水動力調(diào)控對蘇州市古城區(qū)河網(wǎng)水環(huán)境承載力提升效果評價(jià)研究

黃溢 謝忱 柳楊

1. 蘇州市環(huán)境科學(xué)研究所 江蘇 蘇州 215004

2. 南京水利科學(xué)研究院 江蘇 南京 210029

城市河網(wǎng)是城市生態(tài)系統(tǒng)最重要的組成部分之一，在飲用水供給、城市防洪除澇等方面發(fā)揮了重要的作用。當(dāng)前水體渾濁、黑臭水體、水質(zhì)污染等問題日益頻發(fā)。通過自流活水等工程，增強(qiáng)城市河網(wǎng)水動力條件，成為城市水環(huán)境治理的重要措施之一。如何合理評估水動力調(diào)控作用對城市水環(huán)境提升的效力，是城市河網(wǎng)管理首要解決的問題之一。

對城市河網(wǎng)進(jìn)行水環(huán)境承載力評價(jià)，是評判水動力對河網(wǎng)水環(huán)境提升效力的主要方法之一[1]。在20世紀(jì)中后期，福格特提出了區(qū)域承載力的概念，聯(lián)合國等組織提出資源承載力概念[2]。宋飛燕[3]等提出了博弈論－云模型賦權(quán)法對珠三角地區(qū)進(jìn)行水環(huán)境承載力評價(jià)。郭文靜[4]對黃河流域白銀段水環(huán)境承載力進(jìn)行評估。李新等[5]應(yīng)用次分析與指數(shù)評價(jià)相結(jié)合的方法，評估了邛海流域水環(huán)境承載力。綜上所述，我國學(xué)者對城市河網(wǎng)水環(huán)境承載力已經(jīng)做了大量研究，但對水動力調(diào)控對水環(huán)境承載力提升的研究尚不多見，亟待進(jìn)行水動力調(diào)控作用下城市河網(wǎng)水環(huán)境承載力提升效果研究。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)域

蘇州地處長江三角洲、太湖流域腹部，全市共有各級河道21454條、總長21255 km，大小湖泊323個，總水面積3609.04 km2，占全市總面積的42.5%。

1.2 研究方法

1.2.1 數(shù)據(jù)獲取

為探究水動力調(diào)控對蘇州古城區(qū)河網(wǎng)水環(huán)境承載力提升效果，于水動力調(diào)控工程實(shí)施前和實(shí)施后，對蘇州古城區(qū)進(jìn)行2次水環(huán)境實(shí)地采樣調(diào)查，共設(shè)置了14個樣點(diǎn)。

1.2.2 水環(huán)境承載能力評價(jià)指標(biāo)體系

采用層次分析法構(gòu)建蘇州古城區(qū)水環(huán)境承載力評價(jià)指標(biāo)體系。通過構(gòu)造判斷矩陣，比較各要素層間的指標(biāo)對于目標(biāo)層的重要程度式（1）。

對判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)（式），保證結(jié)果的可靠性。

式中CR為判斷矩陣的隨機(jī)一致性率；n為判斷矩陣的階數(shù)；CI為判斷矩陣的一般一致性指標(biāo)；RI為判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。

1.2.3 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與評價(jià)方法

采用專家評分法，應(yīng)用河流綜合指數(shù)（River Composite Index, RCI）評估河網(wǎng)水環(huán)境承載力狀況：

式中，RCI為生態(tài)健康綜合指數(shù)值；Wi評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值，其范圍為0～1；Ii為評價(jià)指標(biāo)實(shí)際值，其范圍為0～100。

2 結(jié)果與討論

2.1 評價(jià)指標(biāo)體系

通過層次分析法，構(gòu)建包含水體自凈能力、水體營養(yǎng)狀態(tài)、水體感官效果3大類共6個指標(biāo)的蘇州古城區(qū)河網(wǎng)水環(huán)境承載力評價(jià)指標(biāo)體系（表1）。

2.2 指標(biāo)權(quán)重

利用綜合權(quán)重求解模型計(jì)算蘇州古城區(qū)河網(wǎng)水環(huán)境承載力評價(jià)指標(biāo)權(quán)重，結(jié)果如表1所示。

表1 評價(jià)指標(biāo)權(quán)重

2.3 評價(jià)分類標(biāo)準(zhǔn)

通過專家經(jīng)驗(yàn)法構(gòu)建蘇州古城區(qū)河網(wǎng)水環(huán)境承載能力提升效果評價(jià)分類表（表2）。

表2 蘇州古城區(qū)河網(wǎng)水環(huán)境承載能力提升效果評價(jià)分類表

2.4 評價(jià)結(jié)果

（1）指標(biāo)評價(jià)結(jié)果

蘇州城區(qū)治理工程實(shí)施前后，各項(xiàng)指標(biāo)評價(jià)結(jié)果如下：流速治理前賦分0分，治理后賦分60分；溶解氧治理前賦分80分，治理后賦分100分；高錳酸鹽指數(shù)治理前賦分100分，治理后賦分100分；總磷治理前賦分80分，治理后賦分100分；溶解氧含量達(dá)標(biāo)率治理前為43%，治理后為64%，因此該項(xiàng)治理前賦分40分，治理后賦分60分；透明度治理前賦分40分，治理后賦分60分。

（2）綜合評價(jià)結(jié)果

根據(jù)上述權(quán)重計(jì)算方法及評分方法蘇州城區(qū)治理前的水環(huán)境承載能力總目標(biāo)層得分為47.2為四類河網(wǎng)（表3），治理后的水環(huán)境承載能力總目標(biāo)層得分為80.8分，評級為二類河網(wǎng)（表3）。蘇州城區(qū)治理前后水環(huán)境承載能力提升效果對比結(jié)果顯示，治理后蘇州城區(qū)河網(wǎng)流速及透明度提升明顯。研究結(jié)果表明，通過自流活水等水動力調(diào)控措施，可以顯著提高蘇州城區(qū)河網(wǎng)水環(huán)境承載能力，為構(gòu)建蘇州城區(qū)幸福河湖提供理論支撐。

表3 蘇州城區(qū)治理前、后水環(huán)境承載能力

3 結(jié)論

1）蘇州市古城區(qū)河網(wǎng)水環(huán)境承載力評價(jià)指標(biāo)體系包含體自凈能力、水體營養(yǎng)狀態(tài)、水體感官效果3大類共6個指標(biāo)的蘇州古城區(qū)河網(wǎng)水環(huán)境承載力評價(jià)指標(biāo)體系。

2）蘇州城區(qū)治理前的水環(huán)境承載能力總目標(biāo)層得分為47.2分，評級為四類河網(wǎng)。治理后的水環(huán)境承載能力總目標(biāo)層得分為80.8分，評級為二類河網(wǎng)。