南四湖健康评估及问题探讨

赵艳红，徐小松，罗煜宁，于百奎

(1.沂沭泗水利管理局，江苏 徐州 221018;2.河海大学，江苏 南京 210098)

河湖健康应该是河湖自然结构状况、生态环境功能和社会服务功能的均衡健康[1]。开展河湖健康评估工作，可为建设河湖健康保障体系提供有力支持。随着工业文明的兴起，人类对河湖开发利用及干扰程度显著增加，河流生态系统逐步退化，河湖健康问题迫在眉睫。

2006年，耿雷华[2]等探索性的提出了健康河流的评价标准；2007年，吴阿娜[3]等对上海地区河流健康评价方法进行了探讨；2010年水利部建立了统一、全面的河流、湖泊健康评价体系[4- 5]，在全国开展重要河湖健康评估试点工作。近年来，我国学者对不同水体开展了河湖健康评价研究，张浩[6]等对海河流域河湖健康进行了评估，探索适宜海河流域的河湖健康评估技术体系；周娅[7]等以太湖为例从河湖健康评估实践角度，分析了太湖流域水系治理现状及问题；王贺[8]对水生态文明试点城市建设效果综合评估指标确定及其量化方法进行了研究；何海吉[9]以四川省西充县为例，基于模糊层次分析法对水生态文明进行了综合评价；关艳庆[10]对太子河进行了健康评价，并提出了保护对策。

南四湖位于山东省，地处华北平原与黄淮平原交界区域。由南阳湖、独山湖、昭阳湖和微山湖等4个串联湖泊组成[11]，是我国北方东部平原地区最大淡水湖，不仅是山东省重要的水源地之一，也是集防洪、除涝、水产、航运、旅游等功能于一身的多功能湖泊。近年来，随着地区经济不断发展，南四湖出现了诸多问题：湖泊调蓄能力变差，水质污染严重，湖泊多处严重淤积，水土流失等。这些问题容易诱发一系列生态环境地质问题及生态问题，如不加以控制和改善，势必会对地区的水资源利用和工农业经济发展产生制约作用，无法实现南四湖的可持续利用。从湖泊保护和水资源可持续利用角度出发，开展南四湖健康评价对促进区域生态环境的良性循环、保护南四湖流域水资源具有重要的现实意义。本文对南四湖入湖流量变异程度、湖岸带调查、河湖连通状况、水资源开发利用、防洪、公众满意度等指标进行了评估与讨论。

1 评估方法及等级

1.1 评估方法

1.1.1南四湖入湖流量变异程度

入湖流量过程变异程度指环湖河流入湖实测月径流量与天然月径流过程的差异。收集南四湖主要入湖河流代表站2017年实测月均径流量、代表站控制断面以上的耗水量、蓄变量、引水量等资料，根据天然径流还原的相应规范和技术要求，计算南四湖主要入湖河流代表站2017年的天然径流量。在计算各代表站天然径流量的基础上，依据流量变异程度指标，计算南四湖入湖流量变异程度，并予以赋分和评价。

1.1.2湖滨带调查

湖滨带状况评估包括：湖岸稳定性、湖滨带植被覆盖率、湖滨带人工干扰程度三个方面。

岸坡稳定性根据湖岸侵蚀现状评估。评估指标包括：岸坡倾角、湖岸高度、基质特征、岸坡植被覆盖度和坡脚冲刷强度； 湖滨带植被覆盖度重点评估湖滨带陆向范围乔木(6m以上)、灌木(6m以下)和草本植物的覆盖状况；湖滨带人工干扰程度是对湖岸带及其邻近陆域典型人类活动进行调查评估，并根据其与湖岸带的远近关系区分其影响程度。

1.1.3河湖连通状况

河湖连通状况重点评价主要环湖河流与湖泊水域之间的水流畅通程度。调查收集南四湖主要出入湖河流闸坝建设及调控状况、断流情况；分析计算2017实测出入湖径流量与多年平均实测年径流量，以及主要入湖河流水质达标情况。根据调查分析所得数据，对主要环湖河流逐条进行河流顺畅状况判定及赋分。

1.1.4水资源开发利用指标

收集南四湖流域现状开发利用情况，根据水资源综合规划、水资源公报等相关资料，分析计算南四湖流域地表水资源量及近三年的地表水供水量。计算南四湖地表水资源开发利用率，并采用概念模型公式对水资源开发利用指标进行赋分。

1.1.5防洪指标

选择湖泊防洪工程完好率作为湖泊防洪评价指标。收集南四湖堤防概况、环湖口门工程现状及设计资料，防洪工程现状及规划防洪标准，分析堤防闸坝完好情况，堤防工程达标率和环湖口门工程达标率。

1.1.6公众满意度指标

公众满意度反映公众对评估湖泊景观、美学价值等满意程度。该指标采用公众参与调查统计的方法进行。对所在地区的公众，当地政府、水利、环保等相关部门发放公众参与调查表，通过对调查结果统计分析，确定评估公众对水库的综合满意度。

1.2 评估等级

健康状况评估中，100～80分为理想状态(优)，80～60分为健康(良)，60～40分为亚健康(中)，40～20分为不健康(差)，20～0分为病变状态(劣)。

2 指标计算与评估

2.1 南四湖入湖流量变异程度指标计算与评估

根据南四湖18条主要入湖河流2017年逐月天然径流量还原计算成果及实测径流量资料，依据以下入湖流量变异程度计算公式：

(1)

(2)

(3)

(4)

经计算，南四湖入湖流量变异程度指标计算值为3.84，见表1。根据南四湖入湖流量过程变异程度指标赋分标准，见表2，进行赋分，南四湖入湖流量过程变异程度指标赋分为7.7分。

2.2 南四湖湖滨带调查指标计算与评估

图1 南四湖湖滨带调查断面示意图

确定本次湖岸带调查监测10个监测点位，如图1所示。湖岸带状况现场调查、监测分别于2018年汛前、汛期各进行一次。将汛前、汛期湖岸带状况赋分平均后得出南四湖湖岸带状况2018年整体赋分。南四湖湖岸带状况赋分为39.0，其中岸坡稳定性、湖岸植被覆盖度、湖岸带人工干扰程度三项分指标赋分别为52.1、20.1、59.0，见表3。

表1 南四湖入湖流量变异程度指标计算表

表2 南四湖入湖流量过程变异程度指标赋分表

表3 南四湖湖岸带状况赋分计算表

2.3 南四湖河湖连通状况指标计算与评估

在17条有实测资料的环湖河流基础上增加界河、洙水河、郑集河、大沙河、鹿口河等5条较大入湖河流作为赋分的主要环湖河流，其中郑集河、大沙河入湖口附近设有水闸控制。对于无实测资料的环湖河流，入湖口附近未设置水闸控制的视为全年顺畅；入湖口附近设有水闸控制的河流则根据2017年断流阻隔时间对河流顺畅状况赋分。采用水文比拟法得到无实测资料河流各月径流量和年径流量数据。环湖河流连通状况赋分按式(5)计算。

(5)

式中，NS—主要环湖河流数量；Rn—2017年环湖河流地表径流量；Wn—各主要环湖河流河流顺畅状况赋分；RFC—河湖连通性赋分。

经计算，2017年南四湖河湖连通状况赋分为13.2分，见表4。

表4 南四湖河湖连通状况赋分计算表

2.4 南四湖水资源开发利用指标计算与评估

根据南四湖1956—2010年系列多年平均水资源量及近3年供水量的平均值来计算南四湖水资源开发利用指标，经计算，南四湖地区地表水资源开发利用率为76.8%，见表5。按照概念模型公式计算水资源开发利用指标赋分，水资源开发利用率超过60%得0分，因此南四湖水资源开发利用指标赋分为0分。

表5 南四湖流域地表水资源开发利用率

2.5 南四湖防洪指标计算与评估

选择湖泊防洪工程完好率和湖泊蓄泄能力作为湖泊防洪评价指标。其中，南四湖防洪工程完好率为91.5%，赋分82.5分；南四湖蓄泄能力为100%，赋分100分。根据湖泊防洪指标变量表，见表6，按指标式(6)

FLDr=FLDEr×FLDEw+FLDVr×FLDVw

(6)

式中，FLDr—湖泊防洪评价指标赋分；FLDEr—湖泊防洪工程完好率指标赋分；FLDEw—湖泊防洪工程完好率指标所占权重；FLDVr—洪水调蓄能力指标赋分；FLDVw—洪水调蓄能力指标所占权重。经计算，南四湖防洪指标赋分为94.8分。

表6 湖泊防洪指标变量表

2.6 南四湖公众满意度指标计算与评估

采用公众参与调查统计的方法进行。对评估南四湖所在地区的公众，当地政府、水利、环保等相关部门发放公众参与调查表，通过对调查结果的统计分析，公众对南四湖的评估在基本满意到满意之间，综合确定公众对南四湖的评估赋分为：78分。

3 结论

本文根据《湖泊健康评估指标、标准与方法(试点工作用)》，对南四湖入湖流量变异程度等指标进行了评估，得出如下结论。

南四湖入湖河流入湖流量变异程度指标计算值为3.84，赋分为7.7分，健康状况为病变状态，表明南四湖水文情势受人类活动影响的程度比较大；湖岸带状况赋分为39.0分，健康状况为不健康；河湖连通状况赋分为13.2分，属于连通性比较差的状况，健康状况为病变状态；地表水资源开发利用指标赋分为0分，健康状况为病变状态；防洪指标赋分为94.8分，健康状况为理想状态；公众满意度指标赋分为78分，健康状况为健康。

4 存在问题及建议

(1)入湖河流月径流量还原计算中，数据资料来源于水文年鉴水量调查成果，还原方法采用水文计算中计算天然径流的传统方法-分项还原法，计算成果符合计算规范，但是由于南四湖流域涉及引黄及南水北调等工程，例如梁济运河后营站等，情况复杂，受人类活动影响较大，传统的方法与南四湖入湖流量变异程度分析不协调，导致入湖流量变异程度赋分偏低。建议今后继续探讨更适合南四湖入湖流量变异程度分析的天然径流还原方法。

(2)湖岸带状况现场调查监测手段较为传统，获取的数据类型较单一，数据量较少，直观展示仍然以图片或照片为主。建议探索无人机、卫星遥感等先进监测手段与大数据、GIS等信息处理技术相结合的方式，从全湖尺度及时获取湖岸带变化动态，提高数据的多样性和连续性。

(3)南四湖沿湖众多取水口门，大部分未建立取用水监管设施和取水计量监测设施，取用水资料收集难度大，取用水情况难以掌握。建议补充完善南四湖水资源监控能力建设，建立完善的水文水资源监测体系，提高水资源监测、计量监督和信息化管理水平，实现对取、用、耗、排水的动态监测和全过程管理。