褚克堅(jiān)，仇凱峰，賈永志，葉桂陽(yáng)，華祖林，2

(1. 河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院，南京　210098；2.河海大學(xué)淺水湖泊綜合治理與資源開(kāi)發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京　210098；3. 江蘇省水利廳水資源處，南京　210029；4. 句容市水利農(nóng)機(jī)局，江蘇 鎮(zhèn)江　212400)

· 生態(tài)環(huán)境 ·

長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)城市水生態(tài)文明評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究

褚克堅(jiān)1,2，仇凱峰1，賈永志3，葉桂陽(yáng)4，華祖林1，2

(1. 河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院，南京210098；2.河海大學(xué)淺水湖泊綜合治理與資源開(kāi)發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京210098；3. 江蘇省水利廳水資源處，南京210029；4. 句容市水利農(nóng)機(jī)局，江蘇 鎮(zhèn)江212400)

基于水生態(tài)文明理念，結(jié)合長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)城市的區(qū)域特征，分析城市水生態(tài)文明評(píng)價(jià)因子內(nèi)涵，從水資源安全、水生態(tài)環(huán)境、水文化、水管理等4個(gè)方面，構(gòu)建了共3個(gè)層次，26項(xiàng)指標(biāo)的長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)城市水生態(tài)文明評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；以基于專(zhuān)家咨詢(xún)法的層次分析法確定指標(biāo)體系權(quán)重，依據(jù)柯西分布函數(shù)確定隸屬度，建立城市水生態(tài)文明建設(shè)狀況的模糊綜合評(píng)估模型，選取長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)某城市進(jìn)行實(shí)例應(yīng)用研究。

長(zhǎng)江下游；丘陵庫(kù)群河網(wǎng)；水生態(tài)文明；指標(biāo)體系；模糊綜合評(píng)價(jià)

長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)水庫(kù)塘壩星羅密布，河流交錯(cuò)縱橫，水資源十分豐富。近年來(lái)，隨著區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)水資源的開(kāi)發(fā)強(qiáng)度與日俱增，點(diǎn)、面源污染物大量進(jìn)入河網(wǎng)水系，同時(shí)丘陵地區(qū)固有的水土流失、河庫(kù)淤積等問(wèn)題仍難以徹底解決，區(qū)域水生態(tài)狀況面臨嚴(yán)重威脅。在當(dāng)前加快推進(jìn)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的背景下，保護(hù)好水生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人水和諧，開(kāi)展城市水生態(tài)文明建設(shè)已刻不容緩。為此，亟需建立一套有針對(duì)性的，能夠表征長(zhǎng)江下游丘陵河網(wǎng)地區(qū)城市水生態(tài)文明狀況的指標(biāo)體系，以客觀評(píng)估其水生態(tài)文明狀況，為城市水生態(tài)文明建設(shè)指引方向，并為該地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

生態(tài)文明理念始于上世紀(jì)六、七十年代[1，2]，在其后的數(shù)十年間國(guó)際上開(kāi)展了大量的研究工作，并針對(duì)不同區(qū)域特征，提出了一系列評(píng)估城市生態(tài)文明程度的可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系，譬如聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展委員會(huì)(UNCSD)構(gòu)建了由134個(gè)指標(biāo)組成的“驅(qū)動(dòng)力—狀態(tài)—響應(yīng)”框架[3]；Maureen Hart[4]介紹了總共由12類(lèi)、104個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)成的可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系；英國(guó)政府提出了由68個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)成的可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系[5]等。近年來(lái)，隨著生態(tài)文明建設(shè)研究的不斷深入，國(guó)內(nèi)首創(chuàng)式提出了開(kāi)展城市水生態(tài)文明建設(shè)，學(xué)者們加快了對(duì)這一新概念的研究和探討，尤其在水生態(tài)文明評(píng)價(jià)指標(biāo)體系方面，國(guó)內(nèi)諸多學(xué)者均取得了一定成果，崔東文[6]等構(gòu)建了由水生態(tài)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)兩大系統(tǒng)，24個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)組成的水生態(tài)文明評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并建立了隨機(jī)森林回歸水生態(tài)文明評(píng)價(jià)模型；唐克旺[7]提出了由水生態(tài)系統(tǒng)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，20個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)成的水生態(tài)文明多層評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，建立了水生態(tài)文明狀況指數(shù)模型；王建華[8]等提出了包括水生態(tài)系統(tǒng)、水供用系統(tǒng)、水管理系統(tǒng)和水文化系統(tǒng)的水生態(tài)文明評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，明確了各項(xiàng)指標(biāo)的具體計(jì)算方法，形成了較為完整的水生態(tài)文明評(píng)價(jià)體系等。

然而，迄今為止，針對(duì)長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)城市水生態(tài)文明指標(biāo)體系的研究尚鮮見(jiàn)報(bào)道。由于該地區(qū)低山丘陵崗地連綿，地勢(shì)落差明顯，是水土流失重點(diǎn)治理區(qū)[9]，同時(shí)水資源時(shí)空分布差異顯著[10]，庫(kù)群塘壩等蓄水構(gòu)筑物密布，其水生態(tài)格局特色鮮明，當(dāng)前已有的研究成果難以客觀、全面的反映城市水生態(tài)文明狀況。因此，本文根據(jù)其他相關(guān)領(lǐng)域以及前人的研究成果[6～8，11,12]，立足于長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)城市特點(diǎn)，分別從水資源安全、水生態(tài)環(huán)境、水文化、水管理等四個(gè)方面，構(gòu)建了具有一定普適性的，能夠客觀反映長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)城市水生態(tài)文明程度的指標(biāo)體系，在此基礎(chǔ)上建立城市水生態(tài)文明狀況的模糊綜合評(píng)價(jià)模型，為該地區(qū)城市水生態(tài)文明建設(shè)提供技術(shù)支撐，并為同類(lèi)型地域水生態(tài)文明評(píng)估提供的理論借鑒。

1　長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)水生態(tài)文明評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

1.1長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)特點(diǎn)

長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)低山丘陵水庫(kù)塘壩眾多，主要特點(diǎn)可以概括為：(1)山水環(huán)繞，地勢(shì)高低起伏，水體隨地勢(shì)變化流動(dòng)，動(dòng)態(tài)水體以單向流為主[13]；(2)河道支干之間層次較為簡(jiǎn)單，下游水體與上游來(lái)水關(guān)系較為緊密；(3)河床較平原地區(qū)窄，河流流速較快，水體自?xún)裟芰ο鄬?duì)較強(qiáng)[13]；(4)水資源季節(jié)性差異較大，豐水季易發(fā)山洪，旱季山區(qū)供水困難[10]；(5)河流多建有蓄水構(gòu)筑物，抵御洪水，又可利用地形構(gòu)成蓄水設(shè)施，主要以人工控制為主；(6)水庫(kù)、河道間水力聯(lián)系緊密，農(nóng)業(yè)、漁業(yè)等開(kāi)發(fā)利用程度高；(7)水土流失問(wèn)題較為突出[9]。

1.2水生態(tài)文明評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

水生態(tài)文明是指人類(lèi)遵循人水和諧理念，以實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用，支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)和諧發(fā)展，保障生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)為主體的人水和諧文化倫理形態(tài)[12]。將水生態(tài)文明理念融入到水資源開(kāi)發(fā)、利用、治理、配置、節(jié)約、保護(hù)的各個(gè)方面和各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)山青、水凈、河暢、湖美、岸綠的水生態(tài)修復(fù)和保護(hù)，是城市水生態(tài)文明建設(shè)的基本目標(biāo)和具體體現(xiàn)[14]。長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)低山丘陵崗地連綿，河道交織縱橫、水庫(kù)塘壩等蓄水構(gòu)筑物密布；水資源時(shí)空分布差異顯著，局部水災(zāi)害與水資源短缺問(wèn)題突出；社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，水生態(tài)環(huán)境承受巨大壓力, 城市面臨水質(zhì)性缺水的威脅，區(qū)域水資源、水生態(tài)格局特色鮮明。同時(shí)，該地區(qū)人類(lèi)活動(dòng)歷史悠久，山水文化底蘊(yùn)深厚。因此，對(duì)于長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)城市，水資源優(yōu)化配置及其安全保障、水生態(tài)環(huán)境狀況、水管理體系的完備高效、水文化的傳承弘揚(yáng)是其水生態(tài)文明程度的重要反映。

為此，本文借鑒已有研究成果[6～8, 11，12]，基于水生態(tài)文明理念，結(jié)合長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)特點(diǎn)，遵循全面性、代表性、可操作性、導(dǎo)向性等指標(biāo)體系構(gòu)建基本原則，本文從水資源安全、水生態(tài)環(huán)境、水文化、水管理等四個(gè)方面，構(gòu)建了由3個(gè)層次，26項(xiàng)指標(biāo)組成的長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)城市水生態(tài)文明評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。具體指標(biāo)及計(jì)算方式如下。

1.2.1水資源安全(B1)

共包含6個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)，分別為人均水資源量、再生水利用率、供水保證率、生態(tài)用水保證率、集中式飲用水源地安全保障達(dá)標(biāo)率以及防洪除澇達(dá)標(biāo)率。

人均水資源量(C1)：主要用于衡量地區(qū)可利用水資源量，反映了區(qū)域水資源利用的潛力，在自然條件相似的地區(qū)間具有一定的可比性。計(jì)算公式為：

(水資源總量÷人口總數(shù))×100%

(1)

再生水利用率(C2)：反映經(jīng)污水處理后循環(huán)水利用情況，對(duì)于水資源貧乏的地區(qū)，再生水利用率可以彌補(bǔ)一部分水資源量。計(jì)算公式為：

(城鎮(zhèn)污水再生水利用量÷污水排放總量)×100%

(2)

供水保證率(C3)：用于表征供水保障程度，綜合反映工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及生活供水等方面的供水水資源量是否充足。計(jì)算公式為：

0.5×農(nóng)業(yè)供水保證率+0.25×工業(yè)供水保證率+0.25×生活供水保證率

(3)

供水保證率公式為：

(供水保證率達(dá)標(biāo)面積÷供水總面積)×100%

(4)

生態(tài)用水保證率(C4)：用于表征生態(tài)用水保障程度，反映了生態(tài)用水的水資源量是否得到足夠的保障。計(jì)算公式為：

(河道生態(tài)供水量能夠充分滿(mǎn)足的年數(shù)÷評(píng)測(cè)的總年數(shù))×100%

(5)

集中式飲用水源地安全保障達(dá)標(biāo)率(C5)：表征飲用水取水安全程度，反映了城市達(dá)到飲用水取水水源標(biāo)準(zhǔn)的水資源量是否充足。計(jì)算公式為：

(集中式飲用水源地安全保障達(dá)標(biāo)個(gè)數(shù)÷集中式飲用水源地總數(shù))×100%

(6)

防洪除澇達(dá)標(biāo)率(C6)：表征城市抵御洪水澇災(zāi)，保障水資源、生態(tài)安全的能力，反映了城市防洪除澇等水利工程的安全狀況。標(biāo)準(zhǔn)參照《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50201)。計(jì)算公式為：

(現(xiàn)有防洪除澇能力÷防洪除澇對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn))×100%

(7)

由于該地區(qū)水資源時(shí)空分布差異顯著，豐水期易發(fā)山洪，旱季丘陵山區(qū)水資源不足，因此，確定供水保證率和防洪除澇達(dá)標(biāo)率為該地區(qū)水資源安全方面的重點(diǎn)控制指標(biāo)。

1.2.2水生態(tài)環(huán)境(B2)

共包含12個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)，分別為浮游植物多樣性指數(shù)、魚(yú)類(lèi)生物損失指數(shù)、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)、底棲動(dòng)物多樣性指數(shù)、工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放率、生活污水處理率、水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率、水系連通率、生態(tài)岸坡率、濕地面積增長(zhǎng)率、透水面積率以及水土保持治理率。

浮游植物多樣性指數(shù)(C7)：表征水體中浮游植物完整程度，反映河流生態(tài)健康狀況的指標(biāo)之一，采用Shannon-Weaner指數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

魚(yú)類(lèi)生物損失指數(shù)(C8)：表征水體中魚(yú)類(lèi)生物完整程度，反映河流生態(tài)健康狀況的指標(biāo)之一，選用1980年作為基準(zhǔn)年，參照歷史調(diào)查成果《中國(guó)內(nèi)陸水域漁業(yè)資料調(diào)查與區(qū)劃(1980～1988)》，計(jì)算公式為：

區(qū)域內(nèi)現(xiàn)狀年魚(yú)類(lèi)種類(lèi)數(shù)量÷基準(zhǔn)年(歷史參考年)魚(yú)類(lèi)種類(lèi)數(shù)量

(8)

內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)(C9)：表征水體中底泥的受污染程度，在一定程度上可以反映水質(zhì)健康狀況，采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式為：

(9)

Ii=Ci/Si

(10)

式中，PI為內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)；MaxIi、AveIi為底泥沉積物污染指數(shù)的最大值和平均值；Ii、Ci、Si分別為底泥中第i種污染物的污染指數(shù)、監(jiān)測(cè)值、標(biāo)準(zhǔn)值。

底棲動(dòng)物多樣性指數(shù)(C10)：表征水體中底棲無(wú)脊椎動(dòng)物受水環(huán)境的影響程度，采用Shannon-Weaner指數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放率(C11)：表征城市工業(yè)廢水排放有效控制程度，反映城市對(duì)于工業(yè)廢水的處理能力，是水環(huán)境污染控制中的重要指標(biāo)之一。計(jì)算公式為：

(工業(yè)廢水排放達(dá)標(biāo)量÷工業(yè)廢水排放量)×100%

(11)

生活污水處理率(C12)：表征城市生活污水排放有效控制程度，反映城市對(duì)于生活污水的處理能力，通過(guò)計(jì)算城區(qū)污水處理率與城鎮(zhèn)污水處理率的平均值得出。計(jì)算公式為：

(污水處理量÷污水排放總量)×100%

(12)

水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率(C13)：表征水體的物理化學(xué)性質(zhì)的完整程度，反映水功能區(qū)水質(zhì)健康狀況，評(píng)價(jià)指標(biāo)為高錳酸鹽指數(shù)和氨氮。計(jì)算公式為：

(重點(diǎn)水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)個(gè)數(shù)÷所有開(kāi)展檢測(cè)評(píng)價(jià)的水功能區(qū)個(gè)數(shù))×100%

(13)

水系連通率(C14)：表征水系在縱向和橫向上的連通程度，反映在流動(dòng)的河流水系內(nèi)的生態(tài)元素在空間結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系及其生態(tài)健康狀況。計(jì)算公式為：

(流動(dòng)的河流及口門(mén)暢通的湖泊數(shù)量÷河湖總數(shù))×100%

(14)

生態(tài)岸坡率(C15)：表征河道兩岸生態(tài)綠化程度，反映了河岸生態(tài)健康狀況，有植被覆蓋、整潔干凈的岸坡都可認(rèn)定為生態(tài)岸坡。計(jì)算公式為：

(實(shí)際河生態(tài)岸坡長(zhǎng)度÷理論上看生態(tài)綠化的岸坡長(zhǎng)度)×100%

(15)

濕地面積增長(zhǎng)率(C16)：表征濕地生態(tài)元素的完整程度，反映濕地經(jīng)過(guò)保護(hù)、恢復(fù)和建設(shè)后的生態(tài)健康狀況。濕地包括水田等人工建設(shè)的濕地。計(jì)算公式為：

(區(qū)域濕地面積較基準(zhǔn)年增加面積÷基準(zhǔn)年濕地面積)×100%

(16)

透水面積率(C17)：表征地表生態(tài)綠地覆蓋程度，反映了城市綠地和水面(包括人工增強(qiáng)透水地面的水面)經(jīng)過(guò)建設(shè)、保護(hù)后的生態(tài)健康狀況。計(jì)算公式為：

(綠地面積、水面面積之和÷區(qū)域總面積)×100%

(17)

水土保持治理率(C18)：表征了坡面的生態(tài)系統(tǒng)的完好程度，反映水土流失治理情況。水土保持治理率是丘陵地區(qū)重要的生態(tài)指標(biāo)之一。計(jì)算公式為：

(已治理的水土流失面積÷應(yīng)治理的水土流失面積)×100%

(18)

由于該地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，大量點(diǎn)、面源污染物排放對(duì)水生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅；域內(nèi)湖庫(kù)河塘密布，但淤積問(wèn)題普遍存在，引排不暢致使河庫(kù)調(diào)蓄能力明顯弱化；丘陵崗地地勢(shì)落差明顯，水土流失易于發(fā)生，因此，確定水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率、水系連通率以及水土保持治理率為該地區(qū)水生態(tài)環(huán)境方面的重點(diǎn)控制指標(biāo)。

1.2.3水文化(B3)

包含3個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)，分別為水情宣傳教育覆蓋率、省級(jí)以上涉水風(fēng)景區(qū)數(shù)量以及水工程景觀率。

水情宣傳教育覆蓋率(C19)：表征企業(yè)、社會(huì)以及政府等各方面開(kāi)展水情教育的普及程度。計(jì)算公式為：

(參加水情宣傳教育活動(dòng)的人數(shù)÷常住人口總數(shù))×100%

(19)

省級(jí)以上涉水風(fēng)景區(qū)數(shù)量(C20)：反映區(qū)域涉水風(fēng)景區(qū)的建設(shè)與保護(hù)情況，主要包括水利風(fēng)景區(qū)、濕地公園、有河、湖、庫(kù)等類(lèi)似水體的生態(tài)園林等。

水工程景觀率(C21)：表征水利工程與周邊水環(huán)境、水生態(tài)等融合程度，反映了城市在水利工程開(kāi)展過(guò)程中對(duì)于水景觀文化的充分挖掘。計(jì)算公式為：

(與周邊水環(huán)境、水生態(tài)等融合效果好的水利工程數(shù)量÷水利工程總數(shù))×100%

(20)

1.2.4水管理(B4)

包含5個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)，分別為用水總量控制、農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)、萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量、水功能區(qū)限排總量控制率、水資源監(jiān)控管理能力指數(shù)。

用水總量控制(C22)：用于反映用水總量是否實(shí)現(xiàn)了所制定用水總量控制目標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)最嚴(yán)格的水資源管理的重要指標(biāo)之一。計(jì)算公式為：

(年度實(shí)際用水總量÷用水總量控制目標(biāo))×100%

(21)

農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)(C23)：表征農(nóng)業(yè)用水的高效利用程度，是用水效率控制過(guò)程中重要的指標(biāo)之一。計(jì)算公式為：

(農(nóng)業(yè)灌溉水有效利用系數(shù)÷農(nóng)業(yè)灌溉水有效利用系數(shù)控制目標(biāo))×100%

(22)

萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量(C24)：表征工業(yè)用水的高效利用程度，也是用水效率控制過(guò)程中的重要的指標(biāo)之一。

水功能區(qū)限排總量控制率(C25)：用于反映水功能區(qū)中入河污染物排放量的控制管理情況，計(jì)算公式為：

(水功能區(qū)限制排污控制指標(biāo)值÷入河污染物的排放總量)×100%

(23)

水資源監(jiān)控管理能力指數(shù)(C26)：用于反映水量、水質(zhì)監(jiān)控能力、水生態(tài)監(jiān)測(cè)水平、水資源管理信息化程度，包括取用水計(jì)量率、水功能區(qū)水質(zhì)監(jiān)控評(píng)價(jià)率、水功能區(qū)水生態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)率以及水資源信息化管理覆蓋率等4個(gè)子指標(biāo)，指標(biāo)數(shù)值通過(guò)計(jì)算4個(gè)子指標(biāo)的平均值來(lái)得出。計(jì)算公式為：

取用水計(jì)量率=(通過(guò)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的用水總量÷用水總量)×100%

(24)

水功能區(qū)水質(zhì)監(jiān)控評(píng)價(jià)率=(開(kāi)展了水質(zhì)監(jiān)控評(píng)價(jià)的水功能區(qū)的數(shù)量÷水功能區(qū)總數(shù))×100%

(25)

水功能區(qū)水生態(tài)監(jiān)控評(píng)價(jià)率=(開(kāi)展了水生態(tài)監(jiān)控評(píng)價(jià)的水功能區(qū)的數(shù)量÷水功能區(qū)總數(shù))×100%

(26)

水資源信息化管理覆蓋率=(建有水資源信息管理系統(tǒng)的行政區(qū)個(gè)數(shù)÷行政區(qū)總數(shù))×100%

(27)

長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展中農(nóng)業(yè)占比相對(duì)較高，作為傳統(tǒng)耗水大戶(hù)，農(nóng)業(yè)節(jié)水對(duì)于確保水資源“三條紅線”尤為重要；域內(nèi)河道交織縱橫、水庫(kù)塘壩星羅棋布，構(gòu)建水量、水質(zhì)、水生態(tài)相結(jié)合、覆蓋全境水域的水生態(tài)監(jiān)測(cè)站網(wǎng)體系，科學(xué)地進(jìn)行河庫(kù)塘壩的監(jiān)控管理，是水資源可持續(xù)發(fā)展利用的重要保障，因此，確定農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)和水資源監(jiān)控管理能力指數(shù)為該地區(qū)水管理方面的重點(diǎn)控制指標(biāo)。

1.3評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的確立

根據(jù)長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)的城市特點(diǎn)，確定水生態(tài)文明建設(shè)指標(biāo)各指標(biāo)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。指標(biāo)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)遵循以下原則：

(1)如果有國(guó)家或者地區(qū)明確的適用標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)規(guī)范，則優(yōu)先參考國(guó)家或者地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。

(2)其次借鑒國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果進(jìn)行確定；

(3)如果均無(wú)明確數(shù)據(jù)的，則采用查閱地方相關(guān)發(fā)展規(guī)劃，參考地方發(fā)展規(guī)劃值，或通過(guò)專(zhuān)家咨詢(xún)等方法確定分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

本文將長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)城市水生態(tài)文明評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)列為“優(yōu)、良、中、差、劣”5個(gè)等級(jí)，并提出了該地區(qū)城市水生態(tài)文明建設(shè)指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如表1。

表1　長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)城市水生態(tài)文明指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2　長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)城市水生態(tài)文明評(píng)價(jià)模型的建立

模糊綜合評(píng)價(jià)法的特點(diǎn)在于結(jié)果清晰、系統(tǒng)性強(qiáng)，并且能夠較好地解決模糊、難以量化的問(wèn)題，故采用該方法進(jìn)行長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)城市水生態(tài)文明建設(shè)的評(píng)價(jià)，指標(biāo)體系共分為三個(gè)層次，因此需進(jìn)行二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)。包括指標(biāo)層對(duì)準(zhǔn)則層的評(píng)價(jià)以及準(zhǔn)則層對(duì)目標(biāo)層的評(píng)價(jià)。根據(jù)本研究的特點(diǎn)，參照陳守煜[19]提出的模糊綜合評(píng)價(jià)法的基本步驟：

(1)將總目標(biāo)層T分為4個(gè)準(zhǔn)則層Bi，i=1，2，3，4。即

T={B1，B2，B3，B4}

(28)

而準(zhǔn)則層Bi，又由相應(yīng)的指標(biāo)層Cim構(gòu)成，m的具體數(shù)值由第i準(zhǔn)則層下的指標(biāo)個(gè)數(shù)來(lái)決定。即

Bi={Ci1，Ci2，...，Cim}

(29)

(2)確定評(píng)價(jià)等級(jí)模型：

V= {v1，v2，…，v5}

(30)

式中，v1，v2，…，v5分別代表具體評(píng)價(jià)指標(biāo)的“優(yōu)、良、中、差、劣”5種狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)。

(3)采用基于專(zhuān)家評(píng)分法的層次分析法(AHP)[20]確定各層級(jí)評(píng)價(jià)因素的相對(duì)權(quán)重值W。

(4)確定隸屬度矩陣R[21]，即：

(31)

選用柯西分布函數(shù)為隸屬度函數(shù)，即

R(x)=1/[1+α(x-a)2]

(32)

式中，R(x)為隸屬度函數(shù)；x為指標(biāo)值；α為函數(shù)參數(shù)。

當(dāng)指標(biāo)值位于2級(jí)、3級(jí)、4級(jí)的中點(diǎn)時(shí)，R(x)=l；當(dāng)指標(biāo)值位于2級(jí)、3級(jí)、4級(jí)的臨界點(diǎn)時(shí)，R(x) =0.5；當(dāng)指標(biāo)值位于1級(jí)的左端點(diǎn)、5級(jí)的右端點(diǎn)時(shí)，R(x)=1。

因此，對(duì)于2級(jí)、3級(jí)、4級(jí)：

a=(xu+xi)/2，α=4/(xu-xi)2

(33)

對(duì)于1級(jí)：

a=xu，α=4/(xu-xi)2

(34)

對(duì)于5級(jí)：

a=xi，α=4/(xu-xi)2

(35)

式中，xu、xi為對(duì)應(yīng)級(jí)別相應(yīng)參數(shù)的上、下邊界值處理。

(5)將權(quán)重向量W與隸屬度矩陣R進(jìn)行模糊乘計(jì)算，得到綜合評(píng)價(jià)集S。

S=W·R

(36)

式中，“·”為模糊合成算子。

(6)根據(jù)最大隸屬度原則，確定各層級(jí)評(píng)價(jià)的等級(jí)狀況，最高隸屬度對(duì)應(yīng)級(jí)別即為所需評(píng)價(jià)層級(jí)的狀況級(jí)。

3　長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)城市水生態(tài)文明評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的應(yīng)用

3.1某市水生態(tài)文明指標(biāo)體系的建立

本文選取位于江蘇省境內(nèi)的長(zhǎng)江下游丘陵地區(qū)某城市進(jìn)行實(shí)例應(yīng)用。該市境內(nèi)地勢(shì)髙坦不一，低山丘陵崗地連綿，庫(kù)塘河流縱橫交錯(cuò)，水資源季節(jié)性差異大，水土流失問(wèn)題較為突出，具有典型的丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)城市特征。為此，根據(jù)所建立的長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)城市水生態(tài)文明評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，結(jié)合該城市水生態(tài)特征，同時(shí)考慮指標(biāo)的可獲取性，篩選提出了該市水生態(tài)文明評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，由水資源安全、水生態(tài)環(huán)境、水文化、水管理等4個(gè)準(zhǔn)則，共21個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)組成，詳見(jiàn)表2。采用建立的水生態(tài)文明評(píng)價(jià)模型，對(duì)該市2012年水生態(tài)文明狀況進(jìn)行綜合評(píng)估。各指標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)源于相關(guān)職能部門(mén)所統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)的相關(guān)資料或者官方公布數(shù)據(jù)，缺少直接數(shù)據(jù)的，通過(guò)采集初始數(shù)據(jù)計(jì)算或者經(jīng)調(diào)查分析和專(zhuān)家咨詢(xún)等方法確定。

表2　長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)某城市水生態(tài)文明建設(shè)指標(biāo)現(xiàn)狀值及各層次相對(duì)指標(biāo)權(quán)重

3.2結(jié)果分析

通過(guò)利用公式(31)～(36)，確定了的各準(zhǔn)則層評(píng)價(jià)集Si以及目標(biāo)層評(píng)價(jià)集S，結(jié)果如下：

3.2.1水資源安全

水資源安全的評(píng)價(jià)值為S1=(0.2533，0.2109，0.2860，0.1330，0.1168)。根據(jù)最大隸屬度原則，該城市的水資源安全狀況處于“三級(jí)”，即為“中”等級(jí)的狀態(tài)。

3.2.2水生態(tài)環(huán)境

水生態(tài)環(huán)境的評(píng)價(jià)值為S2=(0.0999，0.3314，0.2719，0.2005，0.0963)。根據(jù)最大隸屬度原則，該城市的水生態(tài)環(huán)境狀況處于“二級(jí)”，即為“良”等級(jí)狀態(tài)。

3.2.3水文化

水文化的評(píng)價(jià)值為S3=(0.3034，0.3633，0.2019，0.0615，0.0699)。根據(jù)最大隸屬度原則，該城市的水文化狀況處于“二級(jí)”，即為“良”等級(jí)的狀態(tài)。

3.2.4水管理

水管理的評(píng)價(jià)值為S4=(0.2332，0.2148，0.2759，0.1580，0.1181)。根據(jù)最大隸屬度原則，該城市的水管理狀況處于“三級(jí)”，即為“中”等級(jí)的狀態(tài)。

因此，該城市水生態(tài)文明建設(shè)狀況的評(píng)價(jià)集S=(0.2130，0.2715，0.2652，0.1468，0.1035)，根據(jù)最大隸屬度原則，2012年該市水生態(tài)文明建設(shè)總體狀況處于“二級(jí)”，即“良”的狀態(tài)。其中，在水生態(tài)環(huán)境與水文化方面處于“良“狀態(tài)，在水資源安全與水管理方面均處于“中”狀態(tài)。評(píng)價(jià)結(jié)果表明，該市水生態(tài)文明短板主要在水資源安全與水管理兩方面，其中，水資源安全方面主要是人均水資源量、再生水利用率以及防洪除澇達(dá)標(biāo)率三個(gè)指標(biāo)處于中下水平，水管理方面主要是農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)以及水資源監(jiān)控管理能力指數(shù)兩項(xiàng)指標(biāo)較低。評(píng)價(jià)結(jié)果較為全面、客觀的反映了該市2012年水生態(tài)文明建設(shè)狀況，也為今后更好的進(jìn)行城市水生態(tài)文明建設(shè)提供了依據(jù)。

分別針對(duì)該市水資源安全與水管理兩個(gè)方面的水生態(tài)文明短板，本文提出了相應(yīng)建議舉措：①水資源方面，加快城市污水處理廠提標(biāo)改造工程建設(shè)，提高出水水質(zhì)以達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，加快各行業(yè)各領(lǐng)域再生水管網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)，提高再生水利用率，也可緩解水資源緊缺現(xiàn)狀；針對(duì)水庫(kù)塘壩開(kāi)展除險(xiǎn)加固改造工程，整治相關(guān)行洪河道，提高塘壩河流的蓄水防洪能力；疏通及擴(kuò)大排水管網(wǎng)，提高城鄉(xiāng)排澇能力；②水管理方面，在農(nóng)業(yè)發(fā)展中，加快推廣及應(yīng)用新型節(jié)水灌溉技術(shù)，加強(qiáng)田間工程配套設(shè)施建設(shè)，采用渠道引水、低壓管道輸水相結(jié)合的方式進(jìn)行供水；加快水資源和水生態(tài)監(jiān)控站網(wǎng)工程體系與水利信息化管理的建設(shè)，解決水資源管理監(jiān)控管理能力不足的問(wèn)題。

4　結(jié)　論

4.1基于水生態(tài)文明的理念，結(jié)合長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)城市的區(qū)域特征，從水資源安全、水生態(tài)環(huán)境、水文化、水管理等4個(gè)方面，構(gòu)建了由3個(gè)層次，26項(xiàng)指標(biāo)組成的長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)城市水生態(tài)文明評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

4.2根據(jù)模糊理論，運(yùn)用基于專(zhuān)家咨詢(xún)法的層次分析法確定各層級(jí)指標(biāo)權(quán)重，依據(jù)柯西分布函數(shù)確定隸屬度，建立長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)城市水生態(tài)文明的模糊綜合評(píng)估模型，通過(guò)將權(quán)重與隸屬度矩陣進(jìn)行模糊合成運(yùn)算，得到了歸屬級(jí)別矩陣，最后依據(jù)最大隸屬度原則，得出各準(zhǔn)則層以及目標(biāo)層的評(píng)價(jià)等級(jí)狀況。

4.3應(yīng)用所建立的水生態(tài)文明模糊綜合評(píng)價(jià)模型，選取長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)某市進(jìn)行實(shí)例應(yīng)用，評(píng)價(jià)結(jié)果表明該市2012年水生態(tài)文明建設(shè)狀況處于“良”等級(jí)，評(píng)價(jià)結(jié)果較為全面客觀反映了評(píng)價(jià)城市的水生態(tài)文明的現(xiàn)狀，所建立的長(zhǎng)江下游丘陵庫(kù)群河網(wǎng)地區(qū)城市水生態(tài)文明評(píng)價(jià)指標(biāo)體系可推廣用于同類(lèi)區(qū)域城市水生態(tài)文明評(píng)價(jià)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

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Evaluation Indicator System of City Water Ecological Civilization in--Reservoir and River Network Region in Hilly Areas of the Lower Yangtze River

CHU Ke-jian1,2，QIU Kai-feng1，JIA Yong-zhi3，YE Gui-yang4,HUA Zu-lin1,2

(1.CollegeofEnvironment,HohaiUniversity,Nanjing210098,China; 2.KeyLaboratoryofIntegratedRegulation&ResourceDevelopmentonShallowLakeofMinistryofEducation,HohaiUniversity,Nanjing210098,China; 3.DepartmentofWaterResources,JiangsuWaterConservancyBureau,Nanjing210029,China; 4.JurongWaterConservancyBureau,Zhenjiang,Jiangsu212400,China)

Based on the notion of water ecological civilization, the evaluation indicator system of water ecological civilization is constructed for the cities in reservoir and river network region in hilly areas of lower Yangtze River. The indicator system is composed of 3 classes and 26 indicators, of which covering four aspects of water resource security, water ecological environment, water cultures and water management. The concept and determination of each indexes are described in detail. The fuzzy comprehensive assessment model for the city water ecological civilization is established, of which the analytic hierarchy process based on Delphi method is used to determine indicators weight and the Cauchy distribution function is used to calculate the grade of membership. For practical research, water ecological civilization for a city located in the area is evaluated using the fuzzy comprehensive assessment model

Lower Yangtze area; reservoir and river network in hilly area; water ecological civilization;indicator system; fuzzy comprehensive assessment

2015-05-07

國(guó)家自然科學(xué)基金(51379060，51179052，51379058，5130 8183)；國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題(2012BAB03B04)；重大水專(zhuān)項(xiàng)(2012ZX07103-005)；“青藍(lán)工程”資助。

褚克堅(jiān)(1976-),男,福建福鼎人,2006年畢業(yè)于河海大學(xué)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)，博士,講師, 主要從事水生態(tài)文明、水環(huán)境模擬與環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)等方向的研究。

X826

A

1001-3644(2015)06-0044-08