基于生态流量保障的中小河流健康评估体系构建与应用

一、引言

中小河流广泛分布于我国各地，在水资源供给、防洪排涝、生态调节等方面发挥着重要作用。然而，近年来随着经济社会的快速发展，中小河流面临着过度开发、水资源不合理利用等问题，导致生态流量难以保障，河流生态系统退化，水质恶化、生物多样性减少等现象频发 。科学评估中小河流健康状况，对于制定针对性的生态保护与修复措施至关重要。生态流量作为维持河流生态系统结构和功能的基础，将其纳入中小河流健康评估体系，能够更全面、准确地反映河流的生态状况。因此，开展基于生态流量保障的中小河流健康评估体系构建与应用研究，具有重要的现实意义。

二、生态流量与中小河流健康的关系

生态流量是指为维持河流生态系统结构和功能的完整性，需要保留在河流中的一定水量及其过程。它与中小河流健康密切相关，合理的生态流量能够为水生生物提供适宜的栖息和繁衍环境，维持河流的自净能力，保障河流物理形态的稳定。当生态流量不足时，河流的生态功能将受到严重影响，如河道萎缩、水体富营养化加剧、鱼类等水生生物栖息地丧失，进而导致河流生态系统退化，健康状况下降。反之，充足且稳定的生态流量有助于维持河流生态系统的平衡，促进河流健康发展。因此，生态流量是评估中小河流健康状况的关键指标之一。

三、中小河流健康评估指标体系构建

3.1 评估指标选取原则

科学性原则：指标选取应基于科学理论和研究成果，能够准确反映中小河流生态系统的本质特征和内在规律，确保评估结果真实可靠。

系统性原则：从生态系统的整体性出发，全面考虑影响中小河流健康的各种因素，涵盖生态流量、水质、水生生物、物理形态等多个方面，构建系统完整的评估指标体系。

代表性原则：选取具有代表性和敏感性的指标，能够有效反映河流健康状况的主要变化，避免指标过多导致评估过程复杂且重点不突出。

可操作性原则：指标数据应易于获取、测量和计算，同时考虑实际监测条件和技术水平，确保评估指标在实际应用中具有可操作性。

3.2 评估指标选取与分类

基于上述原则，结合中小河流的特点和生态流量保障需求，选取以下评估指标：

生态流量指标：包括最小生态流量达标率、生态基流保证率、生态流量过程变异度等。最小生态流量达标率反映河流实际流量满足最小生态流量要求的程度；生态基流保证率体现河流在枯水期维持基本生态功能的能力；生态流量过程变异度衡量生态流量在年内和年际间的变化情况。

水质指标：如化学需氧量（COD）、氨氮（ ）、总磷（TP）、溶解氧（DO）等浓度指标，用于评估河流水质污染程度和自净能力。

水生生物指标：包含鱼类多样性指数、底栖动物生物完整性指数、浮游植物生物量等。这些指标能够反映水生生物群落结构和功能的健康状况，是衡量河流生态系统生物多样性的重要依据。

物理形态指标：如河道弯曲度、河床稳定性、河岸带植被覆盖率等。河道弯曲度和河床稳定性影响水流形态和泥沙运动，河岸带植被覆盖率对维持河岸稳定、净化水质和提供栖息地具有重要作用。

3.3 指标权重确定

采用层次分析法（AHP）确定各评估指标的权重。首先，构建层次结构模型，将评估目标分解为目标层、准则层和指标层；然后，通过专家打分的方式，建立判断矩阵，计算各指标的权重。例如，在准则层中，生态流量、水质、水生生物、物理形态的权重分别为 0.3、0.25、0.25、0.2，体现了生态流量在中小河流健康评估中的重要地位，同时也综合考虑了其他因素的影响。

四、中小河流健康评估模型构建

4.1 评估模型选择

选用综合指数法构建中小河流健康评估模型。该方法将多个评估指标通过加权求和的方式进行综合，能够全面反映河流的健康状况，且计算过程相对简单，易于理解和应用。

4.2 评估等级划分

将中小河流健康状况划分为五个等级：健康、较健康、一般、不健康、

病态。根据各评估指标的实际情况和相关标准，确定每个等级的阈值范围。例如，综合评估指数 ≥0.8 为健康，0.6 - 0.8 为较健康，0.4 - 0.6 为一般，0.2 - 0.4 为不健康， <0.2 为病态。

4.3 评估模型计算

设中小河流健康评估综合指数为 H，共有 η_n 个评估指标，第 i 个指标的权重为 W_i ，标准化后的指标值为 X_i ，则评估模型计算公式为：

其中，指标值的标准化处理根据指标类型（正向指标、负向指标）采用不同的方法。对于正向指标（如河岸带植被覆盖率），其标准化公式为：

对于负向指标（如化学需氧量），标准化公式为：

式中， x_i^' 为指标的实际监测值， x_min 和 x_max 分别为该指标在健康等级和病态等级下的阈值。

五、实际案例应用

5.1 案例概况

选取某中小河流作为研究对象，近年来，由于上游农业灌溉用水增加和周边工业废水排放，河流生态流量难以保障，水质和生态环境受到一定影响。

5.2 数据采集与处理

对该河流进行为期一年的监测，采集生态流量、水质、水生生物、物理形态等相关数据。运用上述标准化方法对原始数据进行处理，使其具有可比性。同时，邀请水利、生态等领域的专家对各指标权重进行打分确定。

5.3 健康评估结果

根据构建的评估模型计算该河流的健康综合指数为 0.52，对照评估等级划分标准，该河流健康状况属于 “ 一般” 等级。具体分析各指标发现，生态流量指标得分较低，最小生态流量达标率仅为 60% ，生态基流保证率不足 50% ，表明生态流量保障存在较大问题；水质指标中氨氮和总磷浓度超标，水质污染较为严重；水生生物多样性有所下降，鱼类多样性指数和底栖动物生物完整性指数低于正常水平；物理形态方面，部分河段河道存在一定程度的淤积，河岸带植被覆盖率较低。

5.4 保护与修复建议

基于评估结果，提出以下保护与修复建议：优化水资源配置，制定合理的生态流量调度方案，保障河流生态流量；加强污染源治理，减少工业废水和农业面源污染排放，改善河流水质；开展河道清淤和生态修复工程，恢复河道物理形态；加强河岸带植被恢复与保护，提高植被覆盖率，改善水生生物栖息地环境。

六、结论

基于生态流量保障构建的中小河流健康评估体系，综合考虑了影响河流健康的多个关键因素，通过科学的指标选取、权重确定和评估模型构建，能够全面、准确地评估中小河流的健康状况。实际案例应用表明，该评估体系具有较强的科学性和实用性，能够为中小河流的生态保护与修复提供重要的决策依据。在未来的研究和实践中，应进一步完善评估体系，加强数据监测和分析，提高评估结果的准确性和可靠性，推动中小河流生态保护工作的深入开展。

参考文献

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