鄭州市尖崗水庫流域生態系統健康狀況評價

化勇鵬 易軍 鐘崇林

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.22.075

摘 要：通過開展尖崗水庫流域生態系統健康狀態評價，為建立流域尺度的環境保護長效機制提供技術支撐。綜合考慮國內外研究成果及相關技術方法，構建生境結構、水生生物、生態格局等共6類16項評價指標，采用標準化分值加權求和的方法開展評估。結果表明，尖崗水庫水域、陸域、流域生態健康評價值分別為54.17、59.21、57.19，評價等級均為“一般”，河道連通性、森林覆蓋率是流域生態系統健康的主要限制因子，需采取有效措施促進生態結構和功能正向發展。

關鍵詞：尖崗水庫流域 生態系統 健康評價

中圖分類號：X82 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）08（a）-0075-05

生態系統健康是指生態系統所具有的穩定性和可持續性，即在一定時間內具有維持其系統結構、自我調節和對不利影響的恢復能力[1]。河流和湖庫的流域生態系統健康狀況對其涵養水源、保持水土、降解污染、保護生物多樣性等功能具有直接影響[2]。為全面貫徹落實國家讓江河湖泊休養生息的要求，加強流域生態環境保護，河南省以鄭州市尖崗水庫為代表，以《流域生態健康評估技術指南（試行）》[3]（以下簡稱《指南》）為基礎，綜合考慮國內外研究成果[4-6]及相關技術方法[7-10]，構建評價模型及指標體系，開展流域生態現狀調查和綜合評價，為建立流域尺度的生態保護長效機制提供技術支撐。

1 研究區域概況

尖崗水庫流域地處嵩山山前丘陵地帶，是淮河二級支流賈魯河干流上游水庫。壩址位于鄭州市二七區侯寨鄉尖崗村，控制流域面積113 km2，總庫容為6 820萬m3，是鄭州市一級飲用水備用水源地。流域水資源總量4.24億m3，年均流量11.1 m3/s。流域內地形屬切割堆積地形，山坡、山頭巖石裸露，植被稀少，水土流失較為嚴重。自然地勢由西南向東北傾斜，高程在海拔150～500 m之間，地面坡度為1/300～1/400。流域屬于溫暖半濕潤季風氣候，光照條件好，夏季高溫多雨，冬季多風干旱。

2 研究方法

2.1 評價范圍

以流域范圍內的最小自然單元（集水區域）為基礎，結合《重點流域水污染防治規劃（2011-2015）》中劃分的控制單元，確定尖崗水庫流域生態健康評價范圍為侯寨鄉、馬寨鎮和白寨鎮3個鄉鎮，見圖1。

2.2 評價指標體系

根據尖崗水庫流域特征和功能定位，按照評估對象、指標類型和評估指標3個層次，篩選出水域和陸域，共6類16項生態健康評估指標，結合專家咨詢法，對各項指標進行權重分配（見圖2）。各評估指標計算方式按照《指南》中相關要求進行。

2.3 評價方法

流域健康指數是衡量區域生態系統健康程度的標準化分值，通過水域和陸域健康指數加權求和，以該指數表示流域的健康狀況。計算公式如下：

其中：Iw為水域健康指數值，Ww為水域健康指數權重；IL為陸域健康指數值，WL為陸域健康指數權重。Iw和IL分別由各自的二級指標加權獲得。

水域健康指數值：×

陸域健康指數值：×

其中：wi為水域和陸域的二級指標權重，xi′為二級指標值。

2.4 數據來源

評價數據主要包括數字影像數據、監測數據及調查統計數據。水域生態系統調查于2014年5～11月期間實地開展，以現場采樣、調查為主，結合問卷調查方式進行，共設置監測點位10個，見圖1。陸域生態系統調查以遙感解譯、GIS分析為主，結合林業、國土等部門統計數據進行。環境統計資料包括水質監測數據、流域水文監測資料、水資源公報、統計年鑒、水利普查數據等。

2.5 指標標準化處理

根據《指南》對評價指標賦予標準化分值，將評估值分為優秀、良好、一般、較差和差5個標準級。評價結果分級如表1所示。

3 評價結果及分析

按照各指標計算方法、分級標準及賦分原則，計算出尖崗水庫流域16項指標評價分值（見表2）。采用雷達圖形式，分別表示水域和陸域健康狀況，以直觀反映流域生態健康的主要限制因子。

3.1 水域生態健康評價

按照各指標（層）權重計算，水域7項單項指標評估分值為18～78.9，其中河道連通性指標評價結果為18，是所有評級指標中的最低值，評價等級為“差”。水域生態健康評價結果為54.17，評價等級為“一般”。結合圖3可以判斷，水域生態健康狀況的主要限制因子是河道連通性，說明水體連續性受到嚴重影響。

據現場調查及遙感影像分析，流域評估范圍內共建有4個閘壩，使原本連續水體分隔成若干河段，導致河流片段化，是水體連通性評級為“差”的主要原因。除庫區外，流域其他區域內居民修建道路和涵洞遺留的廢棄物隨處可見，嚴重堵塞河道、截斷水流，造成部分支溝水體出現黑臭現象。河道生境的片段化、水質的惡化，加劇了水域生態結構和功能的退化，使得大型底棲動物和魚類多樣性減少。流域內社會經濟發展進度加快，生活用水及工業用水的水量增加，將加大尖崗水庫供水壓力。由于上游地區煤礦開采導致地下水水位下降，加之地下水開采量增大，圣水峪、冰泉、九仙廟泉等賈魯河的源頭逐漸枯竭，目前主要靠跨流域調水及降水匯流維持庫區水量，對客水嚴重依賴，流域內水資源嚴重短缺。

3.2 陸域生態健康評價

按照各指標（層）權重計算，陸域9項單項指標評估分值為18～84，森林覆蓋率評價結果為18，與河道連通性評價結果相同，評價等級亦為“差”。陸域生態健康標準化結果59.21，評價等級為“一般”。結合圖4分析，森林覆蓋率是陸域生態健康狀況的主要限制因子，反映出流域植被生態狀況不容樂觀。

尖崗水庫流域內社會經濟發展較快，特別是隨著人口的增加、工業項目的落地，增大了對土地資源的消耗，使流域自然植被及景觀格局趨于破碎化，阻礙了生態系統之間物質、能量、信息等的交流，影響陸域生態系統功能的發揮。結合遙感解譯分析，流域內森林主要集中在庫區周圍，其他區域少見。森林覆蓋率低，生態系統的結構穩定性較差，系統活力和初級生產力較低。隨著流域內養殖業發展規模呈增加趨勢，面源污染將進一步增加。流域內人為干擾越趨劇烈，景觀破碎化程度較嚴重，自然植被分布區域受限。

3.3 流域生態健康狀況綜合評價

通過計算，尖崗水庫流域生態健康綜合指數57.19。按照標準化評級，評價等級為“一般”。其中水域中的“生境結構”“水生生物”和陸域中的“生態格局”3個指標評價等級為“一般”，其他指標集為“良好”。

整體來看，由于流域內城鎮化發展，人為活動對尖崗水庫生態系統健康狀況產生了強烈影響，生態環境正處于負向演替和生態退化階段。目前流域內景觀植被破碎嚴重，森林覆蓋率低，水體連續性差，水源涵養功能較弱，同時，流域污染排放加劇，對客水水源依賴性強，重要生境及物種多樣性呈減少趨勢，亟需采取有效措施阻止環境進一步惡化。

4 保護措施及建議

結合流域生態健康狀況分析，針對流域現狀健康問題和主要限制因子，建議采取如下保護措施。

（1）強化流域植樹造林，提升森林覆蓋率，增強水源涵養能力。合理制定河道內閘壩生態調控方案，及時清理人為活動遺留的廢棄物，改善河道連通性。

（2）科學規劃城鎮發展規模，加快污染處理設施建設，嚴格執行地方污染排放標準。持續開展農村環境整治和面源污染綜合防治，改善流域生態環境。

（3）開展涵養林建設、生態岸坡、生態塘等方式的生態修復。擴展生態環境保護范圍，從庫區水域延伸至上游河道，開展流域生態監測，構建完善的生態管理目標。

（4）開展水庫水流動態變化和生態系統的演變過程研究，制訂水環境預警和應急方案。強化水生態和水資源保護的宣傳教育，增強公眾社會責任意識。

參考文獻

[1] Rapport D J.What Constitute ecosystem health？[J].Perspectives in Biology and Medicine，1989，33（1）：120-132.

[2] 吳濤，解雪峰，蔣國俊，等.東陽江流域生態系統健康評價[J].水土保持通報，2015，35（2）：326-331.

[3] 中國環境科學研究院.流域生態健康評估技術指南（試行）[R].中國環境科學研究院，2013.

[4] Ladson A R，White L J，Doolan J A，et al. Development and testing of an index of Steam Condition for Waterway Management in Australia[J].Fresh Water Biology，1999，41（2）： 453-468.

[5] UK Environment Agency.River habitat survey：1997 field survey guidance manual incorporating SERCON[C]//Center for Ecology