云南牛欄江河流生態健康評估及對策

楊美臨 農定飛 韓方虎 張昊

摘要河流生態健康評價不僅可以客觀評價河流生態系統現狀，還有助于決策者確定河流的管理活動，對于流域可持續開發和管理、產業結構合理布局、實現環境功能目標等具有重要意義。選取云南牛欄江為研究河流，采用多指標法對生態健康狀況進行綜合評價，分析影響河流生態健康的現存環境問題，并從開展河道治理及生態修復、推進農村農業面源污染整治、加大工業水污染源治理力度、加快流域陸域生態建設步伐、構建流域綜合管理體系網絡、劃定并嚴守流域生態保護紅線等方面，提出了生態健康保護對策，以期維護流域生態功能、逐步恢復河流水質、有效減緩生態壓力，為其他河流生態健康發展提供借鑒。

關鍵詞生態健康評估；多指標；對策措施；牛欄江

中圖分類號S181文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2017）16-0068-05

Ecosystem Health Assessment and Countermeasures on Niulanjiang River Basin in Yunnan Province

YANG Meilin1， Nong Dingfei1， HAN Fanghu2 et al（1. Yunnan Provincial Appraisal Center for Environmental Engineering， Kunming， Yunnan 650032； 2. Guangdong Electric Power Design Institute CO. Ltd. of China Energy Engineering Group， Guangzhou， Guangdong 510663）

AbstractThe ecosystem health assessment on river Basin can not only evaluate current situation of river ecosystem， but also assist decision makers to determine economic development in the river Basin， which plays significantly role on sustainable development and management， reasonable layout of the industrial structure and reaching environmental function objectives in the river basin. In this paper， Niulanjiang River Basin of Yunnan Province was selected to be comprehensively diagnosed the ecosystem health status by the way of multiindex approach. Existing environmental problems that affect the ecological health of the Niulanjiang River were explored and multiple countermeasures such as developing strict river regulation and ecological restoration， promoting remediation on nonpoint source pollution for rural agricultural areas， strengthening industrial water pollution control， speeding up the pace of land area ecological construction， building up a comprehensive management system of Basin， delineating and adhering to the ecological protection red line of the river were put forward. Results of the paper will give help to maintain the ecological function， gradually recover water quality， effectively reduce the ecological pressure on Niulanjiang River and provide a reference for improving ecosystem health of rivers in other regions as well.

Key wordsEcosystem health assessment；Multiindex；Countermeasures；Niulanjiang River

作為陸域生態系統物質循環和能量傳輸的載體之一，河流在人類文明的孕育和發展過程中發揮了舉足輕重的作用[1]。自1972年美國水污染防治修正法提出河流健康概念以來，以河流生態系統的完整性、穩定性、多樣性和恢復能力等自然屬性來定義河流健康的概念得以廣泛應用。進入20世紀90年代后，河流健康的定義除了自然屬性外，還融入了維持經濟社會可持續發展方面的社會屬性，將健康的河流表述為系統內部物質循環和能量循環未受損害，具有合理的組織結構和良好的運轉功能，對長期或突發自然或人為擾動表現出彈性、穩定性及一定的恢復能力，能夠實現水資源合理分配，并對周邊生態環境具有正向的調節作用[2-3]。科學評價河流生態健康狀況，提出積極有效的對策措施，不僅有利于客觀評價河流現狀及存在問題，還有助于合理規劃河流的管理活動，對維持河流可持續發展及區域生態環境建設具有重要意義[3-4]。云南境內的牛欄江河段已設有專項保護條例，開展了環境保護規劃及綜合整治工作，除了維持當地生態服務功能、補給凈化滇池水質外，還承擔了區域水資源開發及利用的重要服務功能，是一個集中體現開發和保護雙重需求的典型流域。筆者通過對云南牛欄江生態健康進行科學評價，分析了影響生態健康的問題，提出了生態環境保護對策，以期為今后更好地實施流域生態環境保護提供借鑒。

1牛欄江概況

牛欄江位于云南省東北部，系金沙江右岸一級支流，流經昆明市官渡區、嵩明縣、尋甸縣，曲靖市的馬龍縣、沾益縣、宣威市、會澤縣，昭通市的魯甸縣、巧家縣、昭陽區等10個縣區和貴州省的威寧縣，在云南省昭通市麻耗村附近注入金沙江（圖1）。其中，牛欄江云南段全長440 km，流域面積13 672 km2，包括昆明、曲靖、昭通3市10個縣（市、區）。牛欄江流域以沾益縣德澤鄉西澤河匯口為分界點，以上稱為上游區，河長176 km，落差268 m，平均比降1.76‰，區內地形寬闊，人口密集，流域內的工業企業主要集中于該區域；分界點以下稱為下游區，河長264 km，落差1 144 m，平均比降4.33‰，水能資源較為集中，蘊藏量約150萬kW，流域已建小巖頭、紅石巖、天花板、黃角樹水電站均位于下游區。云南牛欄江流域以農業種植為主要產業，城鎮化水平低，農業人口約占總人口數85%。隨著牛欄江保護條例的實施，相關部門對磷化工、電鍍、造紙、焦化等重點行業及重點廢水企業進行整治，自2011年以來，已淘汰、關停20余家重污染企業，完成尋甸工業園區、楊林工業園區等廢水零排放工程[5]。目前，居民及農業用水是流域水資源利用的主體，農村面源污染為流域水污染物主要來源類型。

根據《全國主體功能區劃》，牛欄江云南段流域上游屬于國家重點開發區域中的“滇中地區”， 流域下游屬于限制開發區（重點生態功能區）中的“桂黔點喀斯特石漠化防治生態功能區”。流域內主要的植被類型為半濕潤常綠闊葉林、暖性落葉闊葉林、暖溫性針葉林、干熱性稀樹灌木草叢、暖性石灰巖灌叢、常綠櫟類灌叢及干熱灌叢，流域平均植被覆蓋度為57%。流域內受保護區類型多樣，包括國家級自然保護區3個、省級自然保護區2個、州市級自然保護區1個、縣級自然保護區1個、國家級森林公園1個、省級風景名勝區1個、州市級水生野生動物保護區1個、集中式飲用水水源保護區3個、牛欄江流域上游保護區1個，受保護區總面積約2 868 km2。云南牛欄江流域主要受保護區分布見圖2。

2研究方法

現有河流生態健康評價方法主要有兩大類，分別為預測模型法和多指標評價法[4，6]。其中，預測模型法主要通過單一物種對環境因子變化反映進行預測，但單一物種往往難以全面反映環境因子的變化，或因對某一環境因子的反映過于強烈而模糊其他信息。多指標方法是基于河流水文學、形態特征、河岸帶狀況、水質及水生生物等多個層次構建指標體系，通過對指標賦值后進行綜合計算和評價，能夠更加全面和客觀地評價河流生態健康狀況，難點在于多指標獲取的難度大、耗時長、經費需求高。該研究參考流域生態健康評估技術指南[7]，結合牛欄江流域實際特點，構建牛欄江生態健康多指標評估體系，包括生境結構、水生生物、生態壓力、生態格局、生態功能5個層面的16項指標（圖3）。

水域生境結構、水域和陸域生態壓力等指標數據主要通

過收集環境質量公報、控制斷面水環境監測資料、污染源統計數據、社會經濟年鑒等獲取。污染源和社會經濟數據統計以2015年為基準年，涵蓋10個縣市46個鄉鎮。水域水生生物指標主要通過收資和現場調查后利用統計學公式計算獲取。陸域生態格局及生態功能指標采用分辨率為30 m的DEM數據，利用Arcgis 10.0空間Hydrology Modeling模塊進行遙感分析，結合現場矯正后計算而得，并進行了2002、2015年遙感數據對比分析。在分析計算過程中，結合流域邊界和行政邊界進行了評估單元劃分，單元分布見圖4。各指標采用技術指南中標準公式按評估單元分別計算，再進行統計匯總。

最后全流域綜合評價指數（WHI）由各評估單元水域和陸域健康指數加權求和而得，表征各評估單元和流域整體的健康狀況。綜合評價指數WHI =IWWW+ILWL。其中，IW為水域健康指數；WW為水域健康指數權重；IL為陸域健康指數；WL為陸域健康指數權重；IW和IL分別由上述指標體系中16項指數加權求和獲得。根據WHI分值大小，將流域生態健康等級分為5級，分別為優秀（WHI≥80）、良好（60≤WHI<80）、一般（40≤WHI<60）、較差（20≤WHI<40）和差（WHI<20）。

3評估結果

流域各評估單元生態環境和開發建設活動較類似，不同評估單元評估結果略有差別，但總體類似。就牛欄江云南段全流域而言，水域及陸域生態健康評價等級總體均為一般，其中河道連通性和水質狀況指數等生境結構相關指標成為水域生態健康最大制約因子，植被覆蓋率和景觀破碎度是影響陸域生態健康制約因子。流域相關指標評價等級和得分見表1。

3.1水域生境結構評價指標根據2010年以來常規斷面水質監測資料，牛欄江水質明顯改善，七星橋、德澤、小江、黃梨樹等水質由Ⅴ類～Ⅳ類轉為達標Ⅲ類甚至 Ⅱ 類[5]。但綜合2012—2015年15個干支流斷面監測數據，干流下游區水質監測數據均達標，上游區部分干流和果馬河、楊林河、匡郎河等支流水質仍出現超標現象，化學需氧量、氨氮和總磷等為主要超標因子。經計算，全流域水質狀況指數約60%，評價等級為一般。牛欄江上游區已建水庫、灌溉取水壩等小型水利設施較多，部分河段甚至每間隔3～4 km建有1處小型水利設施；下游河段雖水利設施較少，但因水能相對集中，開發有小巖頭、紅石巖、天花板、黃角樹等水電站。總體判斷，河道連通性較差，河流枯水期徑流量占同期年均徑流量比例為0.77，評價等級為較差。

3.2水域水生生物評價指標該研究對江底、黃梨樹、德澤、馬龍河匯入上下游、果馬河匯口6個斷面開展水生生態現場調查，網捕漁獲物27種，均屬牛欄江歷史記錄魚種，魚類物種多樣性綜合指數0.73。經現場調查與歷史資料對比判斷可知，魚類指示性物種保持率變化不大。同時，調查發現龍虱科、石蠅科、綜蟌科、膀胱螺科等大型底棲動物13科，隸屬3門5綱12目，平均生物量34 g/m2。大型底棲動物多樣性綜合指數、魚類物種多樣性綜合指數、特有性或指示性物種保持率的評價等級均為一般。

安徽農業科學2017年

3.3水域生態壓力評價指標盡管流域已建水資源利用構筑物較多，但設計規模及服務范圍小，實際引水量低，全流域水資源開發利用強度為16%，受保護河段無河道挖砂現象，但局部河段承擔涉水觀光旅游服務功能，水生生境干擾指數為51，評價等級為一般。

3.4陸域生態格局評價指標2015年牛欄江流域植被覆蓋率約57%，評價等級為一般。全流域暖性石灰山灌叢及園地等人工植被面積增加，下游區原生半濕潤常綠闊葉林減少，說明植被受人為活動干擾較為嚴重，次生植被發育明顯。德澤水庫等上游區自然植被有所恢復，表明退耕還林及生態公益林營造等工程的實施切實發揮了生態效益（圖5）。利用Fragstats進行計算得到，景觀破碎度為0.73～0.82，評價等級為較差。利用自然植被結構完整性指數和自然堤岸比例計算，流域重要生境保持率為68%，評價等級為良好。

3.5陸域生態功能評價指標利用植被覆蓋度、植被類型和不透水面積進行水源涵養功能計算，得到水源涵養功能指數為63，評價等級為良好。流域土壤侵蝕程度總體以微度、輕度為主，土壤保持功能指數為58，評價等級為一般。流域內自然保護區、風景名勝區、飲用水源保護區、森林公園等受保護區域面積合計2 868 km2，占流域面積的21%，評價等級為良好。

3.6陸域生態壓力評價指標與2002年相比，2015年流域內建設用地比例變化不大，為1.2%，流域開發建設水平低，評價等級為優秀。流域以生活源和農業面源為主，COD排放量17 067 t/a，氨氮排放量2 230 t/a，污染負荷排放指數為0.85，評價等級為良好。

4影響生態健康的問題分析

該研究對反映水域生境結構、水生生物、水域生態壓力、陸域生態格局、陸域生態功能、陸域生態壓力6項河流生態健康狀況的16項指標進行綜合評價，得出云南牛欄江流域生態健康綜合評價等級為良好偏一般，得分為64。評價結果表明，產業結構優化調整、重污工業企業整治、園區污水綜合處理、城鎮集中式生活污水處理設施的建設促進了流域水質的大幅改善，河道整治工程、小流域面山治理、生態公益林營造、退耕還林還草等工程的實施減緩了部分地區的生態壓力，這些與牛欄江保護條例、牛欄江水環境保護規劃等實施密切相關。但流域內仍然存在上游干支流河段水質超標、河道連通性較差、森林植被干擾、生態景觀破碎化等問題。

4.1河道連通性較差和生態用水保障不足流域內大量水利水電攔水壩的修建使原有河段生境片段化，河道連通性較差，對上下游魚類基因交流造成一定阻隔，同時對河流自凈能力和納污能力、河流網絡有機體的遷移、水生生物群落的正常演替和水生生物的種群數量均會造成不利影響。此外，流域內特別是上游區小型水利設施多為當地自建，未設置生態放流專用設施，壩后河段的生態用水難以得到有效保障。

4.2生活面源污染尚未得到有效控制“十二五”期間流域內各縣市均建成生活污水處理設施，城鎮生活污水處理率為60%左右，但是流域內農業人口約198萬，約占人口總數的85%，存在農村生活污水散排漫灌、農業廢水直接排放等問題，農村面源污染也成為流域內最大的污染源類型。這與流域內農業規模化程度不足、科技種植業發展滯后及環保基礎設施建設落后等有關。

4.3工業廢水處理率有待進一步提高流域內近百家工業企業，其中大中型工業企業生產廢水基本上得到處理后達標外排，但部分工業園區屬老工業基地，存在雨季地表徑流攜帶污染物入河現象，且老工業區整治、現有工業園區截污工作仍有待完善。此外，流域內家庭作坊式小企業缺乏行之有效的防污治污措施，存在未經處理廢污水外排的現象。

4.4植被覆蓋率較低和景觀破碎化嚴重2015年整個流域植被覆蓋率為57%，比2002年增加了7%，對于山區而言，該植被覆蓋率仍屬較低水平，存在原生常綠闊葉林等天然林面積縮減等現象。流域內現有農副業規模化發展程度不足，隨著農業人口的持續增長，毀林造園、焚林開荒等資源不合理開發利用現象仍有發生，自然植被受人為干擾越趨強烈，生態恢復所選樹種組成相對單一，流域整體陸生生態系統結構較為脆弱，小面積不連續開發導致景觀破碎化現象突出。

4.5流域綜合環境監管和科技能力薄弱跨行政區、跨行業的流域綜合環境監管尚未建立，缺乏流域統一的環境執法及事故應急體系，對于重大生態環境問題的預警能力不足，污染綜合治理的防控措施及解決問題的經驗綜合推廣不夠。同時，全流域系統的環保基礎設施及污染源統計數據、環境質量監測數據、水生及陸生生態調查數據等環境基礎信息庫缺失，獲取環境本底信息的難度大，且各項數據來源和統計尺度不一，有關流域綜合治理和保護的系統性研究不足。

4.6受保護區分布不均，未形成約束性合力流域內受保護區類型多樣，包括各級自然保護區、森林公園、省級風景名勝區、水生野生動物保護區、集中式飲用水水源保護區等10余個，但主要分布于流域上游區，下游區受保護面積較小，如西澤河流域受保護區的面積不足4%，流域內對于空間開發活動的約束限制不均，且不同類型的受保護區各自為政，甚至出現彼此交叉重疊，難以進行綜合協調形成對流域保護與管控的合力。

5生態健康保護對策

基于上述分析，盡管云南牛欄江保護工作已產生一定生態成效，但為了解決現存生態環境問題，更有效改善河流健康狀況，筆者從維護生態安全、恢復河流水質、減緩生態壓力等多角度提出了對策建議。

5.1開展河道治理及生態修復遵循“尊重自然，保護優先”和“以自然修復為主，人工修復為輔”的原則，進行河流連通性恢復及生境修復，由大中型水利工程對較為密集的小型低壩水利設施進行功能替換，對未下泄生態流量的水電站和水利設施，須采取有效措施保障壩后河段的生態用水，在盡量保留河流蜿蜒性特征及自然景觀格局的基礎上進行工程性修復，修復工程應注重與河道岸線景觀相協調，構建人工濕地和河岸植被緩沖帶，實現河道沿線破碎生態斑塊的合理連接。

5.2推進農村農業面源污染整治大力創建生態文明鄉鎮、文明村，完善污水收集處理、生活垃圾處置等農村環保基礎設施，實現農村截污治污工程全覆蓋，通過集中連片和分散處理的方式，對流域內農村生活污水進行收集治理，實施農村生活垃圾收集清運工程，提高垃圾收集和處理能力，建設分散式沼氣池及生態公廁，因地制宜地采取人畜糞便處置工程，消除農村畜禽糞便污染，有效控制農村面源污染。

5.3加大工業水污染源治理力度落實工業進園要求，嚴格執行工業企業廢污水零排放，鼓勵在流域發展循環經濟和低碳經濟，建設環境友好企業，對于廢棄工業場地進行風險評估和生態修復，最大限度地減少污染物排放。強化對家庭小作坊企業的清理整頓，完善環保手續和環保措施，對于特殊水污染物宜采取預處理和單獨處理，其余與生活源類似廢污水被納入已有的社會化污水處理設施進行集中處理。

5.4加快流域、陸域生態建設步伐實施工程造林、退耕還林、石漠化地塊造林、人工林撫育、水源林管護、低產低效林分改造等措施，重點包括上游水源區的防護林建設和下游生態脆弱區的水土保持林建設，同時完善干支流的兩岸和主要庫區的水源林體系。此外，對于水土流失較重的支流，開展優化能源結構、采取保土耕作模式等小流域治理模式，有效打造水土流失綜合防治體系。水源涵養及水土保持林宜采用鄉土樹種，避免外來物種引入及物種單一化，實現陸域生態與河岸生態系統的良好銜接，兼顧生態功能性和景觀美感度的統一。

5.5構建流域綜合管理體系網絡統籌牛欄江流域經濟、社會、環境協調發展，實施全流域統一規劃管理和行政區域管理，將水資源管理和水污染防治管理相結合，設定科學的調查、監測和后評估方法和程序，逐步建立并不斷完善流域信息化管理體系。推進環保科技創新，加強流域生態健康的基礎研究工作，重視科技技術與成果的推廣和轉化，切實為管理體制提供技術保障，同時調動公眾參與流域治理的積極性和協作意識，營造流域共建共管的良好氛圍，有效搭建流域管理的立體化網絡。

5.6劃定并嚴守流域生態保護紅線劃定牛欄江生態保護紅線，結合現有法定要求及生態系統完整性思考，制定嚴格的空間管制和生態格局，實施環境準入負面清單，將流域內現有受保護區分散管理要求集束形成合力。在生態保護紅線框架的基礎上，建立具有明確關鍵性指標和引導性內容的控制性詳規，優化規劃控制單元的產業結構與布局，做到生態視角與規劃策略的有機融合，使生態格局有效落實于自然格局、建設格局與文化格局之中，建立生態紅線政績考核體系，歸并生態補償渠道并完善補償機制，實現一套完整統一的河流生態健康管控體系。

參考文獻

[1]

KARR J R，CHU E W.Introduction：Sustaining living rivers[J].Hydrobiologia， 2000， 422：1-14.

[2] KAMP U，BINDER W，HLZL K.River habitat monitoring and assessment in Germany[J].Environmental monitoring and assessment， 2007， 127（1/2/3）：209-226.

[3] KARR J R.Defining and measuring river health[J].Freshwater biology， 1999， 41（2）：221-234.

[4] 唐濤，蔡慶華，劉建康.河流生態系統健康及其評價[J].應用生態學報，2002，13（9）：1191-1194.

[5] 謝永紅，吳秀萍.牛欄江流域水污染特征與水資源保護對策研究[J].水文，2014，34（3）：61-65.

[6] 龐治國，王世巖，胡明罡.河流生態系統健康評價及展望[J].中國水利水電科學研究院學報，2006，4（2）：151-155.

[7] 環境保護部自然生態保護司.流域生態健康評估技術指南[S].環境保護部自然生態保護司，2013.