水源地，建立水源水質實時監測與預警體系。

4 結語

本研究基于江蘇省地方標準《生態河湖狀況評價規范》，結合白馬湖的水生態特征，提出了湖泊水生態健康狀況評價體系，并根據該套指標體系得到了白馬湖的水生態健康評價結果，為白馬湖水生態健康修復與保護的提供了有力的技術支撐。相較于國外已經長期開展的全國性河湖水生態監測和評價體系，國內的評價體系還需結合各河湖的特點進一步完善，形成一套適用于各河湖實際情況、系統性的、量化的河湖水生態健康評價體系，提升河湖健康評價水平，促進人與自然和諧共生，為經濟社會高質量發展、實現河湖功能永續利用提供有力的理論指導和技術支撐。