葛汝冰，周 建，孫燕博，石 磊,3，李 瑋

(1. 清華大學 環(huán)境學院 國家環(huán)境模擬與污染控制聯(lián)合重點實驗室，北京 100084； 2. 北控水務(中國)投資有限公司，北京 100102； 3. 南昌大學 流域碳中和研究院，南昌 330031； 4. 中國長江三峽集團有限公司 長江生態(tài)環(huán)境工程研究中心，北京 100038)

引 言

隨著我國改革開放以來經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴張、城市發(fā)展的廣度和深度都達到一個前所未有的水平，無序發(fā)展引發(fā)的環(huán)境問題也日益凸顯。其中水環(huán)境問題成為繼霧霾之后最受社會關注的環(huán)境熱點問題。根據(jù)《2014年中國環(huán)境狀況公報》，全國范圍內(nèi)423條主要河流以及62座重點湖泊(水庫)的968個國控地表水監(jiān)測斷面(點位)中，超過Ⅲ類水質(zhì)斷面占36.9%，全國水體多處出現(xiàn)季節(jié)性或常年性黑臭現(xiàn)象[1]。2015年國務院頒布實施《水污染防治行動計劃》(“水十條”)，明確提出了到2020年以及2030年年底前，地級以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10%以內(nèi)以及基本消除的總體目標[2]。經(jīng)過多年各級行政主管部門共同努力，目前黑臭水體問題已經(jīng)取得了較大改善，黑臭污水治理成效顯著，截至2020年底，全國地級及以上城市2914個黑臭水體消除比例達到98.2%[3]，但是由于黑臭水體問題本身的復雜性，治理任務依然艱巨[4]。

學界普遍認為黑臭水體形成的根本原因是有機物污染，但城市黑臭水體形成背后有更為復雜的水動力學成因以及城市排污網(wǎng)絡設施不匹配、管理機制不完善等因素[5-6]。黑臭水體一旦形成，代表本地水生態(tài)管理存在深層次的系統(tǒng)性、結(jié)構(gòu)性問題[7]，因此影響也更為持久，易反彈，治理難度大。目前黑臭水體治理使用最為廣泛的技術是生物、生態(tài)修復技術，其次還有物理修復、化學修復等技術[8]，但由于黑臭水體成因復雜，不僅包括環(huán)境因素，還受城市發(fā)展更深層次的宏觀社會經(jīng)濟層面的因素影響，這決定其綜合治理呈現(xiàn)治理環(huán)節(jié)多，牽涉方眾多，流程復雜等特性。目前的治理方案都存在系統(tǒng)性差、科學性不足、治理手段單一等問題[9]，往往只從技術層面關注解決水體質(zhì)量問題本身，忽視引發(fā)黑臭水體出現(xiàn)背后深層次的社會經(jīng)濟問題以及如何使治理成效可持續(xù)的制度機制設計。這歸根結(jié)底是緣于治理評價體系缺乏系統(tǒng)性、科學性，現(xiàn)有評價方法多是從生態(tài)環(huán)境指標層面來對治理工程效果進行評價[10～13]，缺乏一套兼顧生態(tài)環(huán)境與治理工程社會經(jīng)濟效益與治理可持續(xù)性的黑臭水體治理的綜合評價指標體系?；诖?，本研究嘗試建立了包含治理效果評價、治理效益評價、可持續(xù)性評價的綜合評價體系，從環(huán)境技術層面為黑臭水體治理提供明確的判別標準依據(jù)，同時也從社會經(jīng)濟層面，評判治理項目的經(jīng)濟性以及可持續(xù)性。通過層次分析方法確定指標權(quán)重，并結(jié)合專家打分的方法評價項目案例沙坪河黑臭水體治理成效。本研究所建立的指標體系可以作為黑臭水體綜合治理項目的評價體系模板。

1 研究區(qū)概況

1.1 沙坪河項目概況

粵港澳大灣區(qū)地處我國沿海開放前沿，迅猛的經(jīng)濟發(fā)展為環(huán)境治理埋下諸多隱患。為響應中央關于水環(huán)境治理的號召，廣東省住房和城鄉(xiāng)建設廳于2017年發(fā)布《廣東省城市黑臭水體整治技術指引》，次年聯(lián)同廣東省生態(tài)環(huán)境廳共同發(fā)布《廣東省城市黑臭水體治理攻堅戰(zhàn)實施方案》，為黑臭水體治理攻堅戰(zhàn)投入巨大精力，治理成效顯著。

圖1 廣東省鶴山市地理位置及沙坪河全流域水系圖Fig.1 Location of Heshan city in Guangdong province and the water system map of Shaping River watershed

鶴山市為廣東省江門市代管縣級市，地處江門市北部，珠江三角洲西江下游右岸，沙坪河位于鶴山市東北部，緊靠西江下游右岸，流域總面積390km2，全長37.6km，貫穿鶴山市中心城區(qū)(如圖1)。項目實施前通過實地調(diào)研方式發(fā)現(xiàn)沙坪河流域內(nèi)90km河段內(nèi)主要污染源來自355家工廠、59萬頭生豬養(yǎng)殖、155處村莊生活污水以及30萬人口的城鎮(zhèn)污水，主要河段出現(xiàn)黑臭水體、污染物嚴重超標的現(xiàn)象。同時河流存在防洪不達標、河道斷流、生態(tài)退化等多方面問題。沙坪河黑臭水體治理項目為適應城鄉(xiāng)二元結(jié)構(gòu)的復雜環(huán)境治理需求，打破原有“九龍治水”的多方管理體制，實現(xiàn)了創(chuàng)新的供排水一體化、水務水環(huán)境一體化、城鄉(xiāng)水務一體化的變革舉措，綜合解決跨專業(yè)的水系統(tǒng)問題。沙坪河項目共分為兩期，一期工程項目起止時間為2016～2018年，二期項目2019年開工，目前仍在建設中，本研究主要針對已完工的一期工程項目治理成效展開評價。

1.2 項目工程治理措施及關鍵成果

項目施工單位北控水務提出了流域治理技術方案和融資方案，盤活政府存量水務資產(chǎn)，帶動14.76億元的增量項目，實現(xiàn)生態(tài)資產(chǎn)全面升級。項目共建設3座供水廠，供水能力33萬m3/d，服務人口超過45萬，實現(xiàn)區(qū)域飲用水安全，給水水質(zhì)達標率100%。建設1座污水處理廠，污水處理規(guī)模8萬m3/d，服務面積13.5km2，建設的農(nóng)村污水處理工程覆蓋912個自然村，管網(wǎng)長度166km，服務人口20.5萬，流域內(nèi)污染排放得到控制，城鄉(xiāng)污水排放量大輻降低，城鄉(xiāng)水環(huán)境質(zhì)量得以提升，農(nóng)村水環(huán)境得到極大改善。項目共整治流域面積329km2，主要景觀長度9km，沙坪河城市段生態(tài)恢復良好，黑臭現(xiàn)象基本消除，提高了周邊居民的生活品質(zhì)，取得了良好的社會經(jīng)濟效益(工程具體分布見圖2)。同時通過治理沙坪河，還保護了下游水源地，保障了佛山等城市的公眾健康，降低了環(huán)境外部性。

圖2 黑臭水體綜合治理工程項目示意圖Fig.2 The schematic diagram of comprehensive black-odorous water governance project

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究中研究區(qū)沙坪河全流域自然條件等基礎數(shù)據(jù)來源于2020年廣東省鶴山市水利局發(fā)布的《鶴山市沙坪河流域岸線保護與利用規(guī)劃報告》以及《鶴山市河長制水質(zhì)通報》(2015-2018年)，黑臭水體治理效果綜合評價所需數(shù)據(jù)主要由工程實施完成后通過現(xiàn)場采樣，實地調(diào)研的方法進行獲取。

2.2 沙坪河項目后評價指標篩選及指標庫建立

建立綜合評價指標庫，共包含三大類33項指標(見表1)。其中效果評價指標21項，包括水環(huán)境績效可達性3項、管網(wǎng)系統(tǒng)績效可達性6項、廠站系統(tǒng)績效可達性4項、生態(tài)修復效果8項；效益評價指標7項，包括環(huán)境效益評價2項、社會效益評價3項、經(jīng)濟效益評價2項；可持續(xù)性評價指標5項，包括戰(zhàn)略價值評價2項、財務效益評價3項。

表1 沙坪河工程項目評價指標Tab.1 Table of evaluation indexes for Shaping River project

2.3 指標權(quán)重確定方法

層次分析法層次分析法(AHP)是美國著名的運籌學家Satty等在20世紀70年代提出的一種定性與定量分析相結(jié)合的多準則決策方法，在工程項目評價中有著非常廣泛的應用[14, 15]。本研究確定了33個評價指標，利用定量的專家打分法結(jié)合AHP計算每個指標的權(quán)重。

CI=(λmax-n)/(n-1)

CR=CI/RI

式中，λi是特征向量，n是矩陣階數(shù)，CR是一致性比率，RI是平均隨機一致性指標，λmax為最大特征向量。CI值越大，表明判斷矩陣偏離完全一致性的程度越大；CI值越小(接近于0)，表明判斷矩陣的一致性越好。CR結(jié)果用來驗證CI得出的一致性結(jié)果是否通過驗證，CR<0.1說明通過判斷矩陣一致性通過驗證。

2.4 評價方法

采用專家評分的方法，以A、B、C等級分別賦值5分、3分、1分，各評價指標分值與其權(quán)重乘積，加和后得到各二級指標評分，各二級指標分值與其權(quán)重乘積，加和后得到效果綜合評分。

3 結(jié)果與分析

3.1 評價指標權(quán)重確定

通過層次分析方法確定各級指標權(quán)重如表2，沙坪河項目以效果評價為主，效益評價為輔，同時考慮項目的可持續(xù)性，三者的權(quán)重占比分別為0.5、0.3和0.2，環(huán)境治理效果>工程治理效益>工程可持續(xù)性(見圖3)。

圖3 一級評價指標篩選及權(quán)重確定Fig.3 1st indexes screening and corresponding weights determination

整個項目的水環(huán)境指標為消除黑臭水體，黑臭水體消除達標率、水質(zhì)達標率提升比例所占權(quán)重較大。效益評價方面，社會效益是項目主要關注的效益指標，其次為經(jīng)濟效益，然后是環(huán)境效益。可持續(xù)性評價方面，戰(zhàn)略價值和財務效益對項目的可持續(xù)性意義大致相同，因此權(quán)重相同。

表2 沙坪河項目效果評價指標權(quán)重確定Tab.2 Weights determination for evaluation indexes of Shaping River project

續(xù)表2

3.2 黑臭水體治理評價結(jié)果

沙坪河全流域黑臭水體治理工程項目評價指標數(shù)據(jù)見表3。

表3 評價指標數(shù)據(jù)Tab.3 Data of evaluation indexes system

續(xù)表3

各項指標得分與其權(quán)重乘積之和為指標相應得分，經(jīng)過計算得到項目綜合評分為4.49(見表4)，代表綜合治理效果好(綜合評價結(jié)果標準參照表5)，完全達到項目的目標要求。其中效果評價2.35分，表現(xiàn)為黑臭水體消除、水環(huán)境改善效果明顯；效益評價1.27分，表現(xiàn)為社會效益突出，工程效益較為明顯；可持續(xù)性評價0.87分，表現(xiàn)為投資回收期較長。

表4 沙坪河黑臭水體治理項目綜合評價結(jié)果Tab.4 Comprehensive evaluation results of Shaping River black-odorous water governance project

表5 效果綜合評價標準Tab.5 Comprehensive evaluation standard

工程項目環(huán)境治理效果完全滿足目標要求，工程實施前，沙坪河及其支流水質(zhì)處于劣V類水平，距V類水的考核要求尚有很大差距，其中氨氮超標倍數(shù)最高，最高時刻達到6～9倍(沙坪河主干下游氨氮可達19mg/L)，其次是TP，均值超標4～5倍，COD超標倍數(shù)在2～4倍左右。工程實施完成后通過現(xiàn)場調(diào)查的方法對效果進行評價，沙坪河城市段恢復生態(tài)，河水COD濃度降低47%，總磷濃度降低38%(圖4)，黑臭現(xiàn)象消除，實現(xiàn)給水水質(zhì)達標率100%，為30萬鶴山人提供了安全可靠的飲用水。同時，沙坪河沿岸生態(tài)環(huán)境顯著改善，濕地生態(tài)棲息地恢復，候鳥種群規(guī)模增大，但整體生態(tài)修復效果未達到預期，這與工程完工時間較短有關，后續(xù)應持續(xù)加強生態(tài)功能修復與監(jiān)測。

圖4 沙坪河項目實施前后主要污染物濃度降低效果Fig.4 Decrease of main pollutants in Shaping River before and after the treatment project implementation

環(huán)境效益方面，沙坪河城市段恢復生態(tài)，水環(huán)境包括水質(zhì)、水景觀都得到明顯改善，黑臭水體消失，同時保護了下游水源地，環(huán)境效益收效顯著，但由于項目未考慮其他資源利用導致環(huán)境效益評價結(jié)果不佳。

社會效益方面，該項目獲批成為廣東省河長制示范點，獲評廣東省生態(tài)修復范例，采用政企合作的機制創(chuàng)新，無人機遙感、大數(shù)據(jù)智慧平臺等技術創(chuàng)新，系統(tǒng)集成的方法創(chuàng)新，具有良好的社會工程示范效益。項目建設有廣東省首個縣級治水主題展廳，展廳集“科普教育”及“治水成果展示”功能于一體，致力提高全民綠色環(huán)保意識，使項目具有良好的社會公眾參與效益。另外，項目也具有顯著的社會生活環(huán)境效益，通過將景觀公園設計與水質(zhì)凈化功能充分融合，成功解決原先治水構(gòu)筑物與城市化景觀格格不入的矛盾，減弱了環(huán)境治理項目的鄰避效益。

經(jīng)濟效益方面，鶴山沙坪河項目未包含經(jīng)營性工程內(nèi)容，直接經(jīng)濟效益欠佳，但創(chuàng)造了良好的間接經(jīng)濟效益，具體有以下幾個方面：(1)培養(yǎng)上千高素質(zhì)人才，促進水務環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展；(2)提升城市環(huán)境；(3)助力經(jīng)濟增長；(4)吸引高品質(zhì)文化建設項目。

戰(zhàn)略價值以及財務效益決定了項目的可持續(xù)性。鶴山沙坪河項目形成了以黑臭水體治理為核心的“城鄉(xiāng)水系” 全流域水環(huán)境綜合治理鶴山模式，發(fā)展模式契合國家、廣東省以及本企業(yè)近遠期發(fā)展戰(zhàn)略，具有較高的戰(zhàn)略價值。本項目內(nèi)部收益率雖稍低于投資者期望值，但高于行業(yè)平均收益，且投資回收期較短，現(xiàn)金流穩(wěn)定。

4 討 論

4.1 環(huán)境治理項目首要的任務是解決環(huán)境污染問題，環(huán)境治理效果是最為重要的評價指標。同時，可持續(xù)性決定了項目的未來的發(fā)展狀況，因此，黑臭水體治理綜合評價指標體系建立應體現(xiàn)可持續(xù)思想。目前，環(huán)境-社會-經(jīng)濟是可持續(xù)性評價的三個基本維度[16]。

4.2 城市黑臭水體成因具有復雜性，其治理以及后期維護是復雜的系統(tǒng)工程，建立綜合整治效果的評價指標體系應從社會-環(huán)境-經(jīng)濟三個維度，五個主要影響因素來考量，分別為內(nèi)生因素：水環(huán)境治理效果、生態(tài)修復水平，以及外生因素：城市污水處理基礎設施指標、公眾參與性、經(jīng)濟財務指標。

4.3 項目基于全流域的水污染問題解析，應用創(chuàng)新監(jiān)測技術，為運營管理創(chuàng)新提供了技術保障。高光譜遙感技術作為水質(zhì)監(jiān)測的技術非常成熟，但其廣泛推廣受制于成本影響[17]，本項目通過無人機載高光譜進行水質(zhì)監(jiān)測，大大降低了其應用成本，同時結(jié)合水環(huán)境與水動力模型實現(xiàn)精準治理，全局統(tǒng)籌形成系統(tǒng)性工程方案，以6000多個污染源管控和一河一策治理措施數(shù)據(jù)庫為基礎建立大數(shù)據(jù)驅(qū)動的全流域智慧管理系統(tǒng)。

4.4 保證工程項目可持續(xù)性還應考慮對于項目服務對象所應盡的社會責任[18]，更多的讓民眾參與共治將更有利于服務對象表達環(huán)境訴求。本項目通過嘗試采用政府-企業(yè)-民眾三方協(xié)同合作的創(chuàng)新管理運營模式，建立了多專業(yè)協(xié)同、跨部門全生命周期的長效運營機制，實現(xiàn)了政府、企業(yè)、當?shù)鼐用袢矫娴男б婢@著提升。

5 結(jié) 論

5.1 本研究建立了以可持續(xù)為目標的黑臭水體治理項目綜合評價指標庫，指標庫共包含33項指標，包括效果評價指標21項、效益評價指標7項、可持續(xù)性評價指標5項。

5.2 通過層次分析方法確定黑臭水體治理綜合評價指標體系各級指標權(quán)重。

5.3 項目綜合評分為4.49分，完全達到項目的目標要求。其中效果評價2.35分，表現(xiàn)為黑臭水體治理、水環(huán)境改善效果明顯，建議繼續(xù)開展生態(tài)修復類項目，促進生態(tài)修復；效益評價1.38分，表現(xiàn)為社會效益突出，工程效益較為明顯；可持續(xù)性評價0.87分，表現(xiàn)為投資回收期較長。

5.4 項目采用的治理技術集成以及政府-企業(yè)-民眾綜合管理運營模式可以作為類似項目參考借鑒的范例。