韓 琪，趙進(jìn)勇，王 琦，楊大杰，張 晶，彭文啟

(1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京 100038；2.濟(jì)南大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，山東濟(jì)南 250022；3.清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京 100084)

河湖岸線是指河流兩側(cè)、湖泊周邊一定范圍內(nèi)水陸相交的帶狀區(qū)域，它是河流、湖泊自然生態(tài)空間的重要組成。岸線邊界線是指沿河流走向或湖泊沿岸周邊劃定且用于界定各類岸線功能區(qū)垂向帶區(qū)范圍的邊界線，分為臨水邊界線和外緣邊界線[1]。近年來(lái)，忽視河湖保護(hù)、違法圍墾江河、擠占河道、蠶食水域、濫采河砂等問(wèn)題突出，嚴(yán)重威脅著防洪安全、供水安全、生態(tài)安全。2016年，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)《關(guān)于全面推行河長(zhǎng)制意見(jiàn)》，明確加強(qiáng)河湖水域岸線管理保護(hù)是全面推行河長(zhǎng)制的六大任務(wù)之一，對(duì)于水域岸線等水生態(tài)空間嚴(yán)加管控，對(duì)于河湖管理范圍依法劃定，同時(shí)，也要落實(shí)岸線分區(qū)管理要求。2019年3月，水利部組織制定并印發(fā)了《河湖岸線保護(hù)與利用規(guī)劃編制指南(試行)》，要求各地要高度重視岸線規(guī)劃編制工作。開(kāi)展河湖管理管護(hù)范圍劃界確權(quán)，編制河湖水域岸線保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃，劃定岸線功能分區(qū)，是加強(qiáng)岸線空間管控的重要基礎(chǔ)，是推動(dòng)水域岸線有效保護(hù)和合理利用的重要措施。

在國(guó)內(nèi)，20世紀(jì)80年代末開(kāi)始對(duì)岸線資源有所研究[2]，對(duì)于大江大河的岸線資源開(kāi)發(fā)及利用評(píng)價(jià)方面的研究較多，且大部分都集中于港口岸線資源的評(píng)價(jià)，河湖岸線評(píng)價(jià)尚無(wú)明確方法。馬榮華等[3]以岸前水深、岸線穩(wěn)定性、岸前陸域?qū)挾纫约鞍毒€水域?qū)挾茸鳛樵u(píng)價(jià)因子，通過(guò)GIS疊加分析獲取岸線的綜合評(píng)價(jià)單元，應(yīng)用因子賦分的方法對(duì)長(zhǎng)江江蘇段每一單元岸線進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)；常文倩等[4]采用PSR模型構(gòu)建河道岸線資源評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，從社會(huì)經(jīng)濟(jì)、自然環(huán)境和開(kāi)發(fā)利用的現(xiàn)狀來(lái)分析河流現(xiàn)狀，耦合層次分析法和熵權(quán)法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合權(quán)重，建立模糊優(yōu)選模型評(píng)價(jià)黃沙港河道岸線資源；張慧君[5]建立了長(zhǎng)江下游岸線資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，從岸線的自身?xiàng)l件、岸線開(kāi)發(fā)對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)以及生態(tài)系統(tǒng)的影響進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)；張晶等[6]從影響河流生態(tài)系統(tǒng)的生境、生物和人類活動(dòng)要素出發(fā)，構(gòu)建水質(zhì)特性、水文特性、生物特性、河流地貌特性及社會(huì)經(jīng)濟(jì)特性5個(gè)方面、涵蓋36項(xiàng)指標(biāo)的全國(guó)河流健康評(píng)價(jià)全指標(biāo)體系，并且將每個(gè)指標(biāo)分為5個(gè)等級(jí)進(jìn)行合理評(píng)價(jià)。從中國(guó)近幾十年岸線的評(píng)價(jià)研究看，更多研究者將評(píng)價(jià)目標(biāo)主要集中于港口利用及生產(chǎn)發(fā)展，而關(guān)于人類社會(huì)生活建設(shè)、旅游景觀開(kāi)發(fā)及生態(tài)環(huán)境的保護(hù)等方面關(guān)注較少。河流岸線評(píng)價(jià)是岸線保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃工作的基礎(chǔ)，是進(jìn)行岸線保護(hù)措施合理布局的重要內(nèi)容。因此，系統(tǒng)確定河流岸線評(píng)價(jià)方法非常必要，尤其是近年來(lái)不斷開(kāi)展的河流岸線規(guī)劃編制工作，制定合理系統(tǒng)的岸線評(píng)價(jià)方法迫在眉睫。本文以北方平原河流——招蘇臺(tái)河為例，從地貌形態(tài)、生物與水環(huán)境及社會(huì)經(jīng)濟(jì)特性3個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，成果以期為梨樹(shù)縣黑土地保護(hù)利用提供良好的水生態(tài)支撐和基礎(chǔ)，為水土資源的協(xié)同保護(hù)和有效利用提供依據(jù)，同時(shí)也為河流岸線的合理布局、科學(xué)保護(hù)提供依據(jù)。

1 評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

1.1 評(píng)價(jià)方法

河流岸線的保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀分析評(píng)價(jià)是以現(xiàn)狀調(diào)查資料為基礎(chǔ)，從岸線保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用角度出發(fā)，分析岸線的保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、防洪安全、河勢(shì)穩(wěn)定、生態(tài)環(huán)境的保護(hù)及其他影響，綜合地貌形態(tài)、生物、水環(huán)境及社會(huì)經(jīng)濟(jì)特性方面，構(gòu)建岸線保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并賦予指標(biāo)相應(yīng)權(quán)重，同時(shí)運(yùn)用ArcGIS軟件，結(jié)合空間數(shù)據(jù)疊加分析，將岸線現(xiàn)狀保護(hù)與利用程度分等展示，定量評(píng)價(jià)岸線現(xiàn)狀保護(hù)與利用情況，為提出河流岸線的有效利用、科學(xué)保護(hù)、合理布局提供依據(jù)。技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 技術(shù)路線圖Fig.1 Roadmap of Technology

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

1.2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

岸線的有效保護(hù)和合理利用對(duì)河流的演變、河流的生態(tài)環(huán)境以及對(duì)沿岸地區(qū)生態(tài)文明建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重要的作用，人類社會(huì)發(fā)展與河流演變息息相關(guān)，人類活動(dòng)不停地對(duì)河流產(chǎn)生干擾又依賴于河流，這種空間上的共存和疊加也使得指標(biāo)體系需要綜合考慮多方面因素。依據(jù)生態(tài)水工學(xué)基本原理及方法，遵循“系統(tǒng)性、科學(xué)性、完備性與可行性相結(jié)合”的原則，建立綜合考慮地貌形態(tài)、生物、水環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)特性于一體的岸線保護(hù)和利用狀況評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，由目標(biāo)層、準(zhǔn)則層及指標(biāo)層構(gòu)成，總共包括3個(gè)準(zhǔn)則層、15個(gè)指標(biāo)因子。其中，河勢(shì)穩(wěn)定性、濕地保留率、河岸帶植被覆蓋度、水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)指標(biāo)、自然地貌保護(hù)率、物種多樣性、項(xiàng)目審批和管理情況為正向指標(biāo)，主要表征岸線保護(hù)程度；土壤侵蝕強(qiáng)度、岸前水深、岸前水域?qū)挾?、岸線后方陸域條件、岸線利用率、水資源開(kāi)發(fā)利用率、河岸帶人工干擾程度、河流連通阻隔程度為逆向指標(biāo)，主要表征岸線開(kāi)發(fā)利用程度。具體含義及量化標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 岸線保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀評(píng)價(jià)指標(biāo)及量化標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Evaluation Indices and Quantitative Standards of Shorelines Protection, Development and Utilization

1.2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重分析

層次分析法(analytic hierarchy process，AHP)是目前在確定指標(biāo)權(quán)重過(guò)程中應(yīng)用最廣的一種方法[11]。AHP建模大體分為2個(gè)步驟：①構(gòu)造判斷矩陣,邀請(qǐng)生態(tài)功能區(qū)劃專家進(jìn)行指標(biāo)間兩兩重要性的判評(píng)，構(gòu)建的判斷矩陣C，矩陣C的最大特征根λmax和其對(duì)應(yīng)的特征向量為ω，滿足Cω=λmaxω，特征向量ω的分量就是各生態(tài)因子的權(quán)重；②一致性檢驗(yàn)。相關(guān)計(jì)算如(1)～式(2)。

CR=CI/RI

(1)

(2)

其中：CI——度量判斷矩陣偏離的一致性指標(biāo)；

λmax——矩陣的最大特征根；

n——矩陣階數(shù)；

RI——平均隨機(jī)一致性指標(biāo),根據(jù)n的取值，查表得RI[11]。

當(dāng)CR≤0.1時(shí)，認(rèn)為矩陣C的不一致性可以接受，即計(jì)算得出的權(quán)重值可靠；反之，則需要重新調(diào)整判斷矩陣。

1.2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)劃分

根據(jù)岸線保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，評(píng)估指標(biāo)綜合賦分值確定賦分結(jié)果，并將其劃分為一級(jí)～五級(jí)，具體劃分如表2所示。

表2 岸線保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用評(píng)價(jià)等級(jí)劃分Tab.2 Grading of Shorelines Protection, Development and Utilization

2 研究區(qū)域概況

2.1 自然地理概況

招蘇臺(tái)河是遼河左岸一級(jí)支流，發(fā)源于吉林省四平市十家堡鎮(zhèn)王相村土門嶺，于梨樹(shù)縣喇嘛甸鎮(zhèn)六家子村出境匯入遼河，全長(zhǎng)為212 km，水系面積為0.46萬(wàn)km2。本次研究范圍為吉林省四平市梨樹(shù)縣境內(nèi)的招蘇臺(tái)河干流河段，即招蘇臺(tái)河六家子村斷面下游(地理坐標(biāo)為123°59′06″E，43°18′28″N)至王相村上游段(地理坐標(biāo)為124°41′06″E，43°10′40″N)，河道中心長(zhǎng)度為123 km，梨樹(shù)縣境內(nèi)水系面積為1 839 km2，占全縣總面積的27.0%，比降為0.6‰，河槽寬為3～20 m。

2.2 岸線利用現(xiàn)狀分析

招蘇臺(tái)河位于遼東丘陵與遼河平原接壤區(qū)域，上游段發(fā)源于哈達(dá)嶺北麓荒頂山，上三臺(tái)水庫(kù)下游區(qū)段進(jìn)入遼河平原區(qū)，下游于遼寧省境內(nèi)昌圖縣匯入遼河干流。梨樹(shù)縣招蘇臺(tái)河干流共有3個(gè)水功能區(qū)。其中，一級(jí)區(qū)劃為2個(gè)開(kāi)發(fā)利用區(qū)和1個(gè)緩沖區(qū)；二級(jí)區(qū)劃將2個(gè)開(kāi)發(fā)利用區(qū)劃為1個(gè)飲用水源區(qū)和1個(gè)農(nóng)業(yè)用水區(qū)，水功能區(qū)水質(zhì)均已達(dá)標(biāo)。河流上游建有一座上三臺(tái)水庫(kù)，為多年調(diào)節(jié)的中型水庫(kù)，水庫(kù)上游段建有水源涵養(yǎng)林，下游建有一座中型水閘以及2座在建水閘，區(qū)域內(nèi)涉及的保護(hù)區(qū)主要為吉林梨樹(shù)縣偏臉城遺址及規(guī)劃河流濕地2處，皆位于農(nóng)業(yè)用水區(qū)；部分河段沿岸建有護(hù)岸工程及險(xiǎn)工治理，且在城區(qū)段規(guī)劃建設(shè)堤防，但是現(xiàn)有防洪基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，防洪能力較低，未受到防護(hù)的河段岸坡仍然受洪水侵蝕，較為嚴(yán)重，究其原因多為岸線的保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用不合理。岸線保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀如圖2所示。

目前，梨樹(shù)縣段招蘇臺(tái)河左岸緩沖區(qū)岸線長(zhǎng)度為24.745 km，農(nóng)業(yè)用水區(qū)岸線長(zhǎng)度為89.329 km，飲用水源區(qū)岸線長(zhǎng)度為14.763 km，左岸岸線總長(zhǎng)為128.837 km，左岸利用長(zhǎng)度為48.003 km，利用率為37.3%。右岸緩沖區(qū)岸線長(zhǎng)度為35.802 km，農(nóng)業(yè)用水區(qū)岸線長(zhǎng)度為78.042 km，飲用水源區(qū)岸線長(zhǎng)度為17.774 km，右岸岸線總長(zhǎng)為131.618 km，右岸利用長(zhǎng)度為37.413 km，利用率為28.4%。

3 評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算與結(jié)果分析

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取與權(quán)重分析計(jì)算

評(píng)價(jià)單元按照不同的水功能區(qū)，縱向上將河流劃分為緩沖區(qū)段、農(nóng)業(yè)用水區(qū)段及飲用水源區(qū)段，農(nóng)業(yè)用水區(qū)段分為農(nóng)業(yè)區(qū)段、(規(guī)劃)城區(qū)段，橫向上岸線邊界線中，臨水邊界線以河道主槽上口為界，外緣邊界線無(wú)堤防段以現(xiàn)有河道管理范圍劃界定樁成果為基線，有堤防段以堤防管理范圍外緣線確定。依據(jù)招蘇臺(tái)河岸線保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀、河道現(xiàn)狀及其他方面，在地貌形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)層中選取河勢(shì)穩(wěn)定性、濕地保留率2個(gè)指標(biāo)因子；生物與水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)層中選取河岸帶植被覆蓋度、水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)指標(biāo)、自然地貌保護(hù)率3個(gè)指標(biāo)因子；社會(huì)經(jīng)濟(jì)特性標(biāo)準(zhǔn)層中選取岸線保護(hù)程度、水資源開(kāi)發(fā)利用率、河岸帶人工干擾程度、河流連通阻隔程度、項(xiàng)目審批和管理情況5個(gè)指標(biāo)因子。

運(yùn)用層次分析法構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型，邀請(qǐng)包括水域生態(tài)環(huán)境、水資源保護(hù)、生態(tài)治理與修復(fù)等其他專業(yè)領(lǐng)域的10位專家以及5位政府相關(guān)部門專家成立專家組，并向每位專家發(fā)打分問(wèn)卷，由各位專家針對(duì)準(zhǔn)則層、指標(biāo)層的重要性進(jìn)行比較，按1～9標(biāo)度法賦分。綜合專家打分結(jié)果，構(gòu)建判斷矩陣，且進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，并最終確定各層級(jí)的權(quán)重，如表3所示。

表3 不同區(qū)段賦分指標(biāo)權(quán)重Tab.3 Assign Index Weight of Different Sections

3.2 指標(biāo)評(píng)價(jià)計(jì)算結(jié)果與分析

(1)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果

依據(jù)前文評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及其量化標(biāo)準(zhǔn)(表1)以及河道現(xiàn)狀，綜合評(píng)價(jià)梨樹(shù)縣段招蘇臺(tái)河干流岸線保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用程度。根據(jù)招蘇臺(tái)河現(xiàn)狀資料，綜合地貌形態(tài)、生物與水環(huán)境評(píng)價(jià)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)特性評(píng)價(jià)三方面，依次對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行分析并賦分，并對(duì)每個(gè)指標(biāo)進(jìn)行賦分加權(quán)計(jì)算，綜合賦分確定岸線保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用狀況，計(jì)算結(jié)果如表4所示。

表4 招蘇臺(tái)河干流岸線保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用程度評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.4 Evaluation Results of Protection, Development and Utilization of Main Shorelines of Zhaosutai River

(2)ArcGIS空間數(shù)據(jù)疊加結(jié)果

建立各區(qū)段岸線的指標(biāo)等級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)用ArcGIS軟件的數(shù)據(jù)空間疊加功能，根據(jù)因子疊加質(zhì)量的變化趨勢(shì)劃分等級(jí)分布區(qū)，最終得到招蘇臺(tái)河梨樹(shù)縣段岸線保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用程度等級(jí)分布(圖3)。

圖3 招蘇臺(tái)河(梨樹(shù)縣段)岸線保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用程度等級(jí)分布Fig.3 Ranked Distribution of River Shorelines Protection, Development and Utilization in Zhaosutai River (Lishu County Section)

(3)結(jié)果分析

評(píng)分結(jié)果顯示飲用水源區(qū)段得分最高，該區(qū)段岸線保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用程度等級(jí)為一級(jí)，在4個(gè)區(qū)中岸線保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用程度最好。根據(jù)每項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)分結(jié)果，該段雖然有一定程度的利用，但主要以保護(hù)為主，且此段河勢(shì)較為穩(wěn)定，保護(hù)程度也較好。因此，此段目前已進(jìn)行適當(dāng)開(kāi)發(fā)利用，后續(xù)需以保護(hù)為主。

農(nóng)業(yè)區(qū)及(規(guī)劃)城區(qū)段得分在所有區(qū)段中較低，(規(guī)劃)城區(qū)段得分最低，這兩區(qū)評(píng)估等級(jí)為三級(jí)，開(kāi)發(fā)利用程度相對(duì)高。根據(jù)每項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)分結(jié)果，此段岸線自然地貌保留較好，且生物與水環(huán)境方面指標(biāo)情況較好，但是此段河道蜿蜒，河道沖刷嚴(yán)重，河勢(shì)相對(duì)不穩(wěn)定，且有多處支流匯入處，尤其城區(qū)段人工干擾強(qiáng)度較大，后續(xù)應(yīng)加強(qiáng)岸線保護(hù)，落實(shí)區(qū)段監(jiān)管工作。

緩沖區(qū)段得分在所有區(qū)段中得分較低，評(píng)估等級(jí)為二級(jí)，岸線保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用程度適中。根據(jù)每項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)分結(jié)果，此段連通性較好，河勢(shì)較為穩(wěn)定，但岸線利用率、人工干擾程度較高，后續(xù)工作應(yīng)控制岸線的開(kāi)發(fā)利用，維持出境斷面水質(zhì)安全后續(xù)應(yīng)加強(qiáng)管控。

4 結(jié)論

加強(qiáng)河湖水域岸線管理保護(hù)是全面推行河長(zhǎng)制的六大任務(wù)之一，嚴(yán)格管控水域岸線等水生態(tài)空間，對(duì)河湖管理范圍進(jìn)行依法劃定，落實(shí)岸線分區(qū)規(guī)劃，強(qiáng)化岸線的保護(hù)和節(jié)約利用。本文以招蘇臺(tái)河為例構(gòu)建岸線保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并進(jìn)一步數(shù)據(jù)分析，為推進(jìn)岸線的有效保護(hù)和合理利用提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。

(1)提出岸線保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀評(píng)估方法，并以15個(gè)相關(guān)指標(biāo)因子及其量化標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建岸線保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，為后續(xù)指標(biāo)體系運(yùn)用的科學(xué)性及準(zhǔn)確性提供依據(jù)。

(2)以招蘇臺(tái)河(梨樹(shù)縣段)干流為例，從地貌形態(tài)、生物與水環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)特性3個(gè)角度出發(fā)，選取關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行定量定性研究。根據(jù)AHP法將選取的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重分配，以各指標(biāo)賦分結(jié)果進(jìn)行加權(quán)分析得出結(jié)論，以ArcGIS軟件為手段，結(jié)合對(duì)河道岸線各相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間疊加分析，最終得出岸線保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用程度等級(jí)分布圖。

本劃分方法的提出，為河流岸線保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀評(píng)價(jià)提供了明確的方法，并為招蘇臺(tái)河(梨樹(shù)縣段)干流岸線的保護(hù)與利用規(guī)劃提供有效且可靠的依據(jù)。同時(shí)，也為河流岸線的有效利用及推進(jìn)河湖水域岸線管理保護(hù)提供技術(shù)支撐，并對(duì)沿岸地區(qū)生態(tài)文明建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重要的作用。