云南牛栏江河流生态健康评估及对策

杨美临 农定飞 韩方虎 张昊

摘要河流生态健康评價不仅可以客观评价河流生态系统现状，还有助于决策者确定河流的管理活动，对于流域可持续开发和管理、产业结构合理布局、实现环境功能目标等具有重要意义。选取云南牛栏江为研究河流，采用多指标法对生态健康状况进行综合评价，分析影响河流生态健康的现存环境问题，并从开展河道治理及生态修复、推进农村农业面源污染整治、加大工业水污染源治理力度、加快流域陆域生态建设步伐、构建流域综合管理体系网络、划定并严守流域生态保护红线等方面，提出了生态健康保护对策，以期维护流域生态功能、逐步恢复河流水质、有效减缓生态压力，为其他河流生态健康发展提供借鉴。

关键词生态健康评估；多指标；对策措施；牛栏江

中图分类号S181文献标识码

A文章编号0517-6611（2017）16-0068-05

Ecosystem Health Assessment and Countermeasures on Niulanjiang River Basin in Yunnan Province

YANG Meilin1， Nong Dingfei1， HAN Fanghu2 et al（1. Yunnan Provincial Appraisal Center for Environmental Engineering， Kunming， Yunnan 650032； 2. Guangdong Electric Power Design Institute CO. Ltd. of China Energy Engineering Group， Guangzhou， Guangdong 510663）

AbstractThe ecosystem health assessment on river Basin can not only evaluate current situation of river ecosystem， but also assist decision makers to determine economic development in the river Basin， which plays significantly role on sustainable development and management， reasonable layout of the industrial structure and reaching environmental function objectives in the river basin. In this paper， Niulanjiang River Basin of Yunnan Province was selected to be comprehensively diagnosed the ecosystem health status by the way of multiindex approach. Existing environmental problems that affect the ecological health of the Niulanjiang River were explored and multiple countermeasures such as developing strict river regulation and ecological restoration， promoting remediation on nonpoint source pollution for rural agricultural areas， strengthening industrial water pollution control， speeding up the pace of land area ecological construction， building up a comprehensive management system of Basin， delineating and adhering to the ecological protection red line of the river were put forward. Results of the paper will give help to maintain the ecological function， gradually recover water quality， effectively reduce the ecological pressure on Niulanjiang River and provide a reference for improving ecosystem health of rivers in other regions as well.

Key wordsEcosystem health assessment；Multiindex；Countermeasures；Niulanjiang River

作為陆域生态系统物质循环和能量传输的载体之一，河流在人类文明的孕育和发展过程中发挥了举足轻重的作用[1]。自1972年美国水污染防治修正法提出河流健康概念以来，以河流生态系统的完整性、稳定性、多样性和恢复能力等自然属性来定义河流健康的概念得以广泛应用。进入20世纪90年代后，河流健康的定义除了自然属性外，还融入了维持经济社会可持续发展方面的社会属性，将健康的河流表述为系统内部物质循环和能量循环未受损害，具有合理的组织结构和良好的运转功能，对长期或突发自然或人为扰动表现出弹性、稳定性及一定的恢复能力，能够实现水资源合理分配，并对周边生态环境具有正向的调节作用[2-3]。科学评价河流生态健康状况，提出积极有效的对策措施，不仅有利于客观评价河流现状及存在问题，还有助于合理规划河流的管理活动，对维持河流可持续发展及区域生态环境建设具有重要意义[3-4]。云南境内的牛栏江河段已设有专项保护条例，开展了环境保护规划及综合整治工作，除了维持当地生态服务功能、补给净化滇池水质外，还承担了区域水资源开发及利用的重要服务功能，是一个集中体现开发和保护双重需求的典型流域。笔者通过对云南牛栏江生态健康进行科学评价，分析了影响生态健康的问题，提出了生态环境保护对策，以期为今后更好地实施流域生态环境保护提供借鉴。

1牛栏江概况

牛欄江位于云南省东北部，系金沙江右岸一级支流，流经昆明市官渡区、嵩明县、寻甸县，曲靖市的马龙县、沾益县、宣威市、会泽县，昭通市的鲁甸县、巧家县、昭阳区等10个县区和贵州省的威宁县，在云南省昭通市麻耗村附近注入金沙江（图1）。其中，牛栏江云南段全长440 km，流域面积13 672 km2，包括昆明、曲靖、昭通3市10个县（市、区）。牛栏江流域以沾益县德泽乡西泽河汇口为分界点，以上称为上游区，河长176 km，落差268 m，平均比降1.76‰，区内地形宽阔，人口密集，流域内的工业企业主要集中于该区域；分界点以下称为下游区，河长264 km，落差1 144 m，平均比降4.33‰，水能资源较为集中，蕴藏量约150万kW，流域已建小岩头、红石岩、天花板、黄角树水电站均位于下游区。云南牛栏江流域以农业种植为主要产业，城镇化水平低，农业人口约占总人口数85%。随着牛栏江保护条例的实施，相关部门对磷化工、电镀、造纸、焦化等重点行业及重点废水企业进行整治，自2011年以来，已淘汰、关停20余家重污染企业，完成寻甸工业园区、杨林工业园区等废水零排放工程[5]。目前，居民及农业用水是流域水资源利用的主体，农村面源污染为流域水污染物主要来源类型。

根据《全国主体功能区划》，牛栏江云南段流域上游属于国家重点开发区域中的“滇中地区”， 流域下游属于限制开发区（重点生态功能区）中的“桂黔点喀斯特石漠化防治生态功能区”。流域内主要的植被类型为半湿润常绿阔叶林、暖性落叶阔叶林、暖温性针叶林、干热性稀树灌木草丛、暖性石灰岩灌丛、常绿栎类灌丛及干热灌丛，流域平均植被覆盖度为57%。流域内受保护区类型多样，包括国家级自然保护区3个、省级自然保护区2个、州市级自然保护区1个、县级自然保护区1个、国家级森林公园1个、省级风景名胜区1个、州市级水生野生动物保护区1个、集中式饮用水水源保护区3个、牛栏江流域上游保护区1个，受保护区总面积约2 868 km2。云南牛栏江流域主要受保护区分布见图2。

2研究方法

现有河流生态健康评价方法主要有两大类，分别为预测模型法和多指标评价法[4，6]。其中，预测模型法主要通过单一物种对环境因子变化反映进行预测，但单一物种往往难以全面反映环境因子的变化，或因对某一环境因子的反映过于强烈而模糊其他信息。多指标方法是基于河流水文学、形态特征、河岸带状况、水质及水生生物等多个层次构建指标体系，通过对指标赋值后进行综合计算和评价，能够更加全面和客观地评价河流生态健康状况，难点在于多指标获取的难度大、耗时长、经费需求高。该研究参考流域生态健康评估技术指南[7]，结合牛栏江流域实际特点，构建牛栏江生态健康多指标评估体系，包括生境结构、水生生物、生态压力、生态格局、生态功能5个层面的16项指标（图3）。

水域生境结构、水域和陆域生态压力等指标数据主要通

过收集环境质量公报、控制断面水环境监测资料、污染源统计数据、社会经济年鉴等获取。污染源和社会经济数据统计以2015年为基准年，涵盖10个县市46个乡镇。水域水生生物指标主要通过收资和现场调查后利用统计学公式计算获取。陆域生态格局及生态功能指标采用分辨率为30 m的DEM数据，利用Arcgis 10.0空间Hydrology Modeling模块进行遥感分析，结合现场矫正后计算而得，并进行了2002、2015年遥感数据对比分析。在分析计算过程中，结合流域边界和行政边界进行了评估单元划分，单元分布见图4。各指标采用技术指南中标准公式按评估单元分别计算，再进行统计汇总。

最后全流域综合评价指数（WHI）由各评估单元水域和陆域健康指数加权求和而得，表征各评估单元和流域整体的健康状况。综合评价指数WHI =IWWW+ILWL。其中，IW为水域健康指数；WW为水域健康指数权重；IL为陆域健康指数；WL为陆域健康指数权重；IW和IL分别由上述指标体系中16项指数加权求和获得。根据WHI分值大小，将流域生态健康等级分为5级，分别为优秀（WHI≥80）、良好（60≤WHI<80）、一般（40≤WHI<60）、较差（20≤WHI<40）和差（WHI<20）。

3评估结果

流域各评估单元生态环境和开发建设活动较类似，不同评估单元评估结果略有差别，但总体类似。就牛栏江云南段全流域而言，水域及陆域生态健康评价等级总体均为一般，其中河道连通性和水质状况指数等生境结构相关指标成为水域生态健康最大制约因子，植被覆盖率和景观破碎度是影响陆域生态健康制约因子。流域相关指标评价等级和得分见表1。

3.1水域生境结构评价指标根据2010年以来常规断面水质监测资料，牛栏江水质明显改善，七星桥、德泽、小江、黄梨树等水质由Ⅴ类～Ⅳ类转为达标Ⅲ类甚至 Ⅱ 类[5]。但综合2012—2015年15个干支流断面监测数据，干流下游区水质监测数据均达标，上游区部分干流和果马河、杨林河、匡郎河等支流水质仍出现超标现象，化学需氧量、氨氮和总磷等为主要超标因子。经计算，全流域水质状况指数约60%，评价等级为一般。牛栏江上游区已建水库、灌溉取水坝等小型水利设施较多，部分河段甚至每间隔3～4 km建有1处小型水利设施；下游河段虽水利设施较少，但因水能相对集中，开发有小岩头、红石岩、天花板、黄角树等水电站。总体判断，河道连通性较差，河流枯水期径流量占同期年均径流量比例为0.77，评价等级为较差。

3.2水域水生生物评价指标该研究对江底、黄梨树、德泽、马龙河汇入上下游、果马河汇口6个断面开展水生生態现场调查，网捕渔获物27种，均属牛栏江历史记录鱼种，鱼类物种多样性综合指数0.73。经现场调查与历史资料对比判断可知，鱼类指示性物种保持率变化不大。同时，调查发现龙虱科、石蝇科、综蟌科、膀胱螺科等大型底栖动物13科，隶属3门5纲12目，平均生物量34 g/m2。大型底栖动物多样性综合指数、鱼类物种多样性综合指数、特有性或指示性物种保持率的评价等级均为一般。

安徽农业科学2017年

3.3水域生态压力评价指标尽管流域已建水资源利用构筑物较多，但设计规模及服务范围小，实际引水量低，全流域水资源开发利用强度为16%，受保护河段无河道挖砂现象，但局部河段承担涉水观光旅游服务功能，水生生境干扰指数为51，评价等级为一般。

3.4陆域生态格局评价指标2015年牛栏江流域植被覆盖率约57%，评价等级为一般。全流域暖性石灰山灌丛及园地等人工植被面积增加，下游区原生半湿润常绿阔叶林减少，說明植被受人为活动干扰较为严重，次生植被发育明显。德泽水库等上游区自然植被有所恢复，表明退耕还林及生态公益林营造等工程的实施切实发挥了生态效益（图5）。利用Fragstats进行计算得到，景观破碎度为0.73～0.82，评价等级为较差。利用自然植被结构完整性指数和自然堤岸比例计算，流域重要生境保持率为68%，评价等级为良好。

3.5陆域生态功能评价指标利用植被覆盖度、植被类型和不透水面积进行水源涵养功能计算，得到水源涵养功能指数为63，评价等级为良好。流域土壤侵蚀程度总体以微度、轻度为主，土壤保持功能指数为58，评价等级为一般。流域内自然保护区、风景名胜区、饮用水源保护区、森林公园等受保护区域面积合计2 868 km2，占流域面积的21%，评价等级为良好。

3.6陆域生态压力评价指标与2002年相比，2015年流域内建设用地比例变化不大，为1.2%，流域开发建设水平低，评价等级为优秀。流域以生活源和农业面源为主，COD排放量17 067 t/a，氨氮排放量2 230 t/a，污染负荷排放指数为0.85，评价等级为良好。

4影响生态健康的问题分析

该研究对反映水域生境结构、水生生物、水域生态压力、陆域生态格局、陆域生态功能、陆域生态压力6项河流生态健康状况的16项指标进行综合评价，得出云南牛栏江流域生态健康综合评价等级为良好偏一般，得分为64。评价结果表明，产业结构优化调整、重污工业企业整治、园区污水综合处理、城镇集中式生活污水处理设施的建设促进了流域水质的大幅改善，河道整治工程、小流域面山治理、生態公益林营造、退耕还林还草等工程的实施减缓了部分地区的生态压力，这些与牛栏江保护条例、牛栏江水环境保护规划等实施密切相关。但流域内仍然存在上游干支流河段水质超标、河道连通性较差、森林植被干扰、生态景观破碎化等问题。

4.1河道连通性较差和生态用水保障不足流域内大量水利水电拦水坝的修建使原有河段生境片段化，河道连通性较差，对上下游鱼类基因交流造成一定阻隔，同时对河流自净能力和纳污能力、河流网络有机体的迁移、水生生物群落的正常演替和水生生物的种群数量均会造成不利影响。此外，流域内特别是上游区小型水利设施多为当地自建，未设置生态放流专用设施，坝后河段的生态用水难以得到有效保障。

4.2生活面源污染尚未得到有效控制“十二五”期间流域内各县市均建成生活污水处理设施，城镇生活污水处理率为60%左右，但是流域内农业人口约198万，约占人口总数的85%，存在农村生活污水散排漫灌、农业废水直接排放等问题，农村面源污染也成为流域内最大的污染源类型。这与流域内农业规模化程度不足、科技种植业发展滞后及环保基础设施建设落后等有关。

4.3工业废水处理率有待进一步提高流域内近百家工业企业，其中大中型工业企业生产废水基本上得到处理后达标外排，但部分工业园区属老工业基地，存在雨季地表径流携带污染物入河现象，且老工业区整治、现有工业园区截污工作仍有待完善。此外，流域内家庭作坊式小企业缺乏行之有效的防污治污措施，存在未经处理废污水外排的现象。

4.4植被覆盖率较低和景观破碎化严重2015年整个流域植被覆盖率为57%，比2002年增加了7%，对于山区而言，该植被覆盖率仍属较低水平，存在原生常绿阔叶林等天然林面积缩减等现象。流域内现有农副业规模化发展程度不足，随着农业人口的持续增长，毁林造园、焚林开荒等资源不合理开发利用现象仍有发生，自然植被受人为干扰越趋强烈，生态恢复所选树种组成相对单一，流域整体陆生生态系统结构较为脆弱，小面积不连续开发导致景观破碎化现象突出。

4.5流域综合环境监管和科技能力薄弱跨行政区、跨行业的流域综合环境监管尚未建立，缺乏流域统一的环境执法及事故应急体系，对于重大生态环境问题的预警能力不足，污染综合治理的防控措施及解决问题的经验综合推广不够。同时，全流域系统的环保基础设施及污染源统计数据、环境质量监测数据、水生及陆生生态调查数据等环境基础信息库缺失，获取环境本底信息的难度大，且各项数据来源和统计尺度不一，有关流域综合治理和保护的系统性研究不足。

4.6受保护区分布不均，未形成约束性合力流域内受保护区类型多样，包括各级自然保护区、森林公园、省级风景名胜区、水生野生动物保护区、集中式饮用水水源保护区等10余个，但主要分布于流域上游区，下游区受保护面积较小，如西泽河流域受保护区的面积不足4%，流域内对于空间开发活动的约束限制不均，且不同类型的受保护区各自为政，甚至出现彼此交叉重叠，难以进行综合协调形成对流域保护与管控的合力。

5生态健康保护对策

基于上述分析，尽管云南牛栏江保护工作已产生一定生态成效，但为了解决现存生态环境问题，更有效改善河流健康状况，笔者从维护生态安全、恢复河流水质、减缓生态压力等多角度提出了对策建议。

5.1开展河道治理及生态修复遵循“尊重自然，保护优先”和“以自然修复为主，人工修复为辅”的原则，进行河流连通性恢复及生境修复，由大中型水利工程对较为密集的小型低坝水利设施进行功能替换，对未下泄生态流量的水电站和水利设施，须采取有效措施保障坝后河段的生态用水，在尽量保留河流蜿蜒性特征及自然景观格局的基础上进行工程性修复，修复工程应注重与河道岸线景观相协调，构建人工湿地和河岸植被缓冲带，实现河道沿线破碎生态斑块的合理连接。

5.2推进农村农业面源污染整治大力创建生态文明乡镇、文明村，完善污水收集处理、生活垃圾处置等农村环保基础设施，实现农村截污治污工程全覆盖，通过集中连片和分散处理的方式，对流域内农村生活污水进行收集治理，实施农村生活垃圾收集清运工程，提高垃圾收集和处理能力，建设分散式沼气池及生态公厕，因地制宜地采取人畜粪便处置工程，消除农村畜禽粪便污染，有效控制农村面源污染。

5.3加大工业水污染源治理力度落实工业进园要求，严格执行工业企业废污水零排放，鼓励在流域发展循环经济和低碳经济，建设环境友好企业，对于废弃工业场地进行风险评估和生态修复，最大限度地减少污染物排放。强化对家庭小作坊企业的清理整顿，完善环保手续和环保措施，对于特殊水污染物宜采取预处理和单独处理，其余与生活源类似废污水被纳入已有的社会化污水处理设施进行集中处理。

5.4加快流域、陆域生态建设步伐实施工程造林、退耕还林、石漠化地块造林、人工林抚育、水源林管护、低产低效林分改造等措施，重点包括上游水源区的防护林建设和下游生态脆弱区的水土保持林建设，同时完善干支流的两岸和主要库区的水源林体系。此外，对于水土流失较重的支流，开展优化能源结构、采取保土耕作模式等小流域治理模式，有效打造水土流失综合防治体系。水源涵养及水土保持林宜采用乡土树种，避免外来物种引入及物种单一化，实现陆域生态与河岸生态系统的良好衔接，兼顾生态功能性和景观美感度的统一。

5.5构建流域綜合管理体系网络统筹牛栏江流域经济、社会、环境协调发展，实施全流域统一规划管理和行政区域管理，将水资源管理和水污染防治管理相结合，设定科学的调查、监测和后评估方法和程序，逐步建立并不断完善流域信息化管理体系。推进环保科技创新，加强流域生态健康的基础研究工作，重视科技技术与成果的推广和转化，切实为管理体制提供技术保障，同时调动公众参与流域治理的积极性和协作意识，营造流域共建共管的良好氛围，有效搭建流域管理的立体化网络。

5.6划定并严守流域生态保护红线划定牛栏江生态保护红线，结合现有法定要求及生态系统完整性思考，制定严格的空间管制和生态格局，实施环境准入负面清单，将流域内现有受保护区分散管理要求集束形成合力。在生态保护红线框架的基础上，建立具有明确关键性指标和引导性内容的控制性详规，优化规划控制单元的产业结构与布局，做到生态视角与规划策略的有机融合，使生态格局有效落实于自然格局、建设格局与文化格局之中，建立生态红线政绩考核体系，归并生态补偿渠道并完善补偿机制，实现一套完整统一的河流生态健康管控体系。

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