2.1　城市河流環(huán)境修復(fù)的理論基礎(chǔ)

2.1.1　水環(huán)境容量理論

污染物進(jìn)入河流后，經(jīng)由水體中發(fā)生的物理作用、化學(xué)反應(yīng)、生物吸收和微生物降解等，可以實(shí)現(xiàn)污染物的自然凈化。水體的這種自凈能力使其具備了一定的水環(huán)境容量。水環(huán)境容量是由水環(huán)境系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定的，是表征水環(huán)境系統(tǒng)的一個(gè)客觀屬性，是水環(huán)境系統(tǒng)與外界物質(zhì)輸送、能量交換、信息反饋的能力和自我調(diào)節(jié)能力的表現(xiàn)。在實(shí)踐中，水環(huán)境容量是水環(huán)境目標(biāo)管理的基本依據(jù)，是水環(huán)境保護(hù)的主要約束條件。

（1）基本概念

水環(huán)境容量是在滿足水環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)的條件下，水體所能接納的最大允許污染物負(fù)荷量，又稱水體納污能力。在《全國(guó)水環(huán)境容量核定技術(shù)指南》中的定義為：在給定水域范圍和水文條件，規(guī)定排污方式和水質(zhì)目標(biāo)的前提下，單位時(shí)間內(nèi)該水域最大允許納污量，稱作水環(huán)境容量。水環(huán)境容量的確定是水污染物削減的依據(jù)。

河流的水環(huán)境容量可用函數(shù)關(guān)系表達(dá)為：

W=f（C0，CN，x，Q，q，t）　　（2-1）

式中　　W——水環(huán)境容量，用污染物濃度乘以水量表示，也可用污染物總量表示；

C0——河水中污染物的原有濃度，mg/L；

CN——水環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)，mg/L；

x，Q，q，t——距離、河流流量、排放污水的流量和時(shí)間。

（2）分類

根據(jù)不同的應(yīng)用機(jī)制，水環(huán)境容量可分為如下幾類（圖2-1）：

①按水環(huán)境目標(biāo)可分為自然環(huán)境容量和管理環(huán)境容量。兩者都是將水體的允許納污量作為水環(huán)境容量的，只是前者以污染物在水體中的基準(zhǔn)值為水質(zhì)目標(biāo)，后者則以污染物在水體中的標(biāo)準(zhǔn)值為水質(zhì)目標(biāo)。很明顯，管理環(huán)境容量不僅反映出了水體的自然屬性，而且還反映出人為的約束條件和社會(huì)因素的影響。

②按污染物性質(zhì)可分為可降解有機(jī)物水環(huán)境容量、難降解有機(jī)物水環(huán)境容量和重金屬水環(huán)境容量。可降解有機(jī)物也就是耗氧有機(jī)物，由于其本身可以在水體中被氧化，所以有著較大的環(huán)境容量；難降解有機(jī)物和重金屬類污染物屬于保守性污染物，它們?cè)谒w中很難被分解或根本不能被分解，所以要慎重利用該類污染物的水環(huán)境容量。

③按照污染物降解機(jī)理，水環(huán)境容量可劃分為稀釋容量和自凈容量?jī)刹糠帧Ｏ♂屓萘渴侵冈诮o定水域的來(lái)水污染物濃度低于水質(zhì)目標(biāo)時(shí)，依靠稀釋作用達(dá)到水質(zhì)目標(biāo)所能承納的污染物量。自凈容量是指由于沉降、生化、吸附等物理、化學(xué)和生物作用，給定水域達(dá)到水質(zhì)目標(biāo)所能自凈的污染物量。

④按容量的可再生性分為可更新容量和不可再新容量。前者指的就是上面所提到的水體對(duì)污染物的降解自凈容量或無(wú)害化容量，可以永續(xù)利用，但是如果對(duì)它超負(fù)荷利用，同樣可以造成水環(huán)境的污染。而不可更新容量則是指水體對(duì)不可降解或只能微量降解的污染物所具有的容量，對(duì)于這樣的容量，應(yīng)該給予足夠的保護(hù)，使污染物在其源頭得到控制。

（3）影響要素

影響水域水環(huán)境容量的要素很多，概括起來(lái)主要有以下4個(gè)方面。

①水域特性。水域特性是確定水環(huán)境容量的基礎(chǔ)，主要包括：幾何特征（岸邊形狀、水底地形、水深或體積）；水文特征（流量、流速、降雨、徑流等）；化學(xué)性質(zhì)（pH值，硬度等）；物理自凈能力（揮發(fā)、擴(kuò)散、稀釋、沉降、吸附）；化學(xué)自凈能力（氧化、水解等）；生物降解（光合作用、呼吸作用）。

②環(huán)境功能要求。各類水域一般都劃分了水環(huán)境功能區(qū)，不同的水環(huán)境功能區(qū)對(duì)應(yīng)著不同的水質(zhì)功能要求。水質(zhì)要求高的水域，水環(huán)境容量小；水質(zhì)要求低的水域，水環(huán)境容量大。

③污染物質(zhì)。不同污染物本身具有不同的物理化學(xué)特性和生物反應(yīng)規(guī)律，不同類型的污染物對(duì)水生生物和人體健康的影響程度不同。因此，不同的污染物具有不同的環(huán)境容量，但具有一定的相互聯(lián)系和影響。

④排放口位置與排污方式。水域的環(huán)境容量與污染物的排放位置與排放方式有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，在其他條件相同的情況下，集中排放的環(huán)境容量比分散排放小，瞬時(shí)排放比連續(xù)排放的環(huán)境容量小，岸邊排放比河心排放的環(huán)境容量小。因此，限定的排污方式是確定環(huán)境容量的一個(gè)重要確定因素。

（4）水環(huán)境容量計(jì)算

水環(huán)境容量是由水環(huán)境系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定的，表征水環(huán)境系統(tǒng)的一個(gè)客觀屬性，為了計(jì)算水體的環(huán)境容量，研究人員提出了很多水環(huán)境容量計(jì)算模型。

①河流水環(huán)境容量模型　污染物進(jìn)入水體以后，存在3種主要的運(yùn)動(dòng)形態(tài)：隨環(huán)境介質(zhì)的推流遷移、污染物質(zhì)點(diǎn)的分散以及污染物的轉(zhuǎn)化與衰減。

如果將所研究的河流環(huán)境看成一個(gè)存在邊界的單元，V代表單元的容積；Q0、C0代表從上游流入該單元的流量和污染物濃度；q、C1代表由側(cè)向進(jìn)入該單元的流量和污染物濃度；C代表單元中經(jīng)過(guò)各種反應(yīng)過(guò)程以后的污染物濃度；Q代表從該單元輸出的介質(zhì)流量。由質(zhì)量平衡可以寫出完全混合模型：

　　（2-2）

式中　r——污染物的反應(yīng)速率；

rV——由于單元中的反應(yīng)作用導(dǎo)致的污染物增量。

如果反應(yīng)項(xiàng)只考慮污染物的衰減，即r=-kC，且討論穩(wěn)態(tài)問(wèn)題，即：，上式可以寫成：

　　（2-3）

式中　k——污染物衰減反應(yīng)速率常數(shù)。

根據(jù)水環(huán)境容量的定義，當(dāng)系統(tǒng)中污染物的濃度C等于水環(huán)境功能區(qū)的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)CS時(shí)，系統(tǒng)外輸入的污染物量就等于系統(tǒng)的水環(huán)境容量，即：

　　（2-4）

由式（2-4）可以看出，環(huán)境容量由兩部分構(gòu)成。第一部分（等式右邊第一項(xiàng)）是由于推流作用產(chǎn)生的容量，決定于水體的流量、功能區(qū)水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及上游的水質(zhì)狀況，也可以稱為目標(biāo)容量；第二部分（等式右邊第二項(xiàng)）是降解容量，與污染物的降解性能、水體容積有關(guān)，降解反應(yīng)速度越高、水體容積越大，降解容量越大。

如果污水的流量可以忽略，即Q=Q0，則式（2-4）可以寫作：

如果上游水體的污染物濃度與目標(biāo)水體的水環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)一致，即C0=CS，則式（2-4）可以進(jìn)一步寫作：

R=kVCS　　（2-5）

從上面的分析可以看出，若C0<CS，其目標(biāo)容量為正值，則R>kVCS；若C0>CS，其目標(biāo)容量為負(fù)值，則R<kVCS。目標(biāo)容量為正值是指水體中污染物的濃度低于水環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)時(shí)水體可以接收污染物量，這部分容量只是“臨時(shí)容量”，一旦水體污染物的濃度達(dá)到水環(huán)境功能區(qū)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，這部分容量就不復(fù)存在。對(duì)于水環(huán)境保護(hù)來(lái)說(shuō)，可以正常利用的水環(huán)境容量只是第二部分容量，即降解容量。

②綜合水質(zhì)模擬模型　自20世紀(jì)初S-P模型誕生以來(lái)，水質(zhì)模型取得了很大的發(fā)展。模型機(jī)理越來(lái)越細(xì)致，模擬的狀態(tài)變量越來(lái)越多，從簡(jiǎn)單的BOD-DO耦合模型，發(fā)展到氮、磷模型、富營(yíng)養(yǎng)化模型、有毒物質(zhì)模型和生態(tài)系統(tǒng)模型；模型模擬的時(shí)空尺度不斷擴(kuò)大，在時(shí)間尺度上，從早期的穩(wěn)態(tài)模型發(fā)展到動(dòng)態(tài)模型；在空間尺度上，可以進(jìn)行一維、二維到三維的水質(zhì)模擬；同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、地理信息技術(shù)和軟計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，也極大地推動(dòng)了水質(zhì)模型的發(fā)展和完善。這一方面歸功于科學(xué)家對(duì)污染物在水環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化和歸宿研究的不斷深入外，另一方面也得益于日益廣泛的水環(huán)境管理的需求。

目前文獻(xiàn)中常見(jiàn)的綜合水質(zhì)模型系統(tǒng)有WASP、CE-QUAL-ICM、EFDC/HEM3D、MIKE3和RMA10等，可實(shí)現(xiàn)河流、湖泊、水庫(kù)、河口和沿海水域等一系列水質(zhì)問(wèn)題的模擬，支持河流的水環(huán)境容量的計(jì)算。

（5）水環(huán)境容量分配

水環(huán)境容量分配是指將計(jì)算得出的環(huán)境容量以允許排放負(fù)荷的形式分配至各個(gè)污染源。

①分配原則　允許排放負(fù)荷分配的原則通常要考慮科學(xué)性、公平性、效率性和經(jīng)濟(jì)性。科學(xué)性基于科學(xué)的計(jì)算河流環(huán)境容量和排污口的允許納污量。公平性是指均等對(duì)待所有參與者，同類型的不同污染源具有平等的分配權(quán)利。公平是一個(gè)相對(duì)概念，從不同的角度有不同的衡量標(biāo)準(zhǔn)與解決方法。公平性原則需要考慮區(qū)域人口、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境承載力、現(xiàn)狀環(huán)境狀況等條件下，盡可能地減少因分配問(wèn)題而導(dǎo)致的糾紛。效率性是指在可行的前提下，以最小的投入或損耗換取最大的效益。經(jīng)濟(jì)性是在確保污染負(fù)荷分配方案科學(xué)可行、公平、有效之后，追求在控制單元范圍內(nèi)以最少的經(jīng)濟(jì)投資獲取最大的環(huán)境效益。

②分配技術(shù)　國(guó)內(nèi)外的專家學(xué)者們提出了眾多污染負(fù)荷分配方法，比如表2-1中所列的美國(guó)最大日負(fù)荷（TMDL，total maximum daily load）計(jì)劃常用的污染負(fù)荷分配方法。

盡管具體的方法種類和數(shù)量很多，并且分別適用于不同的情景和目標(biāo)，但是概括起來(lái)，常用的分配方法基本上可以歸結(jié)為最優(yōu)化分配方法和公平分配法兩大類。

最優(yōu)化分配法的顯著特征是具有單一的最大化（或最小化）目標(biāo)。這個(gè)目標(biāo)可以是污染物去除的總成本，也可以是污染物的去除總量。

公平分配法即將污染負(fù)荷按污染源的某一屬性進(jìn)行平均分配。目前關(guān)注較多的公平分配方法有：區(qū)域差異法、基尼系數(shù)法、等比例削減法、按貢獻(xiàn)率分配法等。

2.1.2　河流生態(tài)需水理論

保障城市河流生態(tài)需水量是保障河流自凈能力，發(fā)揮河流自然功能和生態(tài)服務(wù)價(jià)值的基礎(chǔ)。

河流生態(tài)需水量是維持河流水生生物的正常發(fā)育及河流系統(tǒng)的基本動(dòng)態(tài)平衡、維持相應(yīng)水質(zhì)水平所需要的水量。根據(jù)城市河流生態(tài)需水的定義，廣義上講是維持水熱平衡、生物平衡、水沙平衡、水鹽平衡等所需要的水；狹義上講是指為維護(hù)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不惡化并逐漸改善所需的水量。

常用的河流生態(tài)需水量計(jì)算方法主要包括：水文學(xué)法、功能法和生境法等。

2.1.2.1　水文學(xué)法

水文學(xué)法也稱歷史流量法，是通過(guò)歷史流量記錄來(lái)評(píng)價(jià)河流生態(tài)狀況的一種方法。常用的水文學(xué)法包括如下幾種。

（1）Tennant法

Tennant法是應(yīng)用廣泛的一種方法之一，其主要依據(jù)過(guò)去長(zhǎng)期的流量記錄，認(rèn)為這些長(zhǎng)系列流量可以反映自然生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行模式。根據(jù)水生生物生境與流量關(guān)系的研究：河道內(nèi)徑流為河道平均流量的60%，可以為大多數(shù)水生生物在主要生長(zhǎng)期提供優(yōu)良至極好的棲息條件和多數(shù)娛樂(lè)用途所推薦的徑流量；河道內(nèi)徑流河道平均流量的30%，這是保持大多數(shù)水生動(dòng)物有良好的棲息條件和一般的娛樂(lè)活動(dòng)所推薦的基本徑流量；河道內(nèi)徑流河道平均流量的10%，是保持大多數(shù)水生生物短時(shí)間生存所推薦的最低瞬時(shí)徑流量（見(jiàn)圖2-2）。

隨著研究的不斷深入，專家根據(jù)水量對(duì)生物物種和生境的有利程度給出表2-2中的若干流量級(jí)別，在年內(nèi)不同階段按照河流年平均流量的百分比來(lái)表示。認(rèn)為河流年平均流量的10%為維持河流生態(tài)系統(tǒng)的最低流量，也是河流的生態(tài)基礎(chǔ)流量。

Tennant方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要進(jìn)行專門的生態(tài)需水現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。對(duì)于設(shè)有水文站的河流，年平均流量可以從歷史資料獲得；對(duì)于沒(méi)有水文站的河流，也可通過(guò)水文知識(shí)間接獲得。

（2）7Q10法

一種較常用的水文學(xué)法是7Q10法，該法基于水文學(xué)參數(shù)，考慮水質(zhì)因素，采用90%保證率最枯月連續(xù)7d的平均水量作為河流最小流量設(shè)計(jì)值。

（3）最小月平均流量法

該方法在我國(guó)使用較多。參考7Q10法，結(jié)合我國(guó)的具體情況對(duì)上述方法進(jìn)行了修改，我國(guó)在《制訂地方水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)原則和方法》（GB 3839—83）中規(guī)定：一般河流采用近十年最小月平均流量或90%保證率最小月平均流量。

（4）河道生態(tài)流速、生態(tài)水位法

主要適用于城市的季節(jié)性河流，考慮到流量變化的季節(jié)性，一般汛期水量豐富，能夠滿足生態(tài)流量的要求；枯水期因無(wú)固定水源，需要用最小生態(tài)流速和生態(tài)水深來(lái)確定。最小生態(tài)流速和生態(tài)水深的取值要結(jié)合各地的具體情況確定。

2.1.2.2　功能法

功能法主要從水生態(tài)環(huán)境保護(hù)的角度，基于城市河流的主要功能確定其生態(tài)需水量。城市河流生態(tài)需水通常主要考慮生物棲息地需水、稀釋凈化需水以及景觀環(huán)境需水。

（1）生物棲息地需水

對(duì)于河流的水生生物，其主要棲息地為河道內(nèi)的水域，故城市河流需要一定的水深才能滿足生物棲息的基本要求；此外，為了河流內(nèi)部的自凈能力，河流必須達(dá)到一定的流速。因此對(duì)于計(jì)算城市河道的生物棲息地生態(tài)需水量，可根據(jù)城市河流生物的需求，從水深及流速兩個(gè)角度計(jì)算其需水量。此外，由于河道中水量存在蒸發(fā)滲漏，故在計(jì)算中要考慮蒸發(fā)滲漏損失，可以用計(jì)算公式表示為：

　　（2-6）

　　（2-7）

式中　W1（ti）——第ti時(shí)段河流生物棲息地需水量，104m3；

H生i——第ti時(shí)段河流生態(tài)水深，m；

Si——第ti時(shí)段河段平均水面面積，104m2；

W損（ti）——第ti時(shí)段河流水量損失的需水量，104m3；

W1（T）——T周期內(nèi)河流生物棲息地需水量，104m3。

有些生物對(duì)流速較敏感，可以以流速作為生物棲息地需水的控制因素，生態(tài)需水量計(jì)算公式可表示為：

　　（2-8）

　　（2-9）

式中　——第ti時(shí)段河流生態(tài)流速，m/s；

Ai——第ti時(shí)段控制節(jié)點(diǎn)斷面面積，m2；

其他符號(hào)含義同上。

在實(shí)際的河道生物棲息地需水的計(jì)算中，可以根據(jù)不同的實(shí)際情況，尤其是在水資源量受限的情況下，可以在一個(gè)計(jì)算周期內(nèi)選擇不同的計(jì)算方法，分別采用生態(tài)流速和生態(tài)水深計(jì)算。

（2）稀釋凈化需水

城市點(diǎn)源、非點(diǎn)源的入河污染控制是城市河流水環(huán)境管理的基礎(chǔ)，不過(guò)由于各種原因，城市河流仍會(huì)有污染進(jìn)入水體。稀釋凈化需水是指為改善水質(zhì)而需要補(bǔ)充到河道中的水。

進(jìn)行稀釋凈化需水量的計(jì)算，首先對(duì)河流的水體現(xiàn)狀及污染物情況進(jìn)行調(diào)查，確定河流主要水質(zhì)問(wèn)題，選擇關(guān)鍵水質(zhì)因子為主要水質(zhì)控制目標(biāo)。根據(jù)城市河流污染物質(zhì)排放量及其分布，河流的水文、污染物排放等狀況，建立河流水質(zhì)模型，計(jì)算滿足水質(zhì)目標(biāo)的水量需求。對(duì)于難以建立機(jī)理水質(zhì)模擬模型的資料較少的河流，可以用如下計(jì)算公式計(jì)算：

　　（2-10）

式中　W2（T）——河道生態(tài)稀釋凈化需水量，m3；

P——計(jì)算河段污染物質(zhì)量，t/a；

Cs——計(jì)算河段生態(tài)水質(zhì)目標(biāo)，mg/L；

C0——計(jì)算河段污染物自然背景濃度值或來(lái)水污染物濃度，mg/L；

K——計(jì)算河段中污染物綜合衰減系數(shù)，s-1；

X——計(jì)算河段長(zhǎng)度，m；

V——計(jì)算河段水體平均流速，m/s。

（3）景觀環(huán)境需水

景觀環(huán)境需水要從水量、水質(zhì)兩個(gè)角度分析，水質(zhì)的需求在稀釋凈化需水的水質(zhì)目標(biāo)中確定，即可滿足水質(zhì)要求。這里主要從水量的角度來(lái)計(jì)算。水量方面主要是為了滿足人類的視覺(jué)感觀（親水特性）、旅游等功能，主要體現(xiàn)在水面大小與水深上，計(jì)算公式如下：

　　（2-11）

　　（2-12）

式中　W3（ti）——第ti時(shí)段河流景觀環(huán)境需水量，104m3；

——第ti時(shí)段河流景觀環(huán)境水深，m；

W3（T）——T周期內(nèi)河流景觀環(huán)境需水量，104m3；

其他符號(hào)含義同上。

（4）基于功能的城市河流最小生態(tài)需水量

根據(jù)“木桶效應(yīng)”原理，在滿足各種生態(tài)功能的生態(tài)需水量計(jì)算的基礎(chǔ)上，選擇不同功能下生態(tài)需水的外包絡(luò)線，可得到滿足各種功能的需求的需水量，即最小生態(tài)需水量，公式如下：

　　（2-13）

式中　W（T）——周期T內(nèi)生態(tài)需水量；

其他符號(hào)含義同上。

2.1.2.3　生境法

生境是指動(dòng)植物生存的周圍的物理環(huán)境，描述河流的生境特征，包括水深、流速，這些直接與流量相關(guān)。生境法是對(duì)水文學(xué)法的擴(kuò)展應(yīng)用，是把水文學(xué)條件與特定的生態(tài)需求建立起來(lái)計(jì)算流量的。因?yàn)檫@種方法直接把水文學(xué)與生物、生態(tài)之間聯(lián)系起來(lái)，所以在美國(guó)這種方法是應(yīng)用最為廣泛的。常用的生境法包括如下方法：

（1）IFIM法

IFIM（instream flow incremental methodology）法根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，如水深、河流基質(zhì)類型、流速等，采用PHABSIM（physical habitat simulation component）模型模擬流速變化和棲息地類型的關(guān)系，通過(guò)水文學(xué)數(shù)據(jù)和生物學(xué)信息的結(jié)合，決定適合于一定流量的主要的水生生物及棲息地。

（2）CASIMIR法

CASIMIR（computer aided simulation model for instream flow requirements in diverted stream）法是基于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)、底部流量在時(shí)間和空間上的變化。首先從現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的數(shù)據(jù)中，分析底部剪力與流量水平之間的關(guān)系，其次建立該區(qū)域水動(dòng)力學(xué)模式與天然流量、關(guān)鍵生物的偏好之間的模型，與IFIM相同，評(píng)價(jià)河流中關(guān)鍵生物的數(shù)量與水量變化之間的關(guān)系。

（3）BBM

BBM（building block methodology）法推動(dòng)了河流生態(tài)需水評(píng)價(jià)向一個(gè)全新的方向發(fā)展，它強(qiáng)調(diào)河流生態(tài)系統(tǒng)的每個(gè)組成部分結(jié)構(gòu)和機(jī)能的健康，而不只是重視某些物種，該方法在南非和澳大利亞得以廣泛使用。

2.1.3　河流生態(tài)健康理論

生態(tài)學(xué)是研究生物體與其周圍環(huán)境（包括非生物環(huán)境和生物環(huán)境）相互關(guān)系的科學(xué)，而河流生態(tài)學(xué)（river ecology；stream ecology）是研究河流中水生生物群落結(jié)構(gòu)、功能關(guān)系、發(fā)展規(guī)律及其與周圍環(huán)境（理化、生物）間相互作用機(jī)制的理論科學(xué)。河流生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)是河流生命系統(tǒng)與生命支持系統(tǒng)之間的復(fù)雜、動(dòng)態(tài)、非線性、非平衡關(guān)系，其核心問(wèn)題是生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能與重要生境因子的耦合、反饋相關(guān)關(guān)系。這里所說(shuō)的重要生境因子是指：水文情勢(shì)、水力學(xué)特征、河流地貌等因素。

河流生態(tài)健康理論是伴隨著人們對(duì)河流生態(tài)環(huán)境退化的關(guān)注而產(chǎn)生的。它是人們從水質(zhì)、生物以及生態(tài)等眾多角度更好評(píng)估河流生態(tài)系統(tǒng)狀況，進(jìn)而改善河流管理的一種河流管理評(píng)估工具和技術(shù)手段。

2.1.3.1　河流生態(tài)健康的內(nèi)涵

生態(tài)系統(tǒng)健康是指系統(tǒng)具有活力、穩(wěn)定和自我調(diào)節(jié)的能力，可以指為生態(tài)系統(tǒng)的生存和發(fā)展提供持續(xù)良好的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。生態(tài)系統(tǒng)健康包含兩方面內(nèi)容：滿足人類社會(huì)合理要求的能力和生態(tài)環(huán)境自我維持與更新的能力。

生態(tài)系統(tǒng)健康首先要保持結(jié)構(gòu)和功能的完整性，保證生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，這樣才具有抗干擾力和干擾后的自我恢復(fù)能力，才能提供長(zhǎng)期的生態(tài)服務(wù)。一般認(rèn)為，生態(tài)系統(tǒng)健康是指生態(tài)系統(tǒng)處于良好狀態(tài)；生態(tài)系統(tǒng)不僅能保持化學(xué)、物理及生物完整性，還能維持其對(duì)人類社會(huì)提供的各種服務(wù)功能。著名生態(tài)學(xué)家R.Constanza （1992）提出的生態(tài)系統(tǒng)健康概念涵蓋了6個(gè)方面，即自我平衡、沒(méi)有病征、多樣性、有恢復(fù)力、有活力和能夠保持系統(tǒng)組分間的平衡。

因此，河流生態(tài)健康是基于河流管理而提出的一種評(píng)價(jià)河流狀況的概念，用以綜合評(píng)判河流在某一特定時(shí)段所呈現(xiàn)狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上判斷河流生態(tài)系統(tǒng)是否能夠維持自身的生態(tài)環(huán)境功能正常發(fā)揮，以及滿足人類社會(huì)各種活動(dòng)的需求，從而為受損河流生態(tài)修復(fù)和流域水資源管理提供決策依據(jù)。

2.1.3.2　河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)

隨著河流生態(tài)健康理論的發(fā)展，河流生態(tài)健康狀況評(píng)價(jià)在很多國(guó)家先后開(kāi)展，并分別提出了不同的河流健康狀況評(píng)價(jià)內(nèi)容及評(píng)價(jià)指標(biāo)。河流健康評(píng)價(jià)多以原始狀態(tài)或干擾極小的狀態(tài)作為參考狀態(tài)，即評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

按照指標(biāo)內(nèi)容的不同，河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)方法可分為指示物種法和結(jié)構(gòu)功能指標(biāo)法。

指示物種法是一種評(píng)價(jià)河流生態(tài)健康狀態(tài)比較有效的方法，但采用指示物種法評(píng)價(jià)河流的環(huán)境狀態(tài)需要有大量的生物數(shù)據(jù)及生物與環(huán)境變量間關(guān)系的研究作基礎(chǔ)，在缺少生物數(shù)據(jù)及相關(guān)研究的區(qū)域，指示物種法的使用受到了限制。

結(jié)構(gòu)功能指標(biāo)法綜合了生態(tài)系統(tǒng)的多項(xiàng)指標(biāo)，來(lái)反映河流系統(tǒng)的過(guò)程以及結(jié)構(gòu)功能的狀態(tài)。該方法一般可以分為單一指標(biāo)評(píng)價(jià)和由指標(biāo)體系組成的綜合評(píng)價(jià)。單一指標(biāo)評(píng)價(jià)就是選定最能體現(xiàn)系統(tǒng)健康特征的指標(biāo)來(lái)對(duì)河流系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。但是由于在流域范圍內(nèi)對(duì)所有干擾都敏感的單一河流健康指標(biāo)是不可能存在的，故而很少被使用。結(jié)合了來(lái)自不同學(xué)科的多個(gè)指標(biāo)組成指標(biāo)體系的綜合評(píng)價(jià)法，則在一定程度上可彌補(bǔ)指示物種法的不足，更好地評(píng)價(jià)河流的健康狀況。因?yàn)樵谶@一類指標(biāo)體系中包含反映河流健康不同信息的指標(biāo)，利于全方位揭示復(fù)雜的河流生態(tài)系統(tǒng)存在的問(wèn)題。許多國(guó)家也傾向于發(fā)展綜合評(píng)價(jià)法，所以綜合評(píng)價(jià)法將是今后河流健康評(píng)價(jià)的一個(gè)發(fā)展方向。但就目前的發(fā)展?fàn)顟B(tài)看，這種評(píng)價(jià)方法也存在一定的缺陷，由于河流系統(tǒng)本身的復(fù)雜性，每個(gè)指標(biāo)體系都包含大量指標(biāo)，增加了評(píng)價(jià)工作的難度及工作量，影響了指標(biāo)體系的推廣使用。表2-3為當(dāng)今國(guó)際上主要河流健康狀況的評(píng)價(jià)方法，其中較為具有代表性的結(jié)構(gòu)功能指標(biāo)法有RCE、ISC、RHS、RHP和USHA等。

2.1.3.3　河流生態(tài)健康與河流管理

河流生態(tài)健康是面向河流管理而提出的一種評(píng)價(jià)河流生態(tài)狀況的概念，用以綜合評(píng)判河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的整體狀態(tài)，并為河流管理提供決策。兩者關(guān)系具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

①河流生態(tài)健康狀況研究是河流管理的基礎(chǔ)　河流生態(tài)健康狀況研究的主要目的是了解河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能狀況，預(yù)測(cè)河流可能的演變和生態(tài)健康狀況發(fā)展趨勢(shì)。而河流管理首先應(yīng)了解河流現(xiàn)狀，剖析影響河流生態(tài)健康的內(nèi)因和外因，分析河流生態(tài)健康狀況的可能發(fā)展趨勢(shì)，從而制定或采取針對(duì)性的河流管理措施，以更好地維護(hù)河流的良好運(yùn)行。合理的河流開(kāi)發(fā)利用、綜合整治、河流修復(fù)等都應(yīng)基于河流生態(tài)健康狀況研究。

②河流生態(tài)健康是河流管理的目標(biāo)　河流生態(tài)健康是河流生態(tài)系統(tǒng)功能正常發(fā)揮的前提和基礎(chǔ)，健康的河流生態(tài)系統(tǒng)能發(fā)揮其生態(tài)系統(tǒng)功能，提供最大限度的持續(xù)穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。河流管理的目標(biāo)就是更好地發(fā)揮河流的各項(xiàng)功能，以實(shí)現(xiàn)環(huán)境、資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，維持河流生態(tài)健康，保障其功能的正常發(fā)揮是河流管理的目標(biāo)。

③河流科學(xué)管理是河流生態(tài)健康的先決條件　河流管理是維護(hù)河流生態(tài)健康狀況的重要手段，它為河流的良好運(yùn)行和功能的發(fā)揮提供了重要的保障。良好的河流管理能為河流生態(tài)健康發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境，提供較佳的條件。當(dāng)河流生態(tài)健康狀況受損時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)措施對(duì)河流進(jìn)行修復(fù)，并加強(qiáng)河流管理以保障河流修復(fù)措施的有效實(shí)施，盡快恢復(fù)河流生態(tài)健康。因此，只有在優(yōu)化、有效的適應(yīng)性河流管理基礎(chǔ)之上，河流才可能維持其健康、可持續(xù)的狀態(tài)。