水庫型水源地水生態健康評價體系構建與應用

何錫君，曾廣恩，王蓓卿

（1.浙江省水文管理中心，杭州 310009；2.溫州市水文管理中心，浙江 溫州 325088）

浙江省水庫眾多，擁有各類型水庫4300多座，水庫水量豐富穩定、水質優良，是城鄉供水的首選水源地。 根據《浙江省第三次水資源調查評價報告》，全省共有水庫型和河道型縣級以上集中式飲用水源地83處，其中水庫型水源地占水源總數的79.5%，占總服務人口的73.2%，是集中式飲用水源地的主要類型。 浙江省自2014年全面實施“五水共治”以來，先后推進“清三河”、剿滅劣V類水、污水“零直排區”三大戰役，區域整體水環境質量得到顯著改善，以2020年為例，全省地表水水質總體為優，重點監控斷面水質達到或優于Ⅲ類比例占94.6%，重要水源地水質達標率100%。

當前， 浙江省江河湖庫水體正處于從水質持續改善向水生態逐步恢復的重要過渡階段， 對水庫型水源地來說，常規的理化監測指標（如COD、氨氮、總磷、 重金屬等） 已經很難準確反映其水生態健康狀況。近年來，國內外學者在河流水生態健康評價方面開展了大量研究，取得了十分豐碩的研究成果，但是對水庫型水源地仍缺乏成熟的評價方法， 通用的河流評價方法往往對水庫的水源地這一重要屬性考慮不足［1］。 本文在前人有關河流水生態健康評價研究的基礎之上， 針對水庫型水源地這一較為特殊的對象，結合浙江省實際情況，構建了一套面向水庫型水源地的水生態健康評價體系， 以期為浙江省水庫型水源地的水生態恢復與修復提供技術支撐。

1 水庫型水源地評價體系構建

1.1 健康評價體系框架

河流水生態健康問題在20世紀末開始受到關注，美國在1972年的《水污染防治修正案》中首次提及利用物理、生物和化學等環境因子，表征河流水生態健康的概念；澳大利亞健康委員會提出健康的河流應包括區域和流域生產生活的需要。 國內研究中，唐濤首先提出河流健康概念并進行研究；李國英指出維持黃河健康生命就是要維護黃河的生命功能；蔡其華闡述了健康長江的內涵。 近年來，國內外研究人員對河流水生態健康的內涵基本取得了一致共識，認為水生態健康的河流既要維持自身結構和功能穩定，也應維持人類合理的需求且可持續發展， 只有二者協調發展，才能維持河流生態系統的良性循環與社會服務功能的正常運行，促進人與自然和諧發展［2-4］。

水生態健康評價作為診斷水體健康狀況、 指導水生態修復和保護的重要工具， 大致分為指示物種法和指標體系法。其中，指示物種法主要是以水體中的指示物種來表征水體健康狀況， 常用指示物種包括浮游動植物、底棲生物、魚類等，典型指示物種法有英國河流無脊椎動物預測與分類計劃（RIVPACS）和澳大利亞的河流評價計劃（AUSRIVAS）等；指標體系法是根據水體的生物、化學、形態特征、服務功能構建指標體系，對各項指標進行打分，將累計后的總分作為評價河流健康狀況的依據， 典型指標體系法有美國的生物完整性指數（IBI）和澳大利亞的溪流狀況指數（ISC）等。 根據相關文獻檢索，國內學者在水生態健康評價研究中使用指標體系法的頻率明顯要高于指示物種法， 這一方面說明我國學者更關注評價方法的綜合全面性， 另一方面也反映了影響我國河流水生態健康狀況的因素較為復雜， 目前水利部頒布的SL/T793—2020《河湖健康評估技術導則》和《河湖健康指南（試行）》也均采用了指標體系法［5-6］。

水庫型飲用水源地作為一類具有特殊供水要求的對象，維持其水生態處于健康狀態是確保實現飲水安全的重要前提和基礎。浙江省縣級以上飲用水源地近年來一直按照“水量保證、水質合格、監控完備、制度健全” 的要求進行評價，2020年度全省飲用水源地評價等級為優良的比例達100%， 傳統的評價方法已經不適應全省進一步提升水源地保護工作的實際需求，現行方法中缺少水生生物、生境等聚焦生物多樣性的自然屬性類指標，使得評價結果難以客觀反映水源地整體健康狀況［7-8］。 本文采用指標體系法，選擇“目標—準則—指標”層級關系框架，在浙江省現行飲水水源地評價方法及國內外河流水生態健康評價實踐的基礎上，構建浙江省水庫型水源地水生態健康評價體系框架，如圖1。其中，目標層“浙江省水庫型水源地水生態健康綜合指數”是綜合反映水源地水生態健康狀況的目標層；準則層從水資源、水環境、水生物、水生境和水管護5個維度進一步表述評價目標的水平和內部協調性；指標層是反映水源地水生態健康狀況的具體指標，每一準則層包括若干指標。

圖1 水庫型水源地水生態健康評價體系框架

1.2 評價指標與權重

在借鑒國內外已有相關文獻、 統計資料及水源地現有評價報告等研究成果的基礎上，以確立的準則層為依據，從水資源、水環境、水生物、水生境和水管護5個維度進行指標初步篩選， 在遵循科學性、 獨立性、完備性、可獲取性等原則的基礎上，對初選的指標進一步優化，最終篩選確定20項指標。 水資源維度選擇水量來供比、人均興利庫容占有量和供水安全系數3個指標， 其中水量來供比指水庫實際來水量與供水量比值，人均興利庫容占有量指水庫興利庫容與供水人口比值，供水安全系數是指供水能力與最高日需水量。 水環境維度選擇入庫支流匯水水質類別、庫區水質類別、庫區富營養化程度、水質特定項目合格率和庫區底泥污染狀況5個指標， 其中水質特定項目合格率是指GB3838—2002《地表水環境質量標準》表3中關于集中式生活飲用水地表水源地特定項目的合格率；庫區底泥污染狀況采用污染指數法，標準值參考GB15618—2018《土壤環境質量標準》。 水生物維度選擇外來水生動植物、土著魚類保有指數、大型底棲生物多樣性指數、浮游植物多樣性指數和浮游動物多樣性指數5個指標， 其中外來水生動植物主要指近年來入侵浙江的外來物種，包括羅非魚、福壽螺、鳳眼藍（水葫蘆）等；土著魚類保有指數是指現狀土著魚類種數與歷史參考點比值；大型底棲生物、浮游植物和浮游動物多樣性均采用香農維納指數。水生境維度選擇庫濱帶植被覆蓋率、最低生態水位滿足率、水體更新周期、水庫淤積狀況4個指標，其中庫濱帶植被覆蓋率是指水庫庫濱帶植被面積與土地總面積比值，最低生態水位滿足率是指年逐日平均水位與最低生態水位比值， 水庫淤積狀況是指淤積庫容與水庫設計庫容比值。水管護維度選擇保護區空間管控、取供水設施運行、突發事件應急能力3個指標。

應用指標體系法進行綜合評價時， 各項指標權重的確定顯得尤為重要， 它反映了各個指標在評價體系中作用和地位， 本文采用層次分析法來確定各指標權重。層次分析法具有定性與定量相結合、系統性、 層次化的特點， 該方法通過構造準則層對目標層、指標層對準則層的判斷矩陣，對各因素之間的相對重要性兩兩比較，建立判斷矩陣，再進行層次單排序及一致性檢驗、層次總排序及一致性檢驗，從而得到準則層對目標層、指標層對準則層的權重。根據層次分析法計算各指標權重值， 并經相關領域專家咨詢， 對浙江省水庫型水源地水生態健康評價體系中的各項指標權重取整修訂，如表1。

表1 水庫型水源地水生態健康評價指標體系及權重

1.3 評價標準與賦分

針對各項指標，本文依據已有國家或行業標準、文獻報道、 專家咨詢等方式確定單個指標的定性或定量評價標準，為形象表述各項指標的評價結果，采用百分制將其劃分為5個類別，各個類別對應不同的分數，具體如表2。

表2 水庫型水源地水生態健康評價指標標準

1.4 綜合評價指數

根據每項指標權重值及指標值量化得分結果，逐級加權， 最終得到浙江省水庫型水源地水生態健康綜合指數：

M＝∑Ai×Wi

式中 M為浙江省水庫型水源地水生態健康綜合指數；Ai為第i個指標值量化得分；Wi為第i個指標所占權重。 浙江省水庫型水源地水生態健康綜合指數一共劃分為5個等級，根據其健康程度依次為：非常健康、健康、亞健康、不健康和病態，具體如表3。

表3 水庫型水源地水生態健康綜合指數分級標準

2 實例應用

由于浙江省水庫型水源地尚未全面開展針對水生物和水生境維度的監測工作， 本次選取2020年度試點開展的3處較為典型的水庫型水源地，通過為期一年的監測和調查， 應用本文建立的水生態健康評價體系進行分析計算，結果如表4。開展試點監測的3處水庫型水源地總體上健康狀況較好，其中水資源、水環境、水管護3個維度各自的得分比例在85%～95%之間，得分較高，這與2020年度全省飲用水源地按照“水量保證、水質合格、監控完備、制度健全”的評價方法得到結果一致。 水生物和水生境維度的得分比例在72%～85%之間， 得分相對較低，3處水庫型水源地普遍在土著魚類保有指數、浮游動物多樣性指數、水庫淤積狀況、 庫濱帶植被覆蓋率等指標上得分較低， 這也客觀反映了當前全省水庫型水源地在水生生物多樣性恢復、 庫區及周邊生境修復上還需要進一步加大治理力度。通過對3處典型水庫型水源地的評價， 表明本文構建的評價標體系既可以反映水庫型水源地的綜合評價情況， 也可直觀反映各個準則層及具體指標的評價情況， 與傳統以水質水量為主的飲用水源地評價方法相比， 表現出更加綜合全面的問題診斷能力。

表4 浙江省試點水庫型水源地水生態健康評價結果

3 結語

（1）本文采用指標體系法，圍繞“浙江省水庫型水源地水生態健康綜合指數”總目標，從水資源、水環境、水生物、水生境和水管護5個維度篩選了20項具體評價指標，確定了各項指標的權重和賦分標準，提出了非常健康、健康、亞健康、不健康、病態5個健康等級， 最終建立了面向水庫型水源地的水生態健康評價體系。

（2）依據本評價體系，對全省3處較為典型的水庫型水源地進行生態監測與健康狀況評價，3處水源地的健康綜合指數評分在81～90之間，總體健康狀況較好，但在水生生物多樣性恢復、水庫庫區及周邊生境修復方面仍普遍存在較為明顯的短板。

（3）本評價體系既可以反映水庫型水源地的綜合評價情況， 也可以直觀反映各個準則層及具體指標的評價情況， 表現出更加綜合全面的問題診斷能力， 值得在浙江省水庫型水源地的水生態恢復與修復工作中推廣應用。