清原縣渾河河道采砂影響程度綜合評價

呂 明

(清原滿族自治縣水利事業(yè)服務(wù)中心，遼寧 撫順 113300)

0 引 言

近年來，清原縣及其周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，帶動建筑業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)對砂石的需求量與日俱增，采砂規(guī)模越來越大。通過加大監(jiān)察、審批和管理力度，基本杜絕了該地區(qū)無序濫采亂挖現(xiàn)象，但是在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下部分河段仍存在偷采、超采和廢渣回棄河道等現(xiàn)象，使得河道自然形態(tài)發(fā)生明顯的改變，并對河床穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，局部河勢呈惡化趨勢，水生物的繁殖棲息環(huán)境破壞、水體功能退化和河水水質(zhì)下降等問題日趨突出，對河道防洪安全與人類生存環(huán)境造成嚴(yán)重威脅[1-2]。若能夠?qū)⒑拥啦缮芭c航道疏浚、河流治理等有效結(jié)合，不僅可提升河道的行洪能力和經(jīng)濟(jì)效益，而且可以優(yōu)化調(diào)整城市間的供水狀況及水上交通航運條件，對改善城市水質(zhì)、疏通淤塞河道等發(fā)揮著積極作用。因此，河道采砂屬于一項帶有利、弊雙重屬性的活動。以往針對河道采砂的有關(guān)研究，一般側(cè)重于河流狀態(tài)受采砂行為的影響分析，研究方法以數(shù)學(xué)模型和物理試驗?zāi)M等為主，而從適度性控制的角度探討河道采砂行為的研究還鮮有報道。所以，為了更加合理的控制河道采砂行為，形成一套普遍適用、成熟完善的河道采砂影響評價體系非常有必要。

1 河道采砂影響程度評價體系

1.1 評價指標(biāo)的選取原則

河道采砂行為屬于一項涉及人類活動、水生生物和水資源系統(tǒng)等多方面要素的復(fù)雜過程，各要素均可在一定程度上對采砂活動產(chǎn)生制約作用，與此同時河流系統(tǒng)也會做出自我適應(yīng)性調(diào)整和反饋響應(yīng)，不同系統(tǒng)之間的要素也存在相互影響、互相作用的復(fù)雜關(guān)系。為了更加科學(xué)、全面、客觀的反映河道采砂影響程度，評價指標(biāo)的選取應(yīng)遵循前瞻性、簡易性與可操作性結(jié)結(jié)合、獨立性與穩(wěn)定性結(jié)合、靜態(tài)與動態(tài)結(jié)合、代表性與綜合性結(jié)合、層次性與系統(tǒng)性結(jié)合、客觀性與科學(xué)性結(jié)合等原則。

1.2 綜合評價框架體系

河流水生態(tài)服務(wù)功能和自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)受河道采砂活動的影響作用，可通過綜合評價采砂影響程度來衡量，這也是統(tǒng)一評價內(nèi)在作用要素和外在形式因子的根本途徑。所以，從衡量的面上分析，評價指標(biāo)體系應(yīng)覆蓋河流系統(tǒng)的反饋響應(yīng)和影響程度兩個層面；從層次的角度認(rèn)為，綜合評價體系應(yīng)涉及深層作用因子和表層要素；而從內(nèi)容上來說，應(yīng)包括人類活動、水生生物和水資源系統(tǒng)三大要素及其所對應(yīng)的因子[3-4]。

因此，文章考慮評價工作的簡易性、可操作性和采砂影響的關(guān)聯(lián)性及多層次性特征，按照以上原則和層次分析法的思想構(gòu)建梯階層次框架體系，如表1所示。該結(jié)構(gòu)體系覆蓋4個層級，從下而上依次為指標(biāo)層、要素層、影響層和目標(biāo)層。

表1 河道采砂影響程度綜合評價體系與權(quán)重

其中，合理的設(shè)置和提出影響層為該評價體系構(gòu)建的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以往研究比較注重于評價目標(biāo)受各影響因子的影響作用，未考慮河流系統(tǒng)的自我恢復(fù)、調(diào)整和適應(yīng)的反饋響應(yīng)過程，即直接設(shè)置準(zhǔn)則層或因素層來反映河道采砂的影響程度。而實際的采砂活動中，河流本身的調(diào)整對影響的反向緩解作用和采砂活動對河流的正向影響相輔相成，單一的片面評價為不科學(xué)、不準(zhǔn)確的。例如，對于自我調(diào)控能力、自身活力和健康發(fā)育狀況均較強(qiáng)的一條河流而言，一定比例的河流來水量的減少其影響程度較非健康態(tài)或處于亞健康態(tài)的河流存在較大差異。所以，文章所構(gòu)建綜合評價體系既考慮了河流自適應(yīng)與恢復(fù)調(diào)整能力對采砂活動影響的反向作用和水系統(tǒng)自身健康發(fā)育狀態(tài)，同時考慮了河流系統(tǒng)受河道采砂的影響，這主要體現(xiàn)在該體系增設(shè)了影響層，以實現(xiàn)綜合評價河流系統(tǒng)受河道采砂的影響作用，即納入了河流系統(tǒng)自恢復(fù)與適應(yīng)調(diào)整能力和水系統(tǒng)健康狀態(tài)。

從整體結(jié)構(gòu)的角度分析，該體系綜合考慮了河流系統(tǒng)的反饋響應(yīng)反向作用和河道采砂活動對河流系統(tǒng)的正面作用影響，其中指標(biāo)層覆蓋了河流系統(tǒng)的內(nèi)在作用因子和外在形式的變化因子，即河流水質(zhì)的改變，人類飲用水和水生生物影響等指標(biāo)。該體系從表層現(xiàn)象到深層作用的角度系統(tǒng)了采砂活動對河流系統(tǒng)的影響程度，且較其它評價體系而言設(shè)定的評價因子和參數(shù)更加簡練、概括，具有較強(qiáng)的可操作性和針對性。所以，所搭建的綜合評價體系能夠科學(xué)、全面的反映河道采砂的影響作用，保證評價結(jié)果的科學(xué)合理性。

1.3 確定權(quán)重與指標(biāo)量值

1.3.1 權(quán)重的求解

評價體系中指標(biāo)層和要素層的各項因子權(quán)重為主、客觀綜合權(quán)衡的結(jié)果，這也是客觀反映指標(biāo)本質(zhì)和決策者主觀判斷的重要內(nèi)容。權(quán)重的求解主要取決于決策者對指標(biāo)的重視程度、因子值的可靠程度及其在決策過程中的重要地位，采用統(tǒng)計的方法一般難以定量確定指標(biāo)權(quán)重，事實上在還沒有進(jìn)入定量規(guī)律研究某些因子權(quán)重的條件下，對指標(biāo)權(quán)重運用統(tǒng)一的定量法確定還缺乏科學(xué)的理論依據(jù)。綜合考慮某些復(fù)雜的相關(guān)因素作用，實際中一般選用定性分析與決策者經(jīng)驗相結(jié)合的方法，通過定性描述確定這些指標(biāo)的權(quán)值。

綜合評價體系中各項因子權(quán)重處于0-1區(qū)間，指標(biāo)層和要素層中各項因子權(quán)重的累加之和均為1，參評因子的權(quán)值越大則其對評價結(jié)果的貢獻(xiàn)率越高；另外，考慮到人類生產(chǎn)活動和河流自然環(huán)境變化屬于河道采砂行為的主要影響方面，當(dāng)前比較容易量化和深入認(rèn)識人類各種生產(chǎn)活動和河流自然環(huán)境受河道采砂的影響程度，而關(guān)于水生生物認(rèn)識較為薄弱，為滿足結(jié)果合理性和評價可操作性要求，可將因素層人類影響和河流影響賦予較大的權(quán)值，適當(dāng)降低水生生物的權(quán)重。

1.3.2 指標(biāo)量值確定

通過合理預(yù)測和科學(xué)模擬各采砂方案的河道演變特征，準(zhǔn)確提取各要素的量值，然后利用當(dāng)前應(yīng)用比較常熟的方法和模型模擬河道演變，借助定量分析的方法和環(huán)境水力學(xué)生態(tài)模型預(yù)測生態(tài)環(huán)境變遷及河流水質(zhì)變化相關(guān)數(shù)據(jù)。根據(jù)河道改變與影響距離程度、模擬分析后的有關(guān)數(shù)據(jù)，將定量分析與經(jīng)驗推論相結(jié)合最終確定各參評因子的具體量值，指標(biāo)量值越大則其影響河流系統(tǒng)的程度越小。

2 綜合評價

2.1 區(qū)域概況

清原縣渾河道砂石資源比較豐富，枯水期大部分河灘裸露，采砂作業(yè)條件良好，其中機(jī)械開采、攔網(wǎng)篩分為普遍選用的采砂作業(yè)方式。該河道采砂規(guī)劃分為上游段、下游段規(guī)劃區(qū)，共劃定2個保留區(qū)、9個禁采區(qū)和8個可采區(qū)，可采區(qū)平均采深為0.6m，寬度為30-120m，規(guī)劃期為2017-2010年。規(guī)劃期內(nèi)可采區(qū)年度控制采砂量為25萬m3，控制采砂總量為100萬m3。由于經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使，個別采砂業(yè)主違規(guī)開采、超量開采的現(xiàn)象時有發(fā)生，實際開采量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于審批的采砂數(shù)量，近幾年通過加強(qiáng)執(zhí)法巡查和采砂管理，在一定程度上有效控制了違法采砂的行為，但河道采砂仍存在以下問題：①貫徹落實新實行的河道管理條理力度不夠，應(yīng)加大對新條理的宣傳貫徹落實力度，把各項規(guī)定真正落到實處。②雖然建立了河道采砂規(guī)劃、拍賣及砂場審批制度，但違法采砂現(xiàn)象時有發(fā)生，規(guī)劃采砂段，偷采、亂采行為時有發(fā)生，有些砂坑回填和棄料平整、清除不到位，且常伴有在堤防保護(hù)范圍內(nèi)取砂行為，對河道行洪安全造成很大威脅[5-7]。

渾河河道受采砂活動的影響總體體現(xiàn)在以下幾方面：①河勢穩(wěn)定性，采砂對規(guī)劃河流整體平面形態(tài)影響較小，但對規(guī)劃河流縱向變化影響較大。②防洪安全性，采砂降低了河槽底高程，增加了河道的行洪斷面和泄洪能力，在某種程度上有利于行洪。③水生態(tài)與水環(huán)境，河道采砂勢必使河床水面下降，這會影響到河岸動、植物水源的供應(yīng)，使河道涵養(yǎng)水源的能力大幅度下降；對周邊環(huán)境也會產(chǎn)生一些影響。④涉河工程運行方面，規(guī)劃設(shè)定各涉河工程安全保護(hù)范圍禁采，不會對涉河工程的安全和正常運行構(gòu)成威脅[8-9]。

2.2 綜合評價模型

根據(jù)各項參評因子的評分值和層次分析法獲取的權(quán)重值，利用以下公式求解綜合評價指數(shù)值，即：

(1)

式中：m、k為河道采砂方案和待評價河道的編號；βk、αk為河流系統(tǒng)自恢復(fù)調(diào)整與適應(yīng)能力系數(shù)和河流系統(tǒng)健康狀態(tài)系數(shù)；λi、λij為要素層i的權(quán)重值及其下屬參評因子j的權(quán)重；n為指標(biāo)層中參評因子個數(shù)；Mj為要素層i中評價因子j關(guān)于m號采砂方案的評分值，采取百分制確定Mj值，具體見表1。

根據(jù)河道采砂活動對河流系統(tǒng)的影響程度以及評價體系獲取的綜合評價指數(shù)，將其影響程度劃分為1級(惡劣)、2級(一般)、3級(良好)三個等級，所對應(yīng)的綜合指數(shù)取值區(qū)間為0.0-0.3、0.3-0.7、0.7-1.0。因此，可將河道采砂影響按照臨界閾值0.3、0.7劃分為5個范圍，如圖1所示。

圖1 河道采砂影響分區(qū)

從圖1可知，河流系統(tǒng)開發(fā)利用程度較低時，若綜合指數(shù)位于[0,0.3)范圍，該條件下河道采砂屬于微度影響，此時無法滿足河道航運和地方建設(shè)的發(fā)展要求；若綜合指數(shù)位于[0.3,0.7)范圍，該條件下河道采砂屬于輕度破壞影響，雖然河流生態(tài)環(huán)境不會受到采砂活動的破壞作用，但河流系統(tǒng)總體處于較低的開發(fā)利用水平，所以難以充分發(fā)揮河流的社會服務(wù)功能；若綜合指數(shù)位于[0.7,1.0)范圍，該條件下河道采砂屬于最佳影響，河道采砂活動在充分發(fā)揮其社會服務(wù)功能的同時也不會對自然生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生破壞影響[10]。

同理，河流系統(tǒng)開發(fā)利用程度較高時，若綜合指數(shù)位于[0,0.3)范圍，該條件下河道采砂屬于嚴(yán)重過渡影響，該條件下采砂活動對人類的生產(chǎn)發(fā)展、正常生活以及河流系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極為不利的影響，對此應(yīng)堅決制止采砂活動；若綜合指數(shù)位于[0.3,0.7)范圍，該條件下河道采砂屬于重度破壞影響，該條件下采砂活動在一定程度上能夠?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生破壞作用，但還不至于導(dǎo)致河流系統(tǒng)的生態(tài)失衡，對此應(yīng)合理調(diào)整和控制采砂活動；若綜合指數(shù)位于[0.7,1.0)范圍，該條件下河道采砂屬于最佳影響，量值越高則綜合影響越好。

2.3 結(jié)果分析

根據(jù)表1各指標(biāo)評分值和層次分析法確定的權(quán)值，利用公式(1)綜合評價清原縣渾河河道采砂影響程度，結(jié)果顯示該河流系統(tǒng)的開發(fā)利用程度較低，綜合評價指數(shù)為0.45。按照以上分析情況，河道采砂隸屬于輕度破壞影響區(qū)間，河流生態(tài)環(huán)境雖然不會受到采砂活動的破壞作用，但由于其總體處于較低的開發(fā)利用水平，所以難以充分發(fā)揮河流的社會服務(wù)功能。為了使得河道采砂能夠達(dá)到最佳影響區(qū)，應(yīng)結(jié)合實際情況優(yōu)化調(diào)整當(dāng)前的采砂方案，從而獲取能夠進(jìn)入最佳影響區(qū)的新方案，由此實現(xiàn)采砂活動的科學(xué)控制、采砂方案的合理設(shè)計和評價體系的良好運行。

3 結(jié) 論

目前，河道采砂控制及其影響評價已成為學(xué)術(shù)界和工程領(lǐng)域的重要研究課題之一，文章考慮河流系統(tǒng)自我恢復(fù)、調(diào)整能力和水系統(tǒng)健康狀況構(gòu)建評價體系。通過歸納總結(jié)河流反饋影響情況和河道采砂影響各方面因素，按照層次分析框架結(jié)構(gòu)構(gòu)建多要素多層次評價體系，可為科學(xué)控制采砂活動、優(yōu)化設(shè)計采砂方案提供科學(xué)的指導(dǎo)，未來仍需要進(jìn)一步量化和細(xì)化各影響指標(biāo)量值、參評要素權(quán)重以及河流發(fā)育演變狀況，更加客觀、準(zhǔn)確的評價河道采砂的影響程度。