河流健康评价：理论、方法与实践

河流健康评价：理论、方法与实践

【摘要】：河流生态系统是生物圈物质循环的重要通道,河流健康则是全面审视河流生态系统的崭新概念。随着河流管理从单一的污染防治及工程整治向综合考虑水体修复与生态保护的河流生态系统管理方式转变,旨在从水质、生物、生态等众多角度综合评估河流系统状况、改进河流管理的河流健康概念得以提出并受到更多的关注,已经成为河流或流域管理的国际趋势。长江三角洲地区为典型的平原河网区,河网水系不但是具有区域地理地貌特征的生态廊道和重要生境,而且也是体现典型江南水乡特色的自然与人文景观,但伴随着区域近年快速的城市化进程,人类对河流生态系统的干扰日趋严重。在此背景下,论文以河流健康为主线,从环境科学、生态学、水利科学等多学科交叉视角,运用理论研究与实证分析相结合的方法,系统探讨河流健康评价的理论、方法与实践,以期补充和完善正在发展过程中的河流健康理论与方法体系,并为区域河网水系的合理保护和恢复提供有效工具。论文系统梳理了国内外河流健康与河流管理的研究历程,运用内容分析法辨析了河流健康的重要概念和基本内涵,基于空间尺度和时间尺度明确了河流健康的时空维度,探讨了河流健康的基本特征与关键问题、学科基础与相关理论、评价原则与管理原则,从主要手段、基本程序、关键方法等角度尝试提出河流健康评价的方法体系。论文以上海地区为案例区域,结合历史环境质量数据、河流整治数据、遥感解译数据的收集,通过2007年野外调查及实地监测,开展河流健康

评价的实证研究;以苏州河水系为重点开展河流健康状况评估,以中心城区河流为重点进行河流健康恢复评估,并从管理框架、管理目标、管理策略、管理机制等方面提出上海地区河流健康的适应性管理对策。论文主要研究结果体现在以下几个方面:(1)重点辨析和解构河流健康内涵,识别河流健康评价的时空特征。论文运用内容分析法对中外文献近10-15a内有影响力的36个河流健康概念进行分析,将河流健康进行重新架构:河流健康是指河流系统特定的良好状况,可以作为河流基准状态以及河流管理的目标,在这一状态下,河流系统能够维持其结构完整性,充分发挥其自然生态功能,并满足人类社会合理需求,提供相应的社会服务功能;基于河流系统的时空特征,明确河流健康评价的点(断面、微生境)、线(河流、河段)、面(流域、水系)空间尺度以及短、中、长时间尺度,剖析不同时空尺度河流健康评价的维度特征和评价重点。(2)基于相关概念和基本特征识别,初步构建河流健康评价的理论框架。论文在辨析河流健康、生态完整性、生态系统健康等基本概念以及明确河流系统整体性、复杂性、动态性和连续性等特征的基础上,识别河流健康的时空差异性、动态性、阈值性、针对性以及可控性等基本特征;结合河流等级理论、河流连续体概念和四维模型、生态系统管理和适应性管理等理论基础,尝试提出促进可持续发展、多尺度综合评价、面向适应性管理、多利益方共同参与等河流健康的评价原则以及生态可持续性、尺度综合性、系统整体性、动态适应性以及多方参与性等河流健康的管理原则。(3)尝试提出包含评价手段、基本程序和关键方法的河流健康评价方法体系。论文在深入剖析和借

鉴国外河流健康评价研究成果的基础上,明确水质监测、水文评估、生物评价、生境调查等河流健康评价的主要手段;设计基于资料收集和目标设定、系统分析和框架设计、现状调查和综合评价以及管理对策和优化措施等4个基本环节的河流健康评价程序;提出参照状态确定、表征因子识别、评估模型构建等河流健康评价的关键方法;并从目标集成、尺度集成以及程序集成三个维度探讨河流健康评价在河流管理中的应用。(4)以苏州河水系为例开展河流健康状况评估。苏州河干流6个监测点及支流28个监测点的河流健康综合指数(RHI)基本分布在18.24-33.36范围,相应的河流健康状况级别在“较差”-“一般”-“较好”之间,其中76.5%河段的河流健康处于“一般”级别,水质理化参数、河岸带状况是主要的制约因子;城市化进程、河流整治等原因使得苏州河水系不同等级(苏州河干流、市级支流、区县级支流、镇村级支流)、不同流域区位(上游、中游、下游)以及不同用地类型(农田、城镇)下河流的健康状况存在一定程度分异,主要体现在河流水文参数、河流形态结构以及河岸带状况方面,而河流水质理化参数以及生物群落由于受到水文调度等区域性因素的综合影响,差异并不显著;相关分析结果显示RHI与RBPs生境指数(HI)、河床表层生境和河床泥沙组成等形态结构参数、河岸植被保护和河岸植被带宽度等河岸带指标呈极显著相关,与河床稳定性、河道水流情况以及河流形态改造指标显著相关;尽管河流生物群落对于河流水质理化参数具有较为明显的响应,但RHI和HI各项指标均与水质理化参数以及河流生物群落表现出较差的相关性。(5)以上海中心城区河流为例开展河流健康恢

复评估。基于传统水质参数的河流整治后评估结果显示,上海中心城区河流整治对各项污染指标削减效果显著,典型河道水质改善阶段性特征较为明显,但水体污染状况仍未得到根本遏制;基于不完善数据的理想目标对照法静态评估结果显示,上海中心城区23条河流整治后69.6%河段的河流健康处于“一般”级别,整治后河道水质理化参数距健康状况仍存在较大距离,中小河道水系连通性有待改善,河流形态结构亟需修复,河岸带空间尚待规划,生态群落仍需恢复:基于系列数据的简单前后对比法动态评估结果显示,中心城区23条整治后河流RHI 以及各表征参数均显著优于整治前,特别是中小河道在水文条件、河流形态结构以及河岸带状况等方面整治成效显著优于骨干河道,主要体现在水量状况、河流形态结构、河岸带结构完整性以及纵向连续性等指标。(6)结合河流健康评估结果和河流管理现状及趋势,给出上海地区河流健康的适应性管理对策。河流管理现状分析结果显示,现状调查方面,污染源复杂与现状调查系统性缺乏制约河流环境问题有效识别:目标设定方面,社会需求高度重视与河流健康缺乏关注影响河流系统健康的恢复;管理策略方面,工程倾向突出与水生态修复关注并存体现多元化特征;监测管理方面,动态评估滞后与公众参与缺乏限制河流整治效果维护:效益评估方面,尺度考虑欠缺与干扰程度偏大阻碍河流恢复持续性;基于此,提出整治目标的科学设定、综合系统方法的实施、适应性管理的应用、流域尺度的拓展以及全社会的共同参与等上海地区河流管理的重要方向;并以管理框架、管理目标、管理策略、管理机制为重点给出上海地区河流健康的适应性管理对策。【关键