松花江流域水生态功能分区研究(于宏兵,周启星,郑力燕)思维导图

湖泊水生态功能分区研究1 引言湖泊流域是维系人类文明的重要淡水生境，主要由入湖河流、湖体和集水区内陆地生态系统组成，多重的栖息地环境为人类的生存和发展提供了淡水、矿产等丰富的资源，同时是流域物种多样性、气候调节、水土保持和污染控制的根本保证.我国湖泊总面积约 1200×104 hm2，占国土面积 0.8%，湖泊水质直接影响着我国整体水质状况，随着社会经济的飞速发展，城市化进程加快、工农业以及生活废水随意排放，致使湖泊水体遭受严重污染(孟平和马涛，2015).有效解决流域水环境和水质量的关键是要建立完整稳定的水生态系统，提高河道自身的净化能力(高永年和高俊峰，2010)，对不同的生态环境问题提出不同的相应解决对策，而水生态系统结构是水生态系统完整性的基础，也是区分不同区域生境特征与功能差异的重要指标，因此选用水生态系统结构特征指标作为湖泊流域水生态功能三级分区指标，可以更加准确精细地区分流域不同区域的特征，便于更有效的管理.水生态功能分区就是基于水生态系统的区域差异，以流域内不同尺度的水生态系统及其影响因素为研究对象，是流域水质目标管理的空间单元，是确定流域水环境基准、标准和总量控制及评价的基础(孙然好等，2013;王俭等，2013;马溪平等，2010)，也是实现流域水环境“分区、分类、分级、分期”管理目标的基础(孟伟等，2011).其最早由加拿大森林学家Orie Loucks在1962年提出，即具有相似生态系统或期待发挥相似生态功能的陆地及水域(Marshall et al., 1987).1980年代中期，美国环境保护署(USEPA)确立，水生态区就是具有相对同质的淡水生态系统或生物体，及其与环境相关的土地单元.基于土壤、自然植被、地形和土地利用4个区域性特征指标，对水生态区进行了区划(Omernik，1987)，以指导流域管理.随后世界各国根据本国国情逐渐开展淡水生态分区，例如：2000年欧盟水框架指令(WFD)首次发布了与管理政策相关的欧洲水生态区总体方案;2001年Unmack提出了澳大利亚“淡水鱼类生态地理省区划”(Unmack，2001)等等.我国对水生态功能分区的研究，以孟伟等提出建立我国水生态分区体系为起点，对水生态类型和分区理论和方法，进行了一系列的研究和实践(孟伟等， 2007，2013).2008年启动的有关流域水生态功能分区的研究课题，是“国家水体污染控制与治理科技重大专项”中的重要内容，并取得了初步的成果，为今后进一步研究综合流域管理奠定了基础.目前流域水生态功能分区的研究，主要集中在以区分自然因素与人类活动为目的的大中尺度分区.这些工作主要集中在辽河(孟伟等，2007;李法云等，2012;刘素平，2011)、海河(孙然好等，2013)、太子河(张楠等，2013)以及太湖(高永年和高俊峰，2010)等流域，建立的分区指标主要是反映水生态系统的自然背景空间异质性，如地貌、气候、植被、水文、土地利用等因子，这些工作为国家流域的水生态功能分区研究奠定了基础，同时为流域的管理提供了技术框架与指导.随着国家对水系管理的深化和细化，需要对各流域内不同区域的水生态系统特征和功能进行识别、区分，对不同功能区进行分类，为制定流域生态系统管理目标，提供基础技术支持.对于以区分水生态系统结构和功能特征差异为目的的分区研究，有研究者针对辽河流域进行了研究和实践(刘素平，2011;龚磊等，2012;万峻等，2013)，研究基于水体生态过程特征如水生生物种群结构、水生生境特征等建立了分区指标体系(刘素平，2011).对于该尺度的湖泊流域水生态功能分区，有高永年等(高永年等，2012)在太湖流域进行了研究和实践.研究以太湖流域为对象，针对流域水生态系统的层次结构特征和管理需求，以体现太湖流域水生态功能空间差异的目的进行了三级分区，虽然分区指标考虑到了太湖流域特点以及水生态系统结构特征，如叶绿素含量、底栖动物多样性指数、水生境类别、水体流速等，但只是部分反映了湖泊水生态系统结构特征，缺少基本的河道特征、化学指标等.而且分区指标中，生物指标占比重偏大，对于污染程度较高，水生态系统破坏较高的湖泊，不具有适用性.因此，对于高原浅水且生态系统退化比较严重的湖泊，如滇池，需要针对该类湖泊流域特征，研究其水生态功能三级分区指标体系，并通过具体实践校验其方法的科学性与可行性.因此，本文拟以滇池流域为例，在前期一二级分区基础上(高喆等，2015)，研究滇池湖泊流域的水生态功能三级分区理论和方法，为占我国湖泊面积1.3%(于洋等，2010)的高原湖泊水生态管理，提供技术支持.2 滇池流域概况与一二级分区结果滇池流域位于云贵高原中部，为南北长、东西窄的湖盆地，地处长江、红河、珠江三大水系分水岭地带，西有横断山脉，东临滇东高原，北临乌蒙山、梁王山，介于北纬24°29′～25°28′，东经102°29′～103°01′之间，总面积为2920 km2.滇池属于长江流域金沙江水系，为断陷构造湖泊，湖面面积约为300 km2，是云贵高原湖面最大的淡水湖泊.入滇池水系有12个，主要入湖河流29条，呈向心状流入滇池，只有西园隧道一个出水口，是典型高原湖泊.滇池自1996 年修建了船闸后就被分割为既相互联系，又几乎互不交换的草海、外海两部分.在本研究组的前期工作中(高喆等，2015)，滇池流域已划分为5个一级与10个二级水生态功能区(图 1).一级功能区，主要表示了流域不同区域的自然地理差异，从气象、水文、地形、土壤植被4个方面来考虑区划指标的选择，选取多年年均降水量、多年年均干燥度、高程、坡度、土壤类型、植被覆盖指数(NDVI)、河网密度、湖库率作为一级分区的备选指标.对备选指标进行相关性分析和空间异质性分析，最终确定滇池流域水生态功能一级分区指标，即平均高程、湖库率、植被覆盖指数(NDVI).二级功能区在自然因素差异的基础上，主要表述了人类干扰活动差异，考虑土地利用方式和社会经济条件，反映人类活动的影响，选取农田百分比、农村城市建设用地百分比、人口密度、单位土地GDP作为二级分区的备选指标.对备选指标进行相关性分析和空间异质性分析，最终确定滇池流域水生态功能二级分区指标为农田百分比、农村城市建设用地百分比、人口密度.一、二级水生态功能分区是大、中尺度范围的分区(唐涛和蔡庆华，2010)，主要从驱动因子考虑;三级功能区则是更精细化的较小尺度分区，主要从水生态系统结构的表征因子出发，区分不同区域间的生境差异.滇池流域水生态功能一级到三级的分区定位从生态区到生态亚区再到生态子区，区域范围逐渐缩小，区域功能更加具体明晰，特别是二级分区到三级分区完成了分区因子从单纯的陆域驱动因素到水体表征因素的过渡，实现了分区水陆完整性的综合考量，便于更精细化地管理.图1 滇池流域水生态功能一级与二级分区图3 数据与方法3.1 分区目的与原则水生态功能分区的基本目的是揭示流域水生态系统的层次结构与空间特征差异，为水生态系统差别化管理和水质目标管理提供支撑，进而为实现流域水生态健康服务(高永年等，2012).滇池流域水生态功能三级分区，以反映流域水生态系统功能空间差异性为目的，通过水生态系统的结构差异性反应其功能的差异性.三级分区在二级分区的基础上进行进一步细化，同时考虑到陆地与水体生态系统结构特征的差异性，对滇池流域陆域与湖体分别进行分区，并以水生态系统结构的完整性为基础.因此，滇池流域水生态功能三级分区主要应遵循以下原则：(1)分区基本单元细化到支流;(2)源汇分开：陆域与湖体针对各自特点采用不同的分区指标体系;(3)考虑水文结构和生态系统的完整性;(4)一致性：合并分区基本单元时应遵循具有相同结构和功能的河段向上合并.3.2 分区基本单元划分的理论基础和方法分区单元是水生态功能分区的基础，分区指标空间化是基于分区单元进行的，所以分区单元的确定对于滇池流域水生态功能三级分区至关重要.湖泊流域主要由陆域与湖泊两大生态系统构成，不同的生态系统具有各自的特点.滇池陆域干支流交错，构成河网体系，将陆地生态系统中的物质，通过水文过程，输入到湖体;而湖泊水体在集水区下游，相当于一个大型水库，承接陆源物质.基于陆域集水区与湖泊水体完整性的理论基础，以细化到三级支流的子流域为数据基础，划分分区单元(图 2).图2 滇池流域水生态功能三级陆域与湖体分区单元河流子流域的提取利用水文分析软件进行，其原理是基于地形起伏提取汇水区.本研究基于1 ∶ 50000的DEM数据，结合流域水系矢量数据，利用ArcGIS的Hydrology模块进行水文分析，将滇池流域水系划分为144个汇水区.滇池湖体是一个完整的水生态系统，没有天然的分区单元基础.利用ArcGIS中的Create Fishnet工具，直接对其进行小单元区域划分，根据最优选择，将其划分为500 m×500 m的格里网作为湖体三级分区的基本单元，最后滇池湖体共划分为1339个分区单元.3.3 分区指标体系构建滇池流域水生态功能三级分区目的，是通过识别流域水生态系统功能空间差异性，对全流域分区，并通过水生态系统的结构差异性反应其功能的差异性，为水生态系统健康管理目标的制定，提供技术支持.流域水生态系统由河道、河床、堤岸、水体水文、水化学质量、水生物群落等构成，其结构的稳定与完整性状态，与水生态系统功能的稳定与完整性息息相关.在水生态系统的河道、水文等水文形貌特征，水质等化学结构特征和生物群落特征，决定了水生态系统的生物栖息地特征，其特征要素是水生态系统完整性的基础.因此，在三级分区中，将以维持水生态系统稳定性基础的栖息地生境要素作为指标选择范围.影响生态系统稳定的生境要素主要有地形地貌、土地利用、社会经济、河道物理特征、水体化学特征、水利工程等，三级水生态功能分区以反映水生态系统结构差异性为主要目的，在指标选取上需要体现水生态系统物理完整性、化学完整性和生物完整性的生境要素;根据不同生境要素特点及滇池流域特征，确定各类生境要素备选指标为：①反映河道水文地貌的指标：河道坡降、蜿蜒度、河道基质、渠道化特征、河流等级、河流连接度、流量以及流速;②反映水化学状态的指标：营养盐指标(TP、TN、NH3-N);③反映生物特征的指标：叶绿素a含量、藻毒素含量、藻类SHDI、底栖SHDI.表1 水生态系统生境要素指标描述基于所选生境要素指标，结合各指标的空间差异性与数据可得性选出渠道化特征、藻类SHDI、底栖SHDI、NH3-N、TN、TP、蜿蜒度和坡降作为陆域水生态功能三级分区的备选指标.选出TN、TP、NH3-N、藻毒素、藻类SHDI、Chla(叶绿素a)作为三级湖体水生态功能分区的备选指标.基于因子分析，辨识表征滇池流域入湖河流与湖体水环境状况的主导因子，筛选出能够表征水生态系统结构差异性的主导因子作为最终分区指标(表 2).表2 滇池流域三级水生态功能分区指标体系其中，营养盐指标与叶绿素a为实测采样数据，样品采集和保存依据《水和废水监测分析方法(第4版)》(国家环境保护总局，2002a)进行，样品测定依据《中华人民共和国地表水环境质量标准(GB3838—2002)》(国家环境保护总局，2002b)进行，二者均由云南省昆明市环境监测中心完成;藻毒素与叶绿素a含量为野外采集水样经过简单预处理后，在实验室测定所得.蜿蜒度是通过ArcGIS 10.1软件，利用Analysis Tools中Overlay的Intersect功能统计各子流域内的河段长度，并计算其与该河段的直线距离比值而得到;坡降是基于流域1：50000 DEM 数据，在ArcGIS 10.1中，提取子流域河段上游入流域点与下游出流域点的高程值，两点高差与该河段水平距离的比值即为河道坡降.渠道化特征为河道纯物理特征，同时考虑底质状态，通过专家打分法量化其特征.具体方法为：将流域内的河流渠道化特征进行综合评定打分，分成5级(0～0.2，0.2～0.4，0.4～0.6，0.6～0.8，0.8～1.0)，上游河道维持自然状态，未经过渠道化处理，可打分0.8～1.0之间;下游城市河流三面光，无底泥，水质差，多数排污河，可打分0～0.2之间，其它等级根据实际情况进行评定.底栖动物与藻类的Shannon-weaver多样性指数(SHDI)均是通过实际野外采样获取底栖动物与藻类样品，后期经实验室鉴定分类，基于香农多样性指数计算公式而得到.3.4 分区结果确定分区指标确定后，对指标数据进行归一化处理，并通过熵权法确定各指标权重因子.熵权法是以一种基于各项指标观测值提供的信息量来确定指标权重的方法，能够客观实际地评价指标因子重要程度.熵是系统无序程度的一个度量，指标的信息熵越小表示该指标提供的信息量越大，在综合评价中所起作用越大，权重越高(陈瑞等，2012).以各分区指标数据为列向量，构造i×j 的矩阵(马文丽等，2011;迟国泰等，2008)，由公式(1)计算第j个指标第i个测值的特征比重(pij);根据公式(2)由特征比重计算得到各指标的熵值;最后根据公式(3)确定得到各指标权重(表 3).表3 分区指标权重因子从权重因子可看出，蜿蜒度占据了滇池流域陆域三级分区指标体系的主导地位，这是因为相对于渠道化形成的顺直河流，自然弯曲河流对河流物理形态、水文、水化以及水生生物群落等方面的影响存在较大的差异性(赵军等，2011).蜿蜒度可影响河水泛滥过程(马宗伟等，2005)，进而影响河道形态，形成多样的河流生境条件，增加生物多样性(徐彩彩等，2014)，对水生态系统结构的形成中具有明显的影响作用.得到各指标权重因子后，在每个分区单元范围内，对各项分区指标进行加权求和，得到各分区单元的指标综合值，之后利用ArcGIS10.1软件对分区单元综合值进行聚类分级，最后经边界调整后得到滇池流域水生态功能三级分区结果.4 结果与分析4.1 分区方案滇池流域水生态功能三级分区共划分为20个陆域三级区和4个湖体三级区(图 3).命名原则为：地名+河流/水库名称+主要土地利用类型+河道特征+主体功能区.分区主体功能是指分区中生态系统所表现出的最明显的水生态服务功能类型，是基于生态系统过程和人类发展需求而定的(Costanza，2008).确定各分区的主体功能便于管理者更好地了解各分区生态系统功能特点，从而为水生态保护目标提供支撑.为揭示流域陆地背景对河段水体各类属性的支持和保障功能，滇池流域三级分区确定主体功能为生境维持、水质调节、水源涵养、社会承载与生物多样性维持5类(万峻等，2013).图3 滇池流域水生态功能三级分区图表4 滇池流域水生态功能三级分区特征从空间分布来看，滇池流域各三级区主体功能存在较大的差异性.对于陆域而言，位于滇池流域上游三级区(如：LGI1-1、LGI1-2、LGI1-3区)多表现为以水质调节与水源涵养为主体功能，;环滇池区域的三级区(如：LGIII1-1、LGIII1-4、LGIII2-1区)主要表现为社会承载功能;位于滇池流域东部(如：LGIII3-1、LGIII3-2区)的三级区，由于林地面积比例与植被覆盖度较高，以生境维持与水源涵养功能为主体功能.对于滇池湖体来说，草海区以生物多样性维持功能为主体功能，外海区多以水质调节与生物多样性维持功能为主体功能.4.2 合理性评价滇池流域水生态功能三级分区的目的是反映流域水生态系统结构的空间差异性，而结构的差异性可通过生物的群落特征来体现.对中国的多数流域来说，比较适宜采用分布广泛、适应性较强的着生藻类和底栖动物进行验证(高喆等，2015).故为验证三级分区结果的科学性与合理性，采用底栖动物与藻类的Shannon-weaver多样性指数对三级分区结果从定量与定性两个角度进行分析与校正.4.2.1 陆域分区结果检验滇池流域陆域各区着生藻与底栖动物的Shannon-weaver多样性指数对比情况如图 4所示.从图 4看出，着生藻Shannon-weaver多样性指数在滇池流域变化趋势大致为中部(LGIII1-1、LGIII1-2、LGIII1-3、LGIII1-4、LGIII2-1、LGIII2-2、LGIII2-3、LGIII3-1、LGIII3-2)较高，南北部较低，LGIII3-1三级水生态功能区着生藻Shannon-weaver多样性指数最高，LGIII1-2、LGIII2-1三级水生态功能区次之，LGI2-2三级水生态功能区最低;而底栖动物Shannon-weaver 多样性指数空间分布为，在滇池流域变化趋势为南北部较高，中部较低，其中LGI1-3三级水生态功能区底栖动物Shannon-weaver多样性指数最高，LGI1-2与LGI2-1三级水生态功能区次之，LGIII3-1三级水生态功能区最低.图4 滇池陆域着生藻与底栖动物Shannon-weaver多样性指数比对分析此外，滇池流域陆域各三级区种类分布也存在着较大差异，底栖清洁种多分布于滇池流域上游区，其中球形无齿蚌主要集中在LGI1-1、LGI1-2、LGI1-3、LGI2-2等三级水生态功能区，米虾集中在LGI21三级水生态功能区，背角无齿蚌集中在LGIII1-4等三级水生态功能区，球蚬集中在LGIII1-2等三级水生态功能区中;下游区分布较少，只有LGIII2-2等少数几个三级水生态功能区有分布，且多为球形无齿蚌.综上，不难看出，各陆域三级水生态功能区之间在种类数与种类分布上具有明显的差异性，而同一二级区中的三级区又存在着一定的相似性，故符合三级分区结果.4.2.2 湖体分区结果检验滇池流域湖体各区浮游藻与底栖动物的Shannon-weaver多样性指数对比情况如图 5所示.从图中看出，滇池湖体草海区(LGIV1)浮游藻Shannon-weaver多样性指数较高，外海区(LGIV2-1、LGIV2-2与LGIV2-3)较低，其中外海区中LGIV2-2三级生态功能区浮游藻Shannon-weaver多样性指数较高.而湖体底栖动物Shannon-weaver多样性指数空间分布为，外海区较高，草海区较低，外海区中LGIV2-1三级水生态功能区底栖动物Shannon-weaver多样性指数较高.图5 滇池湖体浮游藻与底栖动物Shannon-weaver多样性指数比对分析综上，滇池湖体各三级水生态功能区之间浮游藻与底栖动物的Shannon-weaver多样性指数存在明显的差异性，而同一二级区中的三级区又存在着一定的相似性，符合湖体三级分区结果.相较于已有的流域水生态功能三级分区研究，本研究的方法与结果同样具有一定合理性.如龚磊等在对东辽河流域进行水生态功能三级分区时，在对相应流域的水生态水环境特征监测基础上，也是运用地理信息系统空间分析和主成分分析等数学方法，提出了流域的三级水生态功能分区方案，并用底栖无脊椎动物的相关指标进行聚类分析证明其合理性(龚磊等，2012).高永年等则以体现太湖流域水生态功能空间差异的目的，基于“基本分类单元确定-各级分类指标空间离散-二阶空间聚类-人工辅助归类-分区特征描述及合理性分析”的技术路线对太湖流域进行了三级分区(高永年等，2012).本研究结合滇池流域特征，借鉴已有研究方法的基础上，并进行了一定创新，如利用熵权法确定权重，结合藻类与底栖相关指标共同进行分区合理性校验等，加强了分区方法的科学性和分区结果的可靠性.具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。

松花江流域主要河湖水生态现状评价吴计生１，梁团豪２，吕㊀军１（１．松辽水环境科学研究所，吉林长春１３００２１；２．松辽水利委员会，吉林长春１３００２１）［关键词］河流；水库；湖泊；水生态评价；松花江流域［摘㊀要］以松花江流域的２６条河流㊁７个湖库为研究对象，基于生态需水满足状况㊁水功能区水质达标率㊁湖库富营养化状况㊁河流纵向连通性㊁重要湿地保留率㊁重要水生生境状况等６项指标，评价流域主要河湖水生态状况㊂结果表明，生态较好河流主要分布在嫩江干支流上游区；水质污染㊁生境萎缩问题在松花江流域广泛存在，流域水生态安全状况面临较大压力㊂［中图分类号］Ｘ８２６㊀㊀［文献标识码］Ａ㊀㊀［文章编号］１０００－０９４１（２０１９）０２－００３７－０４㊀㊀松花江流域是我国七大流域之一，包含嫩江㊁第二松花江㊁松花江干流等主要河流，流域面积５５．６８万ｋｍ２，约占全国国土面积的５．８％㊂松花江流域是我国重要的老工业基地㊁粮食基地㊁牧业基地和林业基地，渔业资源和湿地资源十分丰富㊂多年来，受人类开发和气候变化等多重因素影响，流域内水环境污染㊁河湖生态系统退化㊁水域岸线侵占等生态环境问题凸显［１－３］㊂因此，科学评价松花江流域主要河湖水生态现状，识别河湖水系存在的主要问题及成因，是维护河湖健康生命㊁开展水生态文明建设的重要基础［４－５］㊂本研究以松花江流域主要河湖为研究对象，从河湖水系基本特征出发，构建了基于生态需水满足状况㊁水功能区水质达标率㊁湖库富营养化状况㊁河流纵向连通性㊁重要湿地保留率㊁重要水生生境状况等６项指标在内的水生态评价体系，评价结果对有针对性地提出流域河湖系统保护与治理策略㊁实行 一河（湖）一策 具有重要的指导意义㊂１㊀研究范围与评价单元划分１．１㊀研究范围根据松花江流域水系分布特征，以列入‘全国重要江河湖泊水功能区划（２０１１ ２０３０年）“的重要水域㊁涉水的省级以上自然保护区㊁国家级水产种质资源保护区等重要生态敏感目标所在的水域，以及人类干扰严重且环境问题突出的敏感水域作为研究对象，开展水生态调查评价㊂评价河流包括嫩江㊁第二松花江㊁松花江干流等大江大河干流及其一级支流，评价水库包［基金项目］全国水资源保护规划项目（１２６１３２０５１７００２）括石头口门水库㊁新立城水库㊁丰满水库㊁尼尔基水库等４座大型水库，评价湖泊湿地包括查干湖㊁龙凤泡㊁图牧吉泡子等３个湖泡㊂评价总河长１２０８６ｋｍ，评价湖库总面积１７１７ｋｍ２㊂１．２㊀评价单元划分考虑到河流生态系统在空间分布上呈现显著的地域性差异，为便于评价，在综合分析河流上㊁中㊁下游不同河段自然特征㊁水生态功能类型㊁开发利用状况及水生态问题的基础上，将调查的２６条河流进一步划分为４７个评价单元（评价河段）㊂松花江流域主要河湖水生态评价单元划分情况详见表１㊂２㊀评价指标体系松花江流域位于我国东北地区，西北东三面环山，中㊁南部为宽阔的松嫩平原，东北部为三江平原，气候㊁地貌类型复杂，地区之间降水分布差异大，形成了复杂的生态系统和丰富的生物多样性，同时流域开发利用程度的区域差异也导致目前流域内不同区域水生态系统特征差异更加明显㊂关于河湖生态系统评价，国内多名学者进行了研究［６－９］㊂本次评价在综合考虑不同河湖水系自然特征㊁水生态保护目标及存在问题的基础上，结合流域相关基础数据，选取生态需水满足状况㊁水功能区水质达标率㊁湖库富营养化状况㊁河流纵向连通性㊁重要湿地保留率及重要水生生境状况等６项指标，对主要河湖开展有针对性的水生态状况评价㊂不同河湖所选择的评价指标详见表２，其中：①针对１５条河流㊁２个湖库的２１个重要控制断面开展生态㊃７３㊃中国水土保持ＳＷＣＣ㊀２０１９年第２期表１㊀松花江流域主要河湖水生态调查统计结果水资源二级区河流数量／条河段数量／个长度／ｋｍ水库（湖泊）数量／个面积／ｋｍ２调查评价河湖数量／个主要河湖名录嫩江１２２１５８５８４１１２９２５㊀多布库尔河㊁科洛河㊁讷谟尔河㊁甘河㊁诺敏河㊁阿伦河㊁乌裕尔河㊁雅鲁河㊁绰尔河㊁洮儿河㊁霍林河㊁嫩江干流㊁查干湖㊁尼尔基水库㊁龙凤泡㊁图牧吉泡子第二松花江６１０２１５４３５８８１３㊀辉发河㊁沐石河㊁饮马河㊁伊通河㊁头道松花江㊁石头口门水库㊁新立城水库㊁丰满水库松花江干流８１６４０７４１６㊀拉林河㊁呼兰河㊁蚂蚁河㊁牡丹江㊁海浪河㊁汤旺河㊁倭肯河合计２６４７１２０８６７１７１７５４基流及敏感生态需水满足程度评价；②针对５２个评价河湖（段）开展水功能区水质达标率满足程度评价；③针对６个湖库开展富营养化状况评价；④针对４７个河流（段）开展河流纵向连通性评价；⑤针对涉及重要湿地的１４个评价河流（段）开展重要湿地保留率评价；⑥针对５４个涉及鱼类生境的河流（段）和湖库开展重要水生生境状况评价㊂在上述６项评价指标中，生态需水满足状况等５项指标为定量指标，重要水生生境状况为定性指标，并按照指标阈值区间或参照系统对各指标进行优㊁良㊁中㊁差㊁劣的评价㊂表２㊀松花江流域主要河湖水生态评价指标体系指标名称准则层指标说明评价标准评价河流（段）和湖库情况生态需水满足状况水文水资源㊀评估河流实测流量是否满足根据河流生态功能及敏感生态保护目标需求确定的生态基流或敏感生态需水目标流量值㊀河道内实测流量占生态流量目标值的比例，１００％为优，９５％ １００％为良，９０％ ９５％为中，８０％ ９０％为差，＜８０％为劣㊀１５条河流㊁２个湖库的２１个生态基流控制断面，其中包含１１个敏感生态需水控制断面水功能区水质达标率水环境状况㊀水功能区水质达到水质目标的数量（河长㊁面积）占水功能区总数（总河长㊁总面积）的比例㊀ȡ９０％为优，７０％ ９０％为良，６０％７０％为中，４０％ ６０％为差，＜４０％为劣㊀４６个河流或河段，６个湖库湖库富营养化状况㊀评价湖泊㊁水库水体富营养化程度㊀采用湖库富营养化指数，指数１ ５分别对应优㊁良㊁中㊁差㊁劣㊀６个湖库河流纵向连通性河湖生境形态㊀评价河流生态系统元素在空间结构上的纵向联系㊀采用河流纵向连通性指数表征（河流上已建拦河闸坝数量／河流长度），＜０．３为优，０．３ ０．５为良，０．５ ０．８为中，０．８１．２为差，ȡ１．２为劣㊀４７个河流或河段重要湿地保留率生物及栖息地状况㊀评价与河流有水力联系的重要湿地在不同水平年的总面积与２０世纪８０年代前代表年份重要湿地总面积的比值㊀ȡ９０％为优，７０％ ９０％为良，６０％７０％为中，３０％ ６０％为差，＜３０％为劣㊀１４个评价河流或河段，涉及南瓮河㊁扎龙㊁向海㊁科尔沁㊁莫莫格㊁查干湖㊁图牧吉等２０余个重要湿地重要水生生境状况㊀国家重点保护的㊁珍稀濒危的㊁土著的㊁特有的㊁有重要经济价值的鱼类种群栖息地状况㊀采用专家判定法，对鱼类生境进行定性判断，评价结果分为优㊁良㊁中㊁差㊁劣５级㊀５４个涉及鱼类生境的河流（段）和湖库３㊀评价结果３．１㊀生态需水满足状况生态需水包括生态基流和敏感生态需水㊂生态基流是指维持河流基本形态和基本生态功能的河道内最小流量㊂敏感生态需水则指维持河湖生态敏感区正常生态功能的需水量及其需水过程㊂评价结果表明，在２１个生态基流控制断面中，生态基流满足程度为优和良的有９个，主要分布在嫩江㊁第二松花江㊁松花江干流及嫩江中上游的主要支流；生态基流满足程度为劣的２个，主要为霍林河㊁龙凤湿地㊂总体上，松花江流域大江大河干流的生态基流满足程度较好，一些季节性河流㊁湿地的生态基流满足程度较差㊂在１１个敏感生态需水控制断面中，敏感生态需水满足程度为优的有５个，占４５．４５％；满足程度为差㊁劣的有３个，占２７．２７％㊂从分布上来看，敏感生态需水满足程度较高的河流主要分布在嫩江中上游㊁第二松花江㊁松花江干流及诺敏河，敏感生态需水满足程度较低的河流主要分布在嫩江下游的查干湖㊁龙凤泡等湖泊湿地及霍林河㊂３．２㊀水功能区水质达标率水环境的优劣对水生生物生存起着至关重要的影响㊂采用水功能区水质达标评价来反映水环境质量的总体优劣㊂参与评价的５２个河流（段）与湖库中，水㊃８３㊃中国水土保持ＳＷＣＣ㊀２０１９年第２期质达标率满足程度为优的有１１个，占２１．１５％；满足程度为良的４个，占７．６９％；满足程度为中的４个，占７．６９％；满足程度为差㊁劣的３３个，占６３．４６％㊂从水质分布来看，水质达标率满足程度为优㊁良的河流（段）与湖库主要分布在甘河㊁诺敏河㊁阿伦河㊁绰尔河㊁科洛河等嫩江上游支流，水质较差的河流（段）与湖库主要分布在第二松花江㊁松花江干流流域㊂整体来说，流域内河流（段）与湖库水功能区水质达标率较低，大部分河流（段）存在水质污染问题㊂３．３㊀湖库富营养化状况本次共有龙凤泡㊁查干湖㊁石头口门水库㊁新立城水库㊁丰满水库㊁尼尔基水库等６个湖库参与湖库富营养化评价㊂评价结果表明，丰满水库㊁新立城水库㊁石头口门水库为中营养，评价结果为良；查干湖㊁尼尔基水库为轻度富营养状态，评价结果为中；龙凤泡为中度富营养，评价结果为差㊂３．４㊀河流纵向连通性河流纵向连通是河流能量及营养物质的传递㊁鱼类等生物物种迁徙的基本条件㊂通过评价河流纵向连通性可以反映河流生态要素在纵向空间的连通程度和水工程建设对河流纵向连通的干扰状况㊂４７个评价河流（段）中，纵向连通性满足程度为优㊁良的有３０个，占６３．８３％；满足程度为差㊁劣的１２个，占２５．５３％㊂从分布上来看，纵向连通性满足程度为差㊁劣的评价河流（段）主要在第二松花江㊁头道松花江㊁牡丹江㊁海浪河等梯级电站开发比较密集的河段㊂河道阻隔导致河流水文情势及生境形态发生变化，影响鱼类生存繁殖，造成鱼类资源衰减㊂３．５㊀重要湿地保留率重要湿地保留率是指规划区域内重要湿地在不同水平年的总面积与２０世纪８０年代前代表年份重要湿地总面积的比值，用于评估湿地面积的变化情况㊂本次选取评价范围内２１个省级以上湿地类自然保护区，涉及１４个评价河流（段），进行重要湿地保留率评价㊂参与评价的重要湿地包括：扎龙㊁向海㊁科尔沁㊁莫莫格㊁图牧吉㊁查干湖㊁乌裕尔河㊁尼尔基湿地㊁齐齐哈尔沿江湿地㊁雁鸣湖㊁拉林河口湿地㊁呼兰河口湿地㊁海林莲花湖㊁肇源沿江湿地㊁肇东沿江湿地㊁哈东沿江湿地㊁佳木斯沿江湿地㊁桦川松花江湿地㊁富锦沿江湿地㊁龙凤泡㊁宾县沿江湿地等，主要分布在嫩江中下游㊁松花江干流沿江及河口地区㊂评价结果表明，湿地保留率满足程度为优的评价河流（段）有１１个，占评价总数的７８．５７％；满足程度为良的３个，占２１．４３％㊂总体上看，参评河流（段）重要湿地保留率处于优㊁良状态，说明参评湿地得到了一定程度的保护，流域内重要湿地退化得到相应控制㊂但河滨天然湿地受损严重，５０年间松花江流域沼泽湿地面积减少了５１．７９％，以松嫩平原和三江平原减少最为明显㊂３．６㊀重要水生生境状况本次评价重点关注国家重点保护的㊁珍稀濒危的㊁土著的㊁特有的㊁有重要经济价值的鱼类种群栖息地，鱼类生境重点关注产卵场㊁索饵场㊁越冬场㊂参评的５４个涉及鱼类生境的河流（段）和湖库中，重要水生生境满足程度为优的河流（段）或湖库８个，占１４．８１％；满足程度为良的２２个，占４０．７４％；满足程度为中的１７个，占３１．４８％；满足程度为差㊁劣的７个，占１２．９６％㊂松花江流域大部分河流（段）的水生生境状况处于良和中的状态，主要分布在嫩江㊁松花江干流等水系；部分河流（段）水生生境状况较差，主要分布在霍林河㊁辉发河㊁沐石河㊁饮马河㊁伊通河等河流㊂造成生境破坏的因素很多，闸坝建设影响河流连通性㊁阻隔鱼类洄游通道，水库淹占及河道采砂等活动破坏鱼类产卵场，堤防及护岸建设导致岸线㊁洪泛区变化及河漫滩生境多样性下降，水体污染及生态水量不足等都会导致水生生境的破坏㊂总体看来，松花江流域大部分河流（段）鱼类生境状况保存完好，水分养分条件基本满足鱼类生存需求㊂但部分河流（段）的水利工程开发建设，导致鱼类生境被分割或遭到破坏，使部分鱼类栖息地及生存环境受到影响㊂３．７㊀评价河段湖库水生态问题类型划分根据评价结果，将松花江流域主要河湖的水生态状况划分为生态良好型㊁水量不足型㊁水体污染型㊁生境萎缩型及复合失衡型５种类型㊂（１）生态良好型㊂主要是指受人类干扰较小㊁水生态保持良好的大江大河源头区及重要水源涵养区㊂（２）水量不足型㊂主要指水资源开发利用程度过高，挤占河道内生态环境用水，导致河湖湿地萎缩㊁生态水量不足甚至河道断流等㊂（３）污染破坏型㊂主要指存在严重水质污染㊁严重湖库富营养化的河湖㊂（４）生境萎缩型㊂侵占河道㊁酷渔滥捕等行为引起河湖滨带土地退化㊁湿地萎缩㊁鱼类生境空间变小等㊂㊃９３㊃吴计生等：松花江流域主要河湖水生态现状评价（５）复合失衡型㊂多种类型综合作用导致河湖生态系统出现生境萎缩㊁功能退化㊁物种多样性减少，河湖生态系统失衡㊁破坏㊂对参与评价的５４个河段㊁湖库进行类型划分，结果见图１㊂其中，生态良好型的评价河段㊁湖库１０个，水量不足型１个，污染破坏型２０个，生境萎缩型１２个，复合失衡型１１个㊂水体污染㊁生境萎缩成为松花江流域主要河湖水生态方面存在的突出问题㊂（ａ）松花江流域主要河湖水生态问题类型占比（ｂ）各水资源二级区水生态问题类型占比图１㊀松花江流域主要河湖水生态类型划分从全流域分布来看，生态良好型河流㊁湖库主要分布在嫩江㊁第二松花江等大江大河源头区；水量不足型主要分布在嫩江支流洮儿河；污染破坏型分布范围较广，主要分布在第二松花江中下游㊁松花江干流等水系；生境萎缩型主要分布在嫩江干流；复合失衡型主要分布在第二松花江支流饮马河㊁伊通河，嫩江霍林河㊁乌裕尔河，松花江干流牡丹江㊁海浪河㊁倭肯河等河流的中下游地区㊂４㊀结㊀语松花江流域主要河湖（库）水生态状况评价结果表明：水质污染和生境萎缩问题在流域内广泛存在；生态较好河流主要分布在嫩江源头区；嫩江干流㊁第二松花江干支流等河流缺水和水污染加剧导致河流生境萎缩和生态系统恶化；嫩江支流霍林河㊁龙凤泡等河湖存在生态水量不足问题；水质污染问题在第二松花江㊁松花江干流等河流中下游地区尤为突出；第二松花江㊁牡丹江等河流存在生境阻隔及鱼类资源衰退问题；洮儿河㊁乌裕尔河㊁饮马河㊁伊通河㊁倭肯河存在复合生态失衡问题㊂近年来，相关单位在松花江流域实行了休养生息政策，先后开展了扎龙㊁莫莫格㊁向海等重要湿地补水工程，以及伊通河㊁阿什河等河流综合整治工程，使流域河湖水生态状况得到了一定改善㊂但总体上流域水生态安全状况仍面临较大压力，山水林田湖草缺乏统筹系统保护，影响资源可持续利用和经济社会可持续发展㊂保障河道内生态需水㊁维持通畅的水系循环和良好的水质是维护河流生态系统良性发展的关键，因此亟待进一步改善松花江流域河湖水环境和流域生态流量管理措施㊂［参考文献］［１］沈园，谭立波，单鹏，等．松花江流域沿江重点监控企业水环境潜在污染风险分析［Ｊ］．生态学报，２０１６，３６（９）：２７３２－２７３９．［２］董战峰，裘浪，郝春旭，等．松花江流域水污染物总量分配研究［Ｊ］．生态经济，２０１６，３２（１）：１５２－１５５．［３］阴琨，李中宇，赵然，等．松花江流域水生态环境质量评价研究［Ｊ］．中国环境监测，２０１５，３１（４）：２６－３４．［４］张萍，高丽娜，孙翀，等．中国主要河湖水生态综合评价［Ｊ］．水利学报，２０１６，４７（１）：９４－１００．［５］张利平，夏军，胡志芳．中国水资源状况与水资源安全问题分析［Ｊ］．长江流域资源与环境，２００９，１８（２）：１１６－１２０．［６］焦珂伟，周启星．基于水质与生物指标的松花江流域水生态健康评价［Ｊ］．生态学杂志，２０１５，３４（６）：１７３１－１７３７．［７］赵长森，夏军，王纲胜，等．淮河流域水生态环境现状评价与分析［Ｊ］．环境工程学报，２００８，２（１２）：１６９８－１７０４．［８］褚克坚，阚丽景，华祖林，等．平原河网地区河流水生态评价指标体系构建及应用［Ｊ］．水力发电学报，２０１４，３３（５）：１３８－１４４．［９］陈兴茹．国内外河流生态修复相关研究进展［Ｊ］．水生态学杂志，２０１１，３２（５）：１２２－１２８．［作者简介］吴计生（１９８１ ），女，四川宜宾市人，高级工程师，硕士，主要从事水资源与水生态保护研究工作㊂［收稿日期］２０１８－１０－１５（责任编辑㊀李杨杨）㊃０４㊃中国水土保持ＳＷＣＣ㊀２０１９年第２期。