渌水流域枯水期水生态环境空间特征及其评价

doi:10.16258/j.cnki.1674-5906.2024.11.009

生态环境学报 ›› 2024, Vol. 33 ›› Issue (11): 1748-1755.DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2024.11.009

• 研究论文【环境科学】 • 上一篇下一篇

渌水流域枯水期水生态环境空间特征及其评价

丁洪伟¹^,²(), 郭婷婷¹, 郭晓辉³, 雷鸣¹^,²^,^*(), 刘孝利¹^,²^,^*()

1.湖南农业大学环境与生态学院，湖南长沙 410128
2.湖南省灌溉水源水质污染净化工程技术研究中心，湖南长沙 410128
3.株洲生态环境局渌口分局，湖南株洲 412000

收稿日期:2024-01-17 出版日期:2024-11-18 发布日期:2024-12-06
通讯作者: 刘孝利。E-mail: 839126754@qq.com
*雷鸣。E-mail: 108952168@qq.com;
作者简介:丁洪伟（1999年生），男（回族），硕士，主要研究方向为水环境水生态治理。E-mail: 847568391@qq.com
基金资助:
湖南省株洲市长江水生态环境保护驻点研究(2022-LHYJ-02-0507-01)

Spatial Characteristics and Evaluation of Water Ecological Environment in Lushui Basin during Dry Season

DING Hongwei¹^,²(), GUO Tingting¹, GUO Xiaohui³, LEI Ming¹^,²^,^*(), LIU Xiaoli¹^,²^,^*()

1. College of Environment and Ecology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, P. R. China
2. Technology and Research Center for Irrigation Water Resource and Quality Purification of Hunan Province, Changsha 410128, P. R. China
3. Zhuzhou ecological environment Bureau Lukou branch, Zhuzhou 412000, P. R. China

Received:2024-01-17 Online:2024-11-18 Published:2024-12-06

摘要/Abstract

摘要：

随着城镇化水平的不断加快，工业、生活等用水量逐渐增加，污水排放量的与日俱增及其引发的水生态环境问题日益受到重视。以渌水流域株洲区域为研究对象，从上游至下游共布设8个断面与2个代表水库，开展了2022年典型枯水期的生境与水生生物指标的空间异质性特征评价研究。结果显示，渌水沿程底质以砾石、泥沙为主，但总体砾石上附着泥土特征明显，可能与水土流失造成的水体浑浊有关，其中渌水支流的铁水底质以细沙粒为主，无明显淤泥附着，水质较好。2座水库底质以细沙粒为主，砂砾清晰，生境状况良好。研究共鉴定出浮游植物6门，浮游动物4门，底栖动物3门。浮游植物平均细胞密度为0.649×10⁶ cell·L^-1，平均生物量为0.996 mg·L^-1；浮游动物平均密度为147 ind·L^-1，平均生物量为0.126 mg·L^-1。其中中下游人口密集区的三刀石与仙井断面浮游植物、浮游动物生物量与密度明显高于其他点位，且生境健康状况相对较差，可能与河流两岸蔬菜种植、城区初雨汇入等有关。水库生物多样性、生境状况均优于河流断面。大型底栖无脊椎动物受对微环境的喜好程度的影响而分布，其生物量与多样性无明显的空间规律。采用Shannon-Wienner指数及BMWP指数进行水生态健康评价，结果显示渌水流域的水生态健康水平、生物多样性均有待进一步提高；水质综合指数CWQI总值与水生生物指标无显著相关关系，但单项水质指标中的总磷与水生态指标相关性较高，需要重点关注。研究结果可为渌水流域的水生境、水生态和水资源治理与保护提供科学依据。

关键词: 渌水流域, 生境, 水生生物, 水生态, 空间特征, 水生态健康评价

Abstract:

The aquatic ecological environment is a key component of comprehensive national water management, and can provide critical ecological services. With the acceleration of urbanization and water resource consumption by industry and life, sewage discharge loading has been observed. Therefore, water ecological and environmental problems have received considerable attention. This study focuses on the Lushui River Basin in the Zhuzhou area. Eight sections from the upstream region and two representative reservoirs were distributed to evaluate the spatial heterogeneity of habitat and aquatic biological indicators during a typical dry season in 2022. The results showed that the sediments of most sections were primarily composed of gravel and fine sand but with marked soil attachment to the overall gravel, which may be related to the surrounding soil erosion and high water turbidity, except for the tributary Tieshui. The two reservoirs exhibited clear sandy substrates, indicating good habitat conditions. The best riverbed quality was observed in the section where Tieshui entered Lushui, which was dominated by fine sand without a significant silt attachment. Six 6 phyla of phytoplankton, four phyla of zooplankton, and three phyla of macrobenthic invertebrates were identified. The average cell density of phytoplankton was 0.649×10⁶ cell·L^-1, with an average biomass of 0.996 mg·L^-1, while that of zooplankton was 147 ind·L^-1, with an average biomass of 0.126 mg·L^-1. The biomass and density of phytoplankton and zooplankton in the Sandaoshi and Xianjing sections in the middle and lower reaches of densely populated areas were significantly higher than those at other monitoring points, and the health status of the habitat was relatively poor, which may be related to human vegetable planting activities on both sides of the river and early rain runoff from urban areas. The biodiversity and habitat status of the reservoir were better than those of the river section were. The distribution of microbenthic invertebrates is affected by the degree of preference for the microenvironment and there is no obvious spatial law of biomass and diversity. The evaluation results of the Shannon-Wiener and BMWP indices showed that the water ecological health level and biodiversity of the Lushui Basin require further improvement. There was no significant correlation between the CWQI value of the water quality index and aquatic biological indicators, but the correlation between total phosphorus and water ecological indicators of a single water quality index was relatively high, which needs to be paid more attention in the future. The results provide a scientific basis for water habitat, water ecology, and the three-water control and protection of water resources in the Lushui River Basin.

Key words: Lushui basin, habitat, aquatic organism, water ecology, spatial characteristics, water ecological health assessment

中图分类号:

X826
X171.1

丁洪伟, 郭婷婷, 郭晓辉, 雷鸣, 刘孝利. 渌水流域枯水期水生态环境空间特征及其评价[J]. 生态环境学报, 2024, 33(11): 1748-1755.

DING Hongwei, GUO Tingting, GUO Xiaohui, LEI Ming, LIU Xiaoli. Spatial Characteristics and Evaluation of Water Ecological Environment in Lushui Basin during Dry Season[J]. Ecology and Environment, 2024, 33(11): 1748-1755.

图/表 10

参考文献 34

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敏感值	渌水流域大型底栖动物
10	－
9	－
8	溪蟹科 (Potamidae)
7	贻贝科 (Mytilidae)
6	田螺科 (Viviparidae)、豆螺科 (Bithyniidae)、瓶螺科 (Pilaidae) 、蚬科 (Corbiculidae)、蚌科 (Unionidae)
5	黑螺科 (Melaniidae)、长臂虾科 (Palaemonidae)、匙指虾科 (Atyoidae)
4	－
3	斛螺科 (Hydrobiidae)、椎实螺科 (Lymnaeidae)、摇蚊科 (Chironomidae)
2	摇蚊亚科 (Chironominae)、直突摇蚊亚科 (Orthocladiinae)
1	仙女虫科 (Naididae)

敏感值	渌水流域大型底栖动物
10	－
9	－
8	溪蟹科 (Potamidae)
7	贻贝科 (Mytilidae)
6	田螺科 (Viviparidae)、豆螺科 (Bithyniidae)、瓶螺科 (Pilaidae) 、蚬科 (Corbiculidae)、蚌科 (Unionidae)
5	黑螺科 (Melaniidae)、长臂虾科 (Palaemonidae)、匙指虾科 (Atyoidae)
4	－
3	斛螺科 (Hydrobiidae)、椎实螺科 (Lymnaeidae)、摇蚊科 (Chironomidae)
2	摇蚊亚科 (Chironominae)、直突摇蚊亚科 (Orthocladiinae)
1	仙女虫科 (Naididae)

一级指标	二级指标	评价等级
一级指标	二级指标	优	良	中	劣	差
水生生境	植被覆盖率	>80%	60%‒80%	40%‒60%	20%‒40%	<20%
	植被分布	连续分布	半连续分布	丛状分布	分散分布	无植被分布
	岸线侵蚀状况	无明显侵蚀	少量侵蚀, <20%	中度侵蚀, 20%‒50%	极度侵蚀, 50%‒80%	绝大部分侵蚀, >80%
	表观水质	清澈透明、无异味	轻微浑浊、少量异味	比较浑浊、较大异味	很浑浊、很大异味	极度浑浊、恶臭味
	水量	水位达到两岸, 仅有少量底质裸露	水覆盖75%, <25%底质裸露	水覆盖75%, <50%底质裸露	水覆盖25%, 浅滩大部分裸露	水量很少, 几乎全部裸露
人类活动影响	岸带土地利用类型	农业用地、绿地和水体面积≥75%	75%>农业用地、绿地和水体面积≥50%, 城镇设施用地≤25%	50%>农业用地、绿地和水体面积≥25%, 25%<城镇设施用地<50%	农业用地、绿地和水体面积<25%, 城镇设施用地≥50%	其他
	人类活动强度	无人类活动干扰或少有人类活动	人类活动较少, 少量步行者或自行车通过	人类活动较多, 少量机动车通过	多种人类活动, 对河流影响大, 但污染不严重	人类活动密集, 交通必经之路, 且污染严重
	护岸措施	植被完好, 无土壤裸露	植被保持一般, 部分土壤裸露, 或采用人工草皮护岸	植被退化, 主要为芦苇、木桩等, 或人工砌石护岸等	无防护型、河水直接冲刷护岸土壤, 或钢筋混凝土护岸	无护岸
	河岸卫生状况	很好, 几乎无垃圾	较好, 少量垃圾	一般, 部分垃圾散布	较差, 部分垃圾堆放	极差, 垃圾随意堆放
	水源地可能存在的污染源	无污染	污染影响不超过评价区的5%	污染影响不超过评价区的10%	污染影响不超过评价区的30%	污染影响超过评价区的30%

一级指标	二级指标	评价等级
一级指标	二级指标	优	良	中	劣	差
水生生境	植被覆盖率	>80%	60%‒80%	40%‒60%	20%‒40%	<20%
	植被分布	连续分布	半连续分布	丛状分布	分散分布	无植被分布
	岸线侵蚀状况	无明显侵蚀	少量侵蚀, <20%	中度侵蚀, 20%‒50%	极度侵蚀, 50%‒80%	绝大部分侵蚀, >80%
	表观水质	清澈透明、无异味	轻微浑浊、少量异味	比较浑浊、较大异味	很浑浊、很大异味	极度浑浊、恶臭味
	水量	水位达到两岸, 仅有少量底质裸露	水覆盖75%, <25%底质裸露	水覆盖75%, <50%底质裸露	水覆盖25%, 浅滩大部分裸露	水量很少, 几乎全部裸露
人类活动影响	岸带土地利用类型	农业用地、绿地和水体面积≥75%	75%>农业用地、绿地和水体面积≥50%, 城镇设施用地≤25%	50%>农业用地、绿地和水体面积≥25%, 25%<城镇设施用地<50%	农业用地、绿地和水体面积<25%, 城镇设施用地≥50%	其他
	人类活动强度	无人类活动干扰或少有人类活动	人类活动较少, 少量步行者或自行车通过	人类活动较多, 少量机动车通过	多种人类活动, 对河流影响大, 但污染不严重	人类活动密集, 交通必经之路, 且污染严重
	护岸措施	植被完好, 无土壤裸露	植被保持一般, 部分土壤裸露, 或采用人工草皮护岸	植被退化, 主要为芦苇、木桩等, 或人工砌石护岸等	无防护型、河水直接冲刷护岸土壤, 或钢筋混凝土护岸	无护岸
	河岸卫生状况	很好, 几乎无垃圾	较好, 少量垃圾	一般, 部分垃圾散布	较差, 部分垃圾堆放	极差, 垃圾随意堆放
	水源地可能存在的污染源	无污染	污染影响不超过评价区的5%	污染影响不超过评价区的10%	污染影响不超过评价区的30%	污染影响超过评价区的30%

多样性指数	指数含义	浮游植物点位数	浮游动物点位数	底栖动物点位数
>3.0	清洁	0	0	0
3.0‒2.0	轻度污染	1	0	0
2.0‒1.0	中污染	8	3	4
0‒1.0	重污染	1	4	3
0	严重污染	0	3	3

渌水流域枯水期水生态环境空间特征及其评价

Spatial Characteristics and Evaluation of Water Ecological Environment in Lushui Basin during Dry Season

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图/表 10

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点位名称	BMWP指数计分	评价等级
金鱼石	20	差
澄潭江	15	差
三刀石断面	5	劣
星火断面	27	中
铁水入渌水断面	17	差
仙井断面	6	劣
渌水入湘江口	28	中
株洲县自来水取水口	12	差
望仙桥水库	6	劣
酒埠江水库	32	中

监测点位	生境情况
L1金鱼石	砾石, 砾石上附着泥沙明显
L2澄潭江	砾石, 泥沙, 砾石附着泥沙明显, 附近有排污口, 蜗牛螺类个体较大
L3三刀石	泥沙, 淤泥为主, 有死亡螺类, 有虾米, 两岸蔬菜种植普遍
L4星火	底质泥沙、沙粒, 水流缓慢, 有滞留水葫芦等, 死亡贝类很多
L5铁水入渌水口	沙粒, 砾石, 水质良好, 沉水植物以苦草为主, 生物量大, 流速较快
L6仙井	底质泥沙, 沉水植物不多, 以苦草为主, 流速缓慢, 有漂浮滞留的凋落苦草与水葫芦, 泥土岸线, 水浪冲击易浑浊
L7渌水入河口	底质石块、砾石、沙粒为主, 但砾石石块附着泥土明显, 枯水期湘江水有倒灌可能, 采样时水质良好, 蜗牛螺类个体较大, 清澈见底, 尚未生长出沉水植物, 有海绵, 泥沙岸线
L8株洲县自来水厂	砾石、沙粒底质, 水流缓慢, 砾石岸线, 无明显沉水植物
L9望仙桥水库	底质砾石、沙, 水质清澈, 底栖动物不多
L10酒埠江水库	中小砾石、沙粒底质, 水质清澈, 无明显沉水植物

一级指标	二级指标	评估等级
一级指标	二级指标	L1	L2	L3	L4	L5	L6	L7	L8	L9	L10
自然生境	植被覆盖率	良	优	优	优	优	优	优	良	优	良
	植被分布	良	优	优	优	优	良	优	良	优	良
	岸线侵蚀状况	良	良	良	优	良	良	优	优	良	优
	表观水质	优	优	良	优	优	良	优	优	优	优
	水量	优	优	优	优	优	优	优	优	优	优
人类活动影响	岸带土地利用类型	优	优	优	优	优	优	优	优	优	优
	人类活动强度	优	优	劣	良	中	优	中	优	优	优
	护岸措施	良	良	良	优	优	良	良	良	良	优
	河岸卫生状况	优	优	劣	良	优	中	优	优	优	优
	水源地可能存在的污染源	优	优	优	优	优	优	优	优	优	优

项目	底栖动物	浮游植物	浮游动物	平均值
高锰酸盐指数	-0.179	-0.592*	-0.167	-0.463*
生化需氧量	0.013	-0.646**	-0.053	-0.314
化学需氧量	0.087	-0.306	0.106	0.092
氟化物	0.374	-0.176	0.191	0.200
溶解氧	-0.547*	0.012	0.034	-0.365
氨氮	-0.147	-0.316	0.336	-0.079
总磷	0.546*	0.389	0.233	0.740**
pH	0.400*	0.208	0.323	0.476*
合计	0.436*	0.042	0.179	0.394

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