小流域生態(tài)清潔程度綜合評(píng)價(jià)方法探析

周奕琦，于文華，戴雅奇，鄢亞軍

(上海市水利工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200061)

生態(tài)清潔小流域是指以流域?yàn)閱卧y(tǒng)一規(guī)劃，綜合治理，治理措施與當(dāng)?shù)鼐坝^相協(xié)調(diào)，遵循自然規(guī)律和生態(tài)法則，基本實(shí)現(xiàn)流域內(nèi)資源的合理利用和優(yōu)化配置、人與自然和諧相處、經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展及生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)。[1-3]

早在2006年1月，水利部舉辦生態(tài)清潔型小流域治理工作座談會(huì)上提出了新時(shí)期如何治理生態(tài)清潔型小流域的要求，即從經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展與人民對(duì)改善生態(tài)環(huán)境的迫切要求出發(fā)，在指導(dǎo)思想上堅(jiān)持人與自然和諧相處的理念，把水生態(tài)環(huán)境、人居環(huán)境、景觀建設(shè)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等內(nèi)容引入到小流域綜合治理當(dāng)中[4]。2016年水利部又提出了生態(tài)清潔小流域的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與要求。此后，全國(guó)各地開(kāi)展實(shí)施了一系列的試點(diǎn)工程，在治理模式、試點(diǎn)工程建設(shè)實(shí)施等方面取得了一定成績(jī)[5]。然而對(duì)于如何評(píng)價(jià)小流域生態(tài)清潔狀況，目前雖然已有不少評(píng)價(jià)體系的研究[6-7]，可以從多種指標(biāo)來(lái)分析小流域的生態(tài)清潔程度，但只能比較小流域某些方面的情況，而對(duì)于如何客觀準(zhǔn)確地綜合評(píng)價(jià)小流域整體的生態(tài)清潔程度，目前還沒(méi)有形成較為完善、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

系統(tǒng)、全面地評(píng)價(jià)一個(gè)地區(qū)內(nèi)小流域的生態(tài)清潔狀況，為該地區(qū)生態(tài)清潔小流域建設(shè)的重要基礎(chǔ)和前提。通過(guò)對(duì)地區(qū)內(nèi)各小流域生態(tài)清潔程度進(jìn)行分析，按照一定規(guī)則評(píng)分進(jìn)行排序后，可以確定出各小流域治理的緊迫程度，作為主管部門資金進(jìn)度安排的參考依據(jù)。同時(shí)，在對(duì)小流域進(jìn)行治理后，也可以通過(guò)對(duì)小流域的生態(tài)清潔程度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，了解治理效果，總結(jié)治理經(jīng)驗(yàn)。因此，如何科學(xué)合理的確定出小流域生態(tài)清潔程度的綜合評(píng)價(jià)非常重要。

1 綜合評(píng)價(jià)方法和思路

1.1 指標(biāo)選擇

生態(tài)清潔小流域評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是判斷小流域生態(tài)清潔程度的重要基礎(chǔ)，目前國(guó)內(nèi)各省市已有不少研究，上海市根據(jù)SL534—2013《生態(tài)清潔小流域建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》要求并結(jié)合自身特點(diǎn)和實(shí)際情況，提出了四類共11項(xiàng)指標(biāo)[8]，分別為水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)、水土流失治理評(píng)價(jià)指標(biāo)、污染控制和治理評(píng)價(jià)指標(biāo)、水系治理評(píng)價(jià)指標(biāo)。水質(zhì)評(píng)價(jià)類包含指標(biāo)為小流域區(qū)域水質(zhì)；水土流失治理評(píng)價(jià)類包含指標(biāo)為土壤侵蝕強(qiáng)度、林草面積占比、水土流失綜合治理程度；污染控制和治理評(píng)價(jià)類包含指標(biāo)為每年化肥使用量、生活污水處理率(城鄉(xiāng))、工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放率、規(guī)?；B(yǎng)殖污水處理率、生活垃圾無(wú)公害化處理率；水系治理評(píng)價(jià)類包含指標(biāo)為河湖面積達(dá)標(biāo)率、河湖水系生態(tài)防護(hù)比例。

1.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

綜合評(píng)價(jià)生態(tài)清潔小流域狀況，需要綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)，而各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)于生態(tài)清潔小流域的重要性不同，需要對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的重要性進(jìn)行定量分析，量化區(qū)分其影響大小，因此需要賦予各指標(biāo)權(quán)重。

指標(biāo)權(quán)重的確定方法有很多種，主要包括專家調(diào)查法(德?tīng)柗品?[9]、模糊綜合評(píng)價(jià)法[10]、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[11]等。其中模糊綜合評(píng)價(jià)法在指標(biāo)集個(gè)數(shù)較多時(shí)，容易出現(xiàn)超模糊現(xiàn)象造成評(píng)判失??；BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的收斂速度慢，算法需要較長(zhǎng)的培訓(xùn)時(shí)間；而專家調(diào)查法操作簡(jiǎn)便，且能避免某些權(quán)威造成的影響[12]?？紤]到生態(tài)清潔小流域的指標(biāo)較多，采用專家調(diào)查法較為合適，對(duì)其結(jié)果難以剔除非專業(yè)領(lǐng)域方面專家意見(jiàn)的問(wèn)題，只需注意挑選出對(duì)生態(tài)清潔小流域方面富有研究經(jīng)驗(yàn)的專家來(lái)進(jìn)行評(píng)定，即可克服。

1.3 指標(biāo)賦分

不同指標(biāo)的量綱不同，無(wú)法直接比較，因此對(duì)各指標(biāo)需要采取統(tǒng)一的評(píng)分體系，本文評(píng)分為100分，根據(jù)每個(gè)指標(biāo)的特征從0到100劃分評(píng)分區(qū)間。

上海市根據(jù)SL534—2013要求和區(qū)域主要功能定位的需求，將生態(tài)清潔小流域分為四類，分別為水源保護(hù)型生態(tài)清潔小流域、綠色發(fā)展型生態(tài)清潔小流域、都市宜居型生態(tài)清潔小流域、美麗鄉(xiāng)村型生態(tài)清潔小流域。對(duì)于各種類型的生態(tài)清潔小流域，各項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值有所差異，因此評(píng)分時(shí)需根據(jù)小流域的類型，以指標(biāo)現(xiàn)狀值與對(duì)應(yīng)指標(biāo)值的差值來(lái)劃分等級(jí)。

1.4 綜合得分

將各個(gè)小流域的各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)分Wki乘以對(duì)應(yīng)的權(quán)重Ai后相加，即可得到某小流域的生態(tài)清潔度的綜合得分Wk。即：

(1)

式中，n—指標(biāo)個(gè)數(shù)，k—小流域編號(hào)。

根據(jù)式(1)可以得到各個(gè)小流域的綜合得分W1、W2、W3……，根據(jù)該得分，可以判斷各個(gè)小流域的生態(tài)清潔狀況，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行排序。

2 綜合評(píng)價(jià)案例

2.1 區(qū)域概況

評(píng)價(jià)區(qū)位于上海市東部，地處中國(guó)沿海開(kāi)放地帶的中點(diǎn)和長(zhǎng)江入?？诤贾轂潮卑兜慕粎R處，是長(zhǎng)江三角洲東緣的一塊三角地，由吳淞口向南呈扇形展開(kāi)，屬江海沖積平原，由長(zhǎng)江流沙不斷淤積，經(jīng)江海潮流長(zhǎng)期相互作用逐漸連片孕育成陸。該區(qū)位地處北亞熱帶南緣東亞季風(fēng)盛行的濱海地帶，屬海洋性氣候，四季分明，降水充沛，光照較足，溫度適宜，年平均氣溫16.2℃，年平均降水量約1100mm，雨日約131d。屬于平原感潮河網(wǎng)地區(qū)，外圍系黃浦江與長(zhǎng)江口、杭州灣水域環(huán)抱，水位易受沿江沿海潮汐影響。目前外圍控制工程已基本建成。本文選取其中24個(gè)鎮(zhèn)，每個(gè)鎮(zhèn)為一個(gè)生態(tài)清潔小流域，對(duì)其生態(tài)清潔現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.2 確定指標(biāo)權(quán)重

對(duì)生態(tài)清潔小流域的11項(xiàng)指標(biāo)的重要性進(jìn)行量化，采用確定因素權(quán)重的專家調(diào)查法。邀請(qǐng)10位生態(tài)清潔小流域規(guī)劃相關(guān)領(lǐng)域的專家，采取獨(dú)立填表的形式，對(duì)生態(tài)清潔小流域的11項(xiàng)指標(biāo)的重要性做出權(quán)數(shù)判定。

預(yù)先給定每項(xiàng)指標(biāo)的方差需小于等于0.001。將各專家判定的權(quán)數(shù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)分析后得出，各項(xiàng)指標(biāo)的方差值最大為0.0007，小于0.001，滿足要求，故將每項(xiàng)指標(biāo)的平均值作為最后確定出的權(quán)重，見(jiàn)表1。

表1 生態(tài)清潔小流域指標(biāo)權(quán)重系數(shù)表

從表1中可以看出，小流域區(qū)域水質(zhì)的權(quán)重最大，即專家普遍認(rèn)為對(duì)于生態(tài)清潔小流域而言，水質(zhì)是最關(guān)鍵的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.3 各項(xiàng)指標(biāo)賦分

對(duì)各個(gè)小流域的11項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行賦分，采用區(qū)間賦值法。對(duì)于已達(dá)標(biāo)的指標(biāo)，評(píng)分為100分；未達(dá)標(biāo)的指標(biāo)，根據(jù)現(xiàn)狀值與目標(biāo)值的差值，確定區(qū)間，賦予相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。賦分的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該針對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的特性及各種流域類型的不同來(lái)制定。本文中選取的24個(gè)生態(tài)清潔小流域僅涉及綠色發(fā)展型、都市宜居型及美麗鄉(xiāng)村型，其主要評(píng)價(jià)指標(biāo)值見(jiàn)表2。

表2 24個(gè)生態(tài)清潔小流域主要評(píng)價(jià)指標(biāo)

由于評(píng)價(jià)指標(biāo)有正向和逆向之分，其中，正向指標(biāo)的數(shù)值與小流域的生態(tài)清潔程度成正相關(guān)，例如小流域區(qū)域水質(zhì)、林草面積占比等，負(fù)向指標(biāo)的數(shù)值與小流域的生態(tài)清潔程度成負(fù)相關(guān)，如每年化肥施用量等，在評(píng)分時(shí)，正向指標(biāo)越大分?jǐn)?shù)越高，負(fù)向指標(biāo)越小分?jǐn)?shù)越高。具體每一項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法如下[13-15]。

2.3.1小流域區(qū)域水質(zhì)

由于上海市河網(wǎng)水系特點(diǎn)是河河相連、密布成網(wǎng)，對(duì)于區(qū)域水質(zhì)，以流域內(nèi)水質(zhì)達(dá)標(biāo)的河道數(shù)量占所有河道數(shù)量的比例來(lái)作為小流域區(qū)域水質(zhì)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，比例越高，分?jǐn)?shù)越高。

2.3.2土壤侵蝕強(qiáng)度

以土壤侵蝕強(qiáng)度達(dá)標(biāo)區(qū)域的面積占總面積的比例作為評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，比例越高，分?jǐn)?shù)越高。

2.3.3林草面積占比

以林草保存面積占宜林宜草面積的比例與指標(biāo)值的差值作為評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，差值越大，分?jǐn)?shù)越低。

2.3.4水土流失綜合治理程度

以水土流失治理達(dá)標(biāo)面積占水土流失總面積的比例與指標(biāo)值的差值作為評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，差值越大，分?jǐn)?shù)越低。

2.3.5每年化肥施用量

以小流域內(nèi)每年單位面積化肥施用量超出指標(biāo)值的量作為評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，超出值越多，分?jǐn)?shù)越低。

2.3.6生活污水處理率(城鄉(xiāng))

以城鄉(xiāng)生活污水的處理率與指標(biāo)值的差值作為評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，差值越大，分?jǐn)?shù)越低。

2.3.7工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放率

以工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放率作為評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)標(biāo)率越高，分?jǐn)?shù)越高。

2.3.8規(guī)?；B(yǎng)殖污水處理率

規(guī)?；B(yǎng)殖污水處理率包括畜禽養(yǎng)殖糞污資源化綜合利用率和水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水達(dá)標(biāo)排放率兩部分，以兩者與指標(biāo)值差值的平均值，作為該項(xiàng)評(píng)分的依據(jù)，差值越大，分?jǐn)?shù)越低。

2.3.9生活垃圾無(wú)公害化處理率

以生活垃圾無(wú)公害化處理率作為評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，處理率越高，分?jǐn)?shù)越高。

2.3.10河湖面積達(dá)標(biāo)率

以河湖面積占流域面積的比例與該小流域內(nèi)規(guī)劃水面率的差值作為評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，差值越大，分?jǐn)?shù)越低。

2.3.11河湖水系生態(tài)防護(hù)比例

以采取生態(tài)護(hù)岸的長(zhǎng)度占總護(hù)岸長(zhǎng)度的比例與指標(biāo)值的差值作為評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，差值越大，分?jǐn)?shù)越低。

根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)，劃分出的生態(tài)清潔小流域分級(jí)賦分標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表3。

表3 生態(tài)清潔小流域指標(biāo)分級(jí)賦分標(biāo)準(zhǔn)

2.4 生態(tài)清潔程度綜合得分

將各個(gè)鎮(zhèn)的各項(xiàng)指標(biāo)分?jǐn)?shù)分別乘以權(quán)重，得到各項(xiàng)指標(biāo)的加權(quán)得分后求和，即可得出各個(gè)鎮(zhèn)的生態(tài)清潔程度綜合得分，如圖1所示。

圖1 各鎮(zhèn)生態(tài)清潔程度綜合得分圖

2.5 結(jié)果分析

從圖1綜合得分來(lái)看，有12個(gè)鎮(zhèn)的得分在90分以上，10個(gè)鎮(zhèn)的得分在80～90分之間，80分以下的鎮(zhèn)有兩個(gè)。80分以下的兩個(gè)鎮(zhèn)的小流域生態(tài)清潔程度較低，治理緊迫程度較高，建議其生態(tài)清潔小流域治理工作優(yōu)先開(kāi)展。

3 結(jié)語(yǔ)

本文提出了一套定量評(píng)價(jià)小流域整體生態(tài)清潔程度的方法，并以上海市某區(qū)為例，對(duì)其內(nèi)的24個(gè)小流域的生態(tài)清潔程度進(jìn)行了評(píng)分及排序，依據(jù)該排序可以判斷治理的緊迫程度，為該區(qū)的生態(tài)清潔小流域治理工作的進(jìn)度安排提供參考。該思路可以為其它區(qū)域生態(tài)清潔小流域治理工作安排提供借鑒，但在應(yīng)用過(guò)程中，各個(gè)地方的指標(biāo)選取及打分標(biāo)準(zhǔn)需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行，才能使得評(píng)價(jià)結(jié)果更加客觀準(zhǔn)確。