基于水功能區劃的海河流域重要河湖健康評估體系

王乙震，郭書英，崔文彥，郭勇，張俊

（1.海河流域水環境監測中心，天津300170；2.海河流域水資源保護局，天津300170）

基于水功能區劃的海河流域重要河湖健康評估體系

王乙震1，郭書英2，崔文彥1，郭勇2，張俊1

（1.海河流域水環境監測中心，天津300170；2.海河流域水資源保護局，天津300170）

水功能區劃管理和河湖健康評估是兩種不同的水資源管理制度。為構建海河流域重要河湖健康評估方法，結合海河流域基本特征，根據不同水功能區的自然屬性和主導水體功能類型，確定河湖評估的重點并設置不同水功能區評估體系各屬性權重及評估指標，建立了基于水功能區劃的海河流域重要河湖健康評估體系，該體系包含水文特性、形態結構、水質特性、生物特性、社會服務功能5個屬性層25項河流健康評估指標和24項湖泊健康評估指標；同時，選擇漳河作為代表性河流構建河流健康評估框架。利用基于水功能區劃的河湖健康評估體系評估海河流域重要河湖健康狀況，有助于促進水功能區水質、水量和水生態三者統一管理，為海河流域重要河湖管理與生態系統保護提供技術支撐。

河湖健康評估；水功能區劃；海河流域；評估體系；漳河

1 前言

河流、湖泊具有重要的生態功能、環境功能和社會服務功能，為人類生存和社會發展提供重要的物質基礎和保障條件。但伴隨著工業化和城市化進程，我國大量河流、湖泊等水體正經受著不同程度的干擾和破壞，造成水體惡化以及生態功能退化甚至喪失[1]，社會服務功能也逐漸不能得到有效保障，進而對人類的長遠利益構成威脅。自20世紀80年代起，河湖健康問題越來越引起人們的重視。隨著人們對河湖自然屬性及面臨挑戰的認識逐步深化，河湖管理的目標從單一的水資源功能管理擴展到對生態系統的管理[2]。河湖健康評估作為一種管理工具，評估河流、湖泊生態系統在自然條件與人類活動共同作用下在長期演化過程中的完整性和可持續性，以期在生態系統保護與水資源利用之間取得平衡[3]。

通過系統科學的河湖健康評估體系反映河湖健康狀況是河湖環境質量管理和生態系統保護的關鍵。世界范圍內各類河湖健康評估指標體系不斷推出，形成了一系列各具特色的指標體系和評估方法，支撐了河湖環境質量的管理和生態系統保護，如澳大利亞溪流狀況指數（ISC）[4]和河流評估系統（AUS?RIVAS）[5]、美國快速生物評估協議（RBPs）[6]、英國河流棲息地調查（RHS）方法[7]及河流無脊椎動物預測和分類系統（RIVPACS）[8]、南非棲息地完整性指數（IHI）[9]、歐盟水框架指令（WFD）[10]。近年來，我國在河湖健康評估指標體系以及實現河流、湖泊的可持續管理等方面也開展了大量研究[1-2，11-16]，但由于我國幅員遼闊，不同流域的河流因地理位置、氣候等自然條件的不同，其水文、水質、生態系統差異較大，因而評估河湖健康的指標也不同。目前，雖然我國各大流域已經逐步開展河湖健康評估工作，開始從河湖健康狀態角度管理與保護河流、湖泊，但是各大流域尚未建立能反映各自流域特征的河湖健康評估體系，并不利于指導流域層面的河湖管理與保護工作。

海河流域作為我國七大流域之一，水資源、水環境和水災害問題交織，治水任務繁重，流域經濟社會的快速增長帶來的嚴重污染以及在治理河湖過程中對河湖生態系統整體考慮的缺乏，導致了幾乎所有河湖系統的嚴重受損，對流域社會經濟發展和生態文明構成了嚴重威脅。國際上近幾十年來水環境保護和治理的實踐表明，水體健康取決于整個流域范圍內的社會經濟和自然生態狀況，基于流域的管理方法才是解決水環境問題的有效途徑[1，17-19]。目前，在海河流域河湖的管理方面仍存在許多難點亟待解決，如健康評估體系尚不完善、難以結合河流生境與流域環境來指導河湖治理實踐等。因此，建立適合于海河流域特征的河湖健康評估體系是政府部門對海河流域河湖進行管理規劃的科學途徑之一，同時也是平衡生態系統保護與水資源開發利用的前提。

水功能區劃管理和河湖健康評估是兩種不同的水資源管理制度，為促進兩種管理制度的有機結合，在前文研究工作基礎上[20]，筆者著重于嘗試構建適于海河流域特征的河湖健康評估體系，建立基于水功能區劃的河湖健康評估方法，以期進一步為海河流域重要河湖管理與生態系統保護提供支撐。

2 基于水功能區劃的河湖健康評估內涵

2.1 水功能區劃

水功能區是指為滿足水資源合理開發和有效保護的需求，根據水資源的自然條件、功能要求、開發利用現狀，按照流域綜合規劃、水資源保護規劃和經濟社會發展要求，在相應水域按其主導功能劃定并執行相應質量標準的特定區域。

為加強水資源管理與保護，2012年國務院批復了水利部會同國家發展和改革委員會、環境保護部擬定的《全國重要江河湖泊水功能區劃（2011—2030年）》，為全面落實最嚴格水資源管理制度，做好水資源開發利用與保護、水污染防治和水環境綜合治理工作提供了重要依據。全國重要江河湖泊水功能區分為水功能一級區和水功能二級區，水功能一級區共劃分保護區、緩沖區、開發利用區和保留區4類；在水功能一級區劃的基礎上，根據二級區劃分類與指標體系，在開發利用區進一步劃分飲用水源區、工業用水區、農業用水區、漁業用水區、景觀娛樂用水區、過渡區和排污控制區共7類水功能二級區，各級水功能區具體功能見表1。其中，海河流域納入區劃的水功能一級區共168個，水功能二級區共147個。其中，水功能一級區中，有保護區27個、緩沖區47個、保留區9個、開發利用區85個；水功能區二級區中，有飲用水源區32個、工業用水區16個、農業用水區70個、漁業用水區1個、景觀娛樂用水區10個、過渡區10個和排污控制區8個。

2.2 水功能區劃與河湖健康評估的關系

作為兩種不同的水資源管理制度，水功能區劃和河湖健康評估的目的一致，均是為了促進河流、湖泊的管理與保護。水功能區劃是根據流域或區域的水資源自然屬性和社會屬性，依據其水域具有某種應用功能和作用而劃分的區域。劃分水體功能是為了更好地保護河流、湖泊，維護河湖生態健康并使河湖實現滿足人類經濟社會可持續發展的價值，因此水功能區劃管理制度的設置滿足河湖健康內涵要求；而河湖健康評估是通過評估河流、湖泊的健康狀態，了解河流、湖泊自然屬性和社會屬性現狀，協調水體功能的有效發揮與水資源保護之間的關系，促進河流、湖泊水生態與水環境保護和水資源可續利用，實質也是為水功能區管理服務。

表1 全國重要江河湖泊水功能區劃

2.3 基于水功能區劃的河湖健康內涵

根據水功能區劃，特定河流、湖泊被劃分為具有不同功能和作用的區域，包括保護區域、緩沖區、保留區域、飲用水源區、工業用水區、農業用水區、漁業用水區、景觀娛樂用水區、過渡區、排污控制區等區域，因此基于水功能區劃的河湖健康評估主要圍繞區劃確定的河湖水體功能開展。在河湖形態結構合理、水環境狀況良好、水生物豐富多樣、河岸帶/湖濱帶功能完善等河湖自然屬性保持完整的條件下，河湖健康與否與其水體功能是否得到有效發揮密切相關。

基于河流、湖泊具有的生態功能、環境功能和社會服務功能三大基本功能，河湖健康評估體系中應該包括反映河流、湖泊生態狀況的生物因子、反映其環境狀況的生境因子以及反映其社會服務功能的經濟和社會因子。因此，根據前文研究結果[20]，基于水功能區劃的河湖健康內涵是河流、湖泊應保持其形態結構、水文、水質、生物等自然屬性功能的完整，不同水功能區的主導水體功能得到維護并可持續發揮，水資源得到合理使用、有效管理與保護，生態、環境和社會服務功能協調統一，為人類社會可持續發展服務；基于水功能區劃的河湖健康評估原則是根據不同水功能區的自然屬性和主導水體功能類型，確定評估的重點，由此設置不同水功能區評估體系中各屬性權重及評估指標，同時評估指標的設置應該體現基于水功能區劃的健康河流、湖泊特點，才能夠全面反映河流、湖泊的健康狀態。

3 海河流域重要河湖健康評估指標體系構建

海河流域是我國七大流域中水資源最緊缺的區域，水資源供需矛盾十分突出，由于長期犧牲生態環境用水，出現了河道斷流、水污染嚴重、湖泊干涸、濕地萎縮、地下水超采等一系列嚴重問題，并造成了生態環境的退化，削弱了流域生態系統服務功能[21，22]。另外，海河流域是我國水土流失嚴重的地區之一，水土流失類型多、面積大、分布廣、治理難度大[23]。長期以來，由于海河流域特殊的自然地理條件，水土流失加劇趨勢并未得到有效控制，水土流失造成河道、湖庫泥沙淤積嚴重，嚴重影響了生態系統的安全[24]。海河流域水資源短缺與水土流失嚴重問題威脅并制約流域社會經濟的可持續發展。

由于不同水功能區的自然屬性和主導水體功能類型不同，評估的重點各異，為體現海河流域不同河流、湖泊生態系統的特征，根據上述基于水功能區劃的河湖健康內涵和評估原則，針對健康河流、湖泊的一般特點及海河流域的基本特征，建立內容全面完整、覆蓋海河流域狀況的健康評估指標體系。筆者提出了包含水文特性、形態結構、水質特性、生物特性、社會服務功能5個屬性層25個指標的河流健康評估體系和24個指標的湖泊健康評估體系，見表2。該河流、湖泊健康指標體系考慮了全國河流、湖泊的基本特征，又提出了反映海河流域特征主導性、代表性和獨立性強的指標，同時兼顧現有監測能力及數據的可獲得性，全面、客觀、充分地體現海河流域河湖健康特征。

3.1 反映全國河流、湖泊共同基本特征指標

（1）河流、湖泊流量過程變異程度：反映評估河段監測斷面以上流域水資源開發利用對評估河段河流水溫情勢的影響程度。

（2）生態流量保障程度：反映為維持河流生態系統的不同程度生態系統結構、功能而必須維持的流量過程。

（3）湖泊最低生態水位滿足狀況：指生態水位的下限值，是維護湖泊生態系統正常運行的最低水位，若長時間低于此水位運行，湖泊生態系統將發生嚴重退化。

（4）河流連通阻隔狀況（河湖連通狀況）：反映監測斷面以下至河口（干流、湖泊）河段的閘壩阻隔特征，主要用來評估河流對魚類等生物物種遷徙及水流與營養物質傳遞阻斷狀況。

表2 海河流域河湖健康評估指標

（5）河岸帶（湖濱帶）狀況：反映河（湖）岸穩定性、河岸帶（湖濱帶）植被覆蓋率、河岸帶（湖濱帶）人工干擾程度。

（6）湖泊萎縮狀況：在土地圍墾、取用水等人類活動影響較大的區域，出現了湖泊水位持續下降、水面積和蓄水量持續減小的現象，導致湖泊萎縮甚至干涸。

（7）富營養化狀況：評價河流、湖泊水體富營養化狀況。

（8）浮游植物數量：反映單位體積河流、湖泊水體中的藻類個數。

（9）大型底棲動物生物完整性指數：選擇物種群落組成、物種多樣性和豐富度、耐污程度、營養結構及生境質量等方面來反映生態系統結構和功能的完整性。

（10）土著魚類生物損失指數：反映流域開發后河流生態系統中頂級物種受損狀況。

（11）浮游動物生物損失指數：反映浮游動物生物現狀與歷史參考系浮游動物種數損失情況。

（12）大型水生植物覆蓋度：評價浮水植物、挺水植物和沉水植物三類植物中非外來物種覆蓋情況。

（13）水資源開發利用率：反映河流、湖泊流域內水資源開發利用情況。

（14）水功能區水質達標率：開展水功能區達標評價，掌握水功能區水質狀況。

（15）防洪標準達標率：反映河流、湖泊防洪工程（包括堤防、蓄滯洪區、水庫及河道治理等）是否達到設計標準的情況。

（16）公眾滿意度：反映公眾對評估河流水質、水量、魚類、河岸帶等整體狀況的滿意程度。

3.2 反映海河流域河流、湖泊基本特征指標

（1）水土流失狀況：目前海河流域部分地區水土流失問題較為嚴重，對河流生態環境構成嚴重威脅。

（2）河流斷流狀況：反映河流是否斷流，按照斷流河長占總河長的比例評估。海河流域是水資源最短缺的地區之一，流域水資源開發利用程度已經遠遠超過了水資源的承載能力，流域內水庫、供水渠道以及小水電站的修建導致河流人工化嚴重以及河流天然形態遭到破壞，河流被分割截斷使進入河流下游河道的流量逐步減少，出現河流斷流的現象。

（3）含沙量：反映水體中泥沙含量。海河流域部分區域水土流失導致大量泥沙進入河流、湖泊，造成河道、湖庫泥沙淤積嚴重，嚴重影響了生態系統的安全。

（4）河道穩定性：主要用于反映河道是否受到人類干擾。河流的穩定性改變會導致河流蜿蜒型的基本形態和急流、緩流、彎道及淺灘相間的格局消失，而橫斷面上的幾何規則化也改變了深潭、淺灘交錯的形勢，生境的異質性降低，水域生態系統結構與功能隨之發生變化，特別是生物群落多樣性隨之降低，可能引起淡水生態系統退化。海河流域河流人工干擾程度較大，河流形態受到改變。

（5）天然濕地保留率：用來反映河流生態環境狀態的優劣程度，濕地面積越大，可為魚類及鳥類提供更多的生存空間，河流的生態環境功能越健康。目前，隨著人口經濟的快速增長，高強度的人類活動極大改變了海河流域內的水循環過程，濕地大面積萎縮，海河流域濕地生態系統仍面臨著喪失或退化的威脅[25]。

（6）水質狀況：用于反映海河流域河流、湖泊水體質量。

（7）主要污染物濃度：化學需氧量、氨氮是水功能區限制納污考核的主要指標。

（8）特殊指標（抗生素、持久性有機污染物）：反映河流、湖庫水體中持久性有機污染物（persistent organic pollutants，POPs），如多環芳烴（polycyclic aro?matic hydrocarbons，PAHs）、六六六、滴滴涕等有機氯農藥（organochlorine pesticides，OCPs）、抗生素污染狀況。目前，海河流域河流、湖泊水體中持久性有機污染物污染狀況、組成及分布特征多有報道[26-28]，抗生素也在海河流域不同水體中被檢出[29，30]，持久性有機污染物和抗生素均對人類健康構成嚴重威脅，引起人們的廣泛關注。

（9）生物及棲息地狀況：生物棲息地的質量狀況與水生生物的多樣性關系密切。

（10）灌溉水利用系數：用以衡量灌溉水利用程度的一個重要指標，提倡在水資源匱乏的海河流域發展節水灌溉技術，提高用水效率。

（11）水電開發率：反映海河流域水資源的過度開發利用情況。

（12）景觀舒適度：海河流域部分河流、湖泊本身也是風景名勝區，如白洋淀、衡水湖、紅旗渠等，為人類旅游、休閑提供了一定的場所，用該指標定性地反映人們對景觀的舒適情況。

（13）飲用水安全保障程度：海河流域水資源短缺，水污染嚴重，河流、湖泊某段水功能區主體功能劃分為飲用水源保護區的承擔保障區域周圍城鄉居民飲用水安全的功能。

（14）網箱養魚控制達標率：反映海河流域湖泊、水庫網箱養魚情況是否超過其承載力紅線。

4 基于水功能區劃的海河流域重要河湖健康評估指標體系構建

4.1 指標體系構建

海河流域河流和湖泊水功能一級區共劃分保護區、緩沖區、開發利用區和保留區4類，開發利用區進一步劃分成飲用水源區、工業用水區、農業用水區、漁業用水區、景觀娛樂用水區、過渡區和排污控制區7類二級區。由于不同水功能區的評估重點不同，海河流域河湖健康評估屬性層權重值的確定原則是：保護區（A1）以水文、水質和生物特性的健康為重點；在緩沖區（A2）、保留區（A3）和過渡區（A9），水文和水質特性為重點；在飲用水源區（A4），水質的健康是最關鍵的因素；在工業用水區（A5）和景觀娛樂用水區（A8），社會服務功能的健康是重點；在農業用水區（A6）和漁業用水區（A7），水質和社會服務功能的健康顯得相對重要；在排污控制區（A10），水質的健康需給予一定關注。根據此評估原則，基于水功能區劃的海河流域河湖健康評估體系屬性層權重建議值見表3，海河流域河流覆蓋所有不同類型水功能區，基于水功能區劃的河湖健康評估體系和湖泊健康評估體系分別見表4—5。

表3 基于水功能區劃的海河流域河湖健康評估體系屬性層權重建議值

表4 河流健康評估指標體系

表5 湖泊健康評估指標體系

4.2 健康等級劃分

根據屬性層權重和確定的指標賦分，對河流、湖泊各水功能區劃分別賦分，取平均值作為河流、湖泊的綜合得分。將河湖健康狀態分為5級，其中80～100分為理想狀況、60～80分為健康、40～60分為亞健康、20～40分為不健康、0～20分為病態。

5 基于水功能區劃的海河流域重要河湖健康評估框架構建實例

筆者選擇漳河作為代表性河流，構建基于水功能區劃的河湖健康評估的框架實例。漳河位于海河流域西南部，是海河流域漳衛南運河水系的主要支流，發源于山西高原和太行山，東鄰滏陽河，南界丹河與衛河、西接沁河、北連冶河及瀟河，流經晉、冀、豫三省，上游分清漳河和濁漳河2條支流，在河北省涉縣合漳村匯合后始稱漳河。漳河自濁漳河南源源頭至漳、衛河匯流處徐萬倉，全長460 km，流域面積19 220 km2，其中岳城水庫壩址以上流域面積18 284 km2。評價范圍選取岳城水庫以上區域，選擇的13個漳河重要水功能區兼顧各種區劃類型，同時呈現出以飲用水源區和源頭保護區為主的特征。在漳河健康評估框架下，所選的13個水功能區對應13個監測斷面，以斷面為尺度開展健康評估所需數據的監測、調查與資料搜集。

根據基于水功能區劃的海河流域河湖健康評估指標體系，對水文特性、形態結構、水質特性、生物特性、社會服務功能5個屬性層下屬各指標開展野外調查、監測、資料搜集及賦分，再結合各屬性層權重計算每個水功能區健康狀況賦分（見表6），最終綜合評估漳河健康狀況。

表6 漳河健康評估框架下不同水功能區各屬性層賦分

6 結論

筆者提出的基于水功能區劃的海河流域重要河湖健康評估體系，既考慮了水利部全國河湖健康評估指標體系中體現的全國河流基本特征，又提出了反映海河流域特征的指標，同時兼顧現有監測能力及數據的可獲得性，全面、客觀、充分地體現海河流域河湖健康特征。

（1）從水文特性、形態結構、水質特性、生物特性、社會服務功能5個屬性層構建了海河流域重要河湖健康評估的指標體系，其中河流健康評估體系共25個指標、湖泊健康評估體系共24個指標。

（2）根據不同水功能區的自然屬性和主導水體功能類型確定評估的重點，由此設置不同水功能區評估體系中各屬性權重及評估指標，建立了基于水功能區劃的海河流域重要河湖健康評估體系。

（3）為進一步指導海河流域河湖健康評估實踐，選擇漳河作為代表性河流，根據基于水功能區劃的海河流域重要河湖健康評估體系構建漳河健康評估框架。

（4）根據建立的基于水功能區劃的河湖健康評估體系評估海河流域重要河湖健康狀況，有助于實現水功能區水質、水量和水生態三者統一管理，為海河流域重要河湖管理與生態系統保護提供了技術支撐。

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Health Assessment Index System of Important Rivers and Lakes in Haihe River Basin based on Water Function Zoning

WANG Yi-zhen1，GUO Shu-ying2，CUI Wen-yan1，GUO Yong2，ZHANG Jun1
（1.Haihe River Water Environmental Monitoring Center，Tianjin 300170，China；2.Haihe Water Resources Protection Bureau，Tianjin 300170，China）

Water function zoning and health assessment of rivers and lakes are two important regulations for protection and management of water resources.Health assessment index system of important rivers and lakes for Haihe River basin was es?tablished based on water function zoning.24 indicators for river health assessment index system and 23indicators for lakes health assessment index system according to basic characteristics of Haihe River Basin were put forward from five criteria layers including hydrology，physical structure，water quality，biological characteristics，and social service according to the natural properties and leading function of the rivers or lakes.Emphasis of health assessment was determined and the weights of different attributes and evaluation index were set up according to the functions of different rivers or lakes.Meanwhile，Zhanghe River was selected as a representative River to set up a framework for river health assessment based on the de?scribed methods.Health assessment index system of Haihe River Basin based on water function zoning is an important meth?od to evaluate health status of rivers and lakes，realize organic combination of water quality，water quantity and water ecologi?cal and provide technical support for important rivers and lakes of Haihe River Basin management and ecosystem protection.

health assessment of important rivers and lakes；water function zoning；Haihe River Basin；health assessment index system；Zhanghe River

TV213.4；X824

A

1004-7328（2017）06-0011-08

2017—07—10

中央分成水資源費項目（1261520411635）和國家國際科技合作專項（2013DFA71340）

王乙震（1986—），男，碩士，工程師，主要從事水環境監測和河湖健康評估相關研究工作。

10.3969/j.issn.1004-7328.2017.06.003