河流健康評估原則分析論文

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河流健康概念是河流管理的一種評估工具，其目的是建立一套河流生態系統評估體系，評估在自然力與人類活動雙重作用下，在長期進化過程中河流生態狀態的變化趨勢。河流健康概念包含了對于人類合理開發河流現實的承認，尋求在生態保護與水資源開發之間取得平衡點，河流健康概念是相對的，需要建立—種參照系統，經與這個參照系統比較獲得現實河流生態狀況的評價。

我國近十余年來開展的河流環境評估，主要是基于水質的物理一化學監測的環境評估，其不足是忽視了河流的水文、水質條件以及河流地貌條件的變化對于河流生物群落的影響。河流健康概念的建立，導致謀求建立較為完善的評估體系，對于河流生態系統狀況進行綜合評估。如何建立評估體系，是河流健康評估的關鍵技術問題。

一、建立河流健康評估體系的原則

1．建立生境因子與生物因子的相關關系

生態系統是指一定空間中的生物群落(動物、植物、微生物)與其環境組成的系統，其中各成員借助能量交換和物質循環形成一個有組織的功能復合體。生態系統是由生物和生境兩大部分有機組成，生命部分是生態系統的主體，生境是生命支持系統。河流是水域生物生命的載體，又是水域生態系統物質流與能量流傳輸的介質。在評估體系中需要重視河流生物群落的歷史、生存和演變過程，需要重視水域生物群落與河流生境之間的耦合關系。監測由于人類活動和自然力作用引起的河流的流量、水質、流速、水溫、水深和水文周期的種種變化，調查水利水電工程建設、土地利用以及城市化引起的河流地貌學特征的變化，確定生物因子與生境因子之間定性或定量關系，綜合評價這些變化對河流生態系統健康的影響。

2．確定參照系統

河流健康是一個相對概念，需要建立基準點即參照系統，在對比的基礎上，進行生態狀況的評估。

參照系統可以按照時間和空間分類。按照時間分類，取同一條河流歷史上的自然狀況作為理想參照系統，這往往定義為大規模人類活動前的洪荒時期河流生態狀況。我國具有幾千年悠久的治河歷史，依靠有限的歷史資料建立河流原始狀況的情景，對我國大多數河流來說是不可能的。因此只能選擇掌握一定記錄資料、生態狀況相對較好的歷史狀況作為理想參照系統。還有—種方法是在歷史監測資料缺乏的條件下，同一條河流在同一監測斷面上，以當前河流生態狀況為參照系統，逐年積累監測數據．進行先后變化的趨勢評估，分析河流的狀態是向健康方向發展還是趨于退化。按照空間分類，可以選擇同一條河流生態狀況良好的河段作為參照系統，也可以選擇自然與經濟社會條件類似的生態狀況良好的另一條河流作為參照系統。國外也有—種在建立歷史資料調查分析的基礎上人為規定的“理想參照狀態”，定義為“可以達到的最佳狀態”，如美國環境署執行的《生物快速評估草案(R.B.P)》就屬這一類。

3．明確影響河流生態系統健康的要素

水文條件、水質條件和棲息地質量是影響河流生態系統健康的三要素。河流枯竭、斷流以及水體污染造成河流生態系統退化和富營養化，已經有許多研究成果和案例。棲息地質量是河流健康的重要脅迫因子。棲息地對于河流生態系統的作用分析，是基于河流地貌學原理。研究表明，假設在水量與水質條件不變的情況下，生物群落多樣性與生境的空間異質性存在線性關系。—個地區的生境空間異質性越高，就意味著創造了多樣的小生境，能夠允許更多的物種共存。反之，如果非生物環境變得單調，生物群落多樣性必然會下降，生物群落的性質、密度和比例等都會發生變化，造成生態系統某種程度的退化。河流的空間異質性具體表現為河流地貌學特征的多樣性，包括河流系統的縱向連續性，河流洪泛區的側向連通性，河流形態的蜿蜒性，河床斷面多樣性以及岸坡材料和岸邊植被結構等。研究成果還表明，對于自然河道和岸邊結構的干擾是河流生物結構和功能退化的主要原因。

4．河流健康標準中應包括為社會興利的內容

河流健康概念不同于強調保護原生態的自然保護主義的觀點，而是包含了對于人類合理開發河流現實的承認，河流要為供水、灌溉、發電、航運、旅游等目標服務，力圖在保護河流生態系統與開發利用水資源之間取得某種平衡。比如河勢擺動有利營養物質的遷移擴散，為生物群落生存繁衍提供機會。但是在一般情況下，為了防洪安全還是把穩固河勢作為一項河流健康標準的條件。而在河流堤防設計中，盡可能展寬堤防間距，為洪水留有一定的空間，增強河流側向的連通性，為魚類和兩棲動物提供避難所和棲息地。

5．因地制宜地制定每一條河流的健康評估體系

我國幅員遼闊，各流域的自然條件不同，經濟社會發展水平各異。制定河流健康評估準則既不能照搬國外經驗，也不可能制定全國統一的細則標準，應經過調查、論證因地制宜地制定符合流域、地區自然及社會經濟條件的健康評估準則。黃河的特點是水少沙多，河勢游蕩，大部分水量都在人工控制之下，流域內供需矛盾尖銳，水文、水質和生物棲息地都已經發生了巨大的變化。而長江水量豐沛，流域內生物群落多樣性水平高，中下游是我國人口密集、經濟發達地區，現實的風險一個是三峽工程建成后清水下泄沖刷，引起河勢和江湖關系變化導致對于生物棲息地的影響，一個是長江中下游污染加劇；潛在的風險是上游水電梯級開發對于長江健康的長遠影響。

因地制宜制定河流健康的評估標準，重點是分析對于河流健康的主要脅迫因子。在人為干擾方面，需要分析諸如水體污染、過度取水、土地利用和城市化、水流的人工控制、河道的人工改造等因素影響強度，發現對于生態系統的主要脅迫因子；在自然條件方面，要綜合氣象、水文、生物群落、植被、景觀、土地等多種因素，明確具體河流的健康定位。在河流健康評估準則中，要突出主要脅迫因子，加強對其監測和評估。

6．建立完整的生物監測系統，進行長期監測和評估

河流健康評估的基礎是河流生態監測數據資料。我國已經形成了較為完善的水文監測體系，需要建立的是生物監測系統和網絡。監測方法從使用復雜儀器到簡單的現場目測記錄，可根據河流規模不同因地制宜確定。因為河流生態系統演替是一個長過程，所以要強調生物監測資料長系列，才能進行長期的河流健康評估。

二、河流健康評估的內容

1．物理一化學評估

物理一化學評估作為河流健康評估指標之一，是因為這些指標可以反映河流水流和水質變化、河勢變化、土地使用情況和岸邊結構。物理量測參數包括流量、溫度、電導率、懸移質、濁度、顏色。化學量測參數包括pH值、堿度、硬度、鹽度、生化需氧量、溶解氧、有機碳等。其他水化學主要控制性指標包括陰離子、陽離子，營養物質等(磷酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨、硅)。

在河流健康評估中應突出物理一化學量測參數對河流生物群落的潛在影響。比如總磷、總磷／總氮和葉綠素等，可能導致水體的富營養化；由于鹽的輸入可能改變電導率造成某些敏感物種死亡；生化需氧量(BOD)的降低會引起生物窒息，造成魚類死亡；由于泥沙輸移造成懸移質和濁度變化，引起淤積和地貌特征變化，改變吸附在泥沙顆粒表面上的營養鹽的輸移規律及棲息地質量；由于污染引起pH值、有機物和金屬等參數變化，可能造成敏感生物的減少等。

一些機構和研究者傾向于綜合各種水質指數為一組簡單的水質指數，目的是可以滿足社會公眾對于水質的關注需求。這種非專業的綜合水質指標采用數量不多的指數作為一種工具，可以表示水體受損的相對水平，也可以對于水質改善過程進行評估，并且研究隨時間演變趨勢。

2．生物棲息地質量評估

生物棲息地評估的內容是勘查分析河流走廊(rivercorridor)的生物棲息地狀況，調查生物棲息地對于河流生態系統結構與功能的影響因素，進而對棲息地質量進行評估。具體體現在河流的物理一化學條件、水文條件和河流地貌學特征對于生物群落的適宜程度，特別是對于形成完整的食物鏈結構和完善的生態功能的作用。

生物棲息地質量的表述方式，可以用適宜的棲息地的數量表示，或者用適宜棲息地所占面積的百分數表示，也可以用適宜棲息地的存在或缺失表示。

棲息地評估的變量指數可以包括以下內容：(1)傳統的水文和水質條件，包括徑流變化與參照系統的對照、水體污染、水庫人工調節影響等；(2)河流地貌特征，主要評估棲息地結構和河勢穩定性，包括河流蜿蜒性、河床的淤積與沖刷、岸坡穩定性、人工渠道化程度、閘壩運行影響等；(3)河道構造，按照尺度、河床材料、本底材料和河道改造進行描述；(4)岸邊植被，指評估岸邊帶植被數量和質量，包括植被寬度、順河向植被連續性(用植被間斷長度表示)、結構完整性(指各類植物的密度與自然狀態的比較)、當地鄉土物種覆蓋比例及再生性狀況、濕地河洼地狀況等；(5)河流周圍社會經濟發展狀況，包括人口、經濟結構、土地利用方式變化以及城市化影響等。

3．水文評估

水文評估的目的是分析水文條件的變化對于河流生態系統結構與功能產生的影響。引起水文條件變化的因素很多，包括由于氣候變遷引起的徑流變化、上游取水增減變化、由于水庫調度和水電站泄流改變了自然水文周期、土地利用方式改變和城市化引起的徑流變化等。所謂水文條件，既包括傳統的水文參數，還包括水流的季節性特征和水文周期模式、基流、水溫、水位漲落速度等，這些都對魚類和其他生物的棲息繁衍產生影響。

水文評估中具有研究性質的課題有兩個：一是建立河流水文特性與生態響應之間的關系，特別是水流變動性與生態過程的關系，從中分析對于河流生物群落有重要影響的關鍵水文參數；二是通過水文長系列資料分析認識河流地貌演變及生態演替的全過程。每一條河流都有自己的特性，因此這兩個問題的答案都是各不相同的。

在確定水文變化參數時，以哪一種徑流模式為基礎，不同河流各有側重。有的國家的規范考慮用平均年徑流指數給出總水量變化，用不同頻率的洪水月徑流過程曲線給出水流模式的變動，用水流季節比例指數變化的模式評估季節變化，季節峰值指數評估季節最高和最低水位。水文評估方法應力求簡單明了，具有可操作性。

評估的基本方法是對比現實的水流模式與理想的自然狀況的水流模式，通過兩種水文參數的比較，得到一個相對的無量綱的指數，評估以記分的形式表述。

4．生物評估

河流生物群落是河流生態系統的主體。生物評估具體是分析水文條件、水質條件和棲息地條件發生變化對于河流生物群落的影響程度。可能產生的變化包括水域生物群落物種成分變化、棲息地生物優勢種群的變化、物種枯竭、整個種群死亡率、生物行為變化、生理代謝變化、組織變化和形態畸變等。

基本評估方法是與參照河段的生物狀況以記分的方式進行對比。“參照河段”一般選取水質、河流地貌以及生物群落基本未受到干擾的河段。

由于不可能對河流所有的生物群落成分進行監測取樣，變通的辦法是選擇幾種標志性物種。標志物種有幾種類型：

(1)關鍵物種(keystonespecies)。指物種在生態系統中所居的地位不同，一些珍稀、體型較大的特有物種在維護生物多樣性和生態系統穩定性方面起著重要作用，它們的消失或削弱可能要使整個生態系統發生根本的變化。

(2)保護物種(protectedspecies)。指由于稀缺性、文化或歷史的重要性，或者其棲息地受到威脅而受到法律保護的物種。

(3)保護傘物種(umbrellaspecies)。保護這種物種及其棲息地可使大量也依賴于同樣棲息地的其他物種同樣受到保護。

(4)旗艦物種(flagshipspecies)。指社會公眾普遍接受的標志性生物。它們往往以獨特的體型使之成為具有魅力的動物，對它的保護會使與之共生的物種受到保護。

具體標志性物種往往在藻類、大型無脊椎動物和魚類中選擇。

一般情況下，岸邊植物不適宜作為標志性物種，原因是不少植物對于水體污染并不敏感。

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