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颜秉龙，姚力铭
（连云港市水利规划设计院有限公司,江苏 连云港 222003）
生态系统结构稳定以及改善自然环境都离不开河流这一重要组成部分,通过提升水安全保障、优化水资源配置、加强水生态修复等工作可使河湖生态状况明显改善,从而提升人民群众的生活幸福感和获得感。
为加快推进河湖生态状况评价工作,查找生态河湖建设的短板和问题,加强河湖生态治理和保护,大力打造造福人民的幸福河湖,对河湖生态状况评价是掌握河湖生态状况、检验生态河湖建设成效的重要手段[1]。然而,因各河湖具有流域特殊性以及环境复杂性,各河湖的评价指标体系不可完全一概而论,需针对其特殊性进行评价研究工作。由此,对河流健康评价的研究愈发受到各界人士的重视[2-5]。
连云港市石安河健康河流状况方面研究匮乏,故本文针对石安河的特定情况综合考虑了可持续发展要求、生态方面要求等,旨在通过构建科学的河流健康评价指标体系,进而客观合理地对连云港市的石安河开展全面评价。
石安河位于东海县中部,地处暖温带湿润季风气候,该区常年气候湿润,四季分明,年均降水量为878.1 mm。该河自北向南流淌贯穿全县,北起石梁河水库,南至安峰山水库,原先为石梁河水库的输水干渠。石安河全长55 km,总集水面积为420 km2。2012 年中小河流治理石安河整治工程对石安河（张庄闸～埝河闸段）19.8 km河道按防洪20 年一遇、排涝5年一遇的标准进行了整治。并设计河底宽25 m～30 m,底高程13.81 m,边坡1∶2,设计堤顶高程21.31 m～21.81 m,堤顶宽5.0 m～12.0 m。同时研究区域无集中式饮用水水源地。
本文采取百分制评价方法作为考核石安河生态河流状况的方式。在考核时需单独量化各个指标,进而对各指标进行赋权,以加权平均法来获得生态河流状况总分。
石安河生态河流状况评价共设置“水质优劣程度”和“公众满意度”两个否决项。对于“水质优劣程度”指标：若石安河水质类别评价结果为V类以及劣V类,则不得参评生态河流。对于“公众满意度”指标：若公众满意度调查表分数低于75分,则不得参评生态河流。
建立石安河河流健康评价体系,该体系包括目标层、准则层以及指标层,见表1。
表1 石安河河流健康指标体系
表中各指标计算方法及计算结果如下[6]：
式中：Lq为评价河流中达标河流的长度,km；
L为所有评价河流的总长度,km。
式中：D0为年度内供水保证水位或流量达标的自然日个数；
Dn为一年365天的总自然日数目。
石安河供水功能为农业灌溉,灌溉用水保证率需达80%,本文按照80%频率计算供水保证水位,2019年石安河供水水量满足程度为100%。
式中：C13是依据水功能区的水质达标程度进行的数值计算；
G0为水功能区达到标准的数目；
Dn为项目中的水功能区总和。石安河水功能区划情况、水质目标、起止点状况、监测断面、各功能区水质达标情况见表2。2019年石安河达标水功能区为3个。
表2 石安河水功能区及水质监测断面信息表
式中：C21为Shannon Winner生物多样性指数；
s为总物种数；
pi为第i个物种数占总物种数的百分比。根据采样调查,采用Shannon Winner生物多样性指数计算见表3,石安河浮游植物多样性指数均值为1.5307。
表3 石安河浮游植物多样性指数表
式中：C22为Shannon Winner生物多样性指数；
s为总物种数；
pi为第i个物种数占总物种数的百分比。根据采样调查,采用Shannon Winner生物多样性指数计算计算见表4,石安河着生藻类多样性指数均值为1.7061。
表4 石安河着生藻类多样性指数表
C31采用生态水位计算方法。石安河上未设水位站,无长系列水位资料。以生物空间法确定生态水位。根据石安河浦西桥实测地形图可知,石安河平均河底高程约为21.8 m,河道内鱼类以草鱼、鲤鱼、鲢鱼、鲫鱼为主,其中主要的上层鱼类为鲢鱼,其生存水深取1.5 m,以此计算石安河最低生态水位为23.3 m。此外,由调研可得,莒城湖水位常年在24.0 m以上,高于生态水位,因此石安河生态需水满足程度为100%。
C32为本河流的水质类别,通常取值为评价时段内最差水质项目。当存在多个最差水质类别的项目时,则需要分别对这些水质项目进行单独评估,最终取最低值作为计算结果。对石安河2019 年水质监测结果进行评价,参评项目有溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、氨氮、总氮、总磷、氟化物等常见污染物指标。评价时段内,最差水质项目为总氮,其实测浓度值平均值为1.41 mg/L,属IV类水。各指标检测结果见表5。
表5 石安河水质评价表
式中：Aci为i岸带的河段所具有的植被覆盖面积,km2；
Aai为i岸带的河段所具有的总面积,km2；
Lvci为河段i的长度,km；
L为评价河流长度,km。
对调查河段分别进行覆盖率计算,计算结果见表6。最终三个河段的合计得分为87.2。
表6 石安河河岸带植被覆盖率计算表
式中：Lu为已开发利用岸线长度,km；
若Lu=0,则Rul=1；
Ln为岸线总长度,km；
L0为已利用岸线经保护完好的长度,km。
式中：Ld为已划定管理范围的河长,km；
L为评价河流总长,km。
式中：Lm为违法违章违规行为和设施占用河岸线的长度,km；
Lnh为河岸线长度,km。
3.1 权重分配
根据石安河基本情况,石安河为无集中式饮用水水源地,因此不设集中式饮用水水源地水质达标率；
石安河生态河流综合评价标准见表7。
表7 石安河生态河流综合评价标准
3.2 计算各指标健康值
石安河各指标的现状健康值可根据上述信息计算得出。其中,水安全方面：C11防洪工程达标率为87%；
C12供水水量保证程度为100%；
C13水功能区水质达标率为75%,换算为健康值分别为87分、100分、75分。水生物方面：
C21河流浮游植物多样性与C22河流着生藻类多样性分别达到1.53与1.71,健康值评分为52.5,57.5。水生境方面：C31生态用水满足程度达到100%,健康值取100；
C32水质优劣程度分类中石安河水质为Ⅳ类水,健康值综合取值61.2分；
C33河岸带植被覆盖度达87.2%,换算为健康值为87.2。水空间方面：C41岸线利用管理指数为73%,健康值取值73分；
C42管理（保护）范围划定率为100%,健康值取值100分；
C43综合治理程度较低为0.09,换算为健康值,可得10分。
采用层次分析法结合上述的健康值, 则河流健康评价综合得分为：
式中：S为河流健康综合指数；
为各评价指标的权重；
Si为各评价指标的健康值。
综合指数取值不同,代表了不同的河流健康状况。若为90～100, 则河流健康状况可评价为“优”；
若为75～90, 则河流健康状况可评价为“良”；
若为 60～75,则河流健康状况可评价为“中”；
若为0～60, 则为“差”。结果表明,石安河健康评价综合得分S=70.7。
图1为各评价指标结果的对比图。根据综合指数的计算结果可知,石安河健康状况为“中”,表明石安河生态状况处于亚健康状态,所得成果为后续治理石安河的生态环境提供了依据。
图1 各评价指标对比图
本文以连云港市东海县石安河为研究对象,采用无集中式饮用水水源地的缺层次分析法对其进行生态河流状况的评价研究。通过从水安全、水生物、水生境、水空间,以及公众满意度等五方面构建了十二项指标作为健康评价指标体系进行评价研究。根据综合指数的计算结果可知,石安河健康状况为“中”,表明石安河生态状况处于亚健康状态,所得成果为后续治理石安河的生态环境提供了依据。
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