錦江水生態(tài)現(xiàn)狀綜合評(píng)價(jià)研究

江嘉荔，何正普

(四川省成都水文水資源勘測(cè)中心，成都，611130)

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的加快，城市濱河的水生態(tài)條件受人類活動(dòng)影響將更加突出[1]，研究和準(zhǔn)確把握城市濱河水域的水生態(tài)現(xiàn)狀，進(jìn)而開展有針對(duì)性的水生態(tài)保護(hù)和相關(guān)水環(huán)境治理等，具有十分重要的意義。

目前，國(guó)際國(guó)內(nèi)關(guān)于河流水生態(tài)系統(tǒng)的分析研究方法較多，重點(diǎn)著眼于水域或岸際的水生態(tài)單因子影響變化研究居多，系統(tǒng)評(píng)判并形成綜合評(píng)價(jià)結(jié)論不夠。城市濱河的水生態(tài)系統(tǒng)受沿程人類活動(dòng)影響往往是綜合的，特別是城市岸線的人工渠化、河流水系沿程筑壩攔水、分流造景以及其他干預(yù)等，對(duì)河流水生態(tài)基流、河流縱向連通性、水質(zhì)優(yōu)劣程度，以及自然河岸帶的擾動(dòng)等，對(duì)河流水生態(tài)構(gòu)成了綜合性影響。為此，本文將以成都市城區(qū)河流——錦江為例，對(duì)錦江水生態(tài)現(xiàn)狀綜合評(píng)價(jià)。

1 錦江流域概況

1.1 水系特征

錦江是岷江在都江堰灌區(qū)的內(nèi)江分支水系，由主源府河和次源南河兩河段構(gòu)成，分別始于內(nèi)江分流水系的柏條河和走馬河，其中，府河河段自西向東南繞成都市老城區(qū)，南河河段自西向南繞成都市老城區(qū)，兩河段在成都市的合江亭處(望江樓水文站)匯合后，南流至黃龍溪下游(眉山市彭山區(qū)江口鎮(zhèn))匯入岷江(見(jiàn)圖1)。

圖1 錦江流域水系示意

錦江干流長(zhǎng)約150km(含南河河段)，流域集水面積約1878.42km2。據(jù)河網(wǎng)調(diào)查，河流穿行至成都市老城區(qū)前，其沿程除有部分灌溉水閘布設(shè)并季節(jié)性分流灌溉外，基本維系著自然水生態(tài)特征。河流入城區(qū)后，受早期城市建設(shè)布局、社會(huì)經(jīng)濟(jì)相關(guān)活動(dòng)等影響，對(duì)部分河段的自然水生態(tài)條件帶來(lái)了不同程度的干擾。

1.2 水資源稟賦條件

錦江水資源的補(bǔ)給形式包括兩類：一是來(lái)自當(dāng)?shù)靥烊唤邓纬傻乃Y源量(地表徑流及淺層地下水)；二是通過(guò)都江堰灌區(qū)調(diào)度引入上游岷江水源。其中，岷江引入水量受都江堰灌區(qū)的年度水資源配置調(diào)度計(jì)劃和沿程各閘門控制而變化。

據(jù)《四川省水資源調(diào)查評(píng)價(jià)》的多年平均降水量等值線分布情況，錦江多年平均降水量約914mm(與全省平均值相當(dāng))，流域降水分布極不均勻，上游地區(qū)降水較豐(1200mm以上)，近鄰城區(qū)約800mm～900mm左右，當(dāng)?shù)囟嗄昶骄Y源總量約62459.97萬(wàn)m3(四川省河湖普查及相應(yīng)水資源調(diào)查評(píng)價(jià)成果)，涉及成都市13個(gè)縣(市、區(qū))及眉山市的彭山區(qū)(見(jiàn)表1)。

錦江流域水資源自然稟賦接近全省平均水平，加之都江堰灌區(qū)年度水資源配置調(diào)度補(bǔ)給，其水生態(tài)保障基礎(chǔ)條件總體較好。

表1錦江流域各縣(市、區(qū))多年平均當(dāng)?shù)厮Y源量

行政區(qū)名稱集水面積(km2)水資源量(萬(wàn)m3)水資源量占比(%)成都市錦江區(qū)62.761881.763.01青羊區(qū)64.882117.043.39金牛區(qū)70.22230.113.57武侯區(qū)124.453928.256.29成華區(qū)58.51769.512.83龍泉驛區(qū)122.323229.065.17新都區(qū)4.25135.910.22溫江區(qū)55.312086.433.34雙流區(qū)875.427101.5643.39郫都區(qū)301.0211840.8818.96新津區(qū)1.0635.720.06都江堰市49.993169.735.07簡(jiǎn)陽(yáng)市4.25107.740.17眉山市彭山區(qū)84.032826.274.52合計(jì)1878.4262459.97100.00

2 綜合評(píng)價(jià)方法

2.1 技術(shù)路線

河流水生態(tài)系統(tǒng)是河流內(nèi)生物群落和河流環(huán)境相互作用的復(fù)雜、開放、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。目前國(guó)際、國(guó)內(nèi)的研究和評(píng)價(jià)因側(cè)重點(diǎn)各異而方法多樣，且基于單一或有側(cè)重的因子研究評(píng)價(jià)，對(duì)揭示河流水生態(tài)綜合現(xiàn)狀尚存在偏廢。

最新頒布的《河湖健康評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》(SL/T 793-2020)(下稱《導(dǎo)則》)和水利部《河湖健康評(píng)估指南》(下稱《指南》)，較為系統(tǒng)地提出了河流生態(tài)狀況的不同因子評(píng)價(jià)方法[2-3]。本文將結(jié)合人類活動(dòng)對(duì)錦江水生態(tài)的主要影響因素，遴選主要評(píng)價(jià)因子，并采用SPSS等統(tǒng)計(jì)學(xué)分析和賦權(quán)運(yùn)算手段，探索評(píng)價(jià)這些因子對(duì)錦江水生態(tài)現(xiàn)狀的綜合影響及變化。

2.2 評(píng)價(jià)單元

經(jīng)對(duì)錦江流域的水系特征分析，并結(jié)合相關(guān)水文測(cè)站資料的收集情況，擬定對(duì)錦江正源和次源共劃定五個(gè)單元進(jìn)行評(píng)價(jià)，各單元的監(jiān)測(cè)站(共5個(gè))代表斷面分布如圖1，代表斷面劃分如表2。

表2 錦江水生態(tài)評(píng)價(jià)單元(河段)劃分

2.3 評(píng)價(jià)因子及指標(biāo)權(quán)重

根據(jù)SPSS統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)分析運(yùn)算模型，多因子綜合評(píng)價(jià)的關(guān)鍵，是其影響因子的合理選擇，以及各影響因子的權(quán)重匹配[4-5]。據(jù)錦江沿程調(diào)查，該河流除作為當(dāng)?shù)赜邢蕻a(chǎn)水的宣泄水道外，主要功能已體現(xiàn)為都江堰灌區(qū)工程的灌、供、排水通道(包括經(jīng)柏條河段跨流域向沱江的輸水通道)，當(dāng)?shù)貜搅鲄R集較少，且多以汛期雨洪形式出現(xiàn)，難以集中利用。因此，對(duì)《導(dǎo)則》要求的自然條件下“河流沿程流量變異程度”“水資源開發(fā)利用程度”等因子的評(píng)價(jià)已無(wú)實(shí)際意義。為此，本文對(duì)標(biāo)《導(dǎo)則》和《指南》中的河流生態(tài)狀況評(píng)價(jià)條件，結(jié)合我中心近年來(lái)對(duì)錦江的實(shí)際監(jiān)測(cè)及影響因子初步研判的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)遴選了對(duì)錦江水生態(tài)影響較為直接的6個(gè)主要因子開展綜合評(píng)價(jià)。

河流水生態(tài)綜合評(píng)價(jià)的主要因子確定之后，其重點(diǎn)是對(duì)各因子的評(píng)價(jià)貢獻(xiàn)賦權(quán)。結(jié)合我中心近年來(lái)的實(shí)際監(jiān)測(cè)資料條件和流域調(diào)查情況，本文主要采用SPSS中的“德爾非法”，即專家調(diào)查法，如下式(1)對(duì)6個(gè)主要因子進(jìn)行了賦權(quán)。擬定的主要評(píng)價(jià)因子及相應(yīng)權(quán)重值如表3。

(1)

式中：Wi——指標(biāo)i的權(quán)重；

Eij——專家j對(duì)指標(biāo)i的打分；

n——專家總數(shù)。

表3 錦江水生態(tài)評(píng)價(jià)因子及指標(biāo)賦權(quán)

3 主要指標(biāo)評(píng)價(jià)及結(jié)果

3.1 生態(tài)流量滿足程度

錦江上游分為府河、南河兩段，兩河段在合江亭匯合后設(shè)有望江樓水文站，該站的生態(tài)流量實(shí)測(cè)資料基本能整體揭示錦江的生態(tài)流量滿足程度。

根據(jù)《導(dǎo)則》并參考《指南》，分別以望江樓水文站2016-2020年的汛期(4-9月)和枯期(10月-次年3月)兩個(gè)時(shí)段最小日均流量較相應(yīng)時(shí)段多年平均流量的占比賦分，并取該兩個(gè)時(shí)段的最低賦分值，按《導(dǎo)則》查表獲得錦江的生態(tài)流量滿足程度評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 錦江生態(tài)流量滿足程度評(píng)價(jià)結(jié)果

另?yè)?jù)望江樓水文站實(shí)測(cè)流量監(jiān)測(cè)資料，2016-2020年的生態(tài)流量實(shí)際達(dá)標(biāo)天數(shù)分別是：305d、341d、323d、346d(基本集中在4-5月份)，基本印證了與賦分結(jié)果的一致性。

3.2 河流縱向聯(lián)通指數(shù)

結(jié)合實(shí)地調(diào)查、衛(wèi)星地圖，以及《都江堰灌溉區(qū)域圖》等資料，分析確定得錦江2016-2020年各河段上影響河流連通性的建筑物數(shù)量如表5，由于沿程水閘較多，按照《導(dǎo)則》中每100km單位里程的河上建筑物數(shù)量進(jìn)行賦分評(píng)價(jià)，錦江縱向聯(lián)通指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 錦江縱向連通性評(píng)價(jià)結(jié)果

從表中可以看出，錦江正源、次源阻礙河流聯(lián)通的建筑物數(shù)量全部在1.2個(gè)/100km以上，各河段的縱向聯(lián)通指數(shù)賦分均為0，錦江因分水閘壩等人類活動(dòng)帶來(lái)的水生態(tài)問(wèn)題較為突出。

3.3 河岸帶植被覆蓋度

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查并結(jié)合衛(wèi)星地圖的圖斑占比綜合評(píng)估，錦江正源從河源至洞子口段、次源至蘇坡橋段受到人為影響較小，河岸植被基本有喬木、灌木及草本植物分布，植被覆蓋度較高，種類較為完整。兩源在成都市城區(qū)段的兩岸基本為人工栽植喬木，兩岸植被覆蓋雖總體尚好，但多樣性缺乏，且覆蓋完整程度不高。

按照《導(dǎo)則》的直接評(píng)判賦分法，對(duì)河岸帶植被總覆蓋度進(jìn)行賦分后，并參考植被完整性(植被種類)調(diào)查情況，查《導(dǎo)則》附表獲取各河段賦分，錦江的河岸帶植被覆蓋度賦分值按式(2)計(jì)算獲得，結(jié)果詳見(jiàn)表6。

(2)

式中：RVSS——整條河流河岸帶植被覆蓋度賦分值；

RVSSi——第i個(gè)河段河岸帶植被覆蓋度賦分值；

Li——第i個(gè)河段河長(zhǎng)；

L——整條河流長(zhǎng)度。

表6 錦江河岸帶植被覆蓋度評(píng)價(jià)結(jié)果

3.4 控制斷面水質(zhì)優(yōu)劣程度

分別以七水廠、洞子口、望江樓監(jiān)測(cè)點(diǎn)為錦江正源河段的水質(zhì)代表斷面，以蘇坡橋、百花潭監(jiān)測(cè)點(diǎn)為次源水質(zhì)代表斷面，根據(jù)成都水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心2016-2019年對(duì)各代表斷面的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)進(jìn)行評(píng)價(jià)，各監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)類別評(píng)價(jià)見(jiàn)表7。

表7 錦江水質(zhì)類別評(píng)價(jià)

由表7可見(jiàn)，錦江正源至成都市城區(qū)的七水廠河段水質(zhì)類別較為穩(wěn)定，持續(xù)保持Ⅱ類水質(zhì)類別。但隨著流程逐步向郫都區(qū)、成都市主城區(qū)的推進(jìn)，其水質(zhì)開始在Ⅱ～Ⅲ類之間變化，進(jìn)入成都市主城區(qū)后因受人為活動(dòng)影響，其2016年、2017年的水質(zhì)狀況分別降到了Ⅴ類及Ⅳ類；次源代表河段2016年及以前較差，其后基本穩(wěn)定處于Ⅱ～Ⅲ類水質(zhì)類別。

總體上看，“十三五”期間錦江水質(zhì)呈逐年好轉(zhuǎn)趨勢(shì)，并持續(xù)穩(wěn)定在Ⅲ類水質(zhì)狀態(tài)，主要污染物因子氨氮下降十分明顯，洞子口-望江樓河段2019年氨氮濃度僅為2016年氨氮濃度的1/3左右(如圖2所示)。

圖2 錦江氨氮濃度變化

根據(jù)上述5個(gè)水質(zhì)代表斷面各年度的水質(zhì)類別監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)成果，按《導(dǎo)則》關(guān)于不同水質(zhì)類分別占全河流長(zhǎng)度的不同比例進(jìn)行查表賦分，錦江的水質(zhì)優(yōu)劣程度賦分結(jié)果見(jiàn)表8。

3.5 河岸帶人工干擾程度

根據(jù)衛(wèi)星云圖及抽樣調(diào)查，在錦江的主源和次源河岸帶，均分布有河岸帶硬質(zhì)性砌護(hù)、公路、沿岸建筑物及相關(guān)人為活動(dòng)?？紤]到無(wú)論是直接的河岸帶硬質(zhì)性砌護(hù)，還是鄰水的公路路基和建筑物地基襯砌物，都將阻礙水流在河道側(cè)向與淺層地下水之間的自然交換，影響了河流岸際的濕周天然動(dòng)態(tài)變化，對(duì)岸際水生植物和水生動(dòng)物的生境帶來(lái)影響，對(duì)河岸水生態(tài)系統(tǒng)的干擾總體是一致的。同時(shí)，基于實(shí)際調(diào)查資料不足等實(shí)際，本次參考《導(dǎo)則》和《指南》，探索采用2016-2020年各類影響岸線綜合長(zhǎng)度占評(píng)價(jià)河段總長(zhǎng)之比來(lái)反映其干擾程度。評(píng)價(jià)時(shí)以河岸線未砌護(hù)長(zhǎng)度與河段長(zhǎng)度的比例作為該河段人工干擾程度賦分，錦江的河岸帶人工干擾程度按式(3)計(jì)算獲得，評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表9。

(3)

式中：S——整條河流人工干擾程度指標(biāo)賦分；

Si——第i個(gè)河段人工干擾程度指標(biāo)賦分；

Li——第i個(gè)河段河長(zhǎng)；

L——整條河流長(zhǎng)度。

表9 錦江流域河岸帶人工干擾程度賦分

3.6 水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率

根據(jù)《四川省地表水功能區(qū)劃圖表集》成果，錦江在成都市合江亭以上共劃分了4個(gè)全國(guó)重要水功能區(qū)和1個(gè)省級(jí)水功能區(qū)，分別為正源的府河郫縣成都保留區(qū)、府河成都市開發(fā)利用區(qū)、柏條河都江堰郫縣開發(fā)利用區(qū)(省級(jí))；次源的南河都江堰成都保留區(qū)、南河成都開發(fā)利用區(qū)，各水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)均為Ⅲ類。

根據(jù)成都水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心2016-2019年監(jiān)測(cè)資料，并采用《導(dǎo)則》規(guī)定的式(4)對(duì)錦江的各年度水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率進(jìn)行評(píng)價(jià)賦分，評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表10。

WFZS=WFZY/WFZT×100

(4)

式中：WFZS——水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率指標(biāo)賦分；

WFZY——達(dá)標(biāo)水功能區(qū)個(gè)數(shù)；

WFZT——評(píng)估水功能區(qū)個(gè)數(shù)。

表10 錦江水功能區(qū)達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果

由表10可知，錦江上游段因受人類活動(dòng)影響較小，正源柏條河都江堰郫縣開發(fā)利用區(qū)以及府河郫縣成都保留區(qū)(即錦江上游段)在2016-2019年間均達(dá)到水功能區(qū)水質(zhì)管理目標(biāo)要求，但流入成都市城區(qū)后，在2016年及2017年不能達(dá)到水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)要求，后期強(qiáng)化治理后，城區(qū)段的水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到了Ⅲ類水質(zhì)類別；次源在2016年及以前難以達(dá)標(biāo)，其后基本穩(wěn)定處于Ⅱ～Ⅲ類水質(zhì)類別。

3.7 綜合評(píng)價(jià)及結(jié)果

經(jīng)對(duì)前述6個(gè)單因子的評(píng)價(jià)和初步分析認(rèn)為，它們總體反映了各自對(duì)河流水生態(tài)影響的響應(yīng)關(guān)系。但河流水生態(tài)現(xiàn)狀的綜合結(jié)論，應(yīng)該是基于這些因子共同作用和綜合影響所形成的綜合效應(yīng)。為此，結(jié)合表3給定的各評(píng)價(jià)因子對(duì)目標(biāo)層生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)的貢獻(xiàn)權(quán)重，綜合評(píng)價(jià)得2016-2019年間錦江流域水生態(tài)現(xiàn)狀及變化情況見(jiàn)表11。

表11 錦江流域水生態(tài)狀況綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

4 結(jié)論

(1)通過(guò)基于《導(dǎo)則》的河流生態(tài)單因子評(píng)價(jià)方法，并結(jié)合SPSS統(tǒng)計(jì)學(xué)分析模型的多因子賦權(quán)綜合評(píng)價(jià)技術(shù)實(shí)踐，基本揭示了2016-2019年錦江的水生態(tài)綜合現(xiàn)狀及變化過(guò)程。

(2)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果整體反映出“十三五”期間錦江水生態(tài)狀況變化態(tài)勢(shì)，其中，2016年錦江的水生態(tài)狀況綜合評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)程度僅有46.2%(不及格)，水生態(tài)狀況極不樂(lè)觀。但近兩年來(lái)，水生態(tài)綜合評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)程度已穩(wěn)定在60%以上，2019年達(dá)到61.3%，較2016年整體提升了32.7%，水生態(tài)狀況逐年呈明顯好轉(zhuǎn)態(tài)勢(shì)。據(jù)調(diào)查了解，這主要得益于“十三五”期間成都市對(duì)錦江流域水環(huán)境的系統(tǒng)治理和持續(xù)發(fā)力，其綜合評(píng)價(jià)結(jié)論基本印證了錦江近年來(lái)的治理、變遷實(shí)際。

(3)根據(jù)本文對(duì)錦江的水生態(tài)單因子評(píng)價(jià)情況，下述問(wèn)題對(duì)錦江水生態(tài)的影響仍不容忽視，建議下階段河流管理保護(hù)和水生態(tài)治理中逐步加以解決：

a．根據(jù)望江樓水文站2016-2019年實(shí)測(cè)流量監(jiān)測(cè)資料顯示，各年生態(tài)流量不達(dá)標(biāo)天數(shù)仍有60d、24d、42d、19d(基本集中在4-5月份)，平均約占全年天數(shù)的10%，一定程度上影響了部分時(shí)段的河流正常生態(tài)功能。

b．因沿程攔河閘壩密布和閘控調(diào)度運(yùn)行，致使錦江的部分河段水流縱向連通性影響突出，個(gè)別河段因此帶來(lái)季節(jié)性水生態(tài)功能下降。

c．部分城區(qū)河段的岸際線人工硬化或造景等，阻礙了地表水與淺層地下水之間在河道側(cè)向的自然交換，以及河流岸際的天然濕周動(dòng)態(tài)變化，致使河流廊道功能退化，對(duì)岸際水生植物和水生動(dòng)物的生態(tài)環(huán)境帶來(lái)影響。