全 文 ：第 25 卷第 11 期
2005 年 11 月
生　　态　　学　　报
A CTA ECOLO G ICA S IN ICA
V o l. 25,N o. 11
N ov. , 2005
城市河湖生态系统健康评价
—— 以北京市“六海”为例
张凤玲, 刘静玲3 , 杨志峰
(北京师范大学环境学院, 环境模拟与污染控制国家重点联合实验室, 北京　100875)
基金项目: 国家高技术研究发展计划 (863)资助项目 (2003AA 601010) ; 国家自然科学基金重点资助项目 (50239020)
收稿日期: 2005203204; 修订日期: 2005209215
作者简介: 张凤玲 (1980～ ) , 女, 河北唐山人, 硕士生, 从事水资源与水环境研究. E2m ail: fengling0216@ 126. com3 通讯作者 A utho r fo r co rrespondence. E2m ail: jingling@bnu. edu. cn
致谢: 感谢北京市水利科学研究所李其军所长和孟庆义总工为本研究提供了部分资料
Foundation item: T he p ro ject w as financially suppo rted by the state p lan of h igh2tech research (N o. 2003A 601010) and Key P rogram of N atural
Science Foundation of Ch ina (N o. 50238020)
Rece ived date: 2005203204; Accepted date: 2005209215
Biography: ZHAN G Feng2L ing,M aster candidate, m ain ly engaged in w ater resource and w ater environm ent. E2m ail: fengling0216@ 126. com
摘要: 健康的城市河湖才能发挥生态环境功能, 体现景观和人文价值。城市河湖健康评价是城市河湖科学管理和生态恢复的前
提和基础。对城市河湖生态系统健康概念和内涵进行了探讨, 建立了评价指标体系和评价模型。以北京“六海”为例, 对各子湖的
健康状况进行比较评价。结果表明, 中海和南海处于不健康向临界转化的状态, 其余 4 个湖均处于不健康状态; 水环境质量、水
生态系统结构和功能以及水滨空间结构是影响“六海”健康水平的制约因素; 除南海外, 各湖的健康程度都处于很差的级别。中
海和南海的整体生态环境好于其余 4 湖, 对健康和临界状态的隶属度之和接近 016, 可恢复程度处于中等水平; 其余 4 湖对健
康和临界状态的隶属度之和均小于 013, 恢复困难。对“六海”的生态恢复和科学管理提出建议: ①控制点源、面源污染, 改善入
湖和湖水水质; ②改善“六海”的水文条件; ③恢复水生态系统结构和水滨空间。
关键词: 城市河湖; 生态系统健康评价; 指标体系; 北京“六海”
文章编号: 100020933 (2005) 1123019209　中图分类号: Q 17815, X522　文献标识码: A
Ecosystem hea lth a ssessm en t of urban r ivers and lakes for s ix lakes in Be ij ing
ZHAN G Feng2L ing, L IU J ing2L ing3 , YAN G Zh i2Feng　 (S ta te K ey J oin t L abora tory of E nv ironm en ta l S im u la tion and
P ollu tion Con trol, S chool of E nv ironm en t, B eij ing N orm al U niversity , B eij ing 100875, Ch ina ). A cta Ecolog ica S in ica , 2005, 25 (11) : 3019～
3027.
Abstract: U rban rivers and lakes include canals, channels ( include the underdrain ) , rivers natu rally fo rm ing o r art ificia lly
excavated runn ing th rough the u rban area, as w ell as lakes and reservo irs w ith in u rban area.
U rban rivers and lakes in healthy state p rovide environm en tal services, and have the aesthet ic and hum an ist ic value. T he
assessm en t of eco system health of u rban rivers and lakes is the scien t ific basis fo r their m anagem en t and eco logical resto rat ion.
U rban rivers and lakes eco system s are comp lex eco system s that in teract w ith hum an eco system. T herefo re, the concep t of
eco system health of u rban rivers and lakes has tw o p ropert ies. T he first is the natu ral p roperty, the u rban rivers and lakes
eco system s are in tact, steady, natu ral and sustainab le, and have the ab ility to resist the ex ternal unfavo rab le facto rs. T he
second is the social p roperty, the u rban rivers and lakes eco system s p rovide eco system services and m eet the peop le’s needs fo r
recreat ion.
T he indicato r system fo r assessm en t of u rban rivers and lakes eco system s health is based on the concep t of eco system
health of u rban rivers and lakes. T he indicato r system con tain s th ree levels, the ob ject ives、the elem en ts and the indicato rs.
T he system includes six elem en ts and six teen indicato rs. T hese elem en ts are: hydro logical characterist ics, w ater quality,
structu re and function of aquatic eco system s, structu re of w aterfron t areas, scen ic effects and stress facto rs. T hese elem en ts
cover fou r aspects such as hydro logy、eco logy、environm en t and society.
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Eco system health is rela t ive to the assessm en t criteria, therefo re, the health of u rban rivers and lakes eco system s can be
dealt w ith as a fuzzy p rob lem. In th is paper, an assessm en t model w as estab lished using the fuzzy set theo ry. T he analyt ic
h ierarchy p rocess w as used to calcu late w eigh ts of indicato rs.
T he six lakes of Beijing include X ihai、Houhai、Q ianhai、Beihai、Zhonghai and N anhai. Emp loying the indicato r system and
model described above, the health of the six lakes w ere compared. It w as found that: Zhonghai and N anhaiw ere in the state of
transit ion fo rm unhealthy to crit ical sta te, o ther lakes w ere all in unhealthy state. W ater quality, structu re and function of
aquatic eco system s, structu re of w aterfron t areas w ere constrain ts of health. N anhai w as ranked as poo r, the o thers w ere all
ranked as very poo r. How ever, the eco logical environm en t of Zhonghai and N anhaiw ere better than the o thers, the sum of the
degree of m em bersh ip to the healthy state and crit ical sta te w ere all clo se to 016, the resto rat ion of these lakes w as moderate;
the sum of degree of m em bersh ip to the healthy state and crit ical sta te of o ther lakes w as under 013, it w as difficu lt to resto re
these lakes.
Suggest ions on scien t ific m anagem en t and eco logical resto rat ion of six lakes w ere p ropo sed: ①To con tro l non2po in t sou rce
po llu t ion and to imp rove w ater quality of six lakes and the w ater en tering in to these lakes; ②To imp rove the hydro logical
condit ions of six lakes; ③To rehab ilita te aquatic eco system and the w aterfron t areas.
Key words: u rban rivers and lakes; eco system health assessm en t; indicato r system; Beijing lakes
随着城市经济的发展, 人民生活水平的提高, 对城市河湖的功能需求趋于多元化, 旅游、休闲、改善生态环境、创造景观和丰
富水文化等逐渐成为城市河湖生态系统服务于当地社会及经济发展的重要内容[1 ] , 而这些功能的实现是以城市河湖生态系统
健康为基础的。由于北方地区缺水, 加之近年来人口的增加和经济发展对水资源的大量需求, 挤占了城市河湖生态环境用水, 严
重影响了城市河湖的水文特征和物理结构, 造成河湖水体流动不畅, 水质恶化, 混凝土裸露, 沿岸景观单调乏味, 生态环境质量
和景观功能下降。因此, 以改善城市水环境为目标的城市河湖生态系统健康评价, 将为城市水环境改善和研究提供依据。
生态系统健康概念自 20 世纪 80 年代末提出以来, 研究多针对自然河流[2～ 7 ]、湖泊[8～ 11 ]、湿地[12～ 14 ]、海岸[15, 16 ]等生态系统
健康而言, 对于城市河湖, 主要集中在河流水质及水环境质量评价[17～ 20 ]、土地利用对河流水体的生态风险及对生物健康的影
响[21, 22 ]、水利工程对水生态系统的影响[23～ 25 ]、河湖生态系统需水量[26 ]等方面的研究, 城市河湖生态系统健康层面的研究却不
多见, 赵彦伟[27 ]建立了城市河流生态系统健康评价指标体系, 包括水质、水量、水生生物、物理结构与河岸带 5 个要素, 并应用
到宁波市 4 条河流的健康评价中。本文着重探讨城市河湖生态系统健康概念和内涵, 建立以改善城市水环境为目标的城市河湖
生态系统健康评价指标体系, 并以北京“六海”为例进行健康评价, 明确“六海”生态系统健康的胁迫因子, 以期为科学管理城市
河湖和生态环境恢复提供依据。
1　城市河湖生态系统健康评价
111　城市河湖生态系统健康概念及内涵
城市河湖包括自然形成和人工开挖的流经城市区域的运河、河流、渠道 (含暗渠)和市区湖泊和水库。
城市河湖生态系统是城市的资源和环境载体, 关系到城市生存和发展, 是与人类生态系统交互作用的复合生态系统。健康
的城市河湖生态系统不仅意味着能保持生态系统自身完整性, 而且还能够提供合乎自然和人类需求的生态服务。因此, 城市河
湖生态系统健康的概念应具有双重属性: 从自然属性来说, 整个生态系统是完整的、稳定的、可持续的, 对外界不利因素具有抵
抗力; 从社会属性来说, 具有持续提供完善的生态系统服务功能和满足城市居民休闲娱乐的需要。
据此, 健康的城市河湖生态系统应具备以下特征: 能够保证生态功能和服务功能的适宜水量; 水质良好, 具有一定的流动
性; 水生态系统结构完整, 具有自动适应和自调控能力, 能在人工调节下持续发展; 能够发挥正常的生态功能、景观功能、旅游休
闲功能, 体现水文化内涵。
与自然河湖相比, 城市河湖与区域人类活动的交互影响较大, 一方面, 城市的社会经济活动高度依赖于区域健康的河湖提
供的各种服务功能; 另一方面, 城市高强度的社会经济活动对河湖的水量、水质、水循环、水生态和总体健康状况都有显著的影
响。人类活动和城市河湖生态系统健康的关系如图 1 所示。当人为干扰的强度小于生态系统的自调控阈值时, 城市河湖生态系
统保持一种动态的平衡 (图 1A～B 段) , 处于健康的状态; 当人为干扰的强度超过生态系统的自调控阈值时, 城市河湖生态系统
结构和功能改变, 使城市河湖生态系统健康受到损害, 生态质量不断下降, 处于临界状态 (图 1B～ C 段) , 此时, 可以通过人工或
自然恢复对其进行改善; 当到达 C 点 (临界状态的最小值) 时, 城市河湖生态系统进一步恶化, 处于不健康的状态 (图 1C～D
段) , 其自然恢复难度加大, 采取人为调控对城市河湖进行人工恢复, 其恢复的可能性较大。
0203　 生　态　学　报 25 卷
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图 1　人类活动与城市河湖生态系统健康的关系
F ig. 1　T he relationsh ip betw een hum an activit ies and urban rivers
and lakes eco system s health
①临界状态下的自然或人工恢复; ②人工恢复; ③自然恢复
①N atural o r art ificial resto ration at crit ical state; ② A rtificial
resto ration; ③N atural resto ration
112　城市河湖生态系统健康评价指标体系
指标体系法是目前比较常用的生态系统健康评价方法, 评
价指标要根据生态系统健康的概念和内涵, 选取可定量的、可操
作的、可广泛推广的指标, 切实反映出被评价对象的生态环境
特点。
根据城市河湖生态系统健康概念和内涵, 构建了 3 层次的
城市河湖生态系统健康评价指标体系。第 1 层次是目标层, 即城
市河湖生态系统健康程度; 第 2 层次是要素层, 包括水文特征、
水环境质量、水生态系统结构与功能、水滨空间结构、景观效果、
胁迫因素; 第 3 层次是指标层, 即每一个评价要素由哪些具体指
标来表达。具体结果见表 1。
113　评价指标权重确定
应用层次分析法, 结合专家咨询, 确定要素层和指标层权
重。首先请生态学家、水文学家、环境质量评价专家和城市河湖
管理部门官员, 填写各指标权重的判断矩阵; 采用和积法计算指
标的权重, 具体步骤如下[30 ]: ①将判断矩阵每一列正规化; ②将每一列正规化的判断矩阵按行相加得到向量; ③对向量做正规
化处理, 依次得到的列向量即为所求特征向量; ④计算判断矩阵的最大特征根; ⑤对判断矩阵进行一致性检验, 得到各个评价指
标对上一层的权重以及各要素对目标层的权重。要素层和指标层的权重计算结果见表 2。
表 1　城市河湖生态系统健康评价指标体系
Table 1　 Indicator system for assessmen t of urban r ivers and lakes ecosystem s health
目标层
O bjective level
要素层
E lem ent level
指标层 Indicato r level
指标 Indicato rs 计算方法及说明
Calcu lational m ethods and exp lanations
城市河湖生态
系统健康程度
D egree of
eco system
health of
urban rivers
and lakes
水文特征
H ydro logical
characterist ics
水量W ater quantity
河湖补给系数 Coefficien t of rivers o r lakes
supp ly
流速V elocity
水深: 蓄水量ö河湖面积 (m ) ①
补给量ö损失量②
流量ö过水断面积③
水环境质量
W ater quality
地表水质 Q uality of surface w ater
水营养状况W ater nutrit ion
底质污染状况 Sedim ent po llu tion status
《地面水环境质量标准》(GB383822002) ④
T S IM 营养状态指数⑤
底质污染指数 P [28 ]: P = [ ( I 2最大+ I 2平均) ö2 ]1ö2⑥
水生态系统结构与功能
Structure and function of
aquatic eco system s
水生植物覆盖率 Coverage of aquatic p lan ts
物种多样性 Species diversity
浮游植物初级生产力 P rim ary p roductivity
of p lank ton p lan ts
水生植物面积ö河湖面积⑦
底栖动物 Shannon 多样性指数⑧
0128ch la (ΛgöL ) + 0196 [29 ]
水滨空间结构
Structure of w aterfron t
areas
水陆交错带状况 Condition of landöin land
w ater eco tones
植被缓冲带宽度W idth of the buffer zone of
vegetation
F 1= f (坡度、人工湿地比例) ⑨
宽度βκ (m )
景观效果 Scenic effects
观赏游憩价值 V iew and tourism value
公众对环境满意率 Percen tage of public
satisfaction on environm ent
F 2= f (自然景观、人文景观、游人数) βλ
满意人数ö调查总人数βµ
胁迫因素 Stress facto rs
最小需水保证率M inim um guaran tee rate of
w ater dem and
污水处理率 T reating rate of sew age
面源污染强度 In tensity of non2po in t source
po llu tion
现状蓄水量ö最小生态环境需水量βν
污水处理量ö排放量βο
平均降雨径流量×污染物浓度ö河湖蓄水量
(m göL ) βpi
　　①W ater dep th: w ater sto rage capabilityörivers and lakes area; ②W ater supp lyöw ater lo ss; ③ F low rateöcro ss2section area; ④
Environm ental quality standard fo r surface w ater (GB383822002) ; ⑤T S IM nutrit ion index; ⑥Sedim ent po llu tion index P [28 ]: P = [ I 2m ax +
I 2avgö2 ]1ö2 ; ⑦A quatic p lan ts areaörivers o r lakes area; ⑧Shannon diversity index of benth ic an im als; ⑨F 1= f (gradien t, p ropo rtion of art ificial
w etland) ; βκW idth (m ) ; βλF 2= f (natural scenery, hum anist ic scenery, num ber of tourists) ; βµ T he satisfaction num ber of peop leöthe num ber
of investigation; βν Curren t w ater sto rage capabilityöm inim um w ater dem and of eco logical environm ent; βοQ uantity of treated w astew aterö
quantity of discharged w astew ater; βpiA verage rainfall runoff×concentration of contam inantöw ater sto rage capability of rivers o r lakes (m göL )
120311 期 张凤玲　等: 城市河湖生态系统健康评价研究—— 以北京市“六海”为例 　
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表 2　各层指标权重计算结果
Table 2　Results of we ight of indicators
要素层
E lem ent level
权重
W eigh t
指标层
Indicato r level
权重
W eigh t
水文特征
H ydro logical
characterist ics
01162 水量①河湖补给系数②
流速③
01349
01260
01391
水环境质量
W ater quality
01157 地表水质④ 01481水营养状况⑤ 01376
底质污染状况⑥ 01143
水生态系统结构与功能
Structure and function of
aquatic eco system s
01273 水生植物覆盖率⑦ 01291物种多样性⑧ 01490
浮游植物初级生产力⑨ 01219
水滨空间结构
Structure of w aterfron t
areas
01085 水陆交错带状况βκ 01716
植被缓冲带宽度βλ 01284
景观效果
Scenic effects
01066 观赏游憩价值βµ公众对环境满意率βν 0136701633
胁迫因素
Stress facto rs
01257 最小需水保证率βο污水处理率βpi
面源污染强度βθ 014660121601318
　　①W ater quantity; ②Coefficien t of rivers o r lakes supp ly; ③
V elocity; ④Q uality of surface w ater; ⑤W ater nutrit ion; ⑥Sedim ent
po llu tion status; ⑦Coverage of aquatic p lan ts; ⑧Species diversity;
⑨ P rim ary p roductivity of p lank ton p lan ts; βκ Condition of landö
in land w ater eco tones; βλW idth of the buffer zone of vegetation; βµ
V iew and tourism value; βν Percen tage of public satisfaction on
environm ent; βο M inim um guaran tee rate of w ater dem and; βpi
T reating rate of sew age; βθ In tensity of non2 po in t source po llu tion
114　健康评价方法
生态系统健康与否是一个相对的概念, 是相对于标准值
而言的, 因此, 城市河湖生态系统的健康与否可以作为一个模
糊问题来处理。应用模糊数学的概念和方法建立城市河湖生
态系统健康评价模型:
A = W × R (1)
式中, A 为城市河湖生态系统健康状况矩阵,W 为评价要
素的权矩阵, W = (w 1,w 2, ⋯,w 6) ; R 为各健康要素对各级健
康标准 (本文把健康评价标准分为“健康、临界状态、不健康”3
个级别)的隶属度矩阵。
R =
R 11 R 12 R 13
R 21 R 22 R 23
R 31 R 32 R 33
R 41 R 42 R 43
R 51 R 52 R 53
R 61 R 62 R 63
(2)
R ij = (W i1　W i2　+　W ik) r1jr2j
M
rk j
(3)
　　公式 (2)和 (3)中, R ij为第 i 要素对第 j 级健康标准的隶属
度, 如 R 33表示第 3 要素 (水生态系统结构和功能) 对第 3 级标
准 (不健康) 的隶属度;W ik指第 i 评价要素对其包含的第 k 个
指标所赋予的权重, 其中 k 为各评价要素所包含的指标个数。
rk j为第 k 指标对第 j 级标准的相对隶属度, rk j的计算对正向指
标 (指标值越大, 健康程度越高) 和负向指标 (指标值越小, 健康程度越高) 有所不同, 其计算方法 (以第 y 项指标值 x y 为例, y =
1, 2, ⋯, k , S y j为第 y 项指标的第 j 级健康标准值)如下:
(1) 正向指标　如河湖补给系数、物种多样性等
①当 x y > S y , 1 时, ry 1 = 1, ry 2 = ry 3 = 0;
② 当 S y , j ≥ x y ≥ S y , j+ 1 时, ry , j+ 1 = sy , j - x y
sy , j - sy , j+ 1
, ry , j = 1 - ry , j+ 1; ( j = 1, 2) (4)
而对其它健康标准的隶属度均为 0;
③ 当 x y < S y , 3 时, ry 3 = 1, ry 1 = ry 2 = 0
(2) 负向指标　如水营养状况、底质污染指数等
①当 x y < S y , 1 时, ry 1 = 1, ry 2 = ry 3 = 0;
② 当 S y , j ≤ x y ≤ S y , j+ 1 时, ry , j+ 1 = x y - sy , j
sy , j+ 1 - sy , j
, ry , j = 1 - ry , j+ 1; ( j = 1, 2) (5)
而对其它健康标准的隶属度均为 0;
③ 当 x y > S y , 3 时, ry 3 = 1, ry 1 = ry 2 = 0
2　实例研究——北京市“六海”生态系统健康评价
“六海”湖泊群是北京市重要的景观之一, 由西海、后海、前海、北海、中海和南海 6 个子湖组成 (图 2)。近年来随着社会经济
的发展, 水资源补给量的减少, 加之人类活动干扰,“六海”的生态环境发生了变化: 水生态系统完整性遭到破坏; 水深变浅, 流动
性差, 水体更新缓慢; 水质严重恶化, 多次暴发水华,“六海”健康状况受到损害, 也严重影响了“六海”的景观功能。
211　评价指标和标准
根据“六海”的生态环境特点, 共选取了 14 个指标进行评价。对于城市河湖生态系统健康评价, 目前尚无明确的统一的标
准。评价标准的确定是城市河湖生态系统健康评价的难点。处于不同区域、不同规模、不同类型的河湖, 面对不同人群的社会期
望, 评价标准也不同。M unaw ar 等认为生态系统健康评价的目的不是为生态系统诊断疾病, 而是在一个生态学框架下, 结合人
2203　 生　态　学　报 25 卷
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图 2　北京“六海”示意图
F ig. 2　T he sketch m ap of six lakes in Beijing
类健康观点对生态系统特征进行描述——定义人类所期望的生
态系统状态[31 ]。也就是说, 评价标准的制定须在现状基础上, 以
最大发挥生态系统服务功能为目标, 来定义生态系统健康状态。
根据上述观点, 结合“六海”的实际情况, 通过实地考察、借
鉴国家标准与相关研究成果、专家咨询、公众参与等方法确定评
价标准, 提出基于“六海”现状的合理的指标标准和人类期望的
目标。健康标准分级过程如下:
①水量　以水深表示,“六海”的水深一般在 1～ 2m , 本着以
现状为依据的原则, 考虑景观娱乐的需要, 以 112m 作为不健康
的上限值, 其它级别根据景观需要人为设定。
②河湖补给系数　“六海”的水量损失主要是蒸发和渗漏,
这里的补给系数是补水量ö蒸发渗漏量, 考虑北京缺水现状, 以
补水量正好满足蒸发、渗漏量作为健康的下限。
③流速　城市河湖的流动性是健康的重要标志, 根据北京城市河湖管理部门多年监测数据, 以使“六海”生态环境逐渐好转
的最小流速 0102 m ös 作为不健康的上限, 以防止水华出现的最小流速 0104m ös 作为健康的下限。
④地表水质　“六海”水体为景观用水, 考虑水体景观功能要求, 以满足《地面水环境质量标准》(GB 383822002) Ë 类水作为
健康的下限。
⑤水营养状况　根据湖泊富营养化评价方法 T S IM 指数划分[18 ]。
⑥水生植物覆盖率　对北京什刹海 (前海和后海)进行水生植物恢复的试验表明, 水生植物群落覆盖率达到水域 50% 以上
时, 抑制蓝藻“水华”作用明显[32 ] , 这里考虑“六海”行船的需要, 结合专家咨询, 以 60% 作为健康标准, 考虑水生植物的生态环境
功能, 以 30% 作为不健康的上限。
⑦底栖动物多样性　以底栖动物 Shannon 多样性指数划分等级。
⑧浮游植物初级生产力　根据湖泊富营养化标准, 结合“六海”富营养化程度很高的现状, 以 215 gö(m 2·d) 作为健康的上
限, 215～ 715 gö(m 2·d)作为临界状态, 以“六海”浮游植物初级生产力最高值作为不健康的上限。
⑨水陆交错带状况　考虑城市居民的亲水以及城市防洪要求, 结合专家咨询, 以坡度 30°作为健康的上限; 人工湿地比例越
高越好, 但“六海”部分湖岸紧邻居民区和商业区, 以人工湿地比例为 70% 作为健康的下限, 其余级别向下浮动 20% 确定。βκ植被缓冲带宽度　参考相关文献[5 ], 以 5m 作为不健康的上限, 考虑“六海”湖岸高地景观空间不足的局限性, 本着以现
状为依据的原则, 将 10m 作为健康的下限。βλ观赏游憩价值　通过专家打分确定, 满分 100 分, 考虑“六海”的景观和历史文化价值, 健康的分数值应比较高, 这里以
90 分作为健康的下限, 其余级别向下浮动 20 分确定。βµ公众对环境满意率　通过调查“六海”周边的居民和游人获得数据, 体现公众对“六海”生态环境的满意程度, 经过调查,
公众对“六海”的满意率比较低, 这里以现状为依据, 以 70% 作为健康的下限, 其余级别向下浮动 20% 确定。βν最小需水保证率　以“六海”最小生态环境需水量的满足程度划分, 根据“六海”生态环境现状, 其生态环境需水量包括湖
泊蒸发需水量、自身存在需水量、净化需水量、景观娱乐需水量, 最小生态环境需水量根据最差的水质级别 (取 IV 类)、湖泊水
深 (取 018m )和换水系数 (取 1125öa)确定[33 ] , 根据北京实际供水状况, 结合专家咨询, 采用 90% 作为健康的下限, 其余级别向下
浮动 20% 确定。βο污水处理率　参考相关文献[13 ], 将 70% 作为健康的下限, 结合“六海”周边进行节污的现状, 以 60% 作为不健康的上限。
具体的评价指标及各分级标准的标准值见表 3。
212　“六海”生态系统健康评价
21211　健康评价结果　依据 2002 年监测数据、实地调查结果并结合上述评价模型进行计算, 得出“六海”各子湖 6 个要素对各
健康级别的隶属度与各子湖对各健康级别的隶属度 (图 3, 表 4)。
21212　分析与讨论　由评价结果 (图 3) 可知, 影响前 4 个湖健康水平的限制因子主要为水环境质量、水生态系统结构与功能
以及水滨空间结构。尤其是后海、前海和北海, 此 3 要素对不健康状态的隶属度分别高达 1。主要原因是水量少、水质差, 人工化
严重, 水生态系统结构不完整。制约中海和南海健康的主要因素是水滨空间结构, 对不健康状态的隶属度均在 016 以上。因此,
对“六海”进行生态恢复的重点应放在水量、水质、水生态系统完整性和水滨空间结构方面。
按照最大隶属度原则, 前 4 个湖均处于不健康状态, 隶属度分别为 01778、01742、01742、01783, 而中海以及南海对不健康和
320311 期 张凤玲　等: 城市河湖生态系统健康评价研究—— 以北京市“六海”为例 　
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临界状态的隶属度相差不大, 中海为 01410、01402, 南海为 01408、01315, 因此认为中海和南海处于不健康向临界转化的状态。
各湖对不健康状态的隶属度排序为: 南海< 中海< 前海= 后海< 西海< 北海; 对临界状态隶属度的排序为: 北海< 后海< 西海
< 前海< 南海< 中海; 对健康状态隶属度的排序为: 西海< 前海< 北海< 后海< 中海< 南海。
表 3　“六海”生态系统健康评价指标和标准
Table 3　A ssessmen t indicators and cr iter ia for ecosystem health of six lakes
指标 Indicato rs 健康 H ealthy 临界状态 C rit ical state 不健康 U nhealthy
水量W ater quantity (m ) ≥116 112～ 116 ≤112
河湖补给系数Coefficien t of rivers o r lakes supp ly ≥1 015～ 1 ≤ 015
流速V elocity (m ös) ≥0104 0102～ 0104 ≤0102
地表水质Q uality of surface w ater Ë 类Ë class Ì 类Ì class Í 类或劣于Í 类Í class o r wo rse thanÍ class
水营养状况W ater nutrit ion T S IM 指数≤37
T S IM Index≤37 38～ 53 ≥54
水生植物覆盖率Coverage of aquatic p lan ts (% ) 60 30～ 60 ≤30
底栖动物多样性 Species diversity ≥2 1～ 2 0～ 1
浮游植物初级生产力 P rim ary p roductivity of
p lank ton p lan ts (gö(m 2·d) ) ≤215 215～ 715 715～ 14
水陆交错带状况Condition of landöin land w ater
eco tones
坡度≤30°,
人工湿地≥70%
Gradien t≤30°,
art ificial
w etland
≥70%
坡度 30～ 45°, 人
工湿地 50%～ 70%
Gradien t 30～ 45°,
art ificial w etland
50%～ 70%
坡度45～ 90°, 人
工湿地≤50%
Gradien t
45～ 90°,
art ificial w etland ≤
50%
植被缓冲带宽度W idth of the buffer zone of
vegetation (m ) ≥10 5～ 10 ≤5
观赏游憩价值 V iew and tourism value (Sco re) ≥90 70～ 90 ≤70
公众对环境满意率 Percen tage of public satisfaction
on environm ent (% ) ≥70 50～ 70 ≤50
最小需水保证率M inim um guaran tee rate of w ater
dem and (% ) ≥90 70～ 90 ≤70
污水处理率 T reating rate of sew age (% ) ≥70 60～ 70 ≤60
图 3　健康评价结果
F ig. 3　Result of health assessm ent
a. 西海X ihai; b. 后海Houhai; c. 前海Q ianhai; d. 北海Beihai; e. 中海 Zhonghai; f. 南海N anhai; F1 水文特征H ydro logical characterist ics; F2
水环境质量W ater quality; F3 水生态系统结构与功能 Structure and function of aquatic eco system s; F4 水滨空间结构 Structure of
w aterfron t areas; F5 景观效果 Scenic effects; F6 胁迫因素 Stress facto rs
4203　 生　态　学　报 25 卷
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表 4　“六海”生态系统健康评价结果
Table 4　Results of ecosystem health assessmen t of six lakes
项目 Item 西海X ihai 后海Houhai 前海Q ianhai 北海Beihai 中海 Zhonghai 南海N anhai
健康状态H ealthy 01097 01154 01103 01127 01188 01277
临界状态C rit ical state 01125 01104 01155 01090 01402 01315
不健康状态U nhealthy 01778 01742 01742 01783 01410 01408
状态描述
D escrip tion
不健康
U nhealthy
不健康
U nhealthy
不健康
U nhealthy
不健康
U nhealthy
不健康2临界
U nhealthy2C rit ical state 不健康2临界U nhealthy 2C rit ical state
　　 表中数字为各个湖对各级健康标准的隶属度 T he data in tab le 4 are the degree of m em bersh ip of each sub lake to each assessm ent criterion
　　从表 4 可以看出, 前 4 个湖对不健康的隶属度差别不大, 均在 017 以上, 以北海最差, 达到 01783; 中海和南海均在 0142 以
下, 远低于前四个湖。而且与前四个湖相比, 中海和南海对临界状态的隶属度明显高于前四湖, 分别为 01402, 01315, 因此从整
体看, 中海和南海的整体生态环境要好于其它湖。
21213　“六海”生态系统健康等级及可恢复程度划分　为了便于比较“六海”生态系统健康程度和可恢复程度, 将健康度细分为
5 个等级, 可恢复程度划分为 3 个等级, 等级划分范围为[0, 1 ], 按基本等量的原则来划分等级 (表 5)。
表 5　“六海”各子湖生态系统健康等级及可恢复程度
Table 5　Ecosystem health ranks div ision and restorable degree of six lakes
健康等级a) H ealth rank s 可恢复程度b) Resto rab le degree
优 Excellen t
(110～ 018) 良好 Good(018～ 016) 一般M oderate(016～ 014) 差 Poo r(014～ 012) 很差V ery poo r(012～ 0) 容易 Easy(0165～ 110) 中等M oderate(0135～ 0165) 困难D ifficu lt(0～ 0135)
西海 X ihai 01097 01222
后海Houhai 01154 01258
前海Q ianhai 01103 01258
北海Beihai 01127 01217
中海 Zhonghai 01188 01590
南海N aihai 01277 01592
　　a) 数字为对健康状态的隶属度T he data are the degree of m em bersh ip of each sub lake to healthy state; b) 数字为对临界状态和健康状态的
隶属度之和 T he data are the sum degree of m em bersh ip of each sub lake to crit ical state and healthy state
　　从健康等级划分结果看出 (表 5) , 除南海外, 各个湖的健康程度都处于很差的级别, 尤以西海、前海和北海最差, 需要受到
更多的关注; 从各个湖生态系统可恢复程度难易来说, 前 4 个湖的恢复困难, 尤其是西海和北海, 需加大治理力度, 控制生态系
统恶化趋势, 采取人工恢复措施使其向良性方向发展; 中海和南海对健康和临界状态的隶属度之和均接近 016, 可恢复程度处
于中等级别, 说明与其余 4 个湖相比, 中海和南海具有良好的发展潜力, 只要采取有效的生态系统管理措施, 改变影响中海和南
海健康的限制因子状况, 中海和南海可以向更好的方向发展。
213　建议
研究结果表明, 制约“六海”健康水平的因素主要是水环境质量、水生态系统的结构、功能以及水滨空间结构, 因此, 对“六
海”的生态恢复和管理提出以下措施:
(1) 控制点源、面源污染, 改善入湖和湖水水质　“六海”水质差的原因主要是入水水质差和湖区点、面源污染 (如生活污
水、暴雨径流、底泥释放、养鱼垂钓等活动) , 因此应减少上游工业废水和生活污水的排放, 恢复湖区植被缓冲带以对地表径流进
行部分截流, 同时对“六海”水体 (主要针对前四湖)及其沿岸农贸市场和餐饮业进行严格的管理, 尽量减少人为活动对水质的影
响; 在工程方面, 需采取水污染治理技术和生态恢复工程措施, 改善“六海”的水质。
(2) 改善“六海”的水文条件　历史上“六海”各子湖相互连通, 湖水可以自由流动, 但近年来由于水量不足, 各子湖之间都
设置闸门进行控制, 各湖的水流动性很差, 需要科学调度水资源, 适当控制闸门开启, 使“六海”的水体联通, 保持流动性。
(3)恢复水生态系统以及水滨空间结构　研究表明, 对于富营养浅水湖泊来说, 恢复以沉水植物为主的植被, 可以有效降低
N、P 营养循环速度, 控制浮游植物过度增长[34 ]。因此, 对“六海”来说, 应重建和恢复湖泊原有的以沉水植物为主的系统, 并保持
其良性循环; 拆除“六海”水泥、石块湖岸, 重建湿地, 恢复水生态系统的完整性。
3　小结
(1)本文建立了以城市水环境改善为目标的城市河湖生态系统健康评价指标体系, 包括水文特征、水环境质量、水生态系统
结构与功能、水滨空间结构、景观效果、胁迫因素 6 个评价要素, 涵盖水文、生态、环境和社会 4 个方面。
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(2)不同区域城市河湖的生态环境特点不同, 针对不同评价对象, 评价指标的选取和各级标准值应有所变化。
(3)城市河湖生态系统健康评价作为城市河湖生态恢复的基础研究, 应得到足够的重视。
(4)根据生态系统健康理论, 生态系统的健康状况可通过生态系统的活力、组织结构、恢复力、生态系统服务功能的维持、管
理选择、外部输入减少、对邻近系统的影响及人类健康 8 个方面来衡量, 目前主要集中在活力、组织结构和恢复力的研究, 本文
根据现有的城市河湖监测数据, 主要针对城市河湖生态系统的活力、组织结构进行健康评价, 根据健康状况划分确定可恢复程
度的等级。生态系统恢复力与生态系统健康状况二者的定量关系还有待于进一步研究。
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