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)
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(hù)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(diǎn)規(guī)劃》提出,擬通過采取景觀建設(shè)、水質(zhì)凈化、生態(tài)護(hù)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(shí)現(xiàn)景美、岸綠、水清、河暢等目標(biāo)。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(yùn)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(yùn)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(hù)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(yàn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)和常用的理論方法,從治理措施和生態(tài)目標(biāo)的角度構(gòu)建環(huán)境效益評估體系。
根據(jù)《試點(diǎn)規(guī)劃》相關(guān)內(nèi)容和農(nóng)村河道的功能特點(diǎn),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(shí)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(hù)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(zhǔn)則層-狀態(tài)、效益指標(biāo)
圖3 河道治理準(zhǔn)則層-響應(yīng)指標(biāo)
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(biāo),而準(zhǔn)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(hù)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。
對河道治理前、后的生態(tài)環(huán)境狀況運(yùn)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(zhǔn)則層、因素層的指標(biāo)個數(shù);λi,狀態(tài)、λi,效益為準(zhǔn)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(biāo)j在某準(zhǔn)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(biāo)j在準(zhǔn)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(shí)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(biāo)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。
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(biāo),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(biāo),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(hù)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(yàn)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(biāo)的河道生態(tài)評估體系;馮彥等[6]結(jié)合文獻(xiàn)資料和相關(guān)研究成果,提出河流健康評價的主要指標(biāo)有植被覆蓋率、用水效率、水質(zhì)達(dá)標(biāo)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(biāo),在遵循層次性、系統(tǒng)性、獨(dú)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(hù)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(hù)經(jīng)費(fèi)、管理標(biāo)識、考核制度、管護(hù)制度指標(biāo)。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(biāo)
構(gòu)建的評估指標(biāo)體系考慮了數(shù)據(jù)獲取的可行性和指標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(shí)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(biāo)進(jìn)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小;河道護(hù)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(biāo)。考慮農(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(biāo)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(biāo)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(shí)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(hù)主體不明確的現(xiàn)狀,從管護(hù)經(jīng)費(fèi)、管理標(biāo)志、考核制度和管護(hù)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(biāo),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(biāo)要求和各指標(biāo)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(biāo)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(yùn)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(zhǔn)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(zhǔn)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。
為了提高權(quán)重計算的準(zhǔn)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(biāo)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?、環(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(biāo)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(yàn)矩陣的一致性,從而獲取準(zhǔn)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(jìn)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(biāo)權(quán)重后,為保證權(quán)重計算的合理性需要檢驗(yàn)矩陣一致性,其流程為:對矩陣最大特征根λmax進(jìn)行計算,引入判斷矩陣的一致性指標(biāo)(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(biāo)值IR。
以區(qū)間[0,10.5]為基準(zhǔn)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(yàn)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(yàn)公式計算,結(jié)果為0.08、0.03,滿足CR值<0.1的檢驗(yàn)要求。所以,計各指標(biāo)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(biāo)權(quán)重
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(jī)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(shí)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(shí)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(shí)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(yùn)用所構(gòu)建的評價體系和等級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(shí)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
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(biāo)要求和農(nóng)村河道特點(diǎn),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(biāo)權(quán)重和評級分析,取得了理想的成效。
2) 依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)資料構(gòu)建的評價體系還不夠精準(zhǔn)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(jìn)一步研究評估標(biāo)準(zhǔn)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。