玉符河流域生态系统的干扰评价

2023-06-25 理论教育版权反馈

【摘要】：玉符河河流生态系统干扰评价体系中的每一个单项指标，都要求能够从不同侧面来反映河流生态系统的状况，并可以进行量化。表4-3-10玉符河河流生态系统干扰评价指标筛选评价等级及标准说明。玉符河河川径流的自然水文模式受到严重的影响。

pagenumber_ebook=146,pagenumber_book=139

图4-3-10　下游湿地概况

河流生态系统干扰评价就是对由自然因素和人类活动所引起的河流生态系统的破坏和退化程度进行判断，以便为各种近自然治理措施的实施提供依据。从河流生态系统的结构、功能以及能量和物质循环角度对河流状况进行的界定，是评估河流生态系统状态的有效方法，对河流生态系统的结构和功能整体状况的进行评判（辛宏杰，2011）。接下来根据生态系统干扰评价方法，对玉符流域进行评价。

1.指标体系确定

（1）指标选取原则。玉符河河流状况评估指标的确定遵循以下原则：

1）针对性原则。玉符河河流状况评价指标体系的建立要针对玉符河实际情况进行确定，能够确切反映玉符河河流特征。

2）可操作性原则。指标概念明确，易于测量，易于取得数据，便于统计和计算，能为有关部门所接受。

3）综合性原则。选择指标时要对影响河流健康的各方面的因素给予充分的考虑，尽量选择有代表性的综合指标，保证评价的全面性。

4）代表性原则。对指标要适当取舍，使每个指标能从不同的侧面度量河流特征。

（2）评价指标。玉符河河流生态系统干扰评价体系中的每一个单项指标，都要求能够从不同侧面来反映河流生态系统的状况，并可以进行量化。

从河流的河流水文特征、水质、河流结构形态、河岸带状况、生物多样性、河流服务功能等6个方面中选取最具代表性，定量描述的指标来评估玉符河河流生态系统状况（巩振茂，2009），见表4-3-10。

表4-3-10　玉符河河流生态系统干扰评价指标筛选

pagenumber_ebook=147,pagenumber_book=140

（3）评价等级及标准说明。一个平衡的河流生态系统，应具有生物多样性、繁多的有机物种类、复杂的食物链、封闭的物质循环以及良好对外界干扰的抗御能力等特点，综合考虑玉符河河流环境特有的地形地质和群落状况等因素的差异，可以将河流状况分为4个等级：Ⅰ级，近自然状态；Ⅱ级，轻微干扰状态；Ⅲ级，中度干扰状态；Ⅳ级，剧烈干扰状态（温存，2006）。玉符河河流状况评价体系的具体评价标准见表4-3-11。

对于参数的赋值，目前往往缺少统一的方法，不同的指标、不同河流等都应具有不同的赋值标准，本次研究针对北方典型山区型河流—玉符河开展，因此，赋值过程充分考虑玉符河实际，同时对于有共性的指标参数，参考国内外其他标准确定。

断流天数：北方河流断流多发生在冬季及春季，断流天数60～90天（2—3月）定为最差的情况；年径流变差系数反映了河流径流量的年际变化，选择山东省河流年径流变差系数的上、下限作为玉符河评估标准的上、下限；径流年内变化指数反映了河川径流量在年内的分布，针对北方季节性河流，在确定的范围内，该指数越小越接近自然状态；其余指标参考国内外相关标准确定（辛宏杰，2011）。

表4-3-11　玉符河河流生态系统干扰评估标准

pagenumber_ebook=147,pagenumber_book=140

2.评价结果

根据前面的方法介绍，结合玉符河实际调查资料，可以建立如下从优隶属度模糊物元Rmn：

pagenumber_ebook=148,pagenumber_book=141

根据差平方模糊复合物元概念，确定差平方模糊复合物元RΔ：

pagenumber_ebook=148,pagenumber_book=141

对上述矩阵进行归一化处理，运用熵值计算公式及权重计算公式分别得到熵值、权重值：

pagenumber_ebook=148,pagenumber_book=141

根据贴近度公式计算得：

pagenumber_ebook=148,pagenumber_book=141

根据上述评价结果，可以看出：

（1）由贴近度计算结果来看，玉符河处于Ⅲ级、Ⅳ级之间，更接近Ⅳ级水平，表明玉符河河流生态系统受人为活动的干扰程度很大，生态状况较差。

（2）指标权重结果：断流天数、开发利用率、缓冲带植被宽、水质达标率等4项指标位于前列，分别为0.11151、0.10966、0.10895、0.10637，表明这四个指标对于人为活动的干扰较为敏感，受到的影响程度最大。

（3）根据计算结果，权重处于后面的指标为：径流年内变化指数、防洪工程达标率2项，说明这两个指标对于人为活动的影响相对不敏感，受干扰影响不大。

3.原因分析

根据玉符河流域调查结果，结合评价结论，分析目前干扰玉符河河流生态系统的主要因素，包括：

（1）玉符河流域水库、大坝数量较多，改变河川径流自然特征。玉符河流域水库、大坝的建设，改变了支流及干流的自然状态，受其影响最为显著的是径流量的年内及年际分配情况。特别是在三川汇集处修建了一座大型水库——卧虎山水库，对玉符河干流段径流产生了较大干扰，径流量年内分配产生了巨大变化。把卧虎山水库入库水量和出库水量分别近似作为建库前、后两种情况下的干流径流量，对比分析发现：建库前玉符河干流多年平均汛期（6—9月）径流量占多年平均径流量的75.7%、非汛期占23.3%；建库后玉符河干流多年平均汛期径流量占多年平均径流量的56.5%、非汛期占43.5%。玉符河河川径流的自然水文模式受到严重的影响。

（2）大坝下游强渗漏带的存在。玉符河中游，河床内以砂、卵砾石为主，并且与下伏灰岩直接接触，下伏灰岩在催马庄，上游为张夏组灰岩，以下的凤山组至奥陶系灰岩，其岩溶均很发育，中小强度的降雨易形成蓄满产流，其入渗量大，地表径流产量很小，洪水过程缓慢，退水时间较长。强渗漏带的存在一方面为济南是回灌补源保泉提供了条件，另一方面，玉符河下游河道由于缺少足够的水源补给导致河道断流、河道萎缩，河岸缓冲带植被消失，河流生态系统遭到严重破坏。

（3）农业、生活、工业污染源对水质的影响。根据资料调查及评价结果，玉符河流域水质呈恶化趋势，对于卧虎山大坝上游水源补给区，污染的主要途径在于上游农业非点源以及上游旅游、餐饮排放的部分污水进入水库，目前卧虎山水库水体富营养化严重，与农业化肥、农药大量施用关系密切。卧虎山下游水质恶化的原因在于，放水水质本身较差，另一方面，河道内居民生活污水以及沿河工业企业排放的污水、生活垃圾、建筑垃圾等进入玉符河水体，长期沉积很容易造成河道淤积，水质恶化。沿河分布的餐馆状况如图4-3-11所示，水土流失状况如图4-3-12所示。

pagenumber_ebook=149,pagenumber_book=142

图4-3-11　沿河分布的餐馆

pagenumber_ebook=149,pagenumber_book=142

图4-3-12　水土流失现象

（4）河滩围垦开发、大量建筑的存在。当地群众开展河滩围垦开发，修建大量建筑物占用河道，彻底改变了河岸缓冲带建设的条件，导致河岸缓冲带植被宽度减少，破坏生物生存环境，同时在一定程度上降低了河道行洪能力。玉符河流域铁路桥以上段坡降较陡，河口较宽100～2000m，铁路桥以下坡度变缓，河宽变窄，济齐公路桥附近仅160m，河道占用的主要形式为：河道两岸山体遭到破坏，采石场屡禁不止，开山凿石现象严重；河道被附近村民无序占用，开垦耕种；采砂、采石等现象时有发生；河道内垃圾较多，堵塞河道；河道范围内违章建房，见图4-3-13。

4.玉符河生态修复的目标及主要内容

根据玉符河生态评价结果，本书提出相应的生态修复目标、实施步骤与主要内容。

pagenumber_ebook=150,pagenumber_book=143

图4-3-13　农田、房屋、鱼塘占用河道情况

（1）修复目标及实施步骤。河流生态修复的目标分为四个方面——改善水质、水文条件；改善河流地貌特征；修复生物物种；增强景观休闲娱乐功能。玉符河修复的总目标是在满足防洪安全的基础上，利用水库的优化调度以改善大坝下游河道的水文条件。

从不同的河段看，上游修复的主要目标是在保持现有良好水生态环境基础上，改善水质条件；中游修复的主要目标通过改善水文条件来提高生物多样性；下游修复的主要目标是开展河口人工湿地规划，增强其净化水质和景观休闲功能。

由于玉符河生态修复牵扯面较宽、投入较大，需分步骤实施。具体步骤如下：

步骤一：通过卧虎山水库优化调度，实施对大坝以下河道的生态补水，满足其生态基流量要求，实现河道常年畅流。

步骤二：在上游三川地区大搞水土保持建设，进一步减少水土流失面积，提高其涵养水源和固持土壤的能力，植被覆盖率达到45%以上。

步骤三：加强卧虎山水库水质的改善与保护，通过面源污染总量控制、点源污染集中处理等手段来降低库区以上河段的水质污染风险，对库区水源实施富营养化防治，确保库区内水源水质全年在Ⅱ类水以上。

步骤四：对中、下游河道进行生态整治，坚持“宜窄则窄，宜宽则宽；宜直则直，宜弯则弯”等生态修复理念，加强河岸带建设，既提高河道的防洪行洪功能，又为生物多样性的恢复与提高提供保障条件，其中河岸带宽度达到设计河流宽度的1倍以上、防洪工程达标率提高到25%以上。

步骤五：为避免卧虎山水库因生态补水出现的水资源浪费现象，在玉符口入黄口结合当地已有条件进行人工湿地建设，确保下游入黄口湿地景观丰富度提高，增强景观休闲功能，舒适度提高至60%以上。

综上所述，玉符河生态修复关键在河道水流的通畅，途径是利用上游水库的水量优化调度实施生态补水，最终目标是生物多样性的增强。

（2）主要修复内容。玉符河生态修复的主要内容有以下几方面。

1）基于生态补水的水库多目标优化调度。通过改进水库调度模式，可以避免和挽回大坝对自然环境的潜在危害，恢复河流已丧失的生态功能或保持自然径流模式。但改进后的调度不宜显著改变传统水利工程的功能，即减小原有的灌溉、发电和防洪效益。针对玉符河现状，开展水库多目标调度实施河流生态修复的主要内容包括：

a.水库下游维持河道基本功能的需水量确定。

b.模拟自然水文情势的水库泄流方式。

c.恢复增强水系连通性的调度方法。

2）河道生态修复工程。遵循生态水利工程学和河流生态学理念，强调自然河道平面形态的保护和修复，遵循宜弯则弯、宜宽则宽的原则。工程建设兼顾防洪和生态保护，尽可能保留河漫滩区域。岸坡侵蚀防护采用生态工程技术，如植被护坡等。

a.保持河道自然平面形态。本着尊重历史、尊重自然的原则，基本保持现有河道平面形态。河道宜弯则弯，宜宽则宽，并增设河滩和岸边湿地等。

b.多样性断面设计。在满足河道功能的前提下，尽可能保持玉符河天然断面，在保持天然河道断面有困难时，按抛物线型断面、复式断面、梯形断面的顺序选择。

c.增加水域栖息地多样性。保留一些河边静水区和湿地，营造多样性水域栖息地环境，使之具有不同的水深、流场和流速，适于不同生物发育和生长需求。

d.采用植被进行岸坡侵蚀防护。通过引入植被，应用生态工程技术措施进行岸坡侵蚀防护，提高玉符河河岸缓冲带植被宽，对河道岸坡起到加固作用，同时可以提供遮阴从而降低河流水温，在营养物质循环和水质改善方面也具有重大作用，为野生动物提供多种栖息地环境，并可以增加河道两岸的美学价值。

3）入黄口湿地景观设计。为提高玉符河景观舒适性、增强景观类型多样性，利用玉符河入黄口特有地形条件，设计湿地景观，探索滨水湿地的潜力及其生态功能。关键内容包括：

a.植物的配置设计。植物的配置设计，从层次上考虑，有灌木与草本植物之分，挺水、浮水和沉水植物之别，将这些各种层次上的植物进行搭配设计；从功能上考虑，可采用发达茎叶类植物以有利于阻挡水流，沉降泥沙，发达根系类植物以利于吸收等的搭配；要充分体现“陆生—湿生—水生”生态系统的渐变特点和“陆生的乔灌草—湿生植物—挺水植物—浮水植物—沉水植物”的生态型圈。

b.水体岸线及岸边环境的设计。对湿地的岸边环境进行生态的设计，水体岸线采用各种透水性的基质，如土壤、砂、砾石，代替人工砌筑；还可建立一个水与岸自然过渡的区域，种植湿地植物。确保水面与岸呈现一种生态的交接，既能加强湿地的自然调节功能，又能为鸟类、两栖爬行类动物提供生活的环境，还能充分利用湿地的渗透及过滤作用，从而带来良好的生态效应。并且从视觉效果上来说，这种过渡区域能带来一种丰富、自然、和谐又富有生机的景观。

4）水土保持及水源涵养工程。玉符河上游地区以山地为主，水资源相对丰富，目前仍在水土流失现象。因此，可以通过水土保持工程建设加强地表径流拦蓄规律，促使地下水资源的补给。从措施类型来说，既包括梯田、塘坝、谷坊等工程措施，也包括植树造林、疏林补植、草地培育等林草措施，还包括封山育林、环保宣传等管理措施。具体内容包括：

a.水土保持与水源涵养林建设。

b.沟道防护工程体系建设。

c.拦蓄水工程设施建设。

5）水质保护与改善工程。玉符河水质保护与改善，总的原则是“面源与点源齐抓，治理与预防共进”。对于点源污染，主要是通过强化污水集中处理后达标排放来解决，以玉符河水功能区划实施排污总量控制；对于以农业生产为主引起的面源污染，主要是通过农业生产工艺改进、灌溉制度优化等途径来实现污染物质的总量下降。对于已发生污染的水体，则采取工程、化学、生物等措施进行净化处理；与此同时，在上游区域建设水土保持工程，开展农业节水，加强水源地保护，预防水质污染。主要内容包括：

a.卧虎山水库水质保护与改善工程。

b.骨干河道水质保护与改善工程。

玉符河流域生态系统的干扰评价

相关推荐