穆映鳴，韓璐*，李丹，閆曉寒，段亮

1.環(huán)境基準與風險評估國家重點實驗室，中國環(huán)境科學研究院 2.中國環(huán)境科學研究院水生態(tài)環(huán)境研究所

近40年我國投入了大量的財力、物力和人力，對多個重點流域進行污染治理，取得了豐碩的成果，研發(fā)出眾多的河流治理修復與健康管理技術，將這些技術納入技術庫可以高效、有組織地存儲技術信息，能更快、更便捷地管理數據，方便用戶對技術進行有效的檢索和訪問，為流域的系統(tǒng)治理提供支撐。目前部分流域已經開展了技術庫的設計和構建。如孫毛明等[1]綜合考慮浙江省河流的物理、生物特征，引進北美學者提出的“基于生態(tài)功能的河流等級劃分方法”，將浙江省河流劃分為河源區(qū)、干流區(qū)和河口區(qū)3個單元，詳細介紹了每個單元治理技術的側重點和措施配置模式，形成了不同類型河流治理的技術框架體系，指導不同類型河區(qū)的水體修復與治理。甘肅省建立了黃河流域治理保護大數據庫，主要包括總結黃河治理經驗的“理論庫”，涵蓋國家層面、甘肅省及地方政府出臺的“政策庫”，國內治黃、治水先進技術的“技術庫”，實現(xiàn)了各類數據庫的集成，推動黃河流域的生態(tài)保護和高質量發(fā)展[2]。

經過“十一五”“十二五”“十三五”3個五年計劃的科研攻關，國家水體污染控制與治理科技重大專項(簡稱“水專項”)產出了很多優(yōu)秀的技術，但這些技術涉及單項技術、組合技術和集成技術等，技術的層級差異較大；另外，產出的技術涉及不同種類，如包括治理類、修復類、管理類技術，且每項技術的應用范圍差異也較大。眾多的技術是構建技術庫的技術儲備前提，技術入庫前一般需建立技術架構，并對技術進行篩選，不同類型的技術庫對技術入庫前的篩選有不同的要求。由于缺少完善的技術支撐，目前對技術入庫前的篩選與設計方面的研究還較少，使得一些數據庫將可得的技術全部入庫，加之數據庫設計的功能較為單一，無法向用戶展示可行技術的豐富信息。因此，非常有必要對技術成果進行梳理、評估后再入庫。

遼河流域是我國七大流域之一，同時也是國家層面治理的重點流域，近年來在河流健康修復與管理方面產出大量的技術研究成果，但這些技術成果尚未經過系統(tǒng)地梳理后再納入技術庫。筆者基于對遼河保護區(qū)河流健康修復與管理技術的研究，提出河流健康修復與管理技術的入庫流程設計，旨在為遼河保護區(qū)河流健康修復與管理技術庫的構建提供技術支撐。

1 設計路線

通過查閱大量文獻、書籍、期刊及網絡信息，結合現(xiàn)場調研等方式對遼河保護區(qū)河流健康修復與管理的技術與方法進行收集與整理，形成原始數據庫。按照技術性質將遼河保護區(qū)的技術分為修復類和管理類兩大類[3]，再對這兩大類技術進一步細分，對細分得到的每項技術分別從技術創(chuàng)新性、技術引領作用和技術就緒度[3]3個維度進行深入細致地評估，并將評估結果作為入庫審核條件，對技術進行過濾篩選，形成入庫技術清單。最終形成以技術就緒度為核心的入庫審核條件及以技術評估為核心的技術入庫流程體系。遼河保護區(qū)河流健康修復與管理技術入庫流程的設計路線如圖1所示。

圖1 技術入庫流程設計路線Fig.1 Design route for technology storage into database

2 技術收集與分類

2.1 技術來源

遼河保護區(qū)河流健康修復與管理技術來源于“十一五”“十二五”“十三五”3個五年計劃期間“遼河流域水污染治理與水環(huán)境管理項目”產出的科研成果，通過查閱文獻、期刊、書籍及“水專項”技術報告等多種方式，盡可能全面地收集技術的全部參數信息，如技術性質、技術研發(fā)投資比例、技術鏈條完整性、是否應用于示范工程等，為后續(xù)技術的分析和評估做好準備，同時為技術庫的構建打好基礎，保障技術庫的查全率和查準率。

2.2 技術分類

首先將遼河保護區(qū)河流健康修復與管理技術分為修復類與管理類兩大類。河流水體修復時，一般針對流域生態(tài)破壞現(xiàn)狀及修復的技術需求，按照流域清水產流的理念與修復思路，通過外源污染控制技術、自然生境恢復技術、大型生態(tài)工程功能提升技術3個方面進行水體綜合修復，支撐流域減負與增容。河流流域區(qū)域水環(huán)境管理一般包括以下幾個層次內容：1)通過互聯(lián)網和軟硬件相結合的信息獲取方式，了解水環(huán)境狀況，為流域管理提供基礎數據支撐；2)通過鑒別物質的理化性質，對環(huán)境問題成因進行識別與診斷，對已創(chuàng)建的方法和系統(tǒng)進行評估，以保證后續(xù)管理決策的正確性和準確性；3)根據“分區(qū)、分類、分級、分期”的管理要求，通過實施水生態(tài)功能分區(qū)、水環(huán)境質量基準、水環(huán)境質量評價等技術，科學確定水質目標，實現(xiàn)水環(huán)境質量的科學管理；4)構建流域水環(huán)境風險預警平臺，形成突發(fā)和累積2種潛在風險的預防管理機制，減少水質目標的潛在風險?；谏鲜鏊悸?，將遼河保護區(qū)的修復類技術分為外源控制、生境修復、功能提升3類，將管理類技術分為信息集成、鑒別評估、質量管理、風險管理4類。將修復類技術和管理類技術分別按照上述邏輯再分類，形成完整的技術層級框架，以供使用者更方便、快速地檢索信息。具體技術分類情況見圖2。

圖2 技術分類Fig.2 Technologies classification

2.3 不同類別技術的內涵

2.3.1修復類技術

修復類技術通過對被污染的環(huán)境采取物理、化學及生物學技術措施，對受損的水生態(tài)環(huán)境進行修復，使存在于環(huán)境中的各類污染物濃度減小或毒性降低甚至達到無害化，使得環(huán)境能夠部分或全部恢復到無污染的初始狀態(tài)，促進良性的生態(tài)演替[4]。由于所修復的水體是環(huán)境的一部分，不能與環(huán)境分離開來，所以必須要將環(huán)境因素融入技術中[5]。修復類技術包括工業(yè)源、城鎮(zhèn)生活源及面源的減排技術，內源污染控制技術以及水體生物治理技術等，其往往有明確的工藝且可用具體的技術參數反映工藝的特性，但需要經過小試試驗，中試試驗甚至大型示范工程來驗證技術的可推廣性[3]。

遼河保護區(qū)河流修復類技術特點：1)外源控制技術是減少外源污染物尤其是營養(yǎng)物質、重金屬和高耗氧物質進入河流，修復受損河流水體的關鍵措施，控制農業(yè)農村面源污染和城市生活污水排放是遼河保護區(qū)外源污染治理的重點，從污染源頭進行截污減排是必要且高效的河流健康修復方法之一；2)生境恢復技術包括評估自然生境恢復現(xiàn)狀、甄別影響因素的關鍵因子，及基于提升河岸帶穩(wěn)定功能、緩沖功能和生物多樣性功能的自然生境恢復關鍵技術，在干、支流各明渠段，通過生境恢復技術恢復河岸帶植被，充分發(fā)揮河岸帶植被緩沖帶功能和護坡效應，恢復與重建退化的河岸帶生態(tài)系統(tǒng)，保護和提高生物多樣性；3)功能提升主要指針對遼河保護區(qū)大型生態(tài)工程功能提升與穩(wěn)定運行的技術需求，研發(fā)的大型濕地的生態(tài)需水保障、濕地水生植物群落人工誘導更新、定向恢復及其資源化利用、濕地功能提升與穩(wěn)定化技術、大型流域濕地發(fā)育機制技術，以及集成的大型流域濕地重建與恢復關鍵技術等。

2.3.2管理類技術

管理類技術指依托于政策法規(guī)限制破壞水環(huán)境質量的人類活動、減少污染負荷、創(chuàng)造健康的水生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)環(huán)境保護的戰(zhàn)略和方法。主要包括監(jiān)控技術、管理方法、機制與制度、法律法規(guī)、政策與制度。管理類技術一般表現(xiàn)為相關的制度、政策或措施，有明確的法律法規(guī)約束，具有普遍適用性。制定技術實施方案后，往往需要形成指導方針、政策和管理辦法的初稿，廣泛征求意見后，在小范圍內開展試點，批準后正式公布文件，并加以推廣應用[3]。

遼河保護區(qū)河流管理類技術特點：1)信息集成主要通過互聯(lián)網和軟硬件相結合的方式，直接讀取或計算獲得所需的數據，如水質模型模擬或監(jiān)測平臺監(jiān)測等，信息的獲取和集成有助于管理者了解水環(huán)境狀況，為進一步判斷和決策提供基礎數據支撐。2)鑒別評估以集成的信息為基礎，對環(huán)境問題的成因進行識別與診斷，對已創(chuàng)建的方法和系統(tǒng)進行評估，保證后續(xù)管理決策的正確性和準確性。3)質量管理首先需基于流域水生態(tài)功能分區(qū)體系，識別并揭示不同地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)結構特征、水生生境類型特征和水生態(tài)功能[6]；其次要依托總量控制技術，核定區(qū)域的水污染負荷總量，在時間和空間上對水資源進行調度，有效解決困難區(qū)域的問題；實行劃分單元、分區(qū)管理的政策，將復雜的流域系統(tǒng)性問題分解成相對獨立的單元問題，通過對各控制單元水污染問題的逐一治理，實現(xiàn)流域總體水質目標。4)風險管理集成了突發(fā)事件應急處置技術、風險識別技術和風險預警技術，是生態(tài)環(huán)境保護體系健康運行的保障，風險管理技術的發(fā)展可以保障生態(tài)環(huán)境保護工作人員的人身安全，減少生態(tài)資源的浪費，節(jié)約環(huán)境修復成本，從而更好地進行流域水生態(tài)環(huán)境的修復和保護。

3 技術評估

通過技術創(chuàng)新性、技術引領作用和技術就緒度3個維度的評估，對技術進行篩選，將滿足入庫標準的技術進行數據轉換、優(yōu)化等處理，形成包括基本原理、工藝流程、技術就緒度以及實際應用案例等內容的技術清單[7]。

3.1 技術創(chuàng)新性和技術引領作用評估

層次分析法是指將復雜的多目標決策問題作為一個系統(tǒng)，將目標分解為多個目標或準則，進而分解為多指標(或準則、約束)的若干層次，通過定性指標模糊量化方法算出層次單排序(權數)和總排序，以作為目標(多指標)、多方案優(yōu)化決策的系統(tǒng)方法。層次分析法比較適合于具有分層交錯評價指標而且目標值又難于定量描述的決策問題。專家打分法是指通過匿名方式征詢有關專家的意見，對專家意見進行統(tǒng)計、處理、分析和歸納，客觀地綜合多數專家經驗與主觀判斷，對大量難以采用技術方法進行定量分析的因素做出合理估算，經過多輪意見征詢、反饋和調整后，對目標問題進行分析的方法。本研究對技術創(chuàng)新性和技術引領作用的評估均采用層次分析法和專家打分法。

3.1.1指標選取

基于遼河流域水環(huán)境管理與水污染治理項目研究產出的河流修復類和管理類技術，參照GBT 22900—2009《科學技術研究項目評價通則》[8]中對科技成果成熟度劃分的基本思路，選取技術創(chuàng)新性和技術引領作用進行評估。

表1 技術創(chuàng)新性指標

表2 技術引領作用指標

3.1.2指標權重與評估分值計算

指標權重(W)反映指標的重要程度，權重越大表示該指標越重要；權重越小，則表示該指標越不重要[10]。通過層次分析法確定指標權重，再計算技術創(chuàng)新性評估得分和技術引領作用評估得分。創(chuàng)建各因素對技術創(chuàng)新性影響的成對比較矩陣(A)：

A=(aij)n×naij>0，aji=1aij

(1)

式中：aij為技術創(chuàng)新性指標i與j比較的判斷；n為技術創(chuàng)新性指標個數；aji為技術創(chuàng)新性指標j與i比較的判斷。

創(chuàng)建各因素對技術引領作用影響的成對比較矩陣(B)：

B=(bxy)m×mbxy>0，byx=1bxy

(2)

式中：bxy為技術引領作用指標x與y比較的判斷；m為技術引領作用指標個數；byx為技術引領作用指標y與x比較的判斷。

通過計算成對比較矩陣，求得矩陣的最大特征根和特征向量，并作一致性檢驗，若通過檢驗，則特征向量為權向量(權重)，即可得到每項指標對應的權重。設定技術創(chuàng)新性技術引領作用評估總分為100分，每項指標的權重乘以100即得到每項指標的標準值；基于標準值，通過專家打分法給每項指標賦分，對每項技術各指標所得的分值求和，即得到每項技術的技術創(chuàng)新性技術引領作用評估得分(表3)。

表3 技術創(chuàng)新性技術引領作用評估分值計算

Table 3 Technical innovationtechnical leadership evaluation score calculation

表3 技術創(chuàng)新性技術引領作用評估分值計算

技術創(chuàng)新性∕技術引領作用指標權重指標標準值專家打分C1W1100×W1E1C2W2100×W2E2????CkWk100×WkEk評估得分E1+E2+…+Ek

注：k為技術創(chuàng)新性技術引領作用指標序號。

3.1.3評估等級確定

應用平均分區(qū)方法[11]，對技術創(chuàng)新性和技術引領作用評估得分進行評價等級的分區(qū)劃分(表4、表5)。

表4 技術創(chuàng)新性等級評估標準

表5 技術引領作用等級評估標準

3.2 技術就緒度評估

入庫技術根據其顆粒度的不同一般分為單項技術和集成技術[3]。單項技術指不可再分解、具有獨立的技術方案、研發(fā)完成后能獨立發(fā)揮作用的技術，是追求單一問題的最優(yōu)化解決方法。對于針對某一水環(huán)境問題進行治理并已在實際情況中應用的技術或技術整體，都可以看作是單項技術。集成技術是根據技術的屬性、特點、使用環(huán)境等因素，將多個獨立的單項技術集成到相互關聯(lián)、統(tǒng)一協(xié)調的一個有機整體中所形成的技術，具有某種功能的集合效應。單項技術和集成技術使用不同的技術就緒度評估方法。

3.2.1單項技術就緒度評估

依據文獻[3]中提出的評價標準及細則直接確定單項技術就緒度等級。該評價標準及細則提出根據科研項目的研發(fā)規(guī)律，將發(fā)現(xiàn)基本原理到實現(xiàn)產業(yè)化應用的研發(fā)過程劃分為9個等級，對關鍵技術的成熟度進行定量評價。修復類技術就緒度分為9個等級：1)發(fā)現(xiàn)基本原理；2)形成技術方案；3)開展小試研究；4)開展中試研究；5)形成工藝包或產品、平臺整體設計；6)工程示范或形成產品、平臺；7)通過第三方評估或用戶驗證認可；8)規(guī)范化標準化；9)得到推廣應用。管理類技術就緒度分為9個等級：1)發(fā)現(xiàn)基本原理；2)形成技術方案；3)技術方案可行性論證；4)形成技術指南、政策、管理辦法初稿；5)通過管理示范；6)完成并發(fā)布技術指南、政策、管理辦法的征求意見稿；7)得到相關政府認可；8)得到推廣應用；9)形成規(guī)范化、標準化的技術成果。

3.2.2集成技術就緒度評估

集成技術就緒度評估是基于其包含的單項技術的就緒度評估等級計算出來的，常用的計算方法有平均值法、中間值法、線性權重法[12-14]。平均值法是通過計算所有涉及到的單項技術就緒度的平均值來確定集成技術的就緒度。中間值法是通過統(tǒng)計就緒度的中間值來確定集成技術的就緒度：將評估后的各單項技術就緒度數值以遞增(或遞減)的順序依次排列，若單項技術的項數是奇數，取中間值；若是偶數，則取中間2個數值的平均值。線性權重法是通過累加各單項技術的評估值與對應的權重的乘積來確定集成技術的就緒度[15]。平均值法和中間值法操作簡單，但適用范圍均有一定局限性，當集成技術中單項技術的最大和最小技術就緒度等級差≤3時，適合采用這2種方法；線性權重法適用范圍廣，能較好地反映各單項技術所占的權重，但操作方法較復雜，且結果的準確度依賴于權重賦值的精確度，受人為因素影響較大，當集成技術中單項技術的最大和最小技術就緒度等級差>3時，適合采用此方法。

4 技術入庫

確定以技術就緒度、技術創(chuàng)新性和技術引領作用等級為核心評判標準的入庫審核條件。根據文獻[3]提出的技術就緒度評價標準及細則，修復類技術只有形成示范工程或產品和平臺，才有推廣和利用的價值，所以要求修復類技術就緒度≥6級；而管理類技術只有形成技術指南，經正式頒布后才能發(fā)揮目標導向作用，所以要求管理類技術就緒度≥4級。

納入技術庫的技術需同時滿足以下條件：技術就緒度≥6級(修復類技術)，技術就緒度≥4級(管理類技術)[3]；技術創(chuàng)新性評估得分>60分(等級為好或很好)；技術引領作用評估得分>50分(等級為前瞻引領或突破引領)。將同時滿足這些條件的技術形成技術清單，納入技術庫，并將不滿足條件的技術剔除。技術庫包括技術名稱、技術內容、技術適用范圍、技術類型、技術創(chuàng)新性和先進性、技術就緒度以及示范工程等內容，便于用戶了解技術的相關信息，且技術庫會定期更新，達到較高的查全率和查準率[16]。隨著技術的發(fā)展，越來越多的功能會融入技術庫，如記憶功能[17]，其會對用戶感興趣的內容進行整理、歸納，并按由高到低的相關程度向用戶推送。

5 結語

基于遼河保護區(qū)河流健康修復與管理技術的評估結果，篩選出同時滿足技術就緒度為6級及以上的修復類技術、技術就緒度為4級及以上的管理類技術，技術創(chuàng)新性評估得分大于60分、技術引領作用評估得分大于50分的技術成果作為優(yōu)勢技術，用于遼河保護區(qū)水污染治理和水環(huán)境管理技術體系的凝練與優(yōu)化集成。圍繞水污染防治攻堅戰(zhàn)對健康河流水質水量的要求，形成優(yōu)化技術清單，推動遼河保護區(qū)產出技術的落地轉化和優(yōu)勢技術的推廣。

遼河保護區(qū)河流健康修復與管理技術庫可以更好地輔助遼河保護區(qū)水環(huán)境治理工作。通過在技術庫中輸入關鍵詞，可快速找到所需的技術方法，提升查閱資料的效率。未來技術庫系統(tǒng)會對各技術的參數使用統(tǒng)一命名規(guī)則，并添加清晰易懂的注釋信息。將重點內容做標記，同時使用信息可視化技術，通過動圖或視頻的方式展示技術原理等枯燥難懂的信息，方便使用者更清晰地理解相關技術信息，有更好的檢索體驗。遼河保護區(qū)河流健康修復與管理技術庫的建立有望為生態(tài)環(huán)境從業(yè)者提供分區(qū)域、分行業(yè)的河流生態(tài)修復技術，為各級政府和生態(tài)環(huán)境部門的河流健康管理提供依據，為政府正確決策保駕護航。