遼寧省農(nóng)村中小河流治理的生態(tài)環(huán)境效益評估

孫 英

(遼寧省盤山縣農(nóng)業(yè)水利事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 盤錦 124010)

0 引 言

農(nóng)村河道承擔(dān)著景觀、灌溉、排澇和防洪等多種功能，通常為末端河道和支流。長期以來，由于河道管護不善和有效治理的缺乏，農(nóng)村河道功能退化和水環(huán)境惡化問題十分突出?！对圏c規(guī)劃》提出，擬通過采取景觀建設(shè)、水質(zhì)凈化、生態(tài)護坡、河道清淤、生態(tài)修復(fù)及水系溝通等工程措施，解決河流功能衰退、水環(huán)境惡化和水流阻塞等問題，實現(xiàn)景美、岸綠、水清、河暢等目標。經(jīng)過長期的努力，遼寧省部分地區(qū)河道治理項目已投入運行，并逐漸發(fā)揮生態(tài)功能效應(yīng)[1]。

將河道治理生態(tài)效益運用科學(xué)的評估體系分析，針對整治過程中存在的問題及時采取有效的解決措施，可為提高農(nóng)村河道管護能力、改善農(nóng)村人居環(huán)境和農(nóng)村河道下一步集中連片整治等提供經(jīng)驗借鑒[2]。大型水利工程為當(dāng)前水利項目后評價的主要對象，而涉及河道生態(tài)環(huán)境效益尤其是農(nóng)村中小河流治理的評價還鮮有報道，且評估標準和系統(tǒng)的評價體系較為缺乏[3]。鑒于此，結(jié)合農(nóng)村河道治理存在的問題、河道功能特征以及國內(nèi)外河流評估體系，參考現(xiàn)有標準和常用的理論方法，從治理措施和生態(tài)目標的角度構(gòu)建環(huán)境效益評估體系。

1 生態(tài)效益評估框架

根據(jù)《試點規(guī)劃》相關(guān)內(nèi)容和農(nóng)村河道的功能特點，基于SRB狀態(tài)-響應(yīng)-效益模式構(gòu)建農(nóng)村中小河流的生態(tài)效益評估體系，見圖1。其中，河道現(xiàn)存的水環(huán)境問題主要通過狀態(tài)系統(tǒng)來表述，而實施的工程治理措施位于響應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)，不同治理措施所發(fā)生的生態(tài)效益則依據(jù)效益系統(tǒng)來描述。

圖1 農(nóng)村中小河流的生態(tài)效益評價框架

供水輸水、防洪排澇等為河流治理的最基本功能，然后考慮人類活動、生態(tài)景觀及環(huán)境保護等需求，所以在生態(tài)效益評價過程中不考慮防洪排澇相關(guān)參數(shù)。將河道治理生態(tài)效益劃分為多各層次，見圖2和圖3。

圖2 河道治理準則層-狀態(tài)、效益指標

圖3 河道治理準則層-響應(yīng)指標

其中，農(nóng)村中小河道治理生態(tài)效益為評估體系的最終評價目標，而準則層為具體化、量化和概括的效益、響應(yīng)、狀態(tài)。通過具體化和概括河道景觀和河岸帶狀況反映護坡工程，生態(tài)效益評價為能夠定量計算的參數(shù)，它屬于評價體系的因素層。

2 構(gòu)建評估體系

2.1 評估模型

對河道治理前、后的生態(tài)環(huán)境狀況運用構(gòu)建的評估體系來分析，從而構(gòu)建河道治理后的生態(tài)效益評估模型，如下：

E=WB-ES

(1)

(2)

(3)

式中：ES、EB、E為河道生態(tài)治理前、后的評估得分及其生態(tài)效益改善分值；m、n為準則層、因素層的指標個數(shù)；λi,狀態(tài)、λi,效益為準則層i關(guān)于狀態(tài)和效益系統(tǒng)的權(quán)重；λi,狀態(tài)、λi,效益為評價指標j在某準則層中關(guān)于狀態(tài)和效益系統(tǒng)所占權(quán)重；Mij,狀態(tài)、Mij,效益為評價指標j在準則層i中關(guān)于狀態(tài)和效益系統(tǒng)的評分制。

依據(jù)河道治理實際情況對各項評價因子賦分，將工程治理前、后的各評價指標利用層次分析法逐級加權(quán)計算，從而確定河流生態(tài)治理前、后的評分ES和EB，改善分值E即為二者差值，此參數(shù)值的大小反映了治理工程的生態(tài)效益水平。

2.2 評估指標

河道治理生態(tài)效益評估的關(guān)鍵內(nèi)容是選取合適的評估指標，這也是保證評價結(jié)果合理有效的基本條件。宋曉蘭等[4]將河道健康評估體系劃分為一級和二級指標，從河流生物、形態(tài)、水質(zhì)、河岸帶狀況和水文等子系統(tǒng)選擇了溶解氧、護岸形式、河岸穩(wěn)定性等16項評判因子，并以江陰市河道治理工程為例，驗證了該評估體系的科學(xué)有效性；陳平等[5]依據(jù)南方河道的管理水平、水量、水質(zhì)、功能、生物量和穩(wěn)定性等內(nèi)容，構(gòu)建了包含管理措施、耗氧量和邊坡穩(wěn)定性等14項代表性指標的河道生態(tài)評估體系；馮彥等[6]結(jié)合文獻資料和相關(guān)研究成果，提出河流健康評價的主要指標有植被覆蓋率、用水效率、水質(zhì)達標率、徑流量變化率以及濕地保留率等。本文結(jié)合現(xiàn)有研究成果和已構(gòu)建的評估體系，根據(jù)河道治理工程措施及其表現(xiàn)形式，從河道管理、景觀、水質(zhì)、水生生物、河岸帶狀況和河道連通性等方面選擇18項典型指標，在遵循層次性、系統(tǒng)性、獨立性和有效性原則的基礎(chǔ)上構(gòu)建綜合評價體系，見表1。其中，A2-A1為河道斷面中堆積物或淤積體的占比、每5km斷頭數(shù)量；B4-B1為植被覆蓋率、植被結(jié)構(gòu)完整性、河道護岸類型和岸坡穩(wěn)定性；C4-C1為氨氮濃度、外來物種及覆蓋度、水面清潔度、色嗅；D1、D2、E1、E2-分別為魚類生物損失指數(shù)、挺水植物覆蓋度以及河道整潔程度、親水景觀設(shè)施完善程度；F4-F1為管護經(jīng)費、管理標識、考核制度、管護制度指標。O1-O6分別代表河道連通性、河岸帶狀況、水質(zhì)狀況、水生生物、河道景觀、管理狀況

表1 農(nóng)村中小河流治理工程及其評估指標

構(gòu)建的評估指標體系考慮了數(shù)據(jù)獲取的可行性和指標監(jiān)測技術(shù)等因素，最大程度的反映了農(nóng)村河道生態(tài)治理的改善程度，且選擇的評價指標滿足可操作性和代表性等要求，具體如下：

1) 河道連通性。河道連通性是反映水流暢通性和河流連通程度的重要參數(shù)，在空間結(jié)構(gòu)上體現(xiàn)了水系統(tǒng)生態(tài)元素的關(guān)聯(lián)特性，本文選擇A1-A2兩項指標評估河道連通狀況。

2) 河岸帶狀況。河岸帶和水體交界線以上的水體為實現(xiàn)水陸系統(tǒng)能量物質(zhì)交換的重要媒介，為了反映河岸帶狀況選用B1-B4指標進行評價分析。其中，植被結(jié)構(gòu)完整性反映了草木層、灌木層、喬木層在河岸帶的覆蓋程度；植被覆蓋率反映了河流水陸交接處灌叢、林地、草地的覆蓋狀況，通過計算河岸帶植被面積占比確定其值大?。缓拥雷o坡類型是從景觀建設(shè)與河流生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)2個層面，綜合反映河道的生態(tài)環(huán)境[7]。

3) 水質(zhì)狀況。綜合考慮城市黑臭水體整治工作指南和水午飯防治行動計劃，按照景觀環(huán)境用水水質(zhì)要求，對水質(zhì)狀況評估選擇氨氮、化學(xué)需氧量指標?？紤]農(nóng)村中小河流基本沒有開展常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測和河道規(guī)模較小的情況，對水質(zhì)評價選擇外來物種及其覆蓋度面積、水面清潔程度、色嗅和氨氮指標來描述，隨著農(nóng)村河道水質(zhì)監(jiān)測工作的不斷開展將選擇更多的定量指標參與評價[8]。

4) 水生生物。生態(tài)系統(tǒng)中水生生物占據(jù)著重要地位，它是衡量水系統(tǒng)生命特征的重要參數(shù)。對水生生物狀況的評價選用挺水植物覆蓋度和魚類生物損失指數(shù)來分析，從而反映水質(zhì)狀況的優(yōu)劣程度和水系統(tǒng)中頂級物種的受損狀況。

5) 河道景觀。河道整潔和河流的景觀功能是實現(xiàn)人與自然和諧相處的基本要求，通過修建休閑娛樂、親水設(shè)施為人們提供感受自然和親近自然的空間，可從這2個方面分析河道景觀狀況。

6) 管理狀況。對于農(nóng)村中小河流存在的考核制度不健全、管理責(zé)任不明晰和管護主體不明確的現(xiàn)狀，從管護經(jīng)費、管理標志、考核制度和管護制度4個方面反映以上問題的解決程度。

綜上分析，從多個不同方面選擇18項典型指標，從而構(gòu)建3層級生態(tài)效益評估體系。依據(jù)河道治理目標要求和各指標狀態(tài)，將效益評價等級劃分5個等級，所對應(yīng)的評分依次為0-20、20-40、40-60、60-80、80-100，不同等級下各指標判別依據(jù)見表2。

表2 農(nóng)村中小河道治理生態(tài)效益評價體系

備注：僅考慮河道治理后的魚類生物損失指數(shù)和氨氮濃度，初始數(shù)據(jù)值不做加權(quán)運算；河道治理后的氨氮質(zhì)量濃度≤1.5、1.5-2.0、2.0-5.0、>5.0mg/L時，準則層中水質(zhì)狀況得分分別為1、1.0-0.5、0-0.5和不加分；河道治理后魚類生物損失指數(shù)≥1、1-0.75、0.75-0.5、0.5-0.25、0.25-0時，準則層水生生物得分分別為加1、減0-1、減1-2、減2-3、減3-4分。

2.3 指標權(quán)重

為了提高權(quán)重計算的準確性與客觀性，最大限度的降低主觀隨意性對權(quán)重計算的影響，對各項評價指標權(quán)重考慮選用公眾打分和專家咨詢相結(jié)合的方法確定，向當(dāng)?shù)毓姟h(huán)保、生態(tài)、水利等不同領(lǐng)域人員各發(fā)放調(diào)查問卷20-30份。判斷矩陣最終的指標分值按照80%及以上人員的意見確定，然后基于模糊數(shù)學(xué)法和AHP法構(gòu)建生態(tài)效益評價模型。通過判別比較各因素間的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系構(gòu)造判斷矩陣，為權(quán)重計算的合理性需要檢驗矩陣的一致性，從而獲取準則層各參數(shù)權(quán)重，見表3。判斷矩陣中各項參數(shù)按照極為重要、非常重要、重要、較重要和一般重要的五級定量法進行賦值，相應(yīng)的值為5、4、3、2、1，重要性相反則取1/5、1/4、1/3、1/2、1，即以上數(shù)值的倒數(shù)。

表3 判斷矩陣及其權(quán)重

確定各項指標權(quán)重后，為保證權(quán)重計算的合理性需要檢驗矩陣一致性，其流程為：對矩陣最大特征根λmax進行計算，引入判斷矩陣的一致性指標(CI,IC)和一致性比率(CR,RC)，計算方法為IC=(λmax-m)/(m-1)、RC=IC/IR，其中RI為計算得到的平均一致性指標值IR。

以區(qū)間[0,10.5]為基準分析特征值是否落入為范圍，判斷矩陣的λmax利用Excel軟件的“單變量求解命令”確定為6.12，查x2分布表確定矩陣階數(shù)m=6時的RI值為2.206，所以矩陣通過檢驗的判別依據(jù)為CR值<0.1。河道治理生態(tài)效益評價判斷矩陣CI值、CR值利用以上一致性檢驗公式計算，結(jié)果為0.08、0.03，滿足CR值<0.1的檢驗要求。所以，計各指標權(quán)重具有科學(xué)合理性，可用于生態(tài)效益的評價分析。

表4 生態(tài)效益評價指標權(quán)重

2.4 等級劃分

羅莎[9]、毛雪慧[10]等諸多研究學(xué)者和河湖健康評估相關(guān)機構(gòu)，將河湖健康劃分為病態(tài)、不健康、壓緊塊、健康和理想5個等級，所對應(yīng)的評分依次為0-20、20-40、40-60、60-8、80-100。根據(jù)遼寧省河流實際情況，健康指數(shù)為100分或0分的極端情況基本不會發(fā)生。農(nóng)村中小河道生態(tài)華金狀況貧家依據(jù)以上河流健康評估實際情況，設(shè)定最小和最大分值為5、95分，由此確定生態(tài)效益改善取值區(qū)間大致為0-90分，均值為45分。根據(jù)河道治理實際情況和工程項目要求，將生態(tài)效益評價等級劃分為優(yōu)、良、一般3個等級，所對應(yīng)的改善分值依次為>45、45-35、<35，生態(tài)效益評語為較大、中等和較小。

以遼寧省盤錦市境內(nèi)的舊繞陽河、西沙河、張家溝、沙子河、月牙河、東鴨子河、西鴨子河、大羊河、錦盤河以及豐屯河等10條中小河道治理工程為例，運用所構(gòu)建的評價體系和等級標準進行綜合評價(見表5)。通過加權(quán)求和，確定河道生態(tài)環(huán)境改善分值在45分以上的有4條河流，處于35-45分的有3條河流，<35分的有3條河流，該評價結(jié)果與治理效果及河道實際情況保持較高的一致性[1]。

表5 中小河流治理生態(tài)環(huán)境效益評分

3 結(jié) 論

1) 生態(tài)環(huán)境效益評價屬于農(nóng)村中小河道綜合治理工程的重要組成部分，現(xiàn)有研究較少涉及。本文結(jié)合河道治理措施、目標要求和農(nóng)村河道特點，從多個不同方面建立較為系統(tǒng)、完善的評估體系和模型，依據(jù)相關(guān)資料確定的評估等級、指標權(quán)重和評級分析，取得了理想的成效。

2) 依據(jù)相關(guān)標準和文獻資料構(gòu)建的評價體系還不夠精準和科學(xué)，隨著人們對河道景觀、文化及生態(tài)自然的要求不斷提升，河道生態(tài)治理成為改善河流水生態(tài)系統(tǒng)和新農(nóng)村建設(shè)的必然選擇，未來仍需要進一步研究評估標準化、規(guī)范化評估體系的構(gòu)建，并用于農(nóng)村河道治理的評價研究。