渭河流域(陕西段)典型河流水生态健康评价研究

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健康的流域水生态系统是维持河流生态安全、保持流域物种多样性并保障流域社会经济可持续发展的基础。然而,由于人类活动的影响,流域水生态系统健康状况受到严重威胁,因此,及时修复和重点保护受损的河流生态系统已然成为流域管理的重要目标。作为河流保护与管理工作的前提和基础,河流生态健康评价已成为当前研究的重点。本文以陕西省重点研发计划项目为依托,以渭河流域典型河流——南岸支流涝河与北岸支流泾河(陕西段)为研究区,通过野外水生态调查与采样、室内实验与分析等方法,对典型河流的水体与沉积物环境质量、生境状况以及水生生物群落特征进行了分析,并基于以上3个方面构建了河流水生态健康评价体系,采用综合指数法评价涝河与泾河的生态系统健康状况。在此基础上,提出了涝河及泾河(陕西段)存在的主要生态问题并提出了相应的保障与修复措施,以期为渭河流域中、小河流流域管理、生态环境建设及可持续发展提供科学依据和技术支撑。主要研究成果如下:(1)涝河的水质明显优于泾河,底泥质量与泾河差异不大。根据熵权综合水质指数评价结果,涝河在丰水期、枯水期均有90%的采样点水质等级为中等及以上;泾河在丰水期、枯水期分别有85%和65%的采样点水质等级为中等及以上。根据底泥综合潜在生态风险指数评价结果,涝河在丰水期、枯水期分别有95%和60%采样点的底泥风险等级为中等及以下,泾河在丰水期、枯水期分别有75%和70%采样点的风险处于中等及以下。两河水质主要污染指标均为BOD5与COD,底泥主要风险元素为汞(高风险)和镉(中等风险),水体与底泥质量均表现为丰水期优于枯水期,上游优于下游。(2)涝河与泾河平均生境质量均属于中等水平,且大体上均表现为从上游至下游逐渐变差,但涝河生境质量整体优于泾河。涝河生境处于优秀、良好、中等、差等级的采样点分别占5%、25%、50%及20%,位于上游的L4采样点生境质量最好,位于支流甘峪河的L16采样点生境质量最差。泾河生境处于良好、中等、差等级的采样点分别占5%、70%及25%,位于张家山出山口的J8采样点生境质量最好,位于支流处的J15采样点生境质量最差。10个生境评价指标中,涝河的底质、河岸稳定性及水质状况得分显著高于泾河,泾河的河水水量状况及河道护岸变化指标得分明显高于涝河,其余指标涝河与泾河的得分相差不大,评价结果一致。(3)涝河共鉴定浮游植物7门157种,浮游动物4门55种,底栖动物4门104种;泾河共鉴定浮游植物7门103种,浮游动物4门56种,底栖动物4门46种。涝河、泾河浮游植物群落均为硅藻-绿藻型,浮游动物均以轮虫为主,底栖动物均以昆虫纲为主。丰水期涝河浮游植物、浮游动物、底栖动物的种类数、密度和生物量均高于泾河,枯水期涝河在种类数、密度或生物量上存在少数低于泾河的情况。涝河浮游植物、浮游动物及底栖动物的生物指数水质评价结果明显优于泾河。3种生物中,浮游植物与底栖动物的评价结果一致,涝河、泾河分别处于轻污染—中污染、轻污染—重污染;浮游动物的评价结果最差,涝河、泾河均处于中污染—重污染。(4)在上述研究基础上,建立两河的水生态健康评价体系,并确定各指标的评估方法和赋分准则。根据调查和分析结果对涝河、泾河(陕西段)的水生态健康进行综合评价得到,涝河和泾河的水生态状况分别处于良好和中等水平,涝河水体与沉积物、生境和生物3个准则层评价结果均优于泾河。涝河水生态状况处于良好、中等水平的点位分别占75%和25%,其中,中等水平的采样点均位于涝河下游,上游及中游点位均为良好。泾河处于良好、中等水平的点位分别占40%和60%,上游生态健康状况最好,中游次之,下游最差,下游所有采样点位的生态健康均处于中等水平。(5)渭河流域两岸支流存在的水生态健康问题一方面是由于本身的自然条件引起,但更多的是源自于人类活动的破坏。本次研究发现,以涝河为代表的渭河南岸支流存在着水体与沉积物质量不稳定、采石挖砂破坏河流生境、河道连通性破坏、生物丰富度低等水生态环境问题。以泾河为代表的北岸支流存在水质污染、河流底质和小生境类型单一、河岸稳定性低、生物多样性低、生态流量不足等水生态问题。基于山水林田湖草统一保护、统一修复的理念,采取分区施策,提出了相关水生态修复措施:南岸支流峪口以上进行水源涵养林建设,加强秦岭保护区管理;峪口及以下进行人为扰动破坏区生态修复,推进农村面源污染防治,加强湿地保护与恢复。北岸支流出山口以上加强水土流失治理,实施小水电生态化改造,确保生态基流下泄;出山口以下提高河道行洪能力,加强生态保护与修复。
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