基于综合指标的潼湖平塘湖泊生态系统健康评价

雷保栋

（深圳市广汇源环境水务有限公司，广东 深圳 518000）

20 世纪80 年代以来，随着我国经济社会快速发展，过度排污、过度捕捞、河道结构破坏等人类活动的干扰，对河湖健康造成了巨大威胁，使之成为生态学领域研究的热点[1-2]。因此，开展河湖生态系统健康评价，符合可持续发展的思想，有助于了解河湖健康程度及变化趋势，以供河湖系统科学管理和生态修复。

自1990年开始，许多国家开展了大区域尺度河湖健康评价工作，并建立了一套相对成熟的调查方法与评价体系，包括美国、英国、澳大利亚、南非等。自河湖健康理念引入我国以来，我国也于2010年提出了《全国重要河湖健康评估（试点）工作大纲》和《河流健康评估指标、标准与方法》（试点工作用，1.0 版）。2020 年提出的《河湖健康评价指南（试行）》进一步规范了河湖健康评估的技术手段。众多学者和研究机构，结合我国河湖自然状态和人类干扰程度，对河湖健康评估与应用等开展了广泛的讨论与实践，为河湖健康评估提供了一定的科学基础。例如，邹兰等对乌伦古湖[3]、吴桨对九江市赛城湖[4]、刘子钰等对永定河[5]的健康评价，为区域河湖的生态修复提供了建议。

潼湖平塘是我国仍保存完好的天然通江湖泊之一，也是广东最大的自然内陆淡水湖泊，具有供水、蓄洪和维持生物多样性等重要生态功能。除生态功能外，湖泊在水产养殖，种植业等方面发挥重要的经济作用。近年来，受到地形、气候变化和人为因素等的综合影响，潼湖平塘水生态系统有退化的趋势[6]。因此，本文以潼湖平塘水体状况为基础，建立包含“盆”“水”“生物”和“社会服务功能”4个准则层的河湖健康评价体系，利用层次分析法对现阶段潼湖平塘生态系统进行健康评价，以期为湖泊的治理、保护与修复提供支撑和参考。

1 研究区域与研究方法

1.1 研究区域

潼湖平塘位于广东惠州东江下游丘陵平原地区，与周边河流联系紧密，形成“五进三出”的流域水系格局，“五进”包括社溪河、甲子河、水围河、埔仔河和岗头河，“三出”包括谢岗涌、东岸涌和北截洪渠。潼湖平塘形状呈长方形，长约6.2 km，宽约1.0 km，水深1.0～2.5 m，湖面面积约6.2 km2，有效容积约1400 万m3。潼湖平塘属典型的南亚热带～亚热带季风气候，光照充足、热量丰富、雨热同季，年平均气温22 ℃，年平均降雨量1844 mm，年平均湿度76.8%。

1.2 监测点位布设

根据潼湖平塘地势地貌、人类活动干扰、水文等特征，考虑河道与潼湖平塘汇流处等重要节点位置，参考《广东省2021 年河湖健康评价技术指引》，采用随机取样方法沿湖泊岸带布设监测点位，沿湖岸带共设置7 个点位（编号S1-S7），并在湖中心位置设置1个点位C1，具体位置见图1。

图1 潼湖平塘采样点分布示意图

1.3 评价指标及权重

采用层次分析法构建湖泊健康评价模型[7]。以《广东省2021年河湖健康评价技术指引》为依据，以及查阅已有成熟的评价体系和文献[8-10]，结合潼湖平塘的实际情况，建立潼湖平塘健康评价指标体系，包括1 个目标层、4 个准则层、16 个评估指标。各指标要素见表1，各指标赋分标准参考《广东省2021年河湖健康评价技术指引》。

表1 潼湖平塘评价指标体系

（1）“盆”准则层。“盆”准则层主要评价河湖形态结构的完整性。潼湖平塘周围水系发达，与多条河流联通，本文采用湖泊连通指数、湖泊面积萎缩比例、岸线自然状况和违规开发利用水域岸线程度进行评估。湖泊连通指数是根据环湖主要入湖河流和出湖河流与湖泊之间的水流畅通程度进行评估，反映水资源调控水平和供水保障能力；湖泊面积萎缩比例采用评估年湖面萎缩面积与立时参考年湖泊水面面积的比例；岸线自然状况用河湖岸带稳定性和岸线植被覆盖度两个指标进行评价；违规开发利用水域岸线程度综合考虑了河湖排污口规范化建设率、入河湖排污口布局合理程度和河湖“四乱”状况。

（2）“水”准则层。“水”准则层是表征水量和水质方面的指标。最低生态水位满足程度为监测时段内日均水位与最低生态水位的关系，反映河湖水资源配置时生态用水的保障程度，决定着湖泊系统的稳定性和多样性。因此，选择最低生态水位满足程度作为水量评价指标。水质用水质优劣程度、湖泊营养状态、水体自净能力表征。水质优劣程度是由评价时段内最差水质项目的水质类别代表该评价湖泊的水质类别，取总磷TP、溶解氧DO、化学需氧量COD、氨氮NH3-N 等进行评价；湖泊富营养化指标是湖泊富营养化程度的理化和生物学数值标准，取最低赋分评价项目进行评价。水体自净能力反映湖泊依靠自身能力净化污染的能力，采用DO含量表征。

（3）“生物”准则层。生物状况是相对综合的湖泊生态系统健康状况的表达，反映了自然变动和人为活动对河湖生态系统的影响。浮游植物、大型底栖无脊椎动物和鱼类都是河湖健康评价的重要指示物种，对水生生态系统的物质循环、能量流动及维持生态系统平衡起重要作用。平塘作为潼湖湿地的重要组成部分，生态环境较好，水鸟和大型水生植物对湿地环境的变化较为敏感。

（4）“社会服务功能”准则层。社会服务功能是湖泊重要价值的体现。潼湖平塘作为调蓄湖（目前划定为临时蓄滞洪区），兼有防洪排涝任务。本文采用防洪达标率、流域水土保持率、公众满意度进行评估。防洪达标率评估湖泊堤防及环湖口门建筑物防洪达标情况，流域水土保持率反映区域内水土保持总体状况，公众满意度反映湖环境、水质质量、涉水景观等。

1.4 评价指标综合评分与评分标准

根据河流健康评价体系[11]，按照目标层、准则层及指标层逐层加权的方法，计算平塘湖泊健康最终评价结果，计算公式如下：

式中：RHIi为第i评价湖泊区健康综合赋分；ZBnw为指标层第n个指标的权重；ZBnr为指标层第n个指标的赋分；YMBmw为第m个准则层的权重。

然后采用湖泊水面面积为权重按照公式（2）进行湖泊健康赋分计算：

式中：RHI为河湖健康综合赋分；Wi为第i个评价湖区的水面面积。

采用百分制，根据湖泊健康综合赋分，将湖泊健康进行分类（见表2）。

表2 湖泊健康评价分类表

表3 潼湖平塘健康评估结果

2 潼湖平塘评价结果

2.1 指标结果与分析

2.1.1 “盆”准则层评价结果

（1）通过收集潼湖平塘连通水闸调度资料，发现出（入）湖河流的连通性顺畅，近年径平均出（入）湖泊水量与多年平均出（入）湖泊水量的比例大于70%，湖泊连通性赋分100分。

（2）目前潼湖平塘湖面面积约6.20 km2，通过查阅相关资料和文献发现，1993年潼湖平塘湖泊面积约6.35 km2，近30年未发生明显变化，波动幅度约为2%。湖泊面积萎缩比例赋分100分。

（3）湖岸稳定性调查结合现场无人机航拍和遥感卫星解译，将潼湖平塘湖岸按形态特征划分为7段进行分析（见图2）。经调查，平塘以黏土为基质，绝大多数岸坡植被覆盖度高，植被覆盖率达到95%，岸坡倾角为60°，岸坡高度为1.75 m，湖岸受到轻度冲刷，湖岸稳定性赋分53 分。结合航拍视频、卫星影像和相关资料，潼湖平塘可统计岸线（包括西岸、北岸和南岸）均有植被覆盖，大部分岸线植被覆盖率较高，岸线植被覆盖率赋分100分。因此，根据湖岸带稳定性，岸线植被覆盖率的赋分结果计算潼湖平塘岸线自然状况赋分值为81.2分。

图2 潼湖平塘岸线划分示意图

（4）潼湖平塘环湖无排污口，无“四乱”现象，违规开发利用水域岸线程度评价结果赋分100分。

综合上述4 项指标赋分情况，“盆”准则层赋分93.84分。

2.1.2 “水”准则层评价结果

根据《广东惠州潼湖国家湿地公园总体规划（2017—2021年）》，潼湖平塘水资源较为丰富，完全能够保障区域生态用水需求，且下游闸门关闭，水体不外排。因此，最低生态水位满足程度赋分100分。

采用惠州市生态环境局仲恺分局提供2021 年1～9月的常规监测数据进行计算分析，结果显示潼湖平塘水质整体较好，其中DO、COD和NH3-N均为III类，TP为IV类。取最差水质项目TP为代表评价平塘水质状况，得到平塘水质状况指标赋分68 分。综合潼湖平塘的水质监测数据，湖泊营养状态赋分25 分。平均DO 较高，浓度为5.9 mg/L，水体自净能力赋分80分。

综合上述4 项指标赋分情况，“水”准则层赋分68.25分。

2.1.3 “生物”准则层评价结果

（1）对7 个监测点进行调查，湖泊中有底栖动物3 门6 纲5 科7 属8 种，节肢动物门占25%，环节动物门占37.5 %，软体动物门占37.5 %，优势种为中国长足摇蚊。底栖动物平均密度为1028 ind./m2，平均生物量为71.3 g/m2。通过计算分析大型底栖无脊椎动物生物完整性指数赋分76分。

（2）湖泊中鱼类共3目3科9属12种，含4种外来物种，优势种是齐氏罗非鱼。鲤形目占75%，鲈形目占17%，鲇形目占8%。潼湖平塘鱼类生物量较低，受到外来入侵鱼类的影响。除外来入侵鱼类，对鱼类保有指数赋分36分。

（3）湖泊共记录鸟类33 种879 只，隶属8 目18科，主要优势种为鹭科鸟类。有发现国家二级保护动物鸟类小鸦鹃和褐翅鸦鹃在堤岸上及堤岸边活动。潼湖平塘鸟类栖息地状况好，种类和数量多，有珍稀鸟类，水鸟状况评价赋分100分。

（4）潼湖平塘浮游植物平均丰度为1.37×107cells/L，绿藻和蓝藻为主要种类。藻类植物的丰度较高，影响水质，通过直接赋分法对浮游植物密度赋分24分。

（5）调查共鉴定出湿地维管植物31 科63 属74种，主要优势科为禾本科、豆科、莎草科，外来入侵植物有22 种。大部分位点植被的绝对覆盖度大于80%，但外来入侵植物在各点位的覆盖度均占比较高，超过10 %，部分点位高达30%～50%。除外来入侵植物，采用直接赋分法对大型水生植物覆盖度赋分31.36分。

综合上述5 项指标赋分情况，“生物”准则层赋分51.49分。

2.1.4 “社会服务功能”准则层评价结果

（1）潼湖平塘是一个天然蓄滞洪区，周围以部队堤围为主，堤塘堤围为辅，大部分防洪不达标（20年一遇），综合考虑区域滞蓄洪效应，防洪达标率赋分60分。

（2）因以潼湖平塘为核心的流域范围基本涵盖仲恺区行政边界，为保证数据可靠和方便核算，水土保持率采用仲恺区的水土流失遥感调查结果进行分析。以潼湖平塘为核心的流域范围涵盖仲恺高新技术开发区的面积为326.74 km2。开发区受中度以上自然侵蚀面积约35.62 km2，人为侵蚀面积主要为生产建设所侵占，面积约11.11 km2，总侵蚀面积为46.73 km2。通过计算水土保持率为86%，赋分87分。

（3）公共调查共发放问卷111 份，平均打分85.72分，调查对象包括沿岸居民、周边技术人员和游客等，公众主要反映平塘偶尔存在洪水漫溢现象，以及水环境需要进一步提高。通过计算分析公众满意度赋分87.63分。

综合上述3 项指标赋分情况，“社会服务功能”准则层赋分79.15分。

2.2 潼湖平塘评分结果

根据各指标评价结果，对每项指标进行赋分评价，结果见图3。

图3 潼湖平塘指标层赋分成果图

（1）有4 项指标处于不健康状态（20～40 分之间），包括湖泊营养状态（25 分）、鱼类保有指数（36分）、大型水生植物覆盖度（31.36 分）、浮游植物密度（24分）。

（2）防洪达标率处于亚健康状态（40～60 分之间），分数为60分。

（3）有3项指标处于健康状态（60～80 分之间），包括水质优劣程度（68 分）、水体自净能力（80 分）、大型底栖无脊椎动物（76分）。

（4）共有8 项指标均处于非常健康状态（80～100 之间）。包括湖泊连通性（100 分）、岸线自然状况（81.2 分）、违规开发利用岸线程度（96 分）、湖泊面积萎缩比例（100 分）、最低生态水位（100 分）、水鸟状况（100分）、流域水土保持率（87分）、公众满意度（87.63分）。

2.3 潼湖平塘综合健康评估结果

根据“盆”“水”“生物”“社会服务功能”4个准则层对潼湖平塘健康状况进行总体评估，结果73.29分，潼湖平塘整体处于亚健康状态，属于三类湖泊。

3 讨论

（1）湖泊营养状态影响因素分析。湖泊营养状态处于不健康状态，主要与湖泊含磷量高有关。经调查发现潼湖平塘周围流域水系复杂，导致湖体污染的来源和成因复杂。根据2020年的监测结果，入潼湖平塘河流水质处于V 类～劣V 类之间；周边农田、鱼塘众多，受到存在一定程度的面源污染；此外，潼湖平塘多年积累的底泥内源磷的不断释放，也是造成湖泊营养化的重要原因[6]。

（2）鱼类保有指数、大型水生植物覆盖度影响因素分析。除了环境因素之外，如水体富营养化，生物因素也是影响鱼类生存的重要原因。经调查发现潼湖平塘的优势鱼类是齐氏罗非鱼，适应性强，易繁殖，可通过抢占资源导致本地原生鱼类灭绝[12]。外来入侵植物在各调查点位的覆盖度均占较高，甚至高达30%～50%。外来入侵植物通过抢占本地植物的生态位，导致本地植物多样性降低。

（3）浮游植物密度影响因素分析。浮游植物是水体中的初级生存者，对水环境的变化极为敏感且反应迅速，其群落结构变化对水体变化具有一定指示作用[13]。相关研究发现绿藻门澡类在富营养水体中通常为优势类群[14]。潼湖平塘中绿藻和蓝藻为主要种类，可能是与潼湖平塘的富营养化有关，其TP的平均浓度为0.24 mg/L。这与牟悦对辽宁三座水源地水库浮游植物调查研究结果相似[15]。

（4）防洪达标率影响因素分析。一般湖泊的防洪能力由堤防防洪能力、河道泄洪能力和蓄滞洪区的蓄洪能力等组成。经调查，潼湖平塘是天然蓄滞洪区，周围堤围大部分防洪不达标（20年一遇）。

4 建议

通过上述的分析，结合当前湖泊存在的健康问题，遵循“统筹兼顾”“科学利用”“保护优先”“协调发展”的原则，对潼湖平塘的生态修复提出不同的修复建议。

（1）首先要严格把控外源污染物的输入，加强入湖河口水环境质量的监管，加强对周边在建工程废水排放监管，加强畜禽养殖、农业生存、生活垃圾等面源污染管控；然后建立截污工程，继续推进正本清源、雨污分流工作，可推进底泥沉积物的治理工作，增加水体流动性。

（2）建设增殖放流点，开展增殖放流；开展外来入侵物种治理工作，对生物多样性进行定期跟踪和监测。同时，加强与改善湖泊内鱼类资源及栖息地的保护与治理工作。

（3）加强防洪治理，建设符合防洪要求的堤坝，提高蓄洪水平。