河流健康综合评价在小城镇河道治理中的应用

宋晓兰 张洁 钱冠超等

摘要基于江阴市2012～2013年4条应用不同综合治理措施的小城镇河道的监测数据，建立具有河流水文、河流形态、河岸带状况、水质理化参数、河流生物5个一级指标16个二级指标的河道健康评价指标体系，对河道治理后的恢复效果进行评估。结果表明，4条河道的健康状况级别在差～一般～亚健康之间，冬季低温、枯水期差于夏季高温、丰水期。按照健康指数恶化序列，依次为沿山河、团结河、华士河和花家浜。河流形态、河岸带状况、水生生物是河流健康主要的制约因子。

关键词河流健康综合评价；小城镇；河道修复；江阴

中图分类号S181.3文献标识码A文章编号0517-6611（2014）23-07967-04

基金项目江苏省科技厅自然科学基金项目（BK2011187）。

作者简介宋晓兰（1980- ），女，江苏无锡人，工程师，博士，从事环境生态监测与评价方面的研究。

收稿日期20140707在城镇形成和发展的过程中，河流作为重要的资源和环境载体，对城镇的经济发展和生态建设起着重要的作用。城镇河流界于天然河流和人工渠之间，具有其独特的水力特性，即河流普遍较浅，河道顺直，水量小，流速慢，这些水力特性决定了城镇河流环境容量小、生态脆弱[1]。然而，近30年来，随着我国工业化和城镇化的迅猛发展，城镇河流水质发生黑臭现象，自然生境受损，导致河流健康受损，生态功能丧失[2-3]，因此对城镇河道进行生态恢复刻不容缓。

河道治理的主要目标是实现其自净能力，而这与河流生态系统的健康密切相关[4]。国内外大量研究表明，仅仅强调水的物化性质，忽视河流水资源的生态功能，其结果是水体达到水质标准，而河流功能却未得到有效恢复。因此不仅要考虑化学指标，更要考虑水文指标、栖息地质量和生物多样性及完整性等[5-8]。然而，虽然目前有大量的物理、化学、生物技术应用于河道治理[9]，工程的目标定位却常常局限于水质的净化，而且对项目后评估（后期监测）缺乏足够重视，从而影响了河道修复工程的实际效果和长效管理[10-11]。

江阴市北临长江，南近太湖，是全国著名的经济发达地区。江阴市区域内水体资源丰沛，江河水网密布，随着工农业生产和城镇化的高速发展，河道水质日趋恶化[12]。20世纪90年代末以来，江阴开始实施地区水网规划重建以及河道综合整治工作，投入大笔资金用于河道周围污水管网建设、河道清淤、引清调水和生态修复工程[13]，但实践过程中仍然以河流河段为关注重点，缺乏河流生态系统的全面表征，水质理化参数多为评价河流生态系统的唯一指标。为此，该研究以江阴境内4条应用不同综合治理措施的小城镇中心河道为研究对象，应用河流健康综合评价指数法对其治理后的恢复效果进行评估，以期为该区域的中小河道管理及河道恢复提供参考。

1材料与方法

1.1研究河道概况与样点设置选择江阴境内4条近年来已采取修复治理措施的小城镇河道，河道主要治理措施和开始实施年份见。根据采用的河流健康综合评价指数的组成因子，每条河道选取3个采样点（分别为进水口、治理工程段和出水口），于2012年8月和11月调查评估河道生境条件，并采样分析水质理化参数、底栖动物和浮游藻类。

研究河道治理措施

河道名称河长∥m治理措施实施年份花家浜

2 600

微生物综合技术（投加菌剂、曝气、填料悬挂）2008

团结河3 770生态浮岛，底泥疏浚2009华士河5 400截污、清淤、调水和生态浮岛2006沿山河6 640清淤，调水工程2011

1.2样品采集与测定

1.2.1理化参数测定。水温和溶解氧（DO）采用手提式YSI58型溶解氧测定仪现场测定，同时采集500 ml左右混合水层水样，运回实验室分析。氨氮（NH3N）、总磷（TP）及高锰酸盐指数（CODMn）用SKALAR SAN++连续流动分析仪测定。

1.2.2藻类采集与测定。浮游植物定性样本用25号浮游生物网采集，用采水器取1 L混合均匀后的定量样品，现场加1%鲁哥氏液固定，回实验室后经48 h沉淀浓缩至30 ml，取0.1 ml浓缩样品于计数框内，在40×10倍显微镜下用视野法计数，一般计数50～100个视野，使所得细胞数在300以上。由于浮游植物的比重接近1，故可以直接由浮游植物的体积换算为生物量（湿重），即生物量为浮游植物的数量乘以各自的平均体积，单位为 mg/L，单细胞的生物量主要根据浮游植物个体形状测量分析。

1.2.3底栖动物采集与测定。底栖动物定性样品用矩形底拖网和杆持式D型网采集，定量样品（底泥）用1/16 m2改良彼德逊挖泥器采集，现场用40目底栖分样套筛分筛底泥，75%乙醇溶液固定，分装入样品瓶，带回实验室进行计数和种类鉴定。鉴定时尽可能至较低的分类单元，在标本有损坏的情况下，一般只统计头部，不统计零散的腹部和附肢。

1.3河流健康综合评价方法

1.3.1评价指标体系。参考吴阿娜等[11]构建的河流健康评价指标体系，选取河流水文、河流形态、河岸带状况、水质理化参数以及水生生物指标共5个一级指标，并细化为16个二级指标。

河流健康综合评价指标体系及权重

一级指标权重二级指标权重河流水文指标0.222流速0.250 水量0.750 河流形态指标0.111河道改变0.111 河岸稳定性0.111 河流護岸形式0.333 河床稳定性0.111 弯曲程度0.333 河岸带指标0.111河岸带宽度0.143 结构完整性0.429 纵向连续性0.429 水质理化指标0.222溶解氧0.250 总磷0.250 氨氮0.250 化学需氧量0.250 水生生物指标0.334浮游藻类0.400 底栖动物0.600

1.3.2评价标准。以与河流自然状态的接近状态为标准，采用计算与定性描述相结合的方法，确定指标的级别评分标准，大部分指标采用5级分值（0～4之间），少数采用3级、4级。被污染、改变的程度越小或者越接近自然状态，则该指标的分值越高；反之分值越低。其中河流水文、河流形态、河岸带状况指标的评价标准参见文献[14]。水质理化参数中溶解氧、总磷、氨氮和化学需氧量4个指标以《地表水环境质量标准》为评价标准，将地表水Ⅲ类设为最优标准，定为4分，水体黑臭状态为最差状态，定为0分。底栖动物根据科级生物指数（FBI）进行评判，浮游藻类根据Shannon-Wiener多样性指数（H）进行评判，评价标准见[14-15]。

1.3.3计算评价分值。采用层次分析法确定各级指标权重[16]，然后利用加权平均法计算各项一级指标和综合分值，同时根据各项一级指标的分值分析河流健康的限制因素。所得評价分值仍在0～4之间，将得分划分为0、（1～0）、（2～1）、（3～2）、（4～3）共5个等级，分别代表河流健康状况极差、差、一般、亚健康和健康。

水生生物二级指标评价标准

评价标准H值[14]FBI值[15]00～1≤4.2811～24.28～4.4622～34.46～4.8433～44.84～6.024>4>6.02

2结果与分析

2.1综合评价结果4条整治河流健康水平计算结果表明，12个监测点两次调查（2012年8月和11月）的河流健康综合指数（RHI）基本分布在0.95～2.57内（），对比综合评分评估标准，河流健康状况级别在差～一般～亚健康之间，未发现属于非常差以及非常好级别的断面。总体来说，冬季低温、枯水期河流的健康状况要差于夏季高温、丰水期河流的情况；沿山河健康指数相对最高（1.98～2.57），团结河次之（1.68～2.44），华士河再次之（1.18～2.39），花家浜最低（0.95～1.40）。4条治理河流的健康评价源于整治措施、土地利用方式、气温降水等差异，4条治理河道以及河道内不同点位之间RHI存在一定程度的差异。仅仅实行微生物制剂投加、人工曝气措施的花家浜，RHI明显小于其他河道；华士河和团结河都开展了底质清淤和生态浮岛，但是华士河定期实行调水，其RHI反而比团结河低，说明河流生态环境健康受调水水质影响较大；沿山河实行了截污、清淤和调水，其RHI最佳。

2.2一级指标比较分析结合野外调查和评价结果，对水文参数、河流形态结构、河岸带状况、水质理化参数以及生物群落结构等5项一级表征指标进行比较分析（、3）。2013年8月4条治理河道一级指标生态健康状况2013年11月4条治理河道一级指标生态健康状况就各个河道分别来看，团结河河流水文指标得分较高，说明水流条件较好、水量也较为充沛；河流形态和河岸带状况则得分较低，这应该是由于河道渠化、河床清淤、硬质护岸建设等人为河道改造导致，工程点2马圩闸相比工程点1秦望桥，位于河流下游，河岸带植被覆盖较多，因此得分相对较高；水生生物指标与理化指标对照点得分都低于工程点。与团结河类似，沿山河水文指标得分较高；河流形态和河岸带状况相对较低，且对照点得分高于或接近于工程点，说明工程区内河道改造影响较大；水质理化参数3个点位差异不大；水生生物得分相对最低，主要是由于底栖动物评分多为0分，这反映了沿山河的水生生物栖息地遭到破坏。花家浜河流健康一级指标中，水生生物评分很低，11月3个点位都为0分，8月对照点为0分，工程点也只有0.2分，可见生物多样性和指示指数都较低；河流水文、河流形态和河岸带状况都没有点位差异，且得分都不高，表明河流流动状况、形态结构和河岸土地利用方式受到人工干扰较大；水质理化参数对照点得分明显低于工程点得分，表明整治工程对水质有提升作用。华士河对照点的河流水文指标得分高于工程点得分，而河流形态和河岸带状况没有差异，水质理化参数8月对照点得分稍高、11月则稍低于工程点得分，水生生物参数与水质理化参数分布特征类似。

42卷23期宋晓兰等河流健康综合评价在小城镇河道治理中的应用3结论

（1）4条整治河流12个监测点的河流健康综合指数基本分布在0.95～2.57范围，相应的河流健康状况级别在差～一般～亚健康之间。河流健康状况RHI在冬季低温、枯水期河流要差于夏季高温、丰水期。按照健康指数恶化序列，依次为沿山河、团结河、华士河和花家浜，表明河流仍需要采取措施进行进一步修复。

（2）对一级和二级指标的深入分析可以发现，河流形态结构受损突出（主要是护岸渠化、河床淤积等）、河岸空间有待拓展和规划、水体有机污染严重（尤其是氨氮超标）、生物群落多样性有待提高是研究河道治理存在的主要问题，河流形态、河岸带状况、水生生物是河流健康主要的制约因子。

参考文献

[1] 张展羽，卢敏，朱成立.城镇河道的水生态环境建设和保护[J].灌溉排水学报，2004，23（6）：18-20，33.

[2] 宋庆辉，杨志峰.对我国城市河流综合管理的思考[J].水科学进展，2002，13（3）：377-382.

[3] 杨凯，袁雯，赵军，等.感潮河网地区水系结构特征及其城市化响应[J].地理学报，2004，59（4）：558-564.

[4] OJEDA M I，MAYER A S，SOLOMON B D.Economic valuation of environmental services sustained by water flows in the Yaqui River Delta[J].Ecological Economics，2008，65：155-166.

[5] ANN L R.Restoring Streams in the Cities：A Guide for Planners，Policy Makers，and Citizens[M].Washington D C：Island Press，1998.

[6] BARMUTA L A.Imperiled rivers of Australia：challenges for assessment and conservation[J].Aquatic Ecosystem Health Manage，2003，6（1）：55- 68.

[7] YUTAKA T，JUHA I U.Evolution of river management in Japan：from focus on economic benefits to a comprehensive view[J].Global Environment Change，2004，14（S2）：63-70.

[8] 尚宏琦，鲁小新.国内外典型江河治理经验及水利发展理论研究[M].郑州：黄河水利出版社，2003.

[9] 邹丛阳，张维佳，李欣华，等.城市河道水质恢复技术及发展趋势[J].环境科学与技术，2007，30（8）：99-102.

[10] 吴阿娜，车越，张宏伟，等.国内外城市河道整治的历史、现状及趋势[J].中国给水排水，2008，24（4）：13-18.

[11] 吴阿娜，杨凯，车越，等.河流健康评价在城市河流管理中的应用[J].中国环境科学，2006，26（3）：359-363.

[12] 顾祖恩，徐军伟.江阴市镇村河道长效管理的实践与思考[J].江苏水利，2006（8）：36-39.

[13] 钱祥源，吴品芳.浅谈县级河道管理[J].江苏水利，2003（3）：19-20.

[14] 吴阿娜，车越，徐启新，等.上海地区河流健康评价方法探讨[J].生态与农村环境学报，2007，23（4）：90-94.

[15] 孙小玲，蔡庆华，李凤清，等.河流健康综合评价指数法的改进及其在昌江的应用[J].生态与农村环境学报，2011，27（6）：98-103.

[16] 王琳，宫兆国，张炯，等.综合指标法评价城市河流生态系统的健康状况[J].中国给水排水，2007，23（10）：97-100.