鄱阳湖健康综合评价研究

贾海燕，朱 惇，卢 路

（长江水资源保护科学研究所，武汉 430051）

江河湖泊具有重要的资源功能和生态功能。加强河湖管理，是建设美丽中国、建立生态文明制度的迫切需要，是推进长江经济带建设和发展的必然要求。在经历了20世纪80年代以来长达30余年的经济社会快速发展时期，长江流域众多河流、湖泊均不同程度地承受着过度排污、过度引水、河道结构破坏、过度捕捞等多重胁迫，相应地出现了水质恶化、河道形态破坏、生境退化、水文情势改变以及重要或敏感水生生物消亡等问题，河流湖泊健康问题十分突出，严重影响河流湖泊对人类社会发展需求和生物多样性的支撑作用的发挥。由此可见，河湖生态系统保护及河湖健康维持日益成为全社会共同关注的重要问题。河湖健康是在河湖生命存在的前提下，人类对其生命存在状态的描述，它是一个极具社会属性的概念。将河湖健康评价作为有效的管理工具，对维护河湖健康，实现流域可持续发展具有重要的意义。国内外学者在河湖健康评价研究上有较多成果，英国、美国、澳大利亚等国家从水量、水质、生境、生物多样性等方面出发，提出了河湖健康的评价方法和指标[1-5]。我国学者也开展了河湖健康的时空特征研究、黄河流域健康评价研究、健康长江指标体系研究等[6-11]，都分别提出各自的河湖健康的内涵、河湖健康评价指标及评价方法等，但迄今尚未形成统一或公认的河流湖泊健康状况评价指标体系。因此，结合我国不同自然地理区域河湖生态系统的特征及经济社会发展背景，构建适用于特定流域和管理要求的河湖健康状况评价体系尤为重要[12]。

鄱阳湖是长江中游重要的自然通江湖泊，具有调蓄洪水、保障湖区工农业生产用水、维系生物多样性以及保持区域生态平衡等不可或缺的生态系统服务功能（图1）。三峡水库蓄水运行改变了通江湖泊水文情势，进而影响了鄱阳湖水资源供给、水环境和水生态状况。鉴于此，本研究通过对鄱阳湖水质、水量、水生态状况进行全面调查，从湖泊健康的生态完整性和社会服务功能两方面，分析其生态水文节律响应关系，水文过程、水质过程、水生态过程的相关关系，构建长江大型通江湖泊健康评估指标体系，诊断评估水域健康问题，探求影响其健康状况的因素，以期为鄱阳湖生态环境整治和资源开发利用提供科学依据。

图1 鄱阳湖位置及水系图Fig.1 The location and water system of the Poyang Lake

1 研究区概况

鄱阳湖位于北纬 28°22′-29°45′，东经115°47′-116°45′，地处长江中下游南岸、江西省北部，在湖口与长江连通，“高水是湖，低水似河”“洪水一片，枯水一线”是鄱阳湖的独特特点。鄱阳湖地处东亚季风区，具有降水量丰沛，地区分布不均，年内、年际变化较大等特点。湖区主要站点多年平均降水量为1 387～1 795 mm。鄱阳湖湿地是我国首批列入《国际重要湿地名录》的区域之一，湿地生态系统复杂多样，承载了渔业生产、水源涵养、水质净化、调蓄洪水、越冬候鸟栖息、珍稀鱼类动物保护、血吸虫病防控、生态旅游、航运等多种生态功能。鄱阳湖区土地肥沃、物产丰富、经济社会繁荣，在江西省占有重要地位。

2 数据与方法

2.1 研究数据来源

本文采用资料收集、文献筛选、现场监测和调查的方式，获取了2010-2014年鄱阳湖及环湖支流星子、赣江外洲、抚河李家渡、信江梅港、饶河和修水6个水文站的历史监测数据，蚌湖、东湖、牛山、蛇山、渚溪口等19个水质断面的历史监测数据，以及1980年以来鄱阳湖区水生生物相关的历史资料数据和2015年的浮游生物和底栖动物实地采样调查数据。

2.2 评价指标体系建立及其描述

河湖健康是在河湖生命存在的前提下对其生命存在状态的描述。河湖生命特性来源于其自然属性和社会属性。因此，河湖健康状况的标准应具备既满足河湖自身生命特征的维持和延续，又能为人类社会经济发展提供必要的服务功能[13]。本文参考了水利部《湖泊健康评估指标、标准与方法（试点工作用）》（2011年），结合鄱阳湖区域自然社会特征，综合分析各类评估指标与湖泊健康状况之间的关系及影响程度，从水文水资源、物理结构、水质、水生生物、湿地系统以及社会功能等方面构建大型通江湖泊的健康评价指标体系并确定各指标的权重。

（1）水文水资源表征

鄱阳湖水系复杂，承接五河来水注入长江，不同特征的水情有着不同的特性。湖泊水位随季节性洪枯水位而变化，而周期性地显露或淹没，使得鄱阳湖湿地生境具有高异质性和生态系统的独特性。研究中主要考虑鄱阳湖湿地水生生物生境完整性及鸟类栖息地的完整性。选取了湖泊最低生态水位满足状况和入湖流量过程变异程度2项指标作为评价区域水文水资源的表征参数。

①湖泊最低生态水位满足状况：湖泊最低生态水位是保障湖泊生态系统正常运行的生态水位的下限值。根据湖泊枯水期指示物种的生存条件确定湖泊最低生态水位，将湖泊评价年内一定周期的平均水位与湖泊最低生态水位比较，根据周期长短，赋予不同分值。

表1 最低生态水位满足程度评价标准表Tab.1 Evaluation standard for satisfaction degree minimum ecological water level(ML)

②入湖流量过程变异程度：由环湖支流入湖逐月实测径流量之和与天然月径流量的平均偏离程度表达。计算公式如下：

式中：qm为评估年所有入湖河流实测月径流量；Qm为评估年所有入湖支流天然月径流量；为评估年天然月径流量年均值，天然径流量按照水资源调查评估相关技术规划得到的还原量。

（2）物理结构表征

鄱阳湖岸线组成比较复杂，大致可分为基岩岸线、沙土质岸线以及堤坝岸线等类型。近40年来鄱阳湖湖泊面积呈明显萎缩趋势，受不同时期湖区的围垦情况、城市化等人为因素影响显著，反映出人类经济活动对湖泊岸线的干扰程度加大。选择湖滨带状况和湖泊萎缩状况2项指标综合反映物理结构健康状况。

①湖滨带状况：综合反映湖滨带稳定性、湖滨带植被覆盖度和湖滨带人工干扰程度。

②湖泊萎缩状况：受湖泊泥沙淤积、围垦的影响，湖泊容积不断减小。湖泊萎缩状况可按照下式计算：

式中，DC为评估年某水位下的湖泊容积，Dr为历史参考容积。

③湖泊水系连通状况：从水流通道、生物通道两个方面评价湖泊与入汇支流或出口的连通情况。

（3）水质状况

鄱阳湖是一个吞吐型湖泊，湖区水位的高低受流域河流来水和长江干流顶托双重影响，且汛期和非汛期湖泊形态有较大差异，具有“高水是湖，低水似河”的特点。研究中采用水功能区水质达标综合指数按照汛期和非汛期对研究区水质评价时段进行综合评估。根据水质参数达标分级标准，按照汛期和非汛期，分别计算满足不同水质标准的次数，得出该项参数的水质状况值。计算过程如下：

式中，I(indicator)ijm为某项水质参数在某个水期满足m水质等级的频率；Nijm为在评估年评估时段内某项水质参数满足m水质等级的次数；Wm为水质等级权重；Wnij,Weij,Wuij分别代表一般污染物、有毒污染物和富营养特征物质在某时段达到水功能区水质目标的水质状况值；Wij为某水期满足该类水功能区水质目标的水质状况指数；Wi为某水期水功能区水质达标指数；Uij为水质管理区面积；U为总面积；ai为水期权重，暂定为0.5；W为水功能区水质达标综合指数；m表示水质分级，即1，2，3，4，5；j表示水质功能区，分别为Ⅱ类水质管理区、Ⅲ类水质管理区、Ⅳ类水质管理区；i表示水期，分为汛期（4-9月）、非汛期（10月至次年3月）。

（4）水生生物状况

浮游生物、底栖动物都是反映湖泊健康的重要指标。本研究将浮游生物和底栖动物作为指示性物种，利用生物多样性指数来评价湖泊健康状况。

①浮游生物完整性指数：以浮游植物、原生动物、轮虫、枝角和桡足类浮游动物为研究对象，通过构建浮游生物完整性的评价方法，评估生物群落是对水体中各种化学、物理、生物因子的综合和直接的反映。计算公式如下：

式中，P-IBIr为评估样点底栖动物完整性指标赋分，P-IBIE为该样点浮游生物完整性指标最佳期望值。

②底栖生物完整性指数。以底栖生物多样性和丰富性、群落结构组成、耐污度（抗逆力）和营养结构和生境质量等，通过构建底栖生物完整性的评价方法，对测定的各种水质理化因子或生境定性评价得分进行相关性分析。计算公式如下：

式中，B-IBIr为评估样点底栖动物完整性指标赋分，B-IBIE为该样点底栖动物完整性指标最佳期望值。

（5）湿地生态系统指标

本研究以生态系统健康及压力-状态-响应模型为基础，综合运用遥感和GIS技术建立洞庭湖湿地生态系统健康评价模型。利用遥感影像、实地调查资料和社会统计数据等多源数据，主要从景观和湖区范围，较大尺度上选择合适的指标反映湿地生态系统健康状况，构建湖泊湿地生态健康评价指标体系（表2）。采用各单项指标的加权平均法计算湿地生态系统健康综合评价指数，计算公式如下。

式中，WEI为湿地生态系统健康综合评价指数，Wi为第i评价指标的权重，Xi为第i指标标准化后的值，n为评价指标个数。具体评估指标详见表2。

表2 湖泊湿地生态健康评价指标体系Tab.2 Evaluation standard for lake wetland health

（6）社会服务功能

本研究考虑鄱阳湖实际情况，从湖泊共性及个性问题出发，综合考虑研究湖泊开发利用程度、流域社会经济状况等因素，选择水资源开发利用率、防洪工程达标率、血吸虫病控制3项，综合反映湖泊满足人类合理需求的能力。

2.3 评价标准及指标权重确定

河湖健康的评价标准具有相对性，它是一个动态的标准，主要取决于河流湖泊的自然状况及人类社会的发展需求。本研究结合鄱阳湖实际情况，以水环境质量改善、生态多样性恢复、保证湖泊景观质量为湖泊管理目标，以鄱阳湖20世纪五六十年代健康状况为参照，参考其他研究的等级划分和评价标准阈值确立，将各指标得分定为理想状态、健康（较理想）、亚健康（不理想）、不健康（较差）、病态5个等级。同时，基于减少主观性判断，提高客观性和准确性的原则，采用定性与定量相结合的层次分析法确定权重。标准及各指标权重见表3。

采用分级指标评分法，逐级加权，综合评分，最终将鄱阳湖健康状况分为5级，即理想状态、健康、亚健康、不健康、病态。见表4。

表3 鄱阳湖健康评估指标体系Tab.3 The lake health comprehensive evaluation index system for the Poyang Lake

表4 鄱阳湖健康分类标准及描述Tab.4 The lake health classification criteria and description of the Poyang Lake

3 评价结果分析

采用上述研究方法，以2015年为基准年，对鄱阳湖健康状况进行综合评价，总赋分为64分。总体为健康（较理想状态），但接近亚健康（不理想状态）。各准则层赋分详见表5和图2。

表5 鄱阳湖健康评估赋分结果Tab.5 The lake health assessment result for the Poyang Lake

图2 鄱阳湖健康评估赋分雷达图Fig.2 The radar chart for the lake health assessment result of the Poyang Lake

3.1 生态完整性评价分析

鄱阳湖水文水资源状况为亚健康，其中最低生态水位满足程度较低。由于近年来鄱阳湖入湖沙量减少、湖区采砂及三峡水库蓄水导致长江湖口段河道冲刷等原因，鄱阳湖处于净冲刷状态，同流量下水位降低，对生态水位的满足程度影响较大。水位变化对鄱阳湖生态环境的意义更大，但近年来鄱阳湖水位特别是枯季水位下降较为明显，应引起足够重视。鄱阳湖物理结构状况为理想。湖滨带冲刷状况较为轻微，湖岸较为稳定，湖滨带的植被总体较好。1998年以后，由于长江倒灌泥沙减少，流域来沙量减少。同时由于受湖区采砂影响和退田还湖等政策实施，近年来鄱阳湖容积呈缓慢增大趋势。鄱阳湖湖湾的阻隔较严重，隔断了水流联系与生物通道，对局部生态环境造成一定负面影响。

鄱阳湖水质状况为健康。鄱阳湖区各水功能区水质状况总体良好，威胁饮用水安全的有毒污染物质无超标现象，总氮、总磷和氨氮是影响鄱阳湖水功能区水质达标的关键因子，主要威胁水体营养水平。鄱阳湖水生生物状况为亚健康。整个湖区的浮游生物完整性指数和底栖动物完整性指数空间分布差异较大。整体而言，湖区生态系统脆弱，生物多样性有降低的趋势。

鄱阳湖湿地生态系统状况为健康。近20年来鄱阳湖湿地生态健康基本呈缓慢退化趋势，现阶段已经接近亚健康状况。从空间上看，湖口深水通江连接区和西南部湖汊广布区的湿地生态系统健康状况较其他区域好，东北部湖面开阔区域、东南部信江入湖河口区域和南部湖面开阔区域湿地生态健康状况次之，西北部修水入湖河口冲积洲区、东部湖湾区域和西南部赣抚入湖河口区湿地生态健康状况较差。鄱阳湖湿地健康状况空间分布见图3。

鄱阳湖生态完整性赋分为62分，基本属于健康范畴，但已接近亚健康状态。

图3 鄱阳湖湿地生态系统健康状况空间分布Fig.3 The distribution for the lake wetland health assessment result of the Poyang Lake

3.2 社会服务功能评价分析

鄱阳湖环湖区水资源开发利用处于健康状态，还有一定的开发利用潜力。但从近年鄱阳湖区的供水量来看，随着环湖区经济社会发展的加快，环湖区的供水量呈现增加的趋势。鄱阳湖区的防洪状况为亚健康，湖区的防洪压力仍然较大，需要加大防洪工程措施的投入，同时加强非工程措施的建设和管理。虽然鄱阳湖区钉螺分布面积范围、钉螺的密度都得到了一定的控制，但湖区血吸虫疫情整体控制效果欠佳，需要继续加强湖区血防工程的投入。

总体而言，鄱阳湖社会服务功能赋分为68分，属于健康状态。

4 结论与讨论

本文结合长江中下游大型通江湖泊特点，划分评价单元，建立鄱阳湖健康评价指标体系，主要包括生态完整性、社会服务功能2个方面，共6个准则层、14个评估指标。评价结果表明，以2015年为基准年，鄱阳湖健康状态属于健康范畴内，但部分指标，如流量过程变异程度、湖岸带状况、湖泊连通阻隔状况和底栖动物完整性指数等指标的赋分较低，表明已存在潜在的不利影响，如不加以重视，鄱阳湖健康状况未来有变差的趋势，将对鄱阳湖区生态环境和经济社会可持续发展带来多方面、长期性影响。因此，必须重视鄱阳湖区生态系统修复和环境综合治理，加强对重点生态环境敏感区域的保护,建立和维护良好流域资源开发利用秩序，实现湖区水资源的永续利用与可持续发展。

本文在目前国内外河湖健康评估研究基础上，结合鄱阳湖水体自身特点，在水质、湿地以及水生生物等评估方面进行了补充与完善。在水质评价过程中，采用水功能区水质综合达标指标评估鄱阳湖水质状况，综合考虑了水质达标频次、超标程度和水期等因素，通过概率分析判别水质状况，增强了水质评价结果的可信度。评价时间尺度由瞬时断面水体理化特征扩充至年际累积影响分析。并考虑到鄱阳湖为国际重要湿地，是长江江湖复合生态系统的重要组成部分，发挥着巨大的调蓄洪水和保护生物多样性等特殊生态功能，为此开展了鄱阳湖湿地生态系统健康评价，将传统评估范围从水域和岸线，扩展至陆域，利用GIS技术从流域尺度探索性分析了湿地时空变化趋势和特征。

评价过程中，由于各项评估数据来源不同，难以保证数据在评估过程中的完整性和一致性，从而影响评价结果的代表性。部分指标目前难以获取完备的历史资料，无法对比评价。补充监测和历史数据的一致性制约了河湖健康评估方法的验证。因此有必要完善水文、水质、水生生物监测数据，为以后的河湖健康评估研究积累监测数据。