基于綜合指標的潼湖平塘湖泊生態系統健康評價

雷保棟

（深圳市廣匯源環境水務有限公司，廣東 深圳 518000）

20 世紀80 年代以來，隨著我國經濟社會快速發展，過度排污、過度捕撈、河道結構破壞等人類活動的干擾，對河湖健康造成了巨大威脅，使之成為生態學領域研究的熱點[1-2]。因此，開展河湖生態系統健康評價，符合可持續發展的思想，有助于了解河湖健康程度及變化趨勢，以供河湖系統科學管理和生態修復。

自1990年開始，許多國家開展了大區域尺度河湖健康評價工作，并建立了一套相對成熟的調查方法與評價體系，包括美國、英國、澳大利亞、南非等。自河湖健康理念引入我國以來，我國也于2010年提出了《全國重要河湖健康評估（試點）工作大綱》和《河流健康評估指標、標準與方法》（試點工作用，1.0 版）。2020 年提出的《河湖健康評價指南（試行）》進一步規范了河湖健康評估的技術手段。眾多學者和研究機構，結合我國河湖自然狀態和人類干擾程度，對河湖健康評估與應用等開展了廣泛的討論與實踐，為河湖健康評估提供了一定的科學基礎。例如，鄒蘭等對烏倫古湖[3]、吳槳對九江市賽城湖[4]、劉子鈺等對永定河[5]的健康評價，為區域河湖的生態修復提供了建議。

潼湖平塘是我國仍保存完好的天然通江湖泊之一，也是廣東最大的自然內陸淡水湖泊，具有供水、蓄洪和維持生物多樣性等重要生態功能。除生態功能外，湖泊在水產養殖，種植業等方面發揮重要的經濟作用。近年來，受到地形、氣候變化和人為因素等的綜合影響，潼湖平塘水生態系統有退化的趨勢[6]。因此，本文以潼湖平塘水體狀況為基礎，建立包含“盆”“水”“生物”和“社會服務功能”4個準則層的河湖健康評價體系，利用層次分析法對現階段潼湖平塘生態系統進行健康評價，以期為湖泊的治理、保護與修復提供支撐和參考。

1 研究區域與研究方法

1.1 研究區域

潼湖平塘位于廣東惠州東江下游丘陵平原地區，與周邊河流聯系緊密，形成“五進三出”的流域水系格局，“五進”包括社溪河、甲子河、水圍河、埔仔河和崗頭河，“三出”包括謝崗涌、東岸涌和北截洪渠。潼湖平塘形狀呈長方形，長約6.2 km，寬約1.0 km，水深1.0～2.5 m，湖面面積約6.2 km2，有效容積約1400 萬m3。潼湖平塘屬典型的南亞熱帶～亞熱帶季風氣候，光照充足、熱量豐富、雨熱同季，年平均氣溫22 ℃，年平均降雨量1844 mm，年平均濕度76.8%。

1.2 監測點位布設

根據潼湖平塘地勢地貌、人類活動干擾、水文等特征，考慮河道與潼湖平塘匯流處等重要節點位置，參考《廣東省2021 年河湖健康評價技術指引》，采用隨機取樣方法沿湖泊岸帶布設監測點位，沿湖岸帶共設置7 個點位（編號S1-S7），并在湖中心位置設置1個點位C1，具體位置見圖1。

圖1 潼湖平塘采樣點分布示意圖

1.3 評價指標及權重

采用層次分析法構建湖泊健康評價模型[7]。以《廣東省2021年河湖健康評價技術指引》為依據，以及查閱已有成熟的評價體系和文獻[8-10]，結合潼湖平塘的實際情況，建立潼湖平塘健康評價指標體系，包括1 個目標層、4 個準則層、16 個評估指標。各指標要素見表1，各指標賦分標準參考《廣東省2021年河湖健康評價技術指引》。

表1 潼湖平塘評價指標體系

（1）“盆”準則層?！芭琛睖蕜t層主要評價河湖形態結構的完整性。潼湖平塘周圍水系發達，與多條河流聯通，本文采用湖泊連通指數、湖泊面積萎縮比例、岸線自然狀況和違規開發利用水域岸線程度進行評估。湖泊連通指數是根據環湖主要入湖河流和出湖河流與湖泊之間的水流暢通程度進行評估，反映水資源調控水平和供水保障能力；湖泊面積萎縮比例采用評估年湖面萎縮面積與立時參考年湖泊水面面積的比例；岸線自然狀況用河湖岸帶穩定性和岸線植被覆蓋度兩個指標進行評價；違規開發利用水域岸線程度綜合考慮了河湖排污口規范化建設率、入河湖排污口布局合理程度和河湖“四亂”狀況。

（2）“水”準則層。“水”準則層是表征水量和水質方面的指標。最低生態水位滿足程度為監測時段內日均水位與最低生態水位的關系，反映河湖水資源配置時生態用水的保障程度，決定著湖泊系統的穩定性和多樣性。因此，選擇最低生態水位滿足程度作為水量評價指標。水質用水質優劣程度、湖泊營養狀態、水體自凈能力表征。水質優劣程度是由評價時段內最差水質項目的水質類別代表該評價湖泊的水質類別，取總磷TP、溶解氧DO、化學需氧量COD、氨氮NH3-N 等進行評價；湖泊富營養化指標是湖泊富營養化程度的理化和生物學數值標準，取最低賦分評價項目進行評價。水體自凈能力反映湖泊依靠自身能力凈化污染的能力，采用DO含量表征。

（3）“生物”準則層。生物狀況是相對綜合的湖泊生態系統健康狀況的表達，反映了自然變動和人為活動對河湖生態系統的影響。浮游植物、大型底棲無脊椎動物和魚類都是河湖健康評價的重要指示物種，對水生生態系統的物質循環、能量流動及維持生態系統平衡起重要作用。平塘作為潼湖濕地的重要組成部分，生態環境較好，水鳥和大型水生植物對濕地環境的變化較為敏感。

（4）“社會服務功能”準則層。社會服務功能是湖泊重要價值的體現。潼湖平塘作為調蓄湖（目前劃定為臨時蓄滯洪區），兼有防洪排澇任務。本文采用防洪達標率、流域水土保持率、公眾滿意度進行評估。防洪達標率評估湖泊堤防及環湖口門建筑物防洪達標情況，流域水土保持率反映區域內水土保持總體狀況，公眾滿意度反映湖環境、水質質量、涉水景觀等。

1.4 評價指標綜合評分與評分標準

根據河流健康評價體系[11]，按照目標層、準則層及指標層逐層加權的方法，計算平塘湖泊健康最終評價結果，計算公式如下：

式中：RHIi為第i評價湖泊區健康綜合賦分；ZBnw為指標層第n個指標的權重；ZBnr為指標層第n個指標的賦分；YMBmw為第m個準則層的權重。

然后采用湖泊水面面積為權重按照公式（2）進行湖泊健康賦分計算：

式中：RHI為河湖健康綜合賦分；Wi為第i個評價湖區的水面面積。

采用百分制，根據湖泊健康綜合賦分，將湖泊健康進行分類（見表2）。

表2 湖泊健康評價分類表

表3 潼湖平塘健康評估結果

2 潼湖平塘評價結果

2.1 指標結果與分析

2.1.1 “盆”準則層評價結果

（1）通過收集潼湖平塘連通水閘調度資料，發現出（入）湖河流的連通性順暢，近年徑平均出（入）湖泊水量與多年平均出（入）湖泊水量的比例大于70%，湖泊連通性賦分100分。

（2）目前潼湖平塘湖面面積約6.20 km2，通過查閱相關資料和文獻發現，1993年潼湖平塘湖泊面積約6.35 km2，近30年未發生明顯變化，波動幅度約為2%。湖泊面積萎縮比例賦分100分。

（3）湖岸穩定性調查結合現場無人機航拍和遙感衛星解譯，將潼湖平塘湖岸按形態特征劃分為7段進行分析（見圖2）。經調查，平塘以黏土為基質，絕大多數岸坡植被覆蓋度高，植被覆蓋率達到95%，岸坡傾角為60°，岸坡高度為1.75 m，湖岸受到輕度沖刷，湖岸穩定性賦分53 分。結合航拍視頻、衛星影像和相關資料，潼湖平塘可統計岸線（包括西岸、北岸和南岸）均有植被覆蓋，大部分岸線植被覆蓋率較高，岸線植被覆蓋率賦分100分。因此，根據湖岸帶穩定性，岸線植被覆蓋率的賦分結果計算潼湖平塘岸線自然狀況賦分值為81.2分。

圖2 潼湖平塘岸線劃分示意圖

（4）潼湖平塘環湖無排污口，無“四亂”現象，違規開發利用水域岸線程度評價結果賦分100分。

綜合上述4 項指標賦分情況，“盆”準則層賦分93.84分。

2.1.2 “水”準則層評價結果

根據《廣東惠州潼湖國家濕地公園總體規劃（2017—2021年）》，潼湖平塘水資源較為豐富，完全能夠保障區域生態用水需求，且下游閘門關閉，水體不外排。因此，最低生態水位滿足程度賦分100分。

采用惠州市生態環境局仲愷分局提供2021 年1～9月的常規監測數據進行計算分析，結果顯示潼湖平塘水質整體較好，其中DO、COD和NH3-N均為III類，TP為IV類。取最差水質項目TP為代表評價平塘水質狀況，得到平塘水質狀況指標賦分68 分。綜合潼湖平塘的水質監測數據，湖泊營養狀態賦分25 分。平均DO 較高，濃度為5.9 mg/L，水體自凈能力賦分80分。

綜合上述4 項指標賦分情況，“水”準則層賦分68.25分。

2.1.3 “生物”準則層評價結果

（1）對7 個監測點進行調查，湖泊中有底棲動物3 門6 綱5 科7 屬8 種，節肢動物門占25%，環節動物門占37.5 %，軟體動物門占37.5 %，優勢種為中國長足搖蚊。底棲動物平均密度為1028 ind./m2，平均生物量為71.3 g/m2。通過計算分析大型底棲無脊椎動物生物完整性指數賦分76分。

（2）湖泊中魚類共3目3科9屬12種，含4種外來物種，優勢種是齊氏羅非魚。鯉形目占75%，鱸形目占17%，鲇形目占8%。潼湖平塘魚類生物量較低，受到外來入侵魚類的影響。除外來入侵魚類，對魚類保有指數賦分36分。

（3）湖泊共記錄鳥類33 種879 只，隸屬8 目18科，主要優勢種為鷺科鳥類。有發現國家二級保護動物鳥類小鴉鵑和褐翅鴉鵑在堤岸上及堤岸邊活動。潼湖平塘鳥類棲息地狀況好，種類和數量多，有珍稀鳥類，水鳥狀況評價賦分100分。

（4）潼湖平塘浮游植物平均豐度為1.37×107cells/L，綠藻和藍藻為主要種類。藻類植物的豐度較高，影響水質，通過直接賦分法對浮游植物密度賦分24分。

（5）調查共鑒定出濕地維管植物31 科63 屬74種，主要優勢科為禾本科、豆科、莎草科，外來入侵植物有22 種。大部分位點植被的絕對覆蓋度大于80%，但外來入侵植物在各點位的覆蓋度均占比較高，超過10 %，部分點位高達30%～50%。除外來入侵植物，采用直接賦分法對大型水生植物覆蓋度賦分31.36分。

綜合上述5 項指標賦分情況，“生物”準則層賦分51.49分。

2.1.4 “社會服務功能”準則層評價結果

（1）潼湖平塘是一個天然蓄滯洪區，周圍以部隊堤圍為主，堤塘堤圍為輔，大部分防洪不達標（20年一遇），綜合考慮區域滯蓄洪效應，防洪達標率賦分60分。

（2）因以潼湖平塘為核心的流域范圍基本涵蓋仲愷區行政邊界，為保證數據可靠和方便核算，水土保持率采用仲愷區的水土流失遙感調查結果進行分析。以潼湖平塘為核心的流域范圍涵蓋仲愷高新技術開發區的面積為326.74 km2。開發區受中度以上自然侵蝕面積約35.62 km2，人為侵蝕面積主要為生產建設所侵占，面積約11.11 km2，總侵蝕面積為46.73 km2。通過計算水土保持率為86%，賦分87分。

（3）公共調查共發放問卷111 份，平均打分85.72分，調查對象包括沿岸居民、周邊技術人員和游客等，公眾主要反映平塘偶爾存在洪水漫溢現象，以及水環境需要進一步提高。通過計算分析公眾滿意度賦分87.63分。

綜合上述3 項指標賦分情況，“社會服務功能”準則層賦分79.15分。

2.2 潼湖平塘評分結果

根據各指標評價結果，對每項指標進行賦分評價，結果見圖3。

圖3 潼湖平塘指標層賦分成果圖

（1）有4 項指標處于不健康狀態（20～40 分之間），包括湖泊營養狀態（25 分）、魚類保有指數（36分）、大型水生植物覆蓋度（31.36 分）、浮游植物密度（24分）。

（2）防洪達標率處于亞健康狀態（40～60 分之間），分數為60分。

（3）有3項指標處于健康狀態（60～80 分之間），包括水質優劣程度（68 分）、水體自凈能力（80 分）、大型底棲無脊椎動物（76分）。

（4）共有8 項指標均處于非常健康狀態（80～100 之間）。包括湖泊連通性（100 分）、岸線自然狀況（81.2 分）、違規開發利用岸線程度（96 分）、湖泊面積萎縮比例（100 分）、最低生態水位（100 分）、水鳥狀況（100分）、流域水土保持率（87分）、公眾滿意度（87.63分）。

2.3 潼湖平塘綜合健康評估結果

根據“盆”“水”“生物”“社會服務功能”4個準則層對潼湖平塘健康狀況進行總體評估，結果73.29分，潼湖平塘整體處于亞健康狀態，屬于三類湖泊。

3 討論

（1）湖泊營養狀態影響因素分析。湖泊營養狀態處于不健康狀態，主要與湖泊含磷量高有關。經調查發現潼湖平塘周圍流域水系復雜，導致湖體污染的來源和成因復雜。根據2020年的監測結果，入潼湖平塘河流水質處于V 類～劣V 類之間；周邊農田、魚塘眾多，受到存在一定程度的面源污染；此外，潼湖平塘多年積累的底泥內源磷的不斷釋放，也是造成湖泊營養化的重要原因[6]。

（2）魚類保有指數、大型水生植物覆蓋度影響因素分析。除了環境因素之外，如水體富營養化，生物因素也是影響魚類生存的重要原因。經調查發現潼湖平塘的優勢魚類是齊氏羅非魚，適應性強，易繁殖，可通過搶占資源導致本地原生魚類滅絕[12]。外來入侵植物在各調查點位的覆蓋度均占較高，甚至高達30%～50%。外來入侵植物通過搶占本地植物的生態位，導致本地植物多樣性降低。

（3）浮游植物密度影響因素分析。浮游植物是水體中的初級生存者，對水環境的變化極為敏感且反應迅速，其群落結構變化對水體變化具有一定指示作用[13]。相關研究發現綠藻門澡類在富營養水體中通常為優勢類群[14]。潼湖平塘中綠藻和藍藻為主要種類，可能是與潼湖平塘的富營養化有關，其TP的平均濃度為0.24 mg/L。這與牟悅對遼寧三座水源地水庫浮游植物調查研究結果相似[15]。

（4）防洪達標率影響因素分析。一般湖泊的防洪能力由堤防防洪能力、河道泄洪能力和蓄滯洪區的蓄洪能力等組成。經調查，潼湖平塘是天然蓄滯洪區，周圍堤圍大部分防洪不達標（20年一遇）。

4 建議

通過上述的分析，結合當前湖泊存在的健康問題，遵循“統籌兼顧”“科學利用”“保護優先”“協調發展”的原則，對潼湖平塘的生態修復提出不同的修復建議。

（1）首先要嚴格把控外源污染物的輸入，加強入湖河口水環境質量的監管，加強對周邊在建工程廢水排放監管，加強畜禽養殖、農業生存、生活垃圾等面源污染管控；然后建立截污工程，繼續推進正本清源、雨污分流工作，可推進底泥沉積物的治理工作，增加水體流動性。

（2）建設增殖放流點，開展增殖放流；開展外來入侵物種治理工作，對生物多樣性進行定期跟蹤和監測。同時，加強與改善湖泊內魚類資源及棲息地的保護與治理工作。

（3）加強防洪治理，建設符合防洪要求的堤壩，提高蓄洪水平。