渭河陜西段健康評估研究

李茜 尚瀟瑛 趙敏歌 駱建文

摘要：針對渭河陜西段存在的水資源總量不足、開發利用程度高，用水量持續增加、生態流量得不到保障，水質超標、水環境污染嚴重等問題，結合流域特點、河道形態、功能分區等，對渭河陜西段健康評估關鍵技術如分段監測方案、監測點位設置、評估指標選取等進行處理，開展渭河陜西段健康評估，得出評估結果為49.36分，為亞健康狀態。剖析了渭河陜西段不健康的主要表征：渭河流量過程變異程度較高、水文情勢變化較大，生態流量保障程度偏低，生物完整性受損嚴重，水功能區水質達標率低。不健康的主要壓力為渭河來水減少、流域用水壓力大、河床穩定性差等。

關鍵詞：河流健康評估;評估指標;生態完整性：渭河

中圖分類號：TV882.I：X826

文獻標志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2019.05.017

河流健康概念是1972年美國《清潔水法》中首先提出的，隨著認識的深入.20世紀90年代以來，西方發達國家逐漸重視河流健康評價并廣泛應用于流域綜合管理中。國內對河流健康問題的研究起步較晚，21世紀初開始陸續引入河湖健康評價的理念。河湖健康評估作為當前河湖健康管理的重要手段，在河湖管理中得到越來越多的認可和重視。我國河湖健康評估工作是在評估指標體系不完善、評估方法不統一、相應評價方法及指標體系等關鍵技術問題未落實、水生生物監測數據資料匱乏的條件下逐步開展和完善的。渭河是我國西部經濟欠發達地區水資源缺乏、水污染嚴重、水生態系統惡化的典型代表。渭河流域作為關天經濟區（關中一天水經濟區）發展的自然承載，對區域社會經濟的作用不言而喻。隨著渭河綜合整治的推進，渭河生態環境明顯好轉，但河流健康狀況的具體診斷和健康目標仍未明確。因此，開展渭河健康評估工作，進行關鍵技術問題處理，構建適宜的健康目標和評估指標體系，科學診斷渭河健康狀況，分析識別不健康的主要表征及壓力，對合理制定渭河健康保護措施，進而維持渭河正常的自然和社會功能、促進渭河生態文明建設等具有重要意義。

1 渭河陜西段主要生態問題

1.1 水資源總量不足，開發利用程度高

根據《陜西省渭河流域綜合規劃報告》，渭河流域地表水資源量56. 22億m³，地下水資源量45.06億m³，扣除兩者重復量28.15億m³后，流域自產水資源量為73.13億m³，人均水資源量為307 m³.相當于全國平均水平的17.0%，水資源總量不足，承載能力有限，屬資源性缺水地區。2010年渭河流域實際用水量50.57億m³，開發利用程度達47.2%，總體超過國際公認40%的最高開發利用率限額，屬于用水高度緊張地區。2010年地表水供水量為21.37億m³，流域總體地表水開發利用程度為38%。

1.2 用水量持續增加，生態流量得不到保障

陜西省水資源總量不足，隨著流域經濟社會的快速發展，用水量持續增加.1990-2010年國民經濟各行業用水增加了2億m³，年均增長0.20%.加之境內來水減少，已嚴重擠占生態環境用水。渭河河道徑流量減少，低限流量不滿足，干支流相繼出現斷流，生態環境日益惡化。1997年枯水季節，渭河下游華縣斷面第一次出現斷流，渭河沿岸大中城市普遍缺水。2003年6月，渭河西安臨潼一渭南華縣段60 km河水斷流。2007年6月，涇河涇川縣境內斷流70多d，斷流河段長達70 km。2010年渭河咸陽控制站以上河段流量較枯，特別是2月，林家村（合）站日平均流量小于1 m³/s的天數達到21 d.河道幾近斷流，河流生態維系困難;魏家堡、咸陽控制站斷面流量均有小于水量調度最小流量控制指標的情況。斷流極大影響了流域正常的生活、生產用水，工業停產、農業停灌，同時河流自身的生態環境遭到極大破壞。

1.3 水質超標，水環境污染嚴重

2015年對渭河干流水功能區進行單因子評價，渭河干流14個水功能區16個斷面中，水質類別為I類、Ⅱ類、Ⅲ類水質斷面個數占評價斷面總數的37.50%，Ⅳ類、V類水質斷面個數占31.25%，劣V類水質斷面個數占31 .25%。渭河干流14個水功能區達標個數4個，按個數達標比例為28.6%，達標河長占34.2%。

2016年12月，陜西省對渭河流域進行了水質評價。評價斷面19個，達標斷面5個，按個數達標比例為26.3%，其中Ⅱ類斷面1個、Ⅲ類斷面4個、Ⅳ類斷面10個、V類斷面2個、劣V類斷面2個，主要超標項目為氨氮、總磷、生化需氧量。

2 渭河健康評估關鍵技術處理

2.1 河段劃分

渭河是黃河最大的支流，發源于甘肅省渭源縣鳥鼠山，干流全長818 km，陜西段干流河長512 km。渭河陜西段寶雞林家村站以上河段為上游，屬山區峽谷河道，河長124 km;林家村一咸陽鐵路橋河段為中游，河長180 km;咸陽鐵路橋一河口河段為下游，河長208 km。

按照《河流健康評估指標、方法與標準》中河流分段評估技術規定，結合渭河陜西段地貌形態、水資源分區、水功能區、行政區界、控制站點、河岸陸域土地利用狀況（城市河段、農村河段）等因素，將渭河陜西段分為10個評估河段。按照《全國河湖評估技術導則》（簡稱“導則”）規定，評價河段長度應小于50 km，但考慮到渭河陜西段上游河段為山區峽谷河道，河道形態結構差異小，受人類活動擾動少，且水功能區水質目標一致，故將上游124 km河段作為一個評估河段。

2.2 監測點位設置

在每個評估河段設置1個監測點位，共計10個監測點位。監測點位的設置應考慮采樣的代表性、一致性，監測的便利性和安全性，數據的可獲得性和連續性，同時，將監測點位與水功能區水質監測斷面結合起來統籌考慮，因此，本次評估監測點位設置在所在河段的國控或省控水質監測斷面。按照導則規定，渭河陜西段干流深弘水深大于Sm.監測河段采用固定長度法，設置長度為1 km。即以監測點位所在斷面為中心，向上下游沿河岸線按照50 m等寬將監測點位上下游監測河段等分為10個單元，作為監測河段范圍。河段尺度的流量、生態流量等指標數據采用河段內代表水文站或上下游相鄰水文站數據。各監測斷面監測單位均為陜西省生態環境廳。具體評估河段分段及監測點位設置見表1，分段圖及監測斷面布設見圖1。

2.3 評估指標設置

河流健康評估指標設置與河流治理目標息息相關，對河流管理與修復起著導向作用，因此河流健康評估指標的選取是進行河流健康評估的關鍵，指標的選擇直接決定了評價結果的合理性。每條河流其自然生態屬性及社會服務功能都不相同，不同時期、不同發展階段河流的管理目標不同，對河流健康的詮釋及需求程度也不同，如何科學設置最適合于待評估河流的健康評估指標體系將是河流健康評估工作的前提。指標體系的選擇應具有代表性、典型性、獨特性，能體現評估河流的自然屬性、環境特點、功能定位，體現河流的自然生態功能與社會服務功能的協調發展。

生態完整性表征的是河流自然狀態的健康程度，影響著生態系統的恢復力[1]：可持續社會服務功能是指河流對社會經濟發展和人類健康的支持推動作用[2].是生態系統管理的主要目標。只有二者協調發展，才能維持河流生態系統的良性循環與社會服務功能的正常運行，促進人與自然和諧發展[3]。參考《河流健康評估指標、方法與標準》及已有研究成果[4-7]，結合渭河流域特點，考慮數據的可獲得性及監測的時效性，渭河健康評估指標體系采用目標層、準則層、指標層3級體系13個評價指標，構建包括水文水資源、物理結構、水質、生物和社會服務功能等5個方面的河流健康評估指標體系。其中：針對渭河沖淤特點，物理結構層增加了“河床穩定”指標，從平面擺動及縱向沖淤幅度來反映渭河河床穩定性：針對渭河開發利用特點及生態環境問題，社會服務功能完整性選擇“水功能區達標”“水資源開發利用”“防洪指標”“公眾滿意度”來評價。具體評估指標體系見表2，其中水質、生物準則層指標賦分采用最小分值法：DO水質狀況最小分值是指采用全年12個月月均濃度，按照汛期和非汛期進行平均，分別評估汛期和非汛期賦分，將其最小賦分作為該指標的賦分：耗氧有機污染狀況最小分值是指取高錳酸鹽指數、化學需氧量、五日生化需氧量、氨氮分別賦分，選用評估年12個月月均濃度，按照汛期和非汛期進行平均并賦分，將其最小賦分作為4項水質的賦分，將4項水質賦分的平均值作為耗氧有機污染狀況賦分：生物準則層最小分值是將大型無脊椎動物生物完整性指數和魚類生物損失指數2個指標的最小分值作為生物準則層賦分。

3 渭河健康評估結果及分析

3.1 評估結果

分別采用2016年水文站實測數據及1970-2015年多年平均徑流量數據、2017年10個河段監測斷面物理結構實地測量調查和生物監測數據，以及2016年水質監測數據、實地調查及問卷資料等對各指標進行計算、賦分，對水文水資源、物理結構、水質、生物及社會服務功能準則層進行綜合評估，得出渭河陜西段干流健康評估綜合賦分結果，渭河健康評估綜合得分為49.36分，見表3。對照導則中河流健康評估賦分標準（見表4），渭河陜西段健康狀況為亞健康。各河段得分為45.61- 52.38分，均為亞健康狀態。

3.2 不健康的主要表征

（1）渭河流量過程變異程度較高，水文情勢變化較大。流量過程變異程度表達的是評估年逐月實測徑流量與天然月徑流量的平均偏離程度，能夠反映流域水資源開發利用對天然水文情勢的影響。此次評估選取了渭河林家村（合）、林家村（三）、魏家堡、咸陽、臨潼和華縣6個水文站，基本能代表渭河不同河段流量變異的真實情況，渭河干流整體流量過程變異程度賦分為33.75分，主要受下墊面變化、水土保持、水利工程等影響，水文情勢變化較大。其中寶雞峽至蔡家坡寶雞城區評估河段得分最低，為16. 00分，表現為病態。蔡家坡至楊凌界鄉村、楊凌城區、戶縣興平鄉村3個評估河段得分也較低，為20. 65分。究其原因，這4段屬于渭河中游，灌溉用水量大，受寶雞峽灌區及馮家山水庫、石頭河水庫、羊毛灣水庫、金盆水庫農灌取水影響，加上來水減少的不利因素改變了河流水文情勢，渭河流域內用水壓力大，流量過程變異程度較高。

（2）生態流量保障程度偏低。根據各水文站2016年逐日實測徑流資料，林家村（合）站生態流量保障程度好（81.66分），咸陽站、臨潼站、華縣站生態流量保障程度賦分在40分以上，基本能滿足生態流量要求。林家村（三）站（24.37分）、魏家堡站（25.82分）生態流量保障程度介于差與一般之間，不能滿足生態流量要求，且魚類產卵育幼期（4-9月）賦分較低，為不健康狀態，對魚類幼期生長影響較大。渭河上游來水持續減少，干流缺少控制性水利調節工程，灌溉用水量大，干流水電梯級開發，魏家堡電站、楊凌電站等水電開發對河流流量過程造成較大影響，致使個別河段生態流量滿足程度得不到保障。

（3）生物完整性受損嚴重。藻類、浮游動物、魚類及大型底棲動物等最常被用來監測和評價河流健康狀況[8]。當河流受到干擾時，會使河流生態系統的結構和功能發生變化，最終使河流健康受損[9]。渭河干流大型底棲無脊椎動物資源量多年來呈減少趨勢，有的種類產量大幅下降，有的已形不成產量。相比上游，渭河下游大型底棲無脊椎動物明顯偏少，尤以涇河口至零河口鄉村河段、零河口至赤水河口渭南城區河段、赤水河口至方山河口鄉村河段為甚。監測區域魚類物種數與歷史魚類物種數相比明顯較低，魚類物種損失嚴重，現有魚類以2-3齡魚為主，清徐胡鮑和棒花鮑等鯉科種類在數量上占優。可以看出，陜西省渭河生物群落結構不穩定，干流水生生物結構不盡合理。

（4）水功能區水質達標率低。渭河干流水功能區水質達標率低，2016年渭河干流14個水功能區中只有2個水功能區水質達標，達標率僅為14%。林家村斷面到人黃口12個水功能區水質均不達標，污染物主要是COD、氨氮、總磷。渭河干流虢鎮橋、新豐橋監測斷面氨氮污染較嚴重，廢污水排放、化肥和農藥過量施用是導致水功能區水質不達標的重要因素。目前面源污染并未采取相應的治理措施，而城鎮污染尚處于治理之中，水污染治理有待加強。

3.3 不健康的主要壓力

（1）渭河來水減少。從1970-2015年長系列水文資料分析來看，渭河干流年平均徑流量呈顯著遞減趨勢，渭河流域下墊面改變、降水減少等均對渭河產水有一定影響.1995-2015年渭河林家村斷面徑流量均值10.5億m3比1970-1990年的20.2億m3減少近一半。2000年以后渭河處于平枯水期，渭河河道徑流量減少，導致生態流量保障率降低，河流生態環境遭到破壞。

（2）流域用水壓力大。渭河流域對陜西省經濟發展起重要支撐作用，缺水是制約全省經濟社會發展的“瓶頸”。隨著經濟社會的快速發展，流域內用水量持續增加，渭河流域水資源總量不足，加之境內來水減少，造成渭河干流流量過程變異程度較高，水文情勢變化較大，同時干流缺少控制性調蓄工程，枯水期（特別是魚類產卵育幼期）流量低，生態流量保障程度不高，水生態破壞，水生生物數量及種類減少，水生態失衡問題突出。目前引漢濟渭、引乾濟石等跨流域調水工程雖已開始實施，但仍未調水，渭河流域內用水量并未減少，用水壓力依然很大。

（3）水污染治理任重道遠。隨著用水量的增加，廢污水排放量持續增大。化肥和農藥過量施用，并隨雨水、農田灌溉用水進入河流和土壤，使水體水質惡化。水環境的質量受來水量、排污量、底質等綜合影響。渭河嚴重的水污染狀況，影響了水生生物的完整性。

（4）渭河河床穩定性差。干支流水庫的攔沙作用下，推移質補充減少而采砂不斷，渭河中游河床持續下切，加之潼關高程抬升引起渭河下游特別是臨潼以下河段淤積，使河流水沙循環通道受阻，造成渭河中下游河床穩定性較差。

總體來看，渭河不健康的壓力，一方面受渭河產水減少、流域高密度人口分布與經濟快速發展，以及對水資源不合理開發利用等影響：另一方面受渭河干流水生態系統自身特點的限制，諸如多閘壩建設造成河流連通片段化。另外，受潼關高程及三門峽水庫淤積上延等因素影響，渭河干流水環境破壞，水生態失衡問題突出。

4 維護渭河健康的對策和建議

考慮渭河陜西段的典型性及特殊性，選取1 3個評價指標，構建渭河健康評估關鍵技術處理方案，對陜西渭河段健康狀況進行了評估，評估結果為49.36分，為亞健康狀態。結合對渭河不健康的主要表征和主要壓力的剖析判斷，提出維護渭河健康的對策和建議。

（1）實施生態調度，改善河流生態。上游拓石水文站流量≥25 m3/s時林家村斷面下泄流量5-8 m³/s，上游拓石水文站流量<25 m³/s時通過寶雞峽灌溉系統調節保證生態流量5 m³/s;渭河中游魏家堡水文斷面下泄流量不低于10 m³/S，咸陽水文斷面下泄流量不低于15 m³/s;渭河下游臨潼水文斷面下泄流量不低于37 m³/s，華縣水文斷面下泄流量不低于12 m³/s。以上各站保證率均不低于90%。

（2）開展水污染專項治理。對渭河干流虢鎮橋、新豐橋監測斷面氨氮污染開展專項治理，繼續嚴格控制沿岸廢污水人河排放量，同時建立溶解氧及耗氧有機物等水污染物質的日常監測預警制度，提高水功能區達標率，改善渭河干流水質，提高水環境質量，同時提供良好的生物棲息地。

（3）建立渭河健康評估工作制度。將渭河物理結構及與其聯系的生態水文學、生態環境及生物作為長期監測指標，擴大監測范圍和監測樣點，形成完善的定期監測制度與方法：逐步規范評估時間間隔，建立}胃河健康定期評估制度;開展重大水利工程對河流健康影響審查制度與健康保護方案審批制度、河流健康維護補償制度等，保障渭河健康評估工作取得實效。

參考文獻：

[1] ROCERS K，BICCS H.Integrating Indicators， Endpoints andValue Systems in Strategic Management of the Rivers of theKruger National Park[ J]. Freshwater Biology， 1999， 41（2）：439-451.

[2]龍笛，張思聰，灤河流域生態系統健康評價研究[J].中國水土保持，2006（3）：38-44.

[3]翟晶，徐國賓，郭書英，等，基于協調發展度的河流健康評價方法研究[J].水利學報，2016，47（ 11）：1465-1470.

[4] 王乙震，郭書英，崔文彥，海河流域河湖健康評估的實踐與發展[J].海河水利，2017（4）：7-11.

[5]彭勃，王化儒，王瑞玲，等，黃河下游河流健康評估指標體系研究[J].水生態學雜志，2014，35（6）：81-87.

[6] 王乙震，郭書英，崔文彥，等，基于水功能區劃的海河流域重要河湖健康評估體系[J].海河水利，2017（6）：11-18.

[7] 張浩，高曉月，周緒申，海河流域河湖健康評估探索與展望[J].河湖管理，2018（6）：40-42.

[8] 戴紀翠，倪晉仁，底棲動物在水生態系統健康評價中的作用分析[J].生態環境，2008，17（6）：2107-2111.

[9] 盛蕭，毛建忠，曹然，等，基于5種大型底棲動物評價指數的河流生態健康評價[J].水資源保護，2017，33（1）：75-81.

【責任編輯呂艷梅】