鄭州市尖崗水庫流域生態(tài)系統(tǒng)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(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)評價，為建立流域尺度的環(huán)境保護(hù)長效機(jī)制提供技術(shù)支撐。綜合考慮國內(nèi)外研究成果及相關(guān)技術(shù)方法，構(gòu)建生境結(jié)構(gòu)、水生生物、生態(tài)格局等共6類16項評價指標(biāo)，采用標(biāo)準(zhǔn)化分值加權(quán)求和的方法開展評估。結(jié)果表明，尖崗水庫水域、陸域、流域生態(tài)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(tài)系統(tǒng)健康的主要限制因子，需采取有效措施促進(jìn)生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能正向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：尖崗水庫流域 生態(tài)系統(tǒng) 健康評價

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

生態(tài)系統(tǒng)健康是指生態(tài)系統(tǒng)所具有的穩(wěn)定性和可持續(xù)性，即在一定時間內(nèi)具有維持其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、自我調(diào)節(jié)和對不利影響的恢復(fù)能力[1]。河流和湖庫的流域生態(tài)系統(tǒng)健康狀況對其涵養(yǎng)水源、保持水土、降解污染、保護(hù)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(yǎng)生息的要求，加強(qiáng)流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)，河南省以鄭州市尖崗水庫為代表，以《流域生態(tài)健康評估技術(shù)指南（試行）》[3]（以下簡稱《指南》）為基礎(chǔ)，綜合考慮國內(nèi)外研究成果[4-6]及相關(guān)技術(shù)方法[7-10]，構(gòu)建評價模型及指標(biāo)體系，開展流域生態(tài)現(xiàn)狀調(diào)查和綜合評價，為建立流域尺度的生態(tài)保護(hù)長效機(jī)制提供技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)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(qū)侯寨鄉(xiāng)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(nèi)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(yán)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?qū)儆跍嘏霛駶櫦撅L(fēng)氣候，光照條件好，夏季高溫多雨，冬季多風(fēng)干旱。

2 研究方法

2.1 評價范圍

以流域范圍內(nèi)的最小自然單元（集水區(qū)域）為基礎(chǔ)，結(jié)合《重點(diǎn)流域水污染防治規(guī)劃（2011-2015）》中劃分的控制單元，確定尖崗水庫流域生態(tài)健康評價范圍為侯寨鄉(xiāng)、馬寨鎮(zhèn)和白寨鎮(zhèn)3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，見圖1。

2.2 評價指標(biāo)體系

根據(jù)尖崗水庫流域特征和功能定位，按照評估對象、指標(biāo)類型和評估指標(biāo)3個層次，篩選出水域和陸域，共6類16項生態(tài)健康評估指標(biāo)，結(jié)合專家咨詢法，對各項指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重分配（見圖2）。各評估指標(biāo)計算方式按照《指南》中相關(guān)要求進(jìn)行。

2.3 評價方法

流域健康指數(shù)是衡量區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康程度的標(biāo)準(zhǔn)化分值，通過水域和陸域健康指數(shù)加權(quán)求和，以該指數(shù)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(shù)值，Ww為水域健康指數(shù)權(quán)重；IL為陸域健康指數(shù)值，WL為陸域健康指數(shù)權(quán)重。Iw和IL分別由各自的二級指標(biāo)加權(quán)獲得。

水域健康指數(shù)值：×

陸域健康指數(shù)值：×

其中：wi為水域和陸域的二級指標(biāo)權(quán)重，xi′為二級指標(biāo)值。

2.4 數(shù)據(jù)來源

評價數(shù)據(jù)主要包括數(shù)字影像數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)及調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)。水域生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查于2014年5～11月期間實地開展，以現(xiàn)場采樣、調(diào)查為主，結(jié)合問卷調(diào)查方式進(jìn)行，共設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)位10個，見圖1。陸域生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查以遙感解譯、GIS分析為主，結(jié)合林業(yè)、國土等部門統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行。環(huán)境統(tǒng)計資料包括水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)、流域水文監(jiān)測資料、水資源公報、統(tǒng)計年鑒、水利普查數(shù)據(jù)等。

2.5 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理

根據(jù)《指南》對評價指標(biāo)賦予標(biāo)準(zhǔn)化分值，將評估值分為優(yōu)秀、良好、一般、較差和差5個標(biāo)準(zhǔn)級。評價結(jié)果分級如表1所示。

3 評價結(jié)果及分析

按照各指標(biāo)計算方法、分級標(biāo)準(zhǔn)及賦分原則，計算出尖崗水庫流域16項指標(biāo)評價分值（見表2）。采用雷達(dá)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(tài)健康的主要限制因子。

3.1 水域生態(tài)健康評價

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

據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及遙感影像分析，流域評估范圍內(nèi)共建有4個閘壩，使原本連續(xù)水體分隔成若干河段，導(dǎo)致河流片段化，是水體連通性評級為“差”的主要原因。除庫區(qū)外，流域其他區(qū)域內(nèi)居民修建道路和涵洞遺留的廢棄物隨處可見，嚴(yán)重堵塞河道、截斷水流，造成部分支溝水體出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象。河道生境的片段化、水質(zhì)的惡化，加劇了水域生態(tài)結(jié)構(gòu)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(nèi)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)度加快，生活用水及工業(yè)用水的水量增加，將加大尖崗水庫供水壓力。由于上游地區(qū)煤礦開采導(dǎo)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(diào)水及降水匯流維持庫區(qū)水量，對客水嚴(yán)重依賴，流域內(nèi)水資源嚴(yán)重短缺。

3.2 陸域生態(tài)健康評價

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

尖崗水庫流域內(nèi)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，特別是隨著人口的增加、工業(yè)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(tài)系統(tǒng)之間物質(zhì)、能量、信息等的交流，影響陸域生態(tài)系統(tǒng)功能的發(fā)揮。結(jié)合遙感解譯分析，流域內(nèi)森林主要集中在庫區(qū)周圍，其他區(qū)域少見。森林覆蓋率低，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，系統(tǒng)活力和初級生產(chǎn)力較低。隨著流域內(nèi)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展規(guī)模呈增加趨勢，面源污染將進(jìn)一步增加。流域內(nèi)人為干擾越趨劇烈，景觀破碎化程度較嚴(yán)重，自然植被分布區(qū)域受限。

3.3 流域生態(tài)健康狀況綜合評價

通過計算，尖崗水庫流域生態(tài)健康綜合指數(shù)57.19。按照標(biāo)準(zhǔn)化評級，評價等級為“一般”。其中水域中的“生境結(jié)構(gòu)”“水生生物”和陸域中的“生態(tài)格局”3個指標(biāo)評價等級為“一般”，其他指標(biāo)集為“良好”。

整體來看，由于流域內(nèi)城鎮(zhèn)化發(fā)展，人為活動對尖崗水庫生態(tài)系統(tǒng)健康狀況產(chǎn)生了強(qiáng)烈影響，生態(tài)環(huán)境正處于負(fù)向演替和生態(tài)退化階段。目前流域內(nèi)景觀植被破碎嚴(yán)重，森林覆蓋率低，水體連續(xù)性差，水源涵養(yǎng)功能較弱，同時，流域污染排放加劇，對客水水源依賴性強(qiáng)，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(huán)境進(jìn)一步惡化。

4 保護(hù)措施及建議

結(jié)合流域生態(tài)健康狀況分析，針對流域現(xiàn)狀健康問題和主要限制因子，建議采取如下保護(hù)措施。

（1）強(qiáng)化流域植樹造林，提升森林覆蓋率，增強(qiáng)水源涵養(yǎng)能力。合理制定河道內(nèi)閘壩生態(tài)調(diào)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(xué)規(guī)劃城鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)模，加快污染處理設(shè)施建設(shè)，嚴(yán)格執(zhí)行地方污染排放標(biāo)準(zhǔn)。持續(xù)開展農(nóng)村環(huán)境整治和面源污染綜合防治，改善流域生態(tài)環(huán)境。

（3）開展涵養(yǎng)林建設(shè)、生態(tài)岸坡、生態(tài)塘等方式的生態(tài)修復(fù)。擴(kuò)展生態(tài)環(huán)境保護(hù)范圍，從庫區(qū)水域延伸至上游河道，開展流域生態(tài)監(jiān)測，構(gòu)建完善的生態(tài)管理目標(biāo)。

（4）開展水庫水流動態(tài)變化和生態(tài)系統(tǒng)的演變過程研究，制訂水環(huán)境預(yù)警和應(yīng)急方案。強(qiáng)化水生態(tài)和水資源保護(hù)的宣傳教育，增強(qiáng)公眾社會責(zé)任意識。

參考文獻(xiàn)

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