基于HQA 评分法的志丹县周河流域生境质量评价

叶忠臣

（汉中市南郑区碑坝水利管理站，陕西 汉中 723000）

0 引言

河道生境质量指代流域的生物和植物生存环境的质量[1]。现有研究中也将其看作流域整个系统中生物和植物存活必须的物化总和。河道是全部生态体系中的子体系，它是生物和植物生活的必须系统。在河流生态系统中，生物沿河流呈带状散布，构成不同于四周基质的植被带，包罗河流边沿带、河流漫滩、堤防等，和此中生物的生存环境。在垂直方向上，他们从水源地到出水口形成一个完整的生存环境。河道生境质量是河道两岸生态环境完整性与河道两岸生态健康的体现，也是河道生态治理所参考的重要标准，具备十分重要的现实意义[2]。

1 研究区概况

陕西省志丹县是延安市的下属县区，地处于陕西北部的黄土高原区。自然地貌发育较为完善，河网十分发育，据统计，志丹县境内共发育长度1 km 以上的冲沟和河流2055 多条，1 级支流187 条，2～4 级支流433 条。其中，黄河的三条支流为最大的河流，分别是洛河、周河与信子河，它们的流域面积都达到了1000 km2以上。由于黄土高原的特殊地理位置，使得志丹县境内的水土流失非常严重。

2 研究方法

英国学者首先提出河流生境调查法（RHS），它是一种调查和评价河流生态系统现状下质量的方法[3]。RHS 方法主要包括两方面内容，一类是通过分析和描述河流生境质量现状的方法来评判河流生境质量评价指数（HQA），第二类是研究在生产生活中的活动对河流生境影响的河流生境退化指数（HMS）。本文用此方法来评价周河的生境质量。

2.1 河流生境质量调查方法（HQA）

HQA 评分指标分别为H1～H10，见表1。每条河流设置多个监测断面进行调查和数据记录。参考表1 所列的各评分项目的具体评分指标，逐一进行科学的打分。在野外实地对各个监测河段进行详细的调查与打分之后，将表中的所有评分项目所得的分数相加，最终得到整个河段的评价值（HQA）。HQA 评分越高，说明河流生境质量越高。

表1 河流生境质量评价的指标与评分标准

2.2 河流生境退化指数方法（HMS）

河道生境退化指数（HMS）是评价人类活动对河道生境的扰动水平[4]。主要研究对象为河道两岸地带。HMS 方法对各种类型和级别河流均适用。根据评价指标和评分标准，对调查河段的人类活动参与程度进行调查和记录，得出各河段的生境退化值。HMS 评分越高，人类对河流生境的破坏越深，即河流退化越严重。HMS 评价指标见表。最后，将各指标的值相加得到生境退化指数的得分表2。

表2 河流生境退化指数的评价指标与赋分标准价

2.3 河流生态子系统健康评价

为避免HMS 和HQA 评价标准中某一评价指标得分过高，影响总分，进而对整个河流生境条件的评价产生偏差，基于HMS 和HQA 评分体系以及RHS 中HMS 和HQA 的相关评价标准，得到了新的评分体系。根据5 分制，重新分配了HQA 和HMS 的评价值。见表3、表4。

表3 HQA 赋值表

表4 HMS 赋值表

对河段的HMS 和HQA 总分进行重新赋值，得到能更全面描述河流生态健康状况的指标F 值。将河流健康状况分为五个等级。将HQA 和HMS 的得分换算成5 分制后，再求和，用字母F 表示，根据F 值的大小，河流生态健康状况见表5。

表5 河流生态健康状况等级表

3 评价结果

3.1 调查结果

2019 年7 月23 日～30 日在周河流域内共选取16 个河段进行河流生境调查，按照河流的分段方式以及调查的实际情况将周河在总体上分为三大区段，编号分别为上游12～16，中游6～11，下游1～5，图1。

图1 周河调查点布置图

表6 周河河段调查结果表

由表6 可知，将河道生境质量定量分级评价，周河流域河段的HQA 大于54 的“优”河段共有6 段；介于47～53 之间评价为“良”河段有5 段；40～46 之间评价为“中”河段为4 段，32～39 之间的“差”河段为1 段。HMS 评价值显示，在流域下游编号为1～6 的区域，受人类影响较为良好。接近县城的流域附近，评分均大于20，人为干扰河流的情况较为严重。流域上游的河流退化程度较低，接近于自然状况。

表7 周河健康状况表

图2 周河生境沿程变化趋势

图3 周河生境质量评价统计表

由表7、图2、图3 可以看出，通过人为活动对河流生境的干扰特征和HQA 以及HMS 和F 值上看，周河上下游所调查的各河段河流生境状况都较好，中游受到县城人类活动干扰较为严重，质量情况较差。但加固河岸的现象也较为普遍存在，进而对河流生境有一定影响。

3.2 调查结果分析

3.2.1 主成分分析

主成分分析结果，见表8，志丹县周河生境质量指数表（H1、H3、H5、H6、H7）作为第一主成分，解释了各评价体系中95.330%的信息；第二主成分主要反映在H4、H9、H10 上，指标体系的第二主成分对河流生境质量影响不大，以H2 为评价主体，HMS 的第三主成分对周河生境影响最小，对HQA 的贡献率最低。分析表明，HMS 的S1、S2、S4、S5、S9、S10、S12，7 个因子作为第一主成分，解释了所有评价指标中95.413%的信息，能够反映质量调查的空间布局特征。S3、S6 和S8 作为本研究的第二主成分，对结果影响不大，S7 作为第三主成分，对河流生境退化指数的贡献率最低，说明人工河床对调查河段河流生境变化的解释能力较差。原因可能是人工河床调查河段发生频率很低。

表8 周河生境质量指数与生境退化指数主成分分析结果

续表8

河流生境退化指数间的kmo 检验系数为0.625，大于0.5；Bartley 球度检验值为273.44，为显著水平；相应的关联概率为0，小于指定的显著水平0.05。因此，代表周河生境退化指数的指标适用于主成分分析，有效地揭示了其空间分布规律。

3.2.2 回归分析

图4 回归分析图

表9 回归分析表

回归分析结果见图4、表9，可以看出，HQA 和HMS 存在着显著的负相关关系，表现在人工对河流的干扰力度越大，河流的生境质量就越差。

4 结论

根据河流生境调查法RHS 对志丹县周河流域的生境做出评价，结果显示，评价为“极差”河段占比0%，“较差”河段为25%，“一般”河段为25%，“良好”河段为38%，“健康河段为12%”。生境质量较差的河段均集中在流域中部，县城区域。利用主成分分析法分析得知HMS 的S1、S2、S4、S5、S9、S10、S12七个因子作为第一主成分对所有评价指标中的95.413%的信息进行了解释，能够反映出质量调查的空间布局特征。利用回归分析法分析得知，HQA 和HMS 存在着显著的负相关关系。本文仅对周河流域划分了16 个河段进行评价，可以从宏观上来表现流域的整体质生境质量，如需要更精细的数据，还应对该流域进行更精细的划分。