三峽庫區龍溪河流域生態健康綜合評估及影響因素分析

尹真真，李 勉，常瑞庭

(重慶市生態環境科學研究院，重慶市生態環境遙感監測大數據應用技術協同創新中心，重慶 401147)

1 引言

隨著社會經濟的發展，水資源開發利用和水污染強度不斷增大，生態基流無法保障、生物多樣性降低和生態系統功能退化等生態健康問題日益凸顯，如何科學評估流域生態健康狀況，精準識別生態健康問題逐漸成為熱點關注問題。2013年原環保部印發《流域生態健康評估技術指南》(環辦函【2013】320號)，2020年水利部印發《河湖健康評估技術導則》(SL/T 793-2020)，都提出了生態健康評估的一般性原則、方法和技術要求。國內學者在此基礎上開展了大量研究，鄧曉軍等[1]構建了自然生態、社會經濟和景觀環境3 個方面24 個指標的城市河流健康評價指標體系，對漓江市區段開展了生態健康評估。顧曉昀等[2]在對北運河開展生態健康評估時，建立了一套涵蓋水生生物、水文水質等 22 個指標的評價體系。郝利霞等[3]選取了水質、營養鹽和底棲動物等3類10個指標對海河流域開展了生態健康評估。綜上可知，科研工作者通過在各大流域以及城市局部水域的生態健康評估工作積累了大量實例和經驗，盡管各水域實際情況差異，評估指標選取并不完全相同，但河流自然物理特征、水生生物狀況等指標是流域生態健康評估的重要參考指標。本次龍溪河流域生態健康評估以《流域生態健康評估技術指南》為基礎，對指標進行了優化，篩選建立了一套適用于三峽庫區支流水域的生態健康評估指標體系，有助于科學評估三峽庫區支流水生態健康狀況，精準識別生態健康問題，可為三峽庫區環境管理提供技術支撐和決策依據。

2 材料和方法

2.1 流域生態健康評估指標體系構建

通過對龍溪河流域進行水域、陸域和消落帶的調查監測、現場踏勘、資料收集、遙感解譯、數據分析等手段，獲取流域物理形態、水文水質、水生生物等資料，以生態環境部2003年發布的《流域生態健康評估技術指南》為基礎，篩選能體現流域生態格局生態功能和生態壓力等方面的指標，建立龍溪河流域生態健康評估指標體系，由水域8項，陸域7項，消落帶6項，共計21項指標構成[4](表1)。

表1 流域生態健康評估指標體系

2.2 流域生態健康評估方法

龍溪河流域生態健康綜合評估采用《流域生態健康評估技術指南》推薦的綜合指數法(WHI)，其計算公式如下：

WHI=IWWW+ILWL+IXWX

(1)

式(1)中：Iw、Ww、IL、WL和IX、WX分別為水域、陸域以及消落帶健康指數值和權重生態健康評估綜合指數(WHI)按照分值大小將流域生態健康分為五級，WHI指數大于80為優秀，介于60～80為良好，介于40～60為一般，介于20～40為較差，低于20為差。

3 結果與討論

3.1 龍溪河流域生態健康評估結果

基于 ARCGIS 軟件的空間水文分析(Hydrology Modeling)模塊來完成對流域控制單元的劃分，控制單元劃分以最小自然單元(集水區域)為基礎，，將自然條件一致和相似的最小自然單元合并，結合行政區劃和流域環境管理單元的空間疊置關系，將龍溪河流域劃分成7個子流域評估單元開展流域生態健康評估工作，龍溪河流域生態健康評估結果見圖1。

圖1 龍溪河流域生態健康評估結果

流域生態健康評估可知，龍溪河全流域WHI得分為58.5，等級為“一般”，7個子流域得分在49.9～63.5之間，子流域2、6評價等級較高，為“良好”，其余子流域評價結果均為“一般”，其中得分最低的為子流域1，得分為49.9，其次為子流域7，得分53.2，這兩個子流域分別為梁平城區段和長壽城區段，生態健康狀況明顯劣于其他子流域。水域、陸域和消落帶生態健康評估雷達圖見圖2。

從圖2可知，龍溪河流域水域得分較低的指標有3項，分別是特有性或指示性物種保持率得分30.0，大型底棲動物多樣性綜合指數得分39.6，枯水期徑流量占同期年均徑流量比例得分40.5；陸域得分較低的指標也有3項，分別是森林覆蓋率得分39.3，水源涵養功能指數得分40.2，土壤保持功能指數得分44.6；消落帶得分較低的指標為人為干擾指數1項，得分為33.1，這些得分較低的指標為流域生態健康問題的癥結所在。

圖2 龍溪河流域水域、陸域、消落帶生態健康評估雷達

3.2 生態健康影響因素討論

龍溪河流域生態健康評價結果表明，生態流量無法保障、水生生物多樣性減低、森林覆蓋率低、水源涵養能力較弱和消落帶人為干擾較多等為龍溪河流域的主要生態健康問題，造成這些問題的原因有很多，但人類活動對生態系統的干擾是不可忽視的重要一點，人類活動主要表現在以下方面。

3.2.1 土地利用方式變化

比較龍溪河流域2000年和2020年的土地利用圖像及資料，居民用地面積和公共設施建設用地面積增長明顯，自然生態系統的比重正在逐年下降，流域沿岸的村莊規模擴大、民居占地面積和公共建設用地面積不斷增加。比如，流域消落帶濕地面積2000年為192746.0 m2，2020年為178818.5 m2，減少13928 m2。又比如，龍溪河沿岸農業發達，河岸線區域的種植業發展，單一的農業植被取代了生物多樣性豐富的河岸、漫灘和階地上的植被, 不僅改變了原有地貌, 還改變了河流廊道的水文功能，造成水土流失和河岸侵蝕，破壞了河流的原有生態系統。

3.2.2 水利工程建設

龍溪河流域梯級電站開發較早，目前干流分布有16座水電站，支流有17座，這些水利設施對徑流產生一定調節作用，蓄水、發電帶來了經濟效益，但改變了河流原有的徑流模式，對流域生態環境也造成明顯影響。部分河段生態基流無法保障，流域內多數電站沒有生態流量泄放措施，電站無調度運行管理，造成部分電站壩下脫流，生態流量無法保障。電站較多對水生生境的分割和阻隔影響較大，河流渠化和分水工程減少了河流中淺灘和水塘，造成生境多樣性減少，破壞了河流生態系統生物多樣性存在的物理條件。人工生態系統與自然生態系統的頻繁交互也使該區域成為外來物種入侵的敏感地帶。另外，堤壩材料基本為人工混凝土，岸邊自然植被部分或完全被去除，或由人工栽種的單一植被替代，并且多數岸邊植被寬度不足以維持生境多樣性。

3.2.3 生產生活的污染排放

中國傳統文化崇尚背山靠水，造成了居民沿水而居的生活習性，流域內工業不發達，沿河居民的生產生活帶來的污染排放，是流域內水質的壓力來源之一。龍溪河流域雖已基本實現鄉鎮污水處理設施全覆蓋，但由于管網建設滯后，且存在破損滲漏、錯接混接等問題，老城區雨污水未完全分流，雨季尤其是暴雨季節溢流污染較為嚴重，這些問題造成城鎮生活源在個別子流域仍然是主要污染貢獻源。另外，沿岸居民發展種植業和養殖業對于流域生態環境也有不同程度的影響，傳統農業的粗放耕作，掠奪式的土地經營方式對化肥、農藥過度依賴，造成營養鹽和農藥流入生態環境，種植面積較大的子流域面源污染較重。流域內畜禽養殖業發達，目前流域內規模化畜禽養殖場普遍管理粗放，污染治理水平較低，糞污水在暴雨季較多進入水體，對脆弱的河流湖泊生態系統構成威脅。

4 結論

龍溪河流域生態健康評估WHI指數得分為58.5，生態健康等級評價為一般。7個子流域得分在49.9～63.5之間，子流域2、6評價等級為“良好”，其余子流域等級評價均為“一般”。

龍溪河流域的主要生態健康問題為生態基流無法保障、水生生物多樣性降低、森林覆蓋率低、水源涵養能力較弱和消落帶人為干擾較多等方面。

人類活動是影響流域生態健康的重要因素，主要包括土地利用方式變化、水利工程建設和人為污染排放等方面。