071.流域生态健康评估体系研究

鱼 类 完 整 性 指 数 C15 0.5
0.5 0.5
0.5
图 3 流域生态系统健康评估指标体系
3.2 评估分级标准
流域生态系统健康评价等级分为优秀、良好、一般、较差和差，共 5 个等级。 表 1 流域生态系统健康评估分级标准
健康状况 优秀 良好 一般 较差 差
综合指数 8-10 6-8 4-6 2-4 0-2
第二届全国流域生态保护与水污染控制研讨会论文集
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流域生态健康评估体系研究
屈兴胜 （辽阳市环境监测站，辽宁 辽阳 111000）
摘 要：本文在总结国内外研究的基础上，阐述了流域生态健康的涵义，分析了流域生态健康评估的 对象及内容，探讨了流域生态健康评估的指标体系及分级标准，并指出了目前流域生态健康评估存在 的问题及今后的研究趋势。 关键词：流域生态健康，健康评价，指标体系，评价模型
图 2 生态系统健康与生态需水的相关性
2) 生态需水量特征评价 城市化过程中，土地利用方式的改变，筑坝、修水库以及水电站的开发等人类活动会造成河 流的水文特征如流量、流速及洪水频率等的改变，影响河流的形态、岸边带的植被和生物群落组 成等。为更好的了解河流过程，河流水文特征的指标和参数被纳入河流健康的评价指标体系中。 生态环境需水量是对河流健康宏观与微观方面相结合的研究。理论上，生态环境需水量的确 定基于微观方面对河流健康机理的研究，并能在宏观上对河流系统的健康进行定量评价。 3) 生物完整性评价
2.3.2 岸边带健康诊断 岸边带本身是一个非常复杂的生态系统，在空间区域上具有横向和纵向的连接功能，横向上 是连接陆地和水体的纽带，纵向上受流域上下游的共同作用影响。河流正常功能的发挥较大程度 上取决于岸边带的状况，流域生态系统的健康状况也在较大程度上受岸边带的影响。 岸边带位置的特殊性决定其结构和功能的重要性，岸边带在维持流域生物多样性、保持河流 岸坡结构稳定、防止水土流失以及调节小气候等方面发挥着重要的作用。由于人口增长的压力， 部分岸边带遭到了农业开垦、畜牧、采伐等人为干扰，岸带结构的稳定性受到威胁，影响岸边带 主要生态功能的发挥，岸边带的保护越来越受到关注。 针对岸边带的主要生态功能，以及其自身的影响因素，对岸边带生态系统健康的诊断主要从 岸带生态系统的结构稳定性和功能完整性两方面分析。 本研究拟选择岸边带类型、岸边带面积比例、岸带植被连续性和岸带植被覆盖度等作为岸边 带生态系统健康评价的主要因素。
水质 B6 (0.4)
水文 B7 (0.3)
生物 完整 性B8 (0.3)
土 地 利 用 强 度 指 数 C1 0.6
土 壤 侵 蚀 强 度 指 数 C2 0.4
植 被 平 均 覆 盖 度 C3 0.6
湿 地 面 积 比 例 C4 0.4
单 位 面 积 化 肥 施 用 量 C5
生 活 污 水 排 放 处 理 率 C6
流域是具有独特自然条件和生态特征的一个地理单元，其以丰富的水资源维系着人类的生存、 支撑着社会经济的发展，并作为栖息地为维持物种多样性提供保障，在调解径流、涵养水源、净 化水质和维持区域生态平衡等方面起着重要作用，是环境、物质过程的主要源和汇。然而，人类 的不合理开发利用，导致河流生态系统的结构和功能发生变化，河流生态系统的健康状况日趋恶 化，严重威胁着区域或流域的生态安全。因此，流域生态健康评估为流域的规划、管理和保护及 综合治理提供决策依据，对流域综合开发及可持续发展具有重要意义。
目前，我国有关流域生态健康评估研究还处于起步阶段，许多相关研究还比较缺乏或不规范。 在流域污染物排放量控制、生物评价与生物栖息地评价等方面还有大量工作需要深入系统地进行 研究。
1.3 存在问题 从国内外河流及流域健康研究的情况来看，虽然取得了一定的成绩，但是现今的研究依然存 在以下几个问题，有待于以后加强研究:(1)生态系统健康概念的不确定性；(2)流域生态健康状态 难以确定；(3)流域生态健康标准难以衡量；(4)流域生态健康评价指标的选择、指标的阈值以及指 标的权重赋值方面存在不确定性；(5)缺乏一套可以在较大区域尺度通用和共享的流域健康评估方 法,对国家层面的统一管理和环境标准制定等方面都造成很大困难。
1.2 国内研究进展
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20 世纪 90 年代，生态系统管理的概念引入中国，流域健康评估研究已越来越备受国内生态 学者的关注。1999 年，刘国彬完成了《生态环境健康诊断指南》专著，并结合我国黄土高原综合 治理实践和具体实际，提出了“流域生态健康诊断”研究课题。2000 年之后，先后有罗跃初、段 树国、龙笛、吴炳方等开展了流域生态健康相关研究。
河流与众多生物物种通过食物链、物质循环和能量流动以及水文循环交织在一起，共生共存， 构成一种互相耦合的生态系统。因此，河流健康不仅包括河流水质和水文特征，也包括水生生物 多样性的完整性状态。
3 流域生态健康评估的指标及分级标准
3.1 评估指标构建的思路 区别于一般意义上的广义流域生态系统健康评估的指标体系，针对评估对象主要功能与诊断 因素的区别，本研究以陆域污染源--岸带传输--河流（水域）为污染物受体的水环境污染机理的逻 辑过程，拟定流域生态系统健康评估指标体系。 指标参数通过实地调查、试验获取、遥感信息提取与反演、各流域统计年鉴、环境质量相关 报告等途径来获取。
2.3.3 河流健康诊断 1) 水质状况评价 水质监测可以提供第一手的河流环境信息，是评判河流健康的重要依据。由于水质理化参数 可以反映河流水流和水质变化、河势变化，并影响河流生态系统功能的正常发挥，各种理化参数
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逐渐被用于表征水质状况，成为评判河流健康的重要依据。尽管水质评价并不能全面揭示损害河 流健康的多方面因素，但水质评价仍是流域健康评估的重要指标之一。
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图 1 流域生态健康评估对象 土地利用/覆盖状况是陆域生态系统健康程度的表象。人为建筑用地面积的扩张，尤其是城市 化进程中产生的城市扩张，自然生态系统面积萎缩，从而导致陆域生态系统的结构人为化显著， 抗干扰能力和恢复能力降低，生态系统稳定性下降，生态系统整体健康状况变弱。相反，流域的 森林覆盖率高、自然生态系统面积大，生态系统净初级生产力则强，生态系统整体健康程度则高。 2) 社会经济指标与污染胁迫分析 流域生态系统是一个自然-社会-经济的生态系统复合体。因此，陆域生态系统健康评估应包 括社会经济指标。同时，随着人类社会经济的发展，工农业及生活污染物质对陆域生态系统造成 污染，陆域自然生态系统及人类自身健康正面临以及遭受着多种污染的胁迫，成为影响陆域健康 的重要因素之一。此外，生物多样性状况也反映了陆域系统的健康程度。 因此，陆域生态系统健康不仅要满足生态系统结构和功能的稳定性，还要满足流域内社会经 济系统的可持续性，最大限度的降低污染胁迫。
岸 边 带 类 型 指 数 C7 0.6
岸 边 带 面 积 比 例 C8 0.4
岸 边 带 植 被 覆 盖 率 C9 0.5
岸 边 带 植 被 连 续 性 C10 0.5
水 质 达 标 率 C11 1.0
径 流 比 率 C12 0.6
自 然 河 段 保 留 率 C13 0.4
底 栖 生 物 完 整 性 指 数 C14
描述 陆域污染物排放较低、岸带对污染物阻滞能力强、河流水质达到功能区标准，流域整 体生态系统结构稳定、功能完善。 陆域污染物排放适度、岸带对污染物阻滞能力较强、河流水质基本达到功能区标准， 流域整体生态系统结构基本稳定、功能基本完善。 流域污染物排放与自我消减基本持平，流域整体生态系统结构、功能未受显著影响。 陆域污染物排放较高、岸带对污染物阻滞能力较低、河流水质不能达到功能区标准， 流域整体生态系统结构较不稳定、功能较不完善。 陆域污染物排放极高、岸带对污染物阻滞能力极差、河流水质严重超标，流域整体生 态系统结构极不稳定、功能极不完善。
4 流域生态健康评估存在问题与展望
4.1 存在问题 关于流域生态健康评价，国内外已取得一些研究成果，但是现有的评价理论与方法中仍然存 在着一些问题，需要在今后加强研究。主要问题表现在： 1) 研究范围的不匹配。完整的流域边界往往不是行政边界，而现有统计资料、统计年鉴大多
2.2 评估单元和对象 流域生态系统评估单元是以河流为中心、被分水岭所包围的区域，在地域上包括一个水系的 干流和支流所流经的整个区域。结合流域空间组分格局，根据水文过程和生态功能空间差异性， 将流域单元划分为水域(河流)、岸边带和陆域三部分，并以此为评价对象开展流域生态健康评价。
2.3 评估内容
2.3.1 陆域健康诊断 1) 土地利用/覆盖健康状况 土地利用/覆盖的变化不仅反映了地表景观变化，而且也影响着地表生态系统物质循环和能量 流通，对区域生物多样性、重要生态过程和生态系统的自组织能力均有较大的影响。
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陆域生态健康指标A1 (0.35)
流域生态健康评价（HI）
岸边带生态健康指标A2 (0.15)
水域生态健康指标A3 (0.5)
土地 因子 B1 (0.4)
生物 因子 B2 (0.3)
污染 胁迫 B3 (0.3)
结构 B4 (0.5)
功能 B5
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1 流域生态健康评估的研究进展
1.1 国外研究进展 1989 年，在加拿大首次成立了有关流域生态系统健康的学术团体--国际“水生生态系统健康 与管理学会”，其宗旨是促进与发展整体的、系统的和综合的方法保护与管理全球水生资源。1990 年，在美国召开了关于生态系统健康定义专题讨论会。1991 年，在美国召开了“从科学、经济学 和伦理学定义生态系统健康”讨论会。1994 年，31 个国家 900 名科学家在加拿大渥太华召开了“国 际生态系统健康与医学研讨会”，集中讲座生态系统健康评价、人与生态系统相互作用的检验、 基于生态系统健康的政策 3 个方面，同时宣告“国际生态健康学会（ISEH）”成立。1996 年，ISEH 召开了“第二届国际生态系统健康学研讨会”，会议明确了要解决复杂的全球性生态环境问题需 要综合自然科学和社会科学。1999 年，在美国召开了“国际生态系统健康大学—生态系统健康的 管理”，设立了“生态系统健康评价的科学与技术”、“影响生态系统健康的政治、文化和经济 问题”以及“案例研究与生态系统管理对策”3 个主题。 在加拿大，基于生态系统方法的生态系统管理作为一种综合管理模式，以及实现可持续发展 的基本途径，已广泛应用于区域水资源与水生态的恢复与管理中。在美国，已将生态系统管理作 为重要的研究领域和重点关注的课题。1993 年，美国启动了 Columbia 河流流域生态系统管理计 划，对流域内生态系统进行综合监测、评价和管理，与加拿大联合开展了大湖流域生态系统综合 管理相关研究，将生态系统单一要素管理转变为生态系统的综合管理。2005 年，美国先后在 Muskoka 流域、Mississippi 流域、新泽西流域、波特兰市流域等开展了生态系统评价工作，提出 了一系列流域生态健康评价指标体系。 目前，各国对于流域河流健康的评估进程相差不大，都在致力于指标的选取和评估模型的应 用上。但国外更为注重管理和评估的紧密结合，评估方法要求切实可行，评估结果易于操作，便 于管理。
2 流域生态健康评估的对象及内容
2.1 流域生态健康的内涵 流域生态健康是在经历了生态系统健康以及河流健康而产生的，与其他生态系统相似，流域 生态健康是以流域作为基本单元对其生态系统的活力、组织结构以及恢复力等特征进行的综合健 康状况分析。与其他生态系统不同之处在于流域是一个由河网水系作为廊道，将陆域、岸边带和 水域相连接而构成的相对独立和完整的集水区域，流域生态健康受到陆域、岸带和水域健康状况 的不同程度影响。 流域健康研究尺度已从河流水环境系统延伸至流域层次，河岸植被带及流域土地利用变化、 面源污染对河流生态系统健康的影响等问题受到了极大的关注（董哲仁，2007）。 流域健康研究的最终目标是通过流域各个部分环境质量现状的评估，找到流域生态环境退化 和河流水环境持续恶化的根本原因，为维持和保护流域健康、水环境健康的管理和整治工作提供 有针对性的指导，提供努力的方向和重点。