摘要：

為加強(qiáng)河流生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和幸福河建設(shè)，定量評(píng)價(jià)河流健康狀態(tài)，搭建“目標(biāo)-準(zhǔn)則-指標(biāo)”三層級(jí)的健康評(píng)價(jià)體系，以水文水資源、物理結(jié)構(gòu)、水質(zhì)、水生生物及社會(huì)服務(wù)為框架，基于TOPSIS模型分析遼陽市湯河西支河流健康狀態(tài)及健康障礙因素。結(jié)果表明：① 湯河西支健康綜合貼近度為0.152（健康），水質(zhì)、物理結(jié)構(gòu)、社會(huì)服務(wù)、水生生物、水文水資源貼近度分別為0（理想）、0.01（健康）、0.014（健康）、0.041（亞健康）、0.086（不健康）；② 河流健康障礙因子主要為生態(tài)流量保障程度、魚類保有指數(shù)、防洪保障率。建議今后應(yīng)以水源涵養(yǎng)、水資源優(yōu)化配置、水資源集約高效利用、恢復(fù)生物多樣性、防洪工程體系完善建設(shè)為重點(diǎn)發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：

河流健康； TOPSIS； 障礙因子； 湯河； 遼陽市

中圖法分類號(hào)：X824

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.07.014

文章編號(hào)：1006-0081（2024）07-0081-05

0 引 言

河流是大地之脈、水資源的重要載體、水生態(tài)的核心，是社會(huì)經(jīng)濟(jì)的基本保障，河流系統(tǒng)與社會(huì)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展是人民幸福生活建設(shè)的必然要求［1-3］。厘清遼陽地區(qū)河流健康發(fā)展?fàn)顩r，識(shí)別制約河流健康的阻礙因素，對(duì)維持河湖健康可持續(xù)發(fā)展、找尋幸福河建設(shè)方向、保障城市水安全、支撐遼陽水網(wǎng)規(guī)劃，具有較大的戰(zhàn)略意義。

針對(duì)河流健康、幸福河流，學(xué)者紛紛開展相關(guān)研究。左其亭等［4］、彭文啟［5］、李云等［6］、李鐵男等［7］提出總結(jié)了河湖健康的內(nèi)涵，幸福河的概念與內(nèi)涵、幸福河湖建設(shè)的重點(diǎn)方向、河湖健康管理問題應(yīng)對(duì)、評(píng)價(jià)指標(biāo)等。毛智宇等［8］、徐菲等［9］分別開展了北京市潮河白河的河流健康評(píng)價(jià)、鄱陽湖健康評(píng)價(jià)。靳春玲等［10］從幸福的本質(zhì)、實(shí)現(xiàn)條件等出發(fā)，提出人本主義幸福觀，搭建了基于人類需求、兼顧人水和諧的評(píng)價(jià)體系。陳茂山等［11］基于馬克思主義幸福觀，從洪水有效防御、供水安全可靠、水生態(tài)健康、水環(huán)境良好、流域高質(zhì)量發(fā)展及水文化傳承6個(gè)方面，初步提出了“幸福河”評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)方法。姚程程［12］基于城市河流生態(tài)健康，運(yùn)用綜合指數(shù)，構(gòu)建贛州十里花溪的生態(tài)健康評(píng)價(jià)體系，分析十里花溪健康狀態(tài)。張強(qiáng)華［13］應(yīng)用分級(jí)分層指標(biāo)法評(píng)價(jià)靜寧縣葫蘆河河流健康狀態(tài)。黃德治［14］對(duì)林芝市巴河曲、巴松措進(jìn)行了河湖健康評(píng)價(jià)，分析了河湖健康評(píng)價(jià)的工作要點(diǎn)。

TOPSIS法是多目標(biāo)決策分析中一種常用決策技術(shù)，在衛(wèi)生決策管理、工業(yè)效益、地礦、氣象水文等多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用。田明昊［15］在建立評(píng)價(jià)體系的基礎(chǔ)上，采用TOPSIS模型（理想點(diǎn)、模型）結(jié)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，科學(xué)有效地對(duì)2005～2019年江蘇省農(nóng)村居民生活質(zhì)量做出評(píng)價(jià)，為農(nóng)村相關(guān)民生政策的制定與修訂提供參考。丁文璐、朱逸凡、任楠波等［16-18］采用TOPSIS模型進(jìn)行了水資源承載能力、水資源脆弱性、水資源保障度等評(píng)價(jià)。耿亞杰等［19］提出了露天礦邊坡穩(wěn)定性改進(jìn)GRA-TOPSIS評(píng)價(jià)模型，為露天礦邊坡穩(wěn)定性評(píng)估提供新思路。郝建英［20］采用修正TOPSIS理論和熵權(quán)法進(jìn)行了鐵路關(guān)鍵線路方案優(yōu)選研究，修正TOPSIS選線模型有一定的合理性和可行性。王杰等［21］將TOPSIS引入大氣環(huán)流模式優(yōu)選，進(jìn)行降水模擬適用性評(píng)價(jià)、定量評(píng)估氣候變化。TOPSIS模型計(jì)算數(shù)據(jù)簡單，原始信息利用充分，計(jì)算過程沒有信息損失等，具有廣闊的應(yīng)用前景。

湯河位于遼陽東部丘陵山區(qū)，千山山脈縱貫湯河流域，是重要水源地湯河水庫的源頭，河流健康評(píng)價(jià)及制約因素研究、幸福河討論仍較少。鑒于此，本文以湯河西支為研究對(duì)象，根據(jù)2020年多頻次、多點(diǎn)位實(shí)地調(diào)研、取樣監(jiān)測等獲取的數(shù)據(jù)資料，結(jié)合1970～2020年長系列流量，其中水文水資源來源于《水文年鑒》《水資源公報(bào)》，從河流健康物理屬性、動(dòng)力條件、生物、社會(huì)服務(wù)多屬性出發(fā)，搭建河流健康評(píng)價(jià)體系，采用TOPSIS模型，更簡單、直觀地分析河流健康狀態(tài)，從而更清晰地識(shí)別健康狀態(tài)的障礙因素，為增強(qiáng)幸福河建設(shè)，完善河流生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)治理體系，推動(dòng)水網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展提供依據(jù)與參考。

1 理論與方法

1.1 河流健康評(píng)價(jià)體系

河流健康主要表征為河流的活力、清潔和完整性，主要涉及河流的結(jié)構(gòu)、水動(dòng)力、水質(zhì)、生態(tài)及社會(huì)服務(wù)等諸多方面，故建立多指標(biāo)綜合-多準(zhǔn)則集成的評(píng)價(jià)體系，使評(píng)價(jià)體系簡單化、清晰化?；盍π园ê恿鞯奈锢斫Y(jié)構(gòu)和水動(dòng)力特征；清潔性為水質(zhì)和水生物兩方面；完整性包含河湖（庫）功能價(jià)值能否滿足人類生存和社會(huì)發(fā)展的各種需求。

河流形態(tài)結(jié)構(gòu)是河流承載的根本，水量等水動(dòng)力條件是水質(zhì)、水生態(tài)的基礎(chǔ)，水質(zhì)是河流健康的重要表現(xiàn)，水質(zhì)水量又決定了水生生物等水生態(tài)情況。本文以河流健康為總系統(tǒng)，從活力、清潔、完整情況出發(fā)，搭建包括形態(tài)結(jié)構(gòu)、水動(dòng)力、水質(zhì)、水生物、社會(huì)屬性5個(gè)子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)又由多指標(biāo)綜合組成，最終建立有河岸帶狀況、生態(tài)流量保障程度、底棲動(dòng)物完整性、防洪保障率等15個(gè)指標(biāo)的多準(zhǔn)則、多指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，見表1。

1.2 TOPSIS模型

TOPSIS模型是Hwang和Yoon于1981年提出的一種通過計(jì)算與理想解逼近程度、排序進(jìn)行目標(biāo)對(duì)象評(píng)價(jià)的模型，用于多屬性、多目標(biāo)的決策分析，主要原理為找尋研究對(duì)象不同屬性優(yōu)、劣狀態(tài)，將研究對(duì)象各屬性最優(yōu)、最劣狀態(tài)作為正（負(fù)）理想點(diǎn)，計(jì)算研究對(duì)象各屬性與正（負(fù)）理想點(diǎn)的距離，從而得到與理想點(diǎn)的貼近程度，計(jì)算步驟為

（1） 初始矩陣A。A=（aij）m×n，aij 為第i個(gè)樣本的第j個(gè)屬性值（i∈m；j∈n）。

（2） 標(biāo)準(zhǔn)化矩陣B。B=（bij）m×n，標(biāo)準(zhǔn)化處理方法為

bij=max（aij）－aijmax（aij）－min（aij）（成本型）aij－min（aij）max（aij）－min（aij）（效益型）

（3） 加權(quán)矩陣C。C=（cij）m×n，其中，cij=wj×bij。

（4） 確定理想點(diǎn)。效益型指標(biāo)：C+=［max（cij）］=（C1+，C2+，…，Cn+）、C-=［min（cij）］=（C1-，C2-，…，Cn-），成本型指標(biāo)：C+=［min（cij）］ =（C1+，C2+，…，Cn+）、C-=［max（cij）］=（C1-，C2-，…，Cn-）。

（5） 計(jì)算與正（負(fù)）理想點(diǎn)距離Si+，Si-，貼近度Ei+，Ei+∈［0，1］，Ei+越接近1，評(píng)價(jià)對(duì)象越靠近正理想點(diǎn)，同時(shí)遠(yuǎn)離負(fù)理想點(diǎn)，則為最好；否則為最差。

S+i=∑nj=1（c+ij－cij）2

S－i=∑nj=1（c－ij－cij）2

E+i=S－iS+i+S－i

評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中河流的各指標(biāo)等級(jí)劃分是不可忽略的，各指標(biāo)等級(jí)劃分對(duì)河流健康狀態(tài)有直接的影響，參考前人的研究成果、經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合《河湖健康評(píng)價(jià)指南（試行）》（第43號(hào)）和DB21/T 2724-2017《遼寧省河湖（庫）健康評(píng)價(jià)導(dǎo)則》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行Ⅰ（理想）、Ⅱ（健康）、Ⅲ（亞健康）、Ⅳ（不健康）、Ⅴ（病態(tài)）等級(jí)劃分，根據(jù)實(shí)際情況及當(dāng)?shù)匦枨竽繕?biāo)情況，確立了河流健康評(píng)價(jià)的等級(jí)閾值，見表2。

2 健康評(píng)價(jià)

2.1 公式綜合健康分析

采用TOPSIS模型計(jì)算湯河西支河流健康TOPSIS 貼近度，結(jié)果見表3、圖1。

湯河西支河流健康評(píng)價(jià)貼近度為0.152，根據(jù)河流健康等級(jí)，處于健康的狀態(tài)。河流活力性健康貼近度為0.097，為亞健康狀態(tài)；清潔性、完整性貼近度值分別為0.041，0.014，均呈健康狀態(tài)。

2.2 各層級(jí)健康分析

結(jié)合表3和圖1分析湯河西支各子系統(tǒng)健康狀態(tài)及存在問題。

（1） 水質(zhì)方面。DO指標(biāo)、有機(jī)污染物指標(biāo)、重金屬污染指標(biāo)貼近度計(jì)算值均為0，湯河西支水質(zhì)健康呈理想狀態(tài)，說明湯河西支河流清潔性好。這是由于湯河西支屬山區(qū)性河流，屬河流源頭；而且，近年來不斷深入飲用水水源地污染防治、強(qiáng)化污染防范，水環(huán)境保護(hù)有所成效。

（2） 物理結(jié)構(gòu)。健康評(píng)價(jià)貼近度為0.010，表現(xiàn)為健康狀態(tài)。評(píng)價(jià)河流屬于山區(qū)性河流，河流基質(zhì)多為巖土、沒有沖刷，少部分黏土基質(zhì)，沖刷程度較輕，切坡傾角在18°～25°，斜坡高度不超過4.5 m，河岸次不穩(wěn)定，河岸穩(wěn)定指標(biāo)處于不健康狀態(tài)。植被覆蓋率可達(dá)91%以上，極重度覆蓋，健康狀態(tài)；有較多村落沿河分布，河岸硬性砌護(hù)等較普遍，且中游河岸帶分布農(nóng)業(yè)耕種和河岸帶臨近陸域的農(nóng)業(yè)耕種活動(dòng)比較普遍，另外偶有公園分布，存在人工干擾的河流健康問題。沿河分布少量攔河閘壩，雖其下泄流量仍滿足生態(tài)基流，但仍對(duì)河流的上下連通性造成一定程度阻隔，可能對(duì)下游河流的水生生物多樣性和河岸帶狀況產(chǎn)生綜合性影響。

（3） 社會(huì)服務(wù)。健康評(píng)價(jià)貼近度為0.014，表現(xiàn)為健康狀態(tài)。其中水資源開發(fā)利用率和水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率貼近度為0，呈理想狀態(tài)，水資源利用不高，水環(huán)境保護(hù)好，且公眾滿意度高；但由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，部分河段不能滿足現(xiàn)狀防洪要求，防洪保障率指標(biāo)貼近度0.130，表現(xiàn)為亞健康狀態(tài)。

（4） 水生生物。健康評(píng)價(jià)貼近度為0.041，屬于亞健康狀態(tài)。其中，河流底棲動(dòng)物完整性好，健康狀態(tài)可達(dá)理想狀態(tài)，但魚類保有指數(shù)指標(biāo)表現(xiàn)為亞健康。水生生物中魚類完整性表現(xiàn)較差，其原因一方面是湯河西支流量較小，水體水動(dòng)力不足，另一方面是流域農(nóng)業(yè)面源污染影響，故水生生物完整性有待提高。

（5） 水文水資源。健康評(píng)價(jià)貼近度為0.086，處于不健康水平，究其原因在于河流的水文水資源完整性差。評(píng)價(jià)河流屬山區(qū)性河流，多年平均流量僅2.73 m3/s，且流量季節(jié)變化明顯，冬季流量更小，10月至次年3月間，最小實(shí)測流量僅0.180 m3/s，僅占生態(tài)基流的66%，不能滿足河流生態(tài)的基本需求，故而水文水資源完整性不好，存在健康問題。另一方面，河流流量變異程度偏大，為0.22，生產(chǎn)生活等活動(dòng)對(duì)河流水文情勢變化影響偏大，亦給河流生態(tài)造成影響。

2.3 健康障礙因子

湯河西支河流健康問題出現(xiàn)在活力性的水文水資源和物理結(jié)構(gòu)、清潔性的水生生物及完整性的社會(huì)服務(wù)，綜合分析來看，主要障礙影響因子為生態(tài)流量保障程度、魚類保有指數(shù)、防洪保障率、流量過程及變異程度以及河岸帶狀況，其中生態(tài)流量保障程度、魚類保有指數(shù)、防洪保障率排在前3位。究其原由，評(píng)價(jià)河流屬山區(qū)性、季節(jié)性河流，水資源較為緊缺，水生態(tài)存在問題，防洪建設(shè)與社會(huì)發(fā)展不匹配，從而對(duì)給河流健康帶來影響，給幸福河建設(shè)帶來阻礙。河流水質(zhì)狀況、水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率、植被覆蓋率可達(dá)理想狀況，說明了評(píng)價(jià)河流水環(huán)境保護(hù)、水生態(tài)建設(shè)頗有成效。但魚類完整性有所缺失、河岸結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足、受到一定程度的人工干擾，應(yīng)加大落實(shí)水環(huán)境污染治理、強(qiáng)化水生態(tài)保護(hù)建設(shè)、完善水資源涵養(yǎng)、水資源集約高效利用、防洪減災(zāi)體系優(yōu)化。

3 結(jié)論及建議

基于河流的活力性、清潔性、完整性，從水文水資源、物理結(jié)構(gòu)、水質(zhì)、水生生物、社會(huì)服務(wù)5個(gè)準(zhǔn)則出發(fā)，搭建了河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用TOPSIS模型，評(píng)價(jià)河流健康等級(jí)。河流健康綜合貼近度為0.152，為健康狀態(tài)，水質(zhì)為理想狀態(tài)，物理結(jié)構(gòu)和社會(huì)服務(wù)為健康狀態(tài)，水生生物亞健康，水文水資源不健康。

湯河西支河流健康障礙因子主要為生態(tài)流量保障程度、魚類保有指數(shù)、防洪保障率，反映河流健康主要問題有水文水資源條件不足；生態(tài)基流滿足程度低；水生生物多樣性不足；防洪工程建設(shè)不完善。

基于河流健康狀態(tài)及健康障礙因子，提出河流健康恢復(fù)、幸福河建設(shè)的措施建議如下。

（1） 注重水源涵養(yǎng)，保障生態(tài)流量，落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度，統(tǒng)籌河道內(nèi)、河道外用水，發(fā)展水資源集約節(jié)約利用，加強(qiáng)河流生態(tài)建設(shè)。

（2） 穩(wěn)固河流堤岸，強(qiáng)化河岸帶管理保護(hù)，優(yōu)化水利工程聯(lián)合調(diào)度，加大水土流失治理和農(nóng)業(yè)面源生態(tài)治理，護(hù)佑青山綠水，恢復(fù)生物多樣性，維護(hù)河流生命健康。

（3）加快防洪工程建設(shè)及險(xiǎn)工險(xiǎn)段治理，提高整體防洪狀況，保障河流沿線民生安全。

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（編輯：李 晗）

River health and obstacel factor analysis of west branch of Tanghe River based on TOPSIS

ZHAO Linlin

（Hydrological Bureau of Liaoyang，Liaoning Province，Liaoyang 111000，China）

Abstract：

In order to strengthen the restoration of river ecosystem and the construction of Happy River，the river health status was evaluated quantitatively. River health assessment system of target-criterion-index was built，based on hydrological and water resources，physical structure，water quality，aquatic biology and social services. The River health and obstacel factor analysis of west branch of Tanghe River in Liaoyang City was analyzed based on TOPSIS. The results showed that the health comprehensive approach degree was 0.152，which was in a healthy state，and the health comprehensive approach degree of water quality， physical structure，social service，aquatic bio-logy，hydrology and water resources were 0，0.01，0.014，0.041，0.086， which could be seen as ideal，healthy，healthy，sub-healthy and unhealthy state respecitively. The main factors of river health obstacle was ecological flow guarantee degree，fish preservation index and flood control guarantee rate. In the future，it is necessary to strengthen the water conservation，optimal allocation of water resources，intensive and efficient use of water resources，agricultural non-point ecological management，restoration of biodiversity，and the improvement of flood control engineering system.

Key words：

river health； TOPSIS； obstacel factor； Tanghe River； Liaoyang City