北京市轉(zhuǎn)河生態(tài)修復(fù)評(píng)價(jià)

郭 維，高甲榮，樊 華，王 越，顧 嵐，劉培斌

(1.北京林業(yè)大學(xué)水土保持和荒漠化防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083;2.北京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100048)

1 研究背景

20世紀(jì)末以來(lái)，經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人們生活水平的大幅度提高使人們對(duì)河流的功能需求發(fā)生了變化，要求城市河流具有親水、休閑、環(huán)境、景觀等精神愉悅的功能［1］。尤其是在當(dāng)前城市生態(tài)化建設(shè)成為主流的背景下，城市河流作為城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，無(wú)疑在城市生態(tài)化建設(shè)中發(fā)揮著主要的作用，因此城市河流生態(tài)修復(fù)、重建對(duì)于城市系統(tǒng)的和諧運(yùn)作、城市的可持續(xù)發(fā)展和滿足人們的生活需求都具有重要意義［2］。河流評(píng)價(jià)一直是河流修復(fù)的重要內(nèi)容之一，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)的河流評(píng)價(jià)技術(shù)慢慢成熟起來(lái)。目前，我國(guó)的河流保護(hù)工作的重點(diǎn)已從以往的水質(zhì)問(wèn)題上逐漸轉(zhuǎn)移到生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)上來(lái)，河流的生態(tài)調(diào)節(jié)功能、為生物提供棲息場(chǎng)所等作用越來(lái)越受到重視。在評(píng)價(jià)指標(biāo)上，也越來(lái)越多的關(guān)注河流的生物和生境構(gòu)成要素［3］。

本文結(jié)合對(duì)北京市轉(zhuǎn)河的實(shí)際調(diào)查，針對(duì)調(diào)查結(jié)果，選取適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)指標(biāo)，建立相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)治理后的轉(zhuǎn)河做出綜合評(píng)價(jià)，并希望通過(guò)評(píng)價(jià)的結(jié)果引起大家對(duì)城市河流治理的重視和支持，對(duì)今后的城市河流修復(fù)工作起到借鑒的作用。

2 河流概況

轉(zhuǎn)河位于北京市西城區(qū)，西起長(zhǎng)河的高粱橋，東到北護(hù)城河，是北環(huán)水系的一段，全長(zhǎng)3.7 km。隨著城市的發(fā)展，轉(zhuǎn)河幾經(jīng)變遷。1905年詹天佑修建京張鐵路時(shí)河道改線，向北繞過(guò)西直門(mén)火車(chē)站，再向南呈“幾”字型與北護(hù)城河相接。1975—1982年間修建地鐵時(shí)將轉(zhuǎn)河填埋，以暗涵同北護(hù)城河相接。2001年，市領(lǐng)導(dǎo)決定將轉(zhuǎn)河打開(kāi)，恢復(fù)它應(yīng)有的風(fēng)貌。

在轉(zhuǎn)河修復(fù)工作進(jìn)行之前，為了河道行洪和排水，曾用大量鋼筋混凝土擋墻或漿砌石的岸坡代替天然泥土和植被，河岸的生態(tài)功能喪失。少數(shù)岸坡雖有植被覆蓋，但由于受周邊土地利用的束縛，河岸帶很窄，坡度過(guò)大，植被類(lèi)型單一，生態(tài)功能有限。同時(shí)，出于水利功能設(shè)計(jì)，城市河道兩旁的地表徑流多被路沿石阻隔，未通過(guò)植被緩沖帶，而經(jīng)地下雨水管網(wǎng)直接進(jìn)入河道中，因此大量污染物隨著地表徑流直接進(jìn)入河道，尤其是初期徑流對(duì)河水污染嚴(yán)重，而且這種污染狀況隨周邊城市化的高速發(fā)展而越發(fā)嚴(yán)重。

2002年，北京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院對(duì)北京北二環(huán)附近的轉(zhuǎn)河河道和河岸帶進(jìn)行了一系列工程改造和生態(tài)修復(fù)。在對(duì)河岸帶的設(shè)計(jì)上采取了以下措施，形成有層次的岸坡綠化:①改造河漫地，包括設(shè)置不同的河岸曲度，以改變水流速度;種植水生植物(如蘆葦、菖蒲、水蔥等);投放魚(yú)苗;②修復(fù)護(hù)岸，不規(guī)則的堆疊石塊，用泥土填充石塊縫隙，使水體直接與石塊和泥土接觸;③改造護(hù)坡，減少硬化坡面和直立式護(hù)坡，減緩坡度，種植草本和灌木等植被等。

經(jīng)過(guò)這幾年的精心治理，轉(zhuǎn)河的修復(fù)工作取得了很大的成果，現(xiàn)在的轉(zhuǎn)河在滿足防洪、排水、輸水功能的同時(shí)，以它蜿蜒曲折的走勢(shì)、寬窄不一的水面、高低錯(cuò)落的河岸給高樓林立的城區(qū)增添了活潑的氣氛，給久居鬧市的人們?cè)鎏砹藥追痔耢o。在目前國(guó)內(nèi)的城市河流治理實(shí)踐中，轉(zhuǎn)河的生態(tài)修復(fù)治理具有重要的代表作用［4－6］。

3 河流調(diào)查及評(píng)價(jià)方法

3.1 調(diào)查樣點(diǎn)選取

此次調(diào)查采用等距離取樣方法，從動(dòng)物園閘口開(kāi)始，沿河每隔約500 m設(shè)一個(gè)調(diào)查樣點(diǎn)，遇地形變化較大的河段增設(shè)一個(gè)調(diào)查樣點(diǎn)，至積水潭附近轉(zhuǎn)河匯入北護(hù)城河止，共設(shè)調(diào)查樣點(diǎn)10個(gè)。

3.2 調(diào)查內(nèi)容

與評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)應(yīng)，對(duì)城市河流的調(diào)查主要包括水文、水質(zhì)、物理形態(tài)、生物多樣性和社會(huì)影響等特征。具體包括氣味、流速和水深;溶解氧濃度、pH值、氨氮、磷酸鹽含量;河岸的坡度、坡長(zhǎng)、河寬、河岸材質(zhì)、河床材質(zhì);植物種類(lèi)、蓋度和底棲生物的多樣性;防洪功能、公眾滿意程度、河流可親水度。

3.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立的原則

建立城市河流生態(tài)修復(fù)效果的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)遵循評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建原則，從而使各評(píng)價(jià)指標(biāo)更科學(xué)合理和實(shí)用，以保證對(duì)城市河流狀況的準(zhǔn)確反映。要求指標(biāo)體系建立遵循科學(xué)性、主成分性、實(shí)用性、層次性、定量與定性相結(jié)合等原則。

3.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

由于目前國(guó)內(nèi)專(zhuān)門(mén)針對(duì)河流修復(fù)成果評(píng)價(jià)的研究較少，本次對(duì)轉(zhuǎn)河生態(tài)修復(fù)效果的評(píng)價(jià)主要參考對(duì)河流生態(tài)健康程度的評(píng)價(jià)體系。如今對(duì)河流進(jìn)行生態(tài)評(píng)價(jià)的方法有很多，常用的有物元分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、層次分析法、加權(quán)分析法等，根據(jù)上述原則，結(jié)合調(diào)查數(shù)據(jù)自身特點(diǎn)，并考慮到數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確程度，本文選擇采用專(zhuān)家打分法和層次分析法進(jìn)行評(píng)價(jià)分析［7－8］。

通過(guò)大量的文獻(xiàn)調(diào)研和對(duì)轉(zhuǎn)河健康程度有所影響的各項(xiàng)指標(biāo)的詳細(xì)調(diào)查和篩選，將此次對(duì)轉(zhuǎn)河的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系劃分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層3個(gè)層次。把河流健康程度作為最高層次目標(biāo)層的綜合指標(biāo)來(lái)體現(xiàn)轉(zhuǎn)河的健康水平;第2層次的準(zhǔn)則層是由反映準(zhǔn)則層的相關(guān)指標(biāo)所構(gòu)成;第3層次的指標(biāo)層是準(zhǔn)則層的一個(gè)細(xì)化，也是用來(lái)反映各準(zhǔn)則層的具體內(nèi)容，它是由各單項(xiàng)指標(biāo)來(lái)體現(xiàn)的［9－10］。

3.5 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

城市河流與天然河流的評(píng)價(jià)有所不同，城市河流處于人類(lèi)較為集中的各大、中、小型城市，與人類(lèi)的關(guān)系更為密切，受人類(lèi)活動(dòng)影響及對(duì)人類(lèi)影響的反饋?zhàn)饔靡哺螅试谠u(píng)價(jià)指標(biāo)的選取上，與評(píng)價(jià)天然河流有所差別。城市河流評(píng)價(jià)不僅包括河流水體水文、水質(zhì)、河道物理形態(tài)、河岸和河床的小生境構(gòu)造等天然河流評(píng)價(jià)中包含的各項(xiàng)指標(biāo)，還因?yàn)楹恿髟谏鐣?huì)服務(wù)中所包含的防洪、航運(yùn)等功能，在評(píng)價(jià)時(shí)需考慮到河流是否能夠滿足這些功能，故在選取評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)也需考慮進(jìn)去。

結(jié)合實(shí)際調(diào)查，我們選取了水質(zhì)、水文、河槽物理形態(tài)、生物量、社會(huì)服務(wù)功能5個(gè)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)體系的準(zhǔn)則層，再針對(duì)每個(gè)準(zhǔn)則層確定相應(yīng)的指標(biāo)層。如水質(zhì)方面包括溶解氧濃度、pH值、氨氮和磷酸鹽含量;水文方面包括氣味、流速比和水深比;河槽物理形態(tài)包括河岸的坡度、坡長(zhǎng)、河寬、河岸材質(zhì)、河床材質(zhì);生物多樣性包括植物種類(lèi)和蓋度、底棲生物的多樣性指數(shù);社會(huì)服務(wù)功能包括防洪功能、公眾滿意程度、親水性［11－13］。其評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

3.6 權(quán)重的確定

針對(duì)北京市的河流情況，咨詢(xún)了數(shù)位長(zhǎng)期從事河流調(diào)研工作的專(zhuān)家，將各指標(biāo)對(duì)其上一級(jí)的指標(biāo)的重要程度進(jìn)行確定，采用1～9標(biāo)度法表示影響結(jié)果(見(jiàn)表2)。經(jīng)過(guò)專(zhuān)家打分評(píng)估和綜合計(jì)算最終確定各指標(biāo)權(quán)重。權(quán)重系數(shù)Wi之和為1，即∑Wi=1［14］。

先依照專(zhuān)家對(duì)指標(biāo)層各指標(biāo)所給分值，綜合算出各個(gè)指標(biāo)對(duì)準(zhǔn)則層中相對(duì)應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重，

式中:fi為指標(biāo)層各指標(biāo)相對(duì)于其上一級(jí)準(zhǔn)則層指標(biāo)的權(quán)重;ai為指標(biāo)層各指標(biāo)的專(zhuān)家評(píng)分值。

再由準(zhǔn)則層中指標(biāo)的分值，算出準(zhǔn)則層中5個(gè)指標(biāo)對(duì)于城市河流綜合評(píng)價(jià)的權(quán)重，

式中:Fj為準(zhǔn)則層各指標(biāo)相對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重;bj為指標(biāo)層各指標(biāo)的專(zhuān)家評(píng)分值。

最后，將2個(gè)層次的指標(biāo)權(quán)重聯(lián)立起來(lái)，計(jì)算出指標(biāo)層中各指標(biāo)相對(duì)于目標(biāo)層總指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)權(quán)重值。

表1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Assessment standards

表2 評(píng)價(jià)指標(biāo)重要程度標(biāo)度值及其含義Table 2 Scale values of the index importance and their implications

Zij為指標(biāo)層對(duì)應(yīng)的指標(biāo)相對(duì)于目標(biāo)層的最終權(quán)重。

經(jīng)專(zhuān)家評(píng)分，得出各指標(biāo)權(quán)重分配情況見(jiàn)表3。

3.7 綜合評(píng)價(jià)值

本評(píng)價(jià)指標(biāo)體系采用綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)方法。結(jié)合上述各評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及其在最終目標(biāo)值中所占權(quán)重，綜合運(yùn)算，求出最終對(duì)城市河流的評(píng)價(jià)總指標(biāo)值。

式中:S為各調(diào)查樣點(diǎn)的綜合評(píng)價(jià)值;Cij為對(duì)應(yīng)指標(biāo)權(quán)重的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值。

表3 各指標(biāo)的權(quán)重分配Table 3 Weight distribution of each index

4 結(jié)果與分析

本次對(duì)北京市轉(zhuǎn)河生態(tài)修復(fù)質(zhì)量的評(píng)價(jià)建立在對(duì)轉(zhuǎn)河水質(zhì)、水文、棲息地的各項(xiàng)指標(biāo)的調(diào)查的基礎(chǔ)之上，針對(duì)所調(diào)查的指標(biāo)建立一個(gè)合適的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并利用層次分析方法求得綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，對(duì)轉(zhuǎn)河修復(fù)之后取得的生態(tài)功能和效益做出評(píng)價(jià)。

根據(jù)對(duì)轉(zhuǎn)河各評(píng)價(jià)指標(biāo)的調(diào)查結(jié)果，按表1中的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)賦予其評(píng)價(jià)值，再結(jié)合表2中求得的各指標(biāo)對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重值，按式(3)求出各調(diào)查樣點(diǎn)的綜合評(píng)價(jià)值。表4為求得的各樣點(diǎn)的綜合評(píng)價(jià)值。

表4 不同樣點(diǎn)各指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)值Table 4 Comprehensive assessment value of each index at different sampling points

由表4所示，轉(zhuǎn)河整體評(píng)價(jià)值為2.75，從求得的各調(diào)查樣點(diǎn)的綜合評(píng)價(jià)值來(lái)看，可將轉(zhuǎn)河按評(píng)價(jià)得分歸類(lèi)為5段，第1段為樣點(diǎn)1到樣點(diǎn)4，它們的評(píng)價(jià)值極相近且約等于3.2，為評(píng)價(jià)中得分最高的河段，表示為良好河段;第2段為樣點(diǎn)5附近河段，它的評(píng)價(jià)值為2.82，比第1段稍差一些，表示為稍好河段;第3段為樣點(diǎn)6到樣點(diǎn)7，它們的評(píng)價(jià)值相近且接近2.4，僅比樣點(diǎn)8和樣點(diǎn)9評(píng)價(jià)值稍高，表示為稍差河段;第4段為樣點(diǎn)8和樣點(diǎn)9附近河段，評(píng)價(jià)值為2.12和2.13，是整條河分值最低的河段，表示為較差河段;第5段為樣點(diǎn)10附近河段，評(píng)價(jià)值為2.72，處于整條河流的中等水平，表示為中等河段。轉(zhuǎn)河的分段評(píng)價(jià)結(jié)果如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)河評(píng)價(jià)結(jié)果示意圖Fig.1 Schematic diagram of the assessment result for Zhuanhe River

經(jīng)過(guò)對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)的分析，對(duì)轉(zhuǎn)河各樣點(diǎn)的綜合評(píng)價(jià)值介于3.29～2.12之間，處于中上等水平，可見(jiàn)修復(fù)之后，轉(zhuǎn)河的生態(tài)效益有所改善，但相對(duì)于天然河流來(lái)說(shuō)，還有所差距。樣點(diǎn)1到樣點(diǎn)4處河道修復(fù)措施完善，河兩岸植被覆蓋率較高，且游人較少，受人為活動(dòng)影響較小，故在整個(gè)河段修復(fù)質(zhì)量最好;樣點(diǎn)5處于西直門(mén)乘鐵線路附近、且臨近公路，游人較多，受人為活動(dòng)及公路粉塵和噪聲影響，評(píng)價(jià)分值較第1段略低;第3段為樣點(diǎn)6和樣點(diǎn)7，這段河流受地形影響，一岸為豎直的硬質(zhì)護(hù)岸，臨近公路的另一岸修建有親水平臺(tái)，并有植被帶使其與公路稍作隔離，評(píng)價(jià)結(jié)果為稍差河段;樣點(diǎn)8和樣點(diǎn)9河段處于居民區(qū)，盡管河道兩岸修建有防護(hù)措施，但仍有少量生活污水排入河內(nèi)，這是造成此河段水質(zhì)較差的主要原因，加上河道兩岸皆是豎直硬質(zhì)護(hù)岸，使得各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)都比較低;樣點(diǎn)10河段位于地鐵積水潭站附近，此處由于河岸形態(tài)有所改善，兩岸逐漸替換為緩坡土石護(hù)岸，水體污染狀況也有所好轉(zhuǎn)。

總體來(lái)看，在轉(zhuǎn)河上游河段，由于河岸較寬，修復(fù)空間較大，除少數(shù)河段外，河岸兩側(cè)均已修復(fù)為生態(tài)土石護(hù)岸，并建有頗具文化景觀的親水區(qū)域，岸邊經(jīng)過(guò)植物措施修復(fù)，生物多樣性也得到較成功的恢復(fù);下游河段由于緊挨公路和居民區(qū)，河岸一側(cè)甚至兩側(cè)為豎直的硬質(zhì)護(hù)岸，盡管建有卵石濾層和親水措施，增加了河內(nèi)生物的棲息場(chǎng)所及親水區(qū)域，但阻礙河水與地下水交換的實(shí)質(zhì)問(wèn)題并未得到解決，以致水質(zhì)和生物多樣性也受到影響，指標(biāo)評(píng)分較低?？傊D(zhuǎn)河的生態(tài)修復(fù)取得了較好的成果，這與貫穿整個(gè)修復(fù)過(guò)程的還原河流自然形態(tài)的治河思想是密不可分的，再加上對(duì)河道形態(tài)的生態(tài)改造技術(shù)的合理運(yùn)用，最大限度地還原河流的自然形態(tài)，構(gòu)造河流與岸灘之間小生境多樣性，為河流生物提供大量的棲息場(chǎng)所，這些都是對(duì)轉(zhuǎn)河生態(tài)修復(fù)取得成功的關(guān)鍵所在［15－16］。

5 結(jié)論

本文參照了對(duì)河流生態(tài)健康程度的評(píng)價(jià)體系建立了一套針對(duì)城市河流生態(tài)修復(fù)效果的評(píng)價(jià)體系，通過(guò)對(duì)修復(fù)后的轉(zhuǎn)河水文、水質(zhì)、河道物理形態(tài)、河流生物多樣性和社會(huì)功能等5個(gè)方面的各項(xiàng)指標(biāo)的調(diào)查，并以北京郊區(qū)受人為干擾較小的自然河段為參照基準(zhǔn)，結(jié)合建立的評(píng)價(jià)體系對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)分，最終求出各調(diào)查樣點(diǎn)及轉(zhuǎn)河整體的綜合評(píng)價(jià)值。

經(jīng)綜合評(píng)價(jià)后，轉(zhuǎn)河整體評(píng)分為2.75，按1～4的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，屬于中上等水平。各樣點(diǎn)中評(píng)分最高為3.29，最低為2.12，評(píng)分高的河段集中在河流上游區(qū)域，評(píng)分低的河段集中在河流下游區(qū)域。針對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看，河流下游由于臨近街道和居民區(qū)，河道受地形限制和人為活動(dòng)的干擾，對(duì)轉(zhuǎn)河生態(tài)修復(fù)的效果有所影響，但總的來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)河的生態(tài)修復(fù)效果是顯著的，盡管還遠(yuǎn)達(dá)不到也無(wú)法達(dá)到自然狀態(tài)下河流的標(biāo)準(zhǔn)，但在污水處理、生態(tài)環(huán)境構(gòu)成、人文景觀等方面在經(jīng)過(guò)修復(fù)后都有很大的改善，也滿足了附近居民對(duì)河流環(huán)境的基本要求。由此可見(jiàn)，我國(guó)對(duì)于城市河流的修復(fù)在經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)上都已逐漸成熟起來(lái)。如今，生態(tài)環(huán)境的近自然修復(fù)已經(jīng)成為一個(gè)逐漸被大家所接受并推崇的生態(tài)環(huán)境修復(fù)理念，可以預(yù)見(jiàn)，在不久以后，將會(huì)有更多被污染和人工硬化的城市河流得到修復(fù)，恢復(fù)草綠水清、魚(yú)蝦成群的美麗景色。

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