水库作为人类防洪减灾，开发利用江河资源的重要手段，一直是我国国民经济基础建设的重要组成部分。据统计，我国已建水库约有8.6万座，其中大型水库445座，中型水库2 782座，小型水库8.2万余座。这些水库为维护我国社会稳定，保障社会经济的可持续发展发挥了巨大作用。它们不仅为我们带来了社会效益和经济效益，同时对改善干旱与半干旱地区的生态环境也起到了重要作用。在新的世纪，如何维持这些水库的健康，保障其效益的正常发挥，在我国具有重要的现实意义。基于此，本文对健康水库内涵进行了探讨，并构建了健康水库的评价指标体系和健康水库的评价模型。
我国水库面临的主要问题
    由于我国水库建设和管理中存在的种种问题，致使许多水库健康状况都受到不同程度的影响，有些甚至严重影响了防洪安全和水库效益的正常发挥，缩短了水库的正常使用寿命。水库健康面临的问题主要表现在以下几个方面。
    水库病险问题突出
    我国水库大多建于20世纪50～70年代，工程标准普遍偏低、质量较差，加之工程管理与运行维护不及时，造成了我国一大批水库不同程度地存在病险问题。据水利部组织的全国水库普查和安全鉴定，全国目前共有病险水库30 381座，其中大型143座，中型1 092座，小型29 146座。
    库区泥沙淤积严重
    我国河流含沙量高，库区泥沙淤积问题十分突出，导致水库综合效益降低，水库寿命缩短。据统计，我国8万多座水库，总库容近5 000亿m3，由于泥沙的淤积，库容减少了近40%，比较典型的是黄河三门峡水库，水库运用仅一年，库内淤积泥沙15.3亿t，潼关高程抬高4.31 m，运用第三年库内淤泥已达50亿t。 
    水库富营养化加剧
    据2000年统计，在对93座水库进行营养化程度评价时，处于中营养化状态的水库65座，处于富营养化状态的水库14座。而在2002年对161座水库进行营养状态评价时，所有水库都处于营养化状态，其中105座水库为中营养，56座水库为富营养。
    水库水质下降
    水库水质下降是我国水库目前存在的一个主要问题，直接影响了水库的正常供水能力，危及到人类饮水的安全。2002年在对全国196座主要水库水质进行评价时，32座水库水质为Ⅳ类，10座水库水质为Ⅴ类，8座水库水质为劣Ⅴ类。
健康水库的内涵
    水库作为人类调节自然水资源在时间和空间上分配不均的主要手段，其主要目的就是满足人类的不同需求，因此水库功效的发挥是健康水库的一个重要标志，也是人类在早期对健康水库的全部理解。20世纪70年代，随着生态系统健康概念的提出，人们开始从生态角度来评价湖泊或水库的健康状态，并选用水生生物、水生生境类型、面积以及淡水生态系统的结构、功能和系统等指标来评价水生态系统的健康状况。
    肖金凤等，综合考虑了水库功效和生态两方面因素，认为健康水库应该是一个水库生态系统健康和水库工程功效良好的水库，其中，水库工程功效良好就是指水库能够长久有效地发挥它的工程设计功能；健康的水库生态系统就是一个物种多样性丰富，食物链结构复杂而完善，物质循环、能量流动及物种流动通畅的水库生态系统。除此之外，将水库对流域环境的影响控制在一定阈值之内也是健康水库的主要表现之一。
    综述以上观点，健康水库的涵义应包括以下四方面主要内容：一是水库的安全问题，这是水库存在的基础，也是健康水库的前提；二是水库对人类社会经济系统的支撑程度，这是人类建造水库的初衷，也是人类维护其健康的意义所在；三是水库对库区及其周围生态系统的支撑程度，这是健康水库生命活力的主要体现；四是水库对河流下游生态环境的影响程度，这是下游河流以及河口生态是否能够得以维持的主要体现，也是流域生态、经济是否能保持可持续发展的重要内容之一。因此，一个健康的水库应至少具备五方面的能力：一是水库具有一定的防洪、抗旱减灾能力，以保证人类生命财产和水库的安全；二是水库要具有一定的排沙能力，以减轻泥沙淤积对水库的危害，以及缓解由于泥沙减少而对下游河道和河口的影响；三是水库能够发挥多种综合经营效益，较好地实现水库设计的经济目标，满足人类对其功能的需求；四是水库要具有良好的生态系统运行能力，使库区及周围生态系统的演替和发育得以基本维持；五是水库对河流环境的影响要在一定阈值范围内，以维持流域生态环境的可持续性。
健康水库评价指标体系
    根据健康水库内涵可选用水库结构、水库功能以及生态指标三个要素来评价水库的健康状况，针对每个要素，本着科学性、系统性、层次性以及可操作性等原则选择易于量化的具体评价指标体系，其构成如图1所示。

    图1 健康水库评价指标体系
    目标层(A)：维护水库健康生命
    维护水库健康生命作为我们最终的目标，它是由多个因素组成的综合体，根据其健康内涵可选用水库结构(B1)、水库功能(B2)以及生态指标(B3)三个要素综合评价其健康状况，水库健康标准的确定要遵循社会可接受、经济可发展和环境可持续三个原则。
    准则层（B）和指标层（C）
    （1）水库结构（B1）反映了水库的安全程度和使用寿命，可选用水库平均排沙比（C1）和防洪能力指数（C2）两个指标进行评价。
    水库平均排沙比（C1）：反映了水库的淤积以及水库对下游河道和河口的影响程度，其值为出库泥沙与入库泥沙之比，小于等于1。该值越小说明水库泥沙淤积越严重，对下游河道和河口的影响也越大，从而水库也愈不健康。
    防洪能力指数（C2）：反映了水库抵御洪水的能力，可用水库实际防御洪水频率表示，如水库可抵御10年一遇洪水，则其防洪能力指数为10%。
    （2）水库功能（B2）反映了水库对社会经济系统的支撑程度，包括水库的社会效益、经济效益以及对人类健康的影响，经济效益可选用水库综合经营效益指数（C3）表示，社会效益可选用水库抗旱减灾指数（C4）和防汛减灾指数（C5）表示，水库对人类健康的影响可选用水质指标（C6）表示。
    水库综合经营效益指数（C3）：综合反映了水库养殖、发电、旅游等多种经济效益状况，可用水库综合经营所获产值与水库年投资比例表示。
    抗旱减灾指数（C4）：反映了水库对干旱的抵抗程度，根据水库的主要功能，可选择水库的灌溉保证率或城市供水保证率表示。
    防汛减灾指数（C5）：反映了水库对洪峰的削减能力，可选用水库削减洪峰相对程度（β）表示，β=（Q1-Q2）/Q2，式中Q1为出库洪峰流量，Q2为入库洪峰流量。
    水质指标（C6）：反映了水库对人类健康的影响程度，根据水库的供水要求，采用国家颁布的《地表水环境质量标准》（GB3838－2002）确定。
    （3）生态指标（B3）反映了库区及周边生态系统健康状况，也反映了水库对下游生态环境的影响程度。可选用生物多样性指数（C7），景观多样性指数（C8），水力滞留时间（C9），生物栖息地面积（C10）等指标表示。
    生物多样性指数（C7）：反映了物种丰富程度，是水库生态系统健康的重要标志。可用Shannon指数，H=-■pilnpi进行确定，其中N为采集的样本中的生物物种数，pi 为样本中i种物种在全部生物个体数中的比例。
    景观多样性指数（C8）：反映了水库影响范围内景观不同组分状况，可用Romme的景观丰富度指数计算，其公式为A=T?筑Tmax，其中A为相对丰富度指数，T为景观里不同生态系统类型总数，Tmax为景观最大可能丰富度。
    水库水力滞留时间（C9）：该指标与水库的水动力学、化学与生物过程都有直接的相关性。理论上水力滞留时间为水库库容量与出流量的比值，其值的大小决定了水库能否出现分层以及浮游动物种群数量能否维持。
    生物栖息地面积（C10）：可采用公式E = b1E1 + b2E2 + b3E3进行计算，其中，E1 为水库野生植被面积与水库总集水面积之比；E2 为适于水生生物生存繁殖的水域面积与总水域面积之比；E3 为Shannon-Weaver指数。b1，b2，b3分别是E1，E2，E3 的系数，其和为1。
    河流脉动指数（C11）：反映了水库对下游河道生态环境影响的程度，可根据水文资料，采用下式进行计算
Qrsm?筑Qm=■?筑Qm  （1）
式中，Qrsm为径流量均方差，N为总天数，Qi为第i天实测径流量，Qm为多年平均径流量。水库调节使指标变小，天然河流的指标值大约在0.5～1.3左右。
    河流河口径流指标（C12）：综合反映了水库对河流水循环的影响程度以及河流河口退化状况，可选用河口年均径流量值W1占河流年均径流量值W2的比值η（η＜1）表示，该值越接近1，说明水库越健康，水库对河流水循环及河口的影响也越小。
评价模型的建立
    健康水库的评价是各层次，各评价指标的综合体，考虑计算方法的可操作性，可采用综合评价总得分进行测评，选用综合评价指数来进行计算，评价模型如下：
Pj = ■ωi■?酌kEik      （2）
式中，Pj为健康水库综合评价指数，反映某一水库健康状况的总体水平，指数越大，河流越健康；ωi为各主体评价指标的权重；Eik为各群体的评价指标值；?酌k为各群体指标的权重。
    评价指标权重的确定关系到评价结果是否能真实反映水库健康状况，可通过专家打分，利用层次分析法求得。评价指标权重的确定主要取决于以下几个方面：一是社会经济发展水平。不同社会发展阶段或不同经济发展地区，对水库健康的内涵可能有不同的理解，因此对评价指标的选择或是指标权重的确定会有很大差别；二是水库功能的主次。水库是一个具有防洪、灌溉、发电、航运等多功能的综合体，在确定指标权重时，应分清楚主次。例如我国大连碧流河水库，其修建的主要目的是向大连市供水，因此应增大与此功能相关的指标权重；三是水库面临的主要问题。我国幅员辽阔，各流域条件相差较大，建在不同流域的水库的健康受损原因也不尽相同，在选择指标和确定指标权重时，应给予充分考虑。例如，我国黄河流域上的水库，泥沙
是危及水库健康生命的主要因素，而对处在污染严重地区，含沙量小的河流，水质可能是影响水库健康的重要因素。
结 语
    维护水库健康生命，保障水库功能的正常发挥，是关系到我国人民生命财产安全，农业生产稳定以及经济可持续发展等方面的重要条件。因此，对已建水库的健康状况进行科学评价在我国具有重要的理论和现实意义。我们在对水库健康状况进行评价时应注意两方面的问题：一是评价尺度的选择。水库作为人类控制洪水、调节径流、保障用水和发电的重要手段，从根本上改变了河流水循环机理，改变了河流水沙运动规律，其影响会波及整个流域，因此，水库健康评价工作应基于流域尺度。二是健康水库标准的确定。健康水库标准与社会经济发展水平、人类认识程度以及不同学科领域等多种因素有关，因此我们在选择健康水库标准时，既要考虑社会经济发展的需要，也要考虑维持流域生态环境可持续的需要，按照一定原则（例如经济最优化原则，生态最优化原则），合理确定健康水库的目标。（详见《水利发展研究》2005年第9期）