锦江水生态现状综合评价研究

江嘉荔，何正普

(四川省成都水文水资源勘测中心，成都，611130)

0 引言

随着城市化进程的加快，城市滨河的水生态条件受人类活动影响将更加突出[1]，研究和准确把握城市滨河水域的水生态现状，进而开展有针对性的水生态保护和相关水环境治理等，具有十分重要的意义。

目前，国际国内关于河流水生态系统的分析研究方法较多，重点着眼于水域或岸际的水生态单因子影响变化研究居多，系统评判并形成综合评价结论不够。城市滨河的水生态系统受沿程人类活动影响往往是综合的，特别是城市岸线的人工渠化、河流水系沿程筑坝拦水、分流造景以及其他干预等，对河流水生态基流、河流纵向连通性、水质优劣程度，以及自然河岸带的扰动等，对河流水生态构成了综合性影响。为此，本文将以成都市城区河流——锦江为例，对锦江水生态现状综合评价。

1 锦江流域概况

1.1 水系特征

锦江是岷江在都江堰灌区的内江分支水系，由主源府河和次源南河两河段构成，分别始于内江分流水系的柏条河和走马河，其中，府河河段自西向东南绕成都市老城区，南河河段自西向南绕成都市老城区，两河段在成都市的合江亭处(望江楼水文站)汇合后，南流至黄龙溪下游(眉山市彭山区江口镇)汇入岷江(见图1)。

图1 锦江流域水系示意

锦江干流长约150km(含南河河段)，流域集水面积约1878.42km2。据河网调查，河流穿行至成都市老城区前，其沿程除有部分灌溉水闸布设并季节性分流灌溉外，基本维系着自然水生态特征。河流入城区后，受早期城市建设布局、社会经济相关活动等影响，对部分河段的自然水生态条件带来了不同程度的干扰。

1.2 水资源禀赋条件

锦江水资源的补给形式包括两类：一是来自当地天然降水形成的水资源量(地表径流及浅层地下水)；二是通过都江堰灌区调度引入上游岷江水源。其中，岷江引入水量受都江堰灌区的年度水资源配置调度计划和沿程各闸门控制而变化。

据《四川省水资源调查评价》的多年平均降水量等值线分布情况，锦江多年平均降水量约914mm(与全省平均值相当)，流域降水分布极不均匀，上游地区降水较丰(1200mm以上)，近邻城区约800mm～900mm左右，当地多年平均水资源总量约62459.97万m3(四川省河湖普查及相应水资源调查评价成果)，涉及成都市13个县(市、区)及眉山市的彭山区(见表1)。

锦江流域水资源自然禀赋接近全省平均水平，加之都江堰灌区年度水资源配置调度补给，其水生态保障基础条件总体较好。

表1锦江流域各县(市、区)多年平均当地水资源量

行政区名称集水面积(km2)水资源量(万m3)水资源量占比(%)成都市锦江区62.761881.763.01青羊区64.882117.043.39金牛区70.22230.113.57武侯区124.453928.256.29成华区58.51769.512.83龙泉驿区122.323229.065.17新都区4.25135.910.22温江区55.312086.433.34双流区875.427101.5643.39郫都区301.0211840.8818.96新津区1.0635.720.06都江堰市49.993169.735.07简阳市4.25107.740.17眉山市彭山区84.032826.274.52合计1878.4262459.97100.00

2 综合评价方法

2.1 技术路线

河流水生态系统是河流内生物群落和河流环境相互作用的复杂、开放、动态系统。目前国际、国内的研究和评价因侧重点各异而方法多样，且基于单一或有侧重的因子研究评价，对揭示河流水生态综合现状尚存在偏废。

最新颁布的《河湖健康评估技术导则》(SL/T 793-2020)(下称《导则》)和水利部《河湖健康评估指南》(下称《指南》)，较为系统地提出了河流生态状况的不同因子评价方法[2-3]。本文将结合人类活动对锦江水生态的主要影响因素，遴选主要评价因子，并采用SPSS等统计学分析和赋权运算手段，探索评价这些因子对锦江水生态现状的综合影响及变化。

2.2 评价单元

经对锦江流域的水系特征分析，并结合相关水文测站资料的收集情况，拟定对锦江正源和次源共划定五个单元进行评价，各单元的监测站(共5个)代表断面分布如图1，代表断面划分如表2。

表2 锦江水生态评价单元(河段)划分

2.3 评价因子及指标权重

根据SPSS统计学数据分析运算模型，多因子综合评价的关键，是其影响因子的合理选择，以及各影响因子的权重匹配[4-5]。据锦江沿程调查，该河流除作为当地有限产水的宣泄水道外，主要功能已体现为都江堰灌区工程的灌、供、排水通道(包括经柏条河段跨流域向沱江的输水通道)，当地径流汇集较少，且多以汛期雨洪形式出现，难以集中利用。因此，对《导则》要求的自然条件下“河流沿程流量变异程度”“水资源开发利用程度”等因子的评价已无实际意义。为此，本文对标《导则》和《指南》中的河流生态状况评价条件，结合我中心近年来对锦江的实际监测及影响因子初步研判的基础上，重点遴选了对锦江水生态影响较为直接的6个主要因子开展综合评价。

河流水生态综合评价的主要因子确定之后，其重点是对各因子的评价贡献赋权。结合我中心近年来的实际监测资料条件和流域调查情况，本文主要采用SPSS中的“德尔非法”，即专家调查法，如下式(1)对6个主要因子进行了赋权。拟定的主要评价因子及相应权重值如表3。

(1)

式中：Wi——指标i的权重；

Eij——专家j对指标i的打分；

n——专家总数。

表3 锦江水生态评价因子及指标赋权

3 主要指标评价及结果

3.1 生态流量满足程度

锦江上游分为府河、南河两段，两河段在合江亭汇合后设有望江楼水文站，该站的生态流量实测资料基本能整体揭示锦江的生态流量满足程度。

根据《导则》并参考《指南》，分别以望江楼水文站2016-2020年的汛期(4-9月)和枯期(10月-次年3月)两个时段最小日均流量较相应时段多年平均流量的占比赋分，并取该两个时段的最低赋分值，按《导则》查表获得锦江的生态流量满足程度评价结果见表4。

表4 锦江生态流量满足程度评价结果

另据望江楼水文站实测流量监测资料，2016-2020年的生态流量实际达标天数分别是：305d、341d、323d、346d(基本集中在4-5月份)，基本印证了与赋分结果的一致性。

3.2 河流纵向联通指数

结合实地调查、卫星地图，以及《都江堰灌溉区域图》等资料，分析确定得锦江2016-2020年各河段上影响河流连通性的建筑物数量如表5，由于沿程水闸较多，按照《导则》中每100km单位里程的河上建筑物数量进行赋分评价，锦江纵向联通指数评价结果见表5。

表5 锦江纵向连通性评价结果

从表中可以看出，锦江正源、次源阻碍河流联通的建筑物数量全部在1.2个/100km以上，各河段的纵向联通指数赋分均为0，锦江因分水闸坝等人类活动带来的水生态问题较为突出。

3.3 河岸带植被覆盖度

经现场调查并结合卫星地图的图斑占比综合评估，锦江正源从河源至洞子口段、次源至苏坡桥段受到人为影响较小，河岸植被基本有乔木、灌木及草本植物分布，植被覆盖度较高，种类较为完整。两源在成都市城区段的两岸基本为人工栽植乔木，两岸植被覆盖虽总体尚好，但多样性缺乏，且覆盖完整程度不高。

按照《导则》的直接评判赋分法，对河岸带植被总覆盖度进行赋分后，并参考植被完整性(植被种类)调查情况，查《导则》附表获取各河段赋分，锦江的河岸带植被覆盖度赋分值按式(2)计算获得，结果详见表6。

(2)

式中：RVSS——整条河流河岸带植被覆盖度赋分值；

RVSSi——第i个河段河岸带植被覆盖度赋分值；

Li——第i个河段河长；

L——整条河流长度。

表6 锦江河岸带植被覆盖度评价结果

3.4 控制断面水质优劣程度

分别以七水厂、洞子口、望江楼监测点为锦江正源河段的水质代表断面，以苏坡桥、百花潭监测点为次源水质代表断面，根据成都水质监测中心2016-2019年对各代表断面的监测数据和《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)进行评价，各监测断面的水质类别评价见表7。

表7 锦江水质类别评价

由表7可见，锦江正源至成都市城区的七水厂河段水质类别较为稳定，持续保持Ⅱ类水质类别。但随着流程逐步向郫都区、成都市主城区的推进，其水质开始在Ⅱ～Ⅲ类之间变化，进入成都市主城区后因受人为活动影响，其2016年、2017年的水质状况分别降到了Ⅴ类及Ⅳ类；次源代表河段2016年及以前较差，其后基本稳定处于Ⅱ～Ⅲ类水质类别。

总体上看，“十三五”期间锦江水质呈逐年好转趋势，并持续稳定在Ⅲ类水质状态，主要污染物因子氨氮下降十分明显，洞子口-望江楼河段2019年氨氮浓度仅为2016年氨氮浓度的1/3左右(如图2所示)。

图2 锦江氨氮浓度变化

根据上述5个水质代表断面各年度的水质类别监测评价成果，按《导则》关于不同水质类分别占全河流长度的不同比例进行查表赋分，锦江的水质优劣程度赋分结果见表8。

3.5 河岸带人工干扰程度

根据卫星云图及抽样调查，在锦江的主源和次源河岸带，均分布有河岸带硬质性砌护、公路、沿岸建筑物及相关人为活动。考虑到无论是直接的河岸带硬质性砌护，还是邻水的公路路基和建筑物地基衬砌物，都将阻碍水流在河道侧向与浅层地下水之间的自然交换，影响了河流岸际的湿周天然动态变化，对岸际水生植物和水生动物的生境带来影响，对河岸水生态系统的干扰总体是一致的。同时，基于实际调查资料不足等实际，本次参考《导则》和《指南》，探索采用2016-2020年各类影响岸线综合长度占评价河段总长之比来反映其干扰程度。评价时以河岸线未砌护长度与河段长度的比例作为该河段人工干扰程度赋分，锦江的河岸带人工干扰程度按式(3)计算获得，评价结果见表9。

(3)

式中：S——整条河流人工干扰程度指标赋分；

Si——第i个河段人工干扰程度指标赋分；

Li——第i个河段河长；

L——整条河流长度。

表9 锦江流域河岸带人工干扰程度赋分

3.6 水功能区达标率

根据《四川省地表水功能区划图表集》成果，锦江在成都市合江亭以上共划分了4个全国重要水功能区和1个省级水功能区，分别为正源的府河郫县成都保留区、府河成都市开发利用区、柏条河都江堰郫县开发利用区(省级)；次源的南河都江堰成都保留区、南河成都开发利用区，各水功能区水质目标均为Ⅲ类。

根据成都水质监测中心2016-2019年监测资料，并采用《导则》规定的式(4)对锦江的各年度水功能区达标率进行评价赋分，评价结果见表10。

WFZS=WFZY/WFZT×100

(4)

式中：WFZS——水功能区达标率指标赋分；

WFZY——达标水功能区个数；

WFZT——评估水功能区个数。

表10 锦江水功能区达标评价结果

由表10可知，锦江上游段因受人类活动影响较小，正源柏条河都江堰郫县开发利用区以及府河郫县成都保留区(即锦江上游段)在2016-2019年间均达到水功能区水质管理目标要求，但流入成都市城区后，在2016年及2017年不能达到水功能区水质目标要求，后期强化治理后，城区段的水功能区水质目标稳定达到了Ⅲ类水质类别；次源在2016年及以前难以达标，其后基本稳定处于Ⅱ～Ⅲ类水质类别。

3.7 综合评价及结果

经对前述6个单因子的评价和初步分析认为，它们总体反映了各自对河流水生态影响的响应关系。但河流水生态现状的综合结论，应该是基于这些因子共同作用和综合影响所形成的综合效应。为此，结合表3给定的各评价因子对目标层生态评价指标的贡献权重，综合评价得2016-2019年间锦江流域水生态现状及变化情况见表11。

表11 锦江流域水生态状况综合评价结果

4 结论

(1)通过基于《导则》的河流生态单因子评价方法，并结合SPSS统计学分析模型的多因子赋权综合评价技术实践，基本揭示了2016-2019年锦江的水生态综合现状及变化过程。

(2)综合评价结果整体反映出“十三五”期间锦江水生态状况变化态势，其中，2016年锦江的水生态状况综合评价达标程度仅有46.2%(不及格)，水生态状况极不乐观。但近两年来，水生态综合评价达标程度已稳定在60%以上，2019年达到61.3%，较2016年整体提升了32.7%，水生态状况逐年呈明显好转态势。据调查了解，这主要得益于“十三五”期间成都市对锦江流域水环境的系统治理和持续发力，其综合评价结论基本印证了锦江近年来的治理、变迁实际。

(3)根据本文对锦江的水生态单因子评价情况，下述问题对锦江水生态的影响仍不容忽视，建议下阶段河流管理保护和水生态治理中逐步加以解决：

a．根据望江楼水文站2016-2019年实测流量监测资料显示，各年生态流量不达标天数仍有60d、24d、42d、19d(基本集中在4-5月份)，平均约占全年天数的10%，一定程度上影响了部分时段的河流正常生态功能。

b．因沿程拦河闸坝密布和闸控调度运行，致使锦江的部分河段水流纵向连通性影响突出，个别河段因此带来季节性水生态功能下降。

c．部分城区河段的岸际线人工硬化或造景等，阻碍了地表水与浅层地下水之间在河道侧向的自然交换，以及河流岸际的天然湿周动态变化，致使河流廊道功能退化，对岸际水生植物和水生动物的生态环境带来影响。