宮遠(yuǎn)喬,劉 瑩,李鐵男,張 檸,楊阿龍

(1.黑龍江大學(xué) 水利電力學(xué)院,哈爾濱 150080;2.黑龍江省水利科學(xué)研究院,哈爾濱 150080)

0 引 言

近年來(lái),河流健康評(píng)價(jià)成為了河長(zhǎng)履職成效考核的重要抓手,也是河長(zhǎng)保護(hù)河流的重要手段。河流健康評(píng)價(jià)可以更加全面而準(zhǔn)確地了解河湖健康狀況,是能夠更好治理和管護(hù)河湖的工作前提[1]。農(nóng)村河流是農(nóng)村環(huán)境的重要部分,承擔(dān)著防洪、排澇、養(yǎng)殖、景觀等功能,對(duì)農(nóng)村生產(chǎn)生活有很大的服務(wù)作用,也是河流治理的難點(diǎn)和末梢。近年來(lái),由于長(zhǎng)期性和積累性的問(wèn)題,導(dǎo)致河道破壞嚴(yán)重、面源污染嚴(yán)重、河道淤積、功能逐漸衰退,嚴(yán)重影響了農(nóng)村生活環(huán)境,因此,展開(kāi)農(nóng)村河流健康評(píng)價(jià)對(duì)河流保護(hù)和治理具有重要實(shí)踐意義[2]。

河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建至關(guān)重要。早期國(guó)內(nèi)外學(xué)者在河流健康狀況評(píng)價(jià)中,評(píng)價(jià)河流健康狀況主要以生物完整性指數(shù)(IBI)為代表的指示物種法為主,但這種方法指標(biāo)設(shè)定比較較單一,無(wú)法全面地反映河流健康狀況。相比于單一的指示物種法,可采用評(píng)價(jià)結(jié)果更加全面的多指標(biāo)體系法,如HONG等從物理性質(zhì)、水質(zhì)和生態(tài)3個(gè)方面構(gòu)建適用于韓國(guó)漢江流域的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,對(duì)首爾市管轄的河流進(jìn)行健康評(píng)價(jià)?？紤]到北方寒冷地區(qū)農(nóng)村河流季節(jié)性明顯、無(wú)重要生態(tài)保護(hù)目標(biāo)等因素,需構(gòu)建適用于農(nóng)村河流的健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。文章初步構(gòu)建北方寒冷地區(qū)農(nóng)村河流健康評(píng)價(jià)體系,對(duì)今后農(nóng)村河流健康評(píng)價(jià)和治理提供參考。

1 河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

農(nóng)村河流大多為支流及末端河道,水文條件受季節(jié)影響較大、農(nóng)業(yè)及農(nóng)村面源污染對(duì)河流水環(huán)境影響較大,農(nóng)村河湖管理和保護(hù)難度更大。通過(guò)對(duì)河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的文獻(xiàn)閱讀總結(jié)[3],參考《河湖健康評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》(SL/T 793-2020)[4],根據(jù)北方寒冷地區(qū)農(nóng)村的河流特點(diǎn),確定了包含水文水資源、物理結(jié)構(gòu)、水質(zhì)、水生生物、社會(huì)服務(wù)功能、管理6個(gè)準(zhǔn)則層14個(gè)指標(biāo)的北方寒冷地區(qū)農(nóng)村河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,見(jiàn)表1。

表1 農(nóng)村河流評(píng)價(jià)等級(jí)劃分表

基于比例標(biāo)度構(gòu)造的層次分析法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)體系權(quán)重。傳統(tǒng)的層次分析法容易受研究者主觀的影響,會(huì)導(dǎo)致判斷矩陣一致性檢驗(yàn)難以通過(guò)[5]。文章以比例標(biāo)度構(gòu)造法為基礎(chǔ),建立基于層次分析法的傳遞矩陣,從而提高計(jì)算的準(zhǔn)確度[6],由此得到的判斷矩陣不需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

判斷矩陣R=[rij]嚴(yán)格滿足以下條件:rij>0;rij=1;rij=1/rij。其中,rij為i指標(biāo)與j指標(biāo)的比例標(biāo)度值[10]。文章采用的比例標(biāo)度J,見(jiàn)圖1。

圖1 比例標(biāo)度圖

按照重要程度遞減的方式對(duì)n個(gè)指標(biāo)結(jié)合專家評(píng)判的主觀方法進(jìn)行排序,再將相鄰2個(gè)指標(biāo)的重要程度比較,并記為1個(gè)標(biāo)度ti,得到n-1個(gè)標(biāo)度值t1、t2、…、tn-1,最終列出判斷矩陣R,如下式所示:

(1)

由標(biāo)度比例法構(gòu)造的傳遞矩陣一定滿足一致性,不需要再進(jìn)行檢驗(yàn)步驟,權(quán)重的計(jì)算公式為:

(2)

將河流評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)劃分5類,農(nóng)村河流評(píng)價(jià)等級(jí)劃分表,見(jiàn)表2。

表2 農(nóng)村河流評(píng)價(jià)等級(jí)劃分表

2 研究方法

基于北方寒冷地區(qū)農(nóng)村河流環(huán)境特點(diǎn),采用了評(píng)價(jià)指標(biāo)結(jié)果清晰明確的逐項(xiàng)評(píng)分法,對(duì)每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)打分,最后結(jié)合了層次分析法得到的權(quán)重進(jìn)行河流健康評(píng)價(jià)。運(yùn)用線性插值,計(jì)算河流的評(píng)價(jià)指標(biāo)在對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)劃分內(nèi)所得分?jǐn)?shù),總賦分值為100分。計(jì)算公式為:

(3)

式中:Ti為某一指標(biāo)得分,i=1,2,…,11;Ci為某一指標(biāo)實(shí)際值;Nmax-Nmin為Ci所對(duì)應(yīng)賦分標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間的差值;Mmax-Mmin為Ci對(duì)應(yīng)區(qū)間的差值。

然后將單條河流每一項(xiàng)指標(biāo)所得分?jǐn)?shù)列出,根據(jù)對(duì)應(yīng)指標(biāo)層在導(dǎo)向?qū)踊驅(qū)驅(qū)釉谀繕?biāo)層的權(quán)重經(jīng)過(guò)加權(quán)計(jì)算得到單條河流生態(tài)健康分?jǐn)?shù)及等級(jí),計(jì)算公式如下:

(4)

式中:K為單條河流生態(tài)健康賦分;ωi為單一指標(biāo)的權(quán)重,i=1,2,…,11。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 河流概況及數(shù)據(jù)來(lái)源

茄子河位于黑龍江省七臺(tái)河市東部,是倭肯河左岸一級(jí)支流,東與寶清縣接壤、南與密山市、雞東縣交界、北與樺南縣毗鄰。流經(jīng)七臺(tái)河市茄子河區(qū)鐵山鄉(xiāng)四新村、創(chuàng)新村、立新村、鐵西村、紅星村、鐵山村、鐵東村、新發(fā)村、茄子河鎮(zhèn)正陽(yáng)村、向陽(yáng)村、朝陽(yáng)村、中河村、富強(qiáng)村、東河村2個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)14個(gè)村。茄子河干流全長(zhǎng)41km,流域面積404km2,年徑流量0.54億m3,彎曲系數(shù)2.2,平槽泄量30m3/s,河槽平均寬度15m,河道平均比降1/230。評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)來(lái)源于2022年政府公布的官方數(shù)據(jù)和外業(yè)調(diào)查監(jiān)測(cè),茄子河指標(biāo)各項(xiàng)數(shù)據(jù)表,見(jiàn)表3。

表3 茄子河指標(biāo)各項(xiàng)數(shù)據(jù)表

3.2 過(guò)程與分析

根據(jù)逐級(jí)加權(quán)、綜合評(píng)價(jià),計(jì)算茄子河得分情況,農(nóng)村河流評(píng)價(jià)等級(jí)劃分表,見(jiàn)表4 。

表4 農(nóng)村河流評(píng)價(jià)等級(jí)劃分表

在茄子河健康評(píng)價(jià)中,水文水資源得分68分,處于亞健康狀態(tài)(Ⅰ級(jí));管理得分100分,處于非常健康狀態(tài)(Ⅰ級(jí));物理結(jié)構(gòu)得分45分,處于不健康狀態(tài)(Ⅳ級(jí)),茄子河上的攔河閘對(duì)水生生物縱向連通有阻隔,干流有水力聯(lián)系的濕地面積一直萎縮下降;水生生物得分55分,處于亞健康狀態(tài)(Ⅲ級(jí)),茄子河底棲生物監(jiān)測(cè)的四個(gè)斷面物種數(shù)量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì);社會(huì)服務(wù)功能得分44分,處于不健康狀態(tài)(Ⅳ級(jí)),茄子河附近親水設(shè)施暫不完善,目前堤防未達(dá)到防洪標(biāo)準(zhǔn),防洪安全問(wèn)題依然存在;水質(zhì)得分12分,處于病態(tài)(Ⅴ級(jí)),可以看出,最差指標(biāo)是水質(zhì),水體受污染嚴(yán)重,水環(huán)境十分惡劣。茄子河監(jiān)測(cè)斷面最差水質(zhì)指標(biāo)是化學(xué)需氧量,平均濃度為64.00mg/L,水質(zhì)類別為劣Ⅴ類,化學(xué)需氧量濃度,見(jiàn)圖2。經(jīng)實(shí)地調(diào)查,主要原因是農(nóng)業(yè)面源污染,茄子河每年5～6月份農(nóng)田灌溉退水?dāng)y帶營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)直接進(jìn)入河流水體,是直接導(dǎo)致茄子河化學(xué)需氧量超標(biāo)的主要原因。因此,加快推進(jìn)茄子河段濕地生態(tài)修復(fù)管護(hù);加強(qiáng)茄子河流域面源污染控制;修建必要的過(guò)魚(yú)設(shè)施,在魚(yú)類繁殖期間,禁止一切漁業(yè)活動(dòng);持續(xù)推進(jìn)茄子河流域防洪體系工程建設(shè),重點(diǎn)對(duì)有險(xiǎn)工險(xiǎn)段的堤防工程補(bǔ)短板等措施在茄子河管理和保護(hù)中至關(guān)重要。

圖2 化學(xué)需氧量濃度

4 結(jié)論與不足

文章根據(jù)北方寒冷地區(qū)農(nóng)村河流的自然屬性和社會(huì)屬性,從6個(gè)方面構(gòu)建了包含了14個(gè)指標(biāo)的農(nóng)村河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,對(duì)七臺(tái)河市茄子河進(jìn)行健康評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果表明,茄子河總體健康水平為不健康(Ⅳ級(jí))。根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)賦分結(jié)果可知,14項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)中,3項(xiàng)指標(biāo)為不健康狀態(tài),4項(xiàng)指標(biāo)為病態(tài),確定了茄子河在物理結(jié)構(gòu)、水質(zhì)、水生生物、社會(huì)服務(wù)功能方面是治理與修復(fù)的重點(diǎn)。目前基于農(nóng)村河流健康評(píng)價(jià)相關(guān)研究較少,文章試探性地構(gòu)建北方寒冷地區(qū)農(nóng)村河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系并應(yīng)用,但仍存在一些不足,可為北方寒冷地區(qū)農(nóng)村河流健康評(píng)價(jià)和管護(hù)提供一定的參考依據(jù)。