余海霞,來(lái) 勇,李曉龍,胡 斐,曹飛鳳

(1.杭州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站,浙江杭州 310007;2.杭州永濟(jì)水利科技有限公司,浙江杭州 310014; 3.浙江工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院,浙江杭州310000)

杭州城市河道綜合治理工程生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)估指標(biāo)體系

余海霞1,來(lái) 勇1,李曉龍2,胡 斐2,曹飛鳳3

(1.杭州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站,浙江杭州 310007;2.杭州永濟(jì)水利科技有限公司,浙江杭州 310014; 3.浙江工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院,浙江杭州310000)

以杭州市“五水共治”打造的生態(tài)示范河道為研究對(duì)象,圍繞城市河道治理內(nèi)容及河道特點(diǎn),遵循綜合性、針對(duì)性、代表性、完備性、數(shù)據(jù)可達(dá)性等原則,構(gòu)建了生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)估指標(biāo)體系;利用模糊聚類循環(huán)迭代法科學(xué)確定指標(biāo)權(quán)重,并構(gòu)建河道綜合治理工程生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)估模型;對(duì)杭州市5條生態(tài)示范河道綜合治理工程的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)水平進(jìn)行評(píng)估,并針對(duì)評(píng)估中暴露的薄弱環(huán)節(jié)提出建議。

城市河道綜合治理;五水共治;生態(tài)環(huán)境效應(yīng);指標(biāo)構(gòu)建;效應(yīng)評(píng)估;杭州市

杭州是因水而聞名的國(guó)際旅游城市,具有江、河、湖、溪、?！拔逅矊?dǎo)”的獨(dú)占性優(yōu)勢(shì),市內(nèi)河道縱橫,水系豐富。好山好水,是杭州最顯著的標(biāo)志、最閃亮的名片和最寶貴的資源。河道整治始終伴隨著杭州這座城市的發(fā)展,2013年市委市政府先后制定并出臺(tái)了《杭州市城市河道清潔水體五年行動(dòng)方案》和《杭州市城市河道消除黑臭狀況判斷及驗(yàn)收要求(試行)》,通過截污納管、清淤疏浚、生態(tài)治理、引水配水、長(zhǎng)效管養(yǎng)等措施,消除了多條黑臭河道,打造了5條“生態(tài)示范河道”。圍繞“五水共治”方針,杭州又出臺(tái)了一系列的3年行動(dòng)計(jì)劃,從2014年到2016年,全方位破解制約城市發(fā)展的水問題。經(jīng)過上述一系列舉措,杭州消除了大部分的黑臭河道,打造了數(shù)條“生態(tài)示范河道”。

目前國(guó)內(nèi)外水利方面生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)估多集中在大中型流域及主要江河,鮮有以小流域或小型河道為對(duì)象的研究。本文以杭州市內(nèi)綜合治理河道為研究對(duì)象,構(gòu)建河道綜合治理工程生態(tài)環(huán)境效應(yīng)指標(biāo)體系,并利用模糊聚類迭代法和專家咨詢方法對(duì)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行了賦值,最后對(duì)整治效果進(jìn)行綜合評(píng)估,科學(xué)評(píng)價(jià)城市河道治理前后水環(huán)境、生態(tài)環(huán)境的變化狀況,研究成果有助于進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)工程實(shí)施過程中存在的問題,為后期河道綜合治理工作的開展提供決策支持和經(jīng)驗(yàn)借鑒。

1 生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建

1.1 研究對(duì)象

選取2014年杭州市創(chuàng)建的5條生態(tài)示范河道作為研究對(duì)象,分別是西環(huán)河(西湖區(qū))、康橋新開河(拱墅區(qū))、中河南段(上城區(qū))、北大河(下城區(qū))和東風(fēng)港(江干區(qū))。據(jù)杭州市城管委市區(qū)河道監(jiān)管中心資料顯示,通過截污納管、清淤疏浚、生態(tài)治理、引水配水和日常管養(yǎng)等多項(xiàng)治理措施,5條生態(tài)示范河道的治理(建設(shè))已全部完工并通過創(chuàng)建驗(yàn)收。

1.2 研究?jī)?nèi)容

1.2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建原則

河道綜合治理工程生態(tài)環(huán)境效應(yīng)內(nèi)涵豐富,影響因素較多,涉及工程、生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、資源等諸多方面,因此反映河道綜合治理工程生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的指標(biāo)比較多。為了客觀、準(zhǔn)確且較為全面地反映生態(tài)環(huán)境效應(yīng)水平,在確定指標(biāo)體系時(shí),應(yīng)遵循以下原則:

a.綜合性與針對(duì)性。明確不同的工程治理手段,比如清淤疏浚、生態(tài)治理、截污納管、引水配水等,然后在此基礎(chǔ)上有針對(duì)性地確定評(píng)價(jià)指標(biāo)。選擇的指標(biāo)應(yīng)該有明確的定義及一定的科學(xué)內(nèi)涵,讓指標(biāo)體系的客觀性有一定程度的反映,盡量定量化,在綜合性原則的基礎(chǔ)上讓不同工程的影響有相應(yīng)的量化標(biāo)準(zhǔn)。

b.代表性與完備性。對(duì)于城市河道綜合治理工程來(lái)說(shuō),水文水動(dòng)力、水環(huán)境質(zhì)量、水生生物、景觀及河岸帶這幾個(gè)因素治理前后影響較明顯,因此在充分考慮所有因素時(shí),應(yīng)著重對(duì)上述幾個(gè)因素進(jìn)行分析量化。

c.數(shù)據(jù)可達(dá)性。在充分分析已收集到的規(guī)劃、方案、竣工資料及相關(guān)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)的可達(dá)性進(jìn)行評(píng)價(jià),確保數(shù)據(jù)的可達(dá)性。有些指標(biāo)數(shù)據(jù)獲取存在一定困難,或獲取所需成本過高以至于無(wú)法接受,或者根本無(wú)法獲取,這類指標(biāo)予以剔除,盡量選擇可獲取、成本較低且來(lái)源可靠的數(shù)據(jù)進(jìn)行指標(biāo)評(píng)價(jià)。

1.2.2 評(píng)估指標(biāo)的選擇

根據(jù)城市河道綜合治理內(nèi)容,結(jié)合城市河道特點(diǎn),通過查閱文獻(xiàn)[3-5],遵循指標(biāo)構(gòu)建原則,經(jīng)專家咨詢及有關(guān)政府部門商議,確定城市河道綜合整治生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)估指標(biāo)體系中的一級(jí)指標(biāo)為水文水動(dòng)力、河岸帶狀況、水環(huán)境質(zhì)量、水生生物、景觀適宜性及公眾滿意度(表1)。

1.2.3 基于模糊聚類迭代法的指標(biāo)權(quán)重確定

通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)[1,6]并咨詢專家,列舉可供本研究參考的權(quán)重分配方法有:統(tǒng)計(jì)平均法、變異系數(shù)法、客觀賦權(quán)法、主成分分析法、層次分析法、模糊聚類迭代法。

與現(xiàn)有其他可選方法比較,模糊聚類迭代法能夠較好的消除或減少一般主、客觀賦權(quán)法的片面性對(duì)決策結(jié)果產(chǎn)生的影響[2,7-8],本研究采用模糊聚類迭代法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重。

以指標(biāo)中的一級(jí)指標(biāo)層為例,指標(biāo)權(quán)重求解步驟如下:

將杭州市5條生態(tài)示范河道作為樣本,每個(gè)樣本有6個(gè)指標(biāo)特征值(即標(biāo)準(zhǔn)化處理過的正、負(fù)向指標(biāo)值),構(gòu)成了樣本集的指標(biāo)特征值矩陣。

式中:xij為樣本j、指標(biāo)i的特征值,i=1,2,…,6,j= 1,2,…,5。

對(duì)樣本集進(jìn)行相對(duì)隸屬度的計(jì)算,正向指標(biāo)、負(fù)向指標(biāo)特征值相對(duì)隸屬度公式分別為

計(jì)算得到指標(biāo)特征值相對(duì)隸屬度矩陣:

設(shè)樣本集依據(jù)6個(gè)指標(biāo)按c個(gè)類別進(jìn)行分類,則其各類對(duì)模糊子集的相對(duì)隸屬度為

式中:sih為類別h對(duì)應(yīng)指標(biāo)i的相對(duì)隸屬度,h=1,2,…,c,i=1,2,…,6。

設(shè)5個(gè)樣本依據(jù)6個(gè)指標(biāo)特征值按c個(gè)類別加以劃分,則5個(gè)樣本對(duì)各個(gè)類別的相對(duì)隸屬度組成的模糊劃分矩陣為

式中:uhj為樣本從屬于類別h的相對(duì)隸屬度。

設(shè)任一樣本的指標(biāo)權(quán)向量為w=(w1,w2,…, w6),初始權(quán)重值任意選定,一般取等權(quán)重,即初始權(quán)向量w0=(0.16,0.16,0.17,0.17,0.17,0.17),將w0代入式(7),得到相關(guān)初始矩陣,再將此矩陣代入式(8)。

如此循環(huán)迭代,當(dāng)所有指標(biāo)的權(quán)向量與前一次獲得的相應(yīng)權(quán)向量之差小于等于迭代精度0.0001,則停止迭代,得到客觀最優(yōu)權(quán)向量w0=(0.25,0.15,0.3, 0.1,0.1,0.1)。

按照同樣的原理方法,可以得到城市河道綜合治理工程生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)估體系全部指標(biāo)的權(quán)重(表1)。

表1 城市河道綜合治理工程生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)估指標(biāo)體系及權(quán)重分配

1.2.4 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的確定

不同的河流其類型、自然地理?xiàng)l件、所處的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平均不同,所面對(duì)的不同人群的社會(huì)期望也不同,因此生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)估尚無(wú)明確的、統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。為科學(xué)合理地確定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、對(duì)城市河道綜合治理工程生態(tài)環(huán)境效應(yīng)做出準(zhǔn)確的評(píng)價(jià),本文主要從以下幾個(gè)方面選擇評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn):①參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究成果及慣用標(biāo)準(zhǔn);②參考國(guó)家和地方現(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范;③參考國(guó)家和地方相關(guān)的規(guī)劃報(bào)告和文件;④借鑒已發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和期刊文獻(xiàn);⑤咨詢相關(guān)領(lǐng)域的權(quán)威專家。

通過對(duì)以上各種標(biāo)準(zhǔn)、文獻(xiàn)、規(guī)劃、文件等資料中的有關(guān)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的綜合分析,結(jié)合征詢專家意見結(jié)果,對(duì)單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分析如表2所示。

表2 城市河道綜合治理工程生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)估指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.5 綜合評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

遵循評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建的原則,按照評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建的步驟,初步擬定了城市河道綜合治理工程生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)估指標(biāo)體系,通過對(duì)初擬指標(biāo)體系的調(diào)整,最終構(gòu)建了由6個(gè)一級(jí)指標(biāo)14個(gè)二級(jí)指標(biāo)構(gòu)成的指標(biāo)體系,根據(jù)模糊聚類迭代法計(jì)算得到各指標(biāo)權(quán)重。

選取綜合評(píng)價(jià)方法來(lái)評(píng)價(jià)河道治理工程生態(tài)環(huán)境效應(yīng)水平,將評(píng)價(jià)對(duì)象的現(xiàn)狀指標(biāo)與目標(biāo)值進(jìn)行對(duì)比,計(jì)算各個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果。計(jì)算公式如下:

將式(10)代入式(11)得到河道治理工程生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)估模型

式中:N為河道治理工程生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的綜合評(píng)價(jià)值; Nk為第k個(gè)準(zhǔn)則層評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)值;N為準(zhǔn)則層指標(biāo)總數(shù)量;ak為第k個(gè)準(zhǔn)則層評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重;bki為第k個(gè)準(zhǔn)則層評(píng)價(jià)指標(biāo)中第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重;Zki為第k個(gè)準(zhǔn)則層評(píng)價(jià)指標(biāo)中第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)值;mk為第k個(gè)準(zhǔn)則層評(píng)價(jià)指標(biāo)中指標(biāo)的數(shù)量。

同時(shí),借鑒相關(guān)研究成果,結(jié)合杭州市河道綜合治理工程現(xiàn)狀,確定了單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的整體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),將城市河道綜合治理工程的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)劃分為“好、較好、中等、較差、差”5個(gè)級(jí)別。各級(jí)別綜合評(píng)價(jià)值具體要求如下:好:N≥90;較好:80≤N<90;中等:70≤N<80;較差:60≤N<70;差:N<60。

1.2.6 評(píng)估結(jié)果

基于構(gòu)建的河道綜合治理工程生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)估模型,以5條生態(tài)示范河道作為研究對(duì)象,取2015年為基準(zhǔn)年,將有關(guān)數(shù)據(jù)帶入模型計(jì)算得到各河道綜合治理工程生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià)結(jié)果(表3)。

表3 河道綜合治理工程生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià)結(jié)果

從整體評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看,5條河道評(píng)價(jià)等級(jí)均為較好,經(jīng)咨詢有關(guān)部門專家,基本認(rèn)可這一評(píng)價(jià)結(jié)果。杭州城市河道綜合治理工程有助于改善杭州市的水環(huán)境和水生態(tài)問題,但也存在一些不足:①西環(huán)河綠化景觀較好,但水體流動(dòng)性不足,且綠道路面設(shè)置過低,常年淹水;②康橋新開河下游蔣家浜處由于施工存在堵塞現(xiàn)象,水體流動(dòng)性差;③中河南段水體流動(dòng)性較好,下游鳳山公園處觀賞性佳,但上游出白塔公園后兩岸植被凌亂,景觀適宜性較差;④北大河治理效果整體較好,但據(jù)周邊居民反映,仍存在非法電魚、排污等行為的發(fā)生;⑤東風(fēng)港水質(zhì)較差,浮島生長(zhǎng)狀況較差,群眾滿意度不高。

縱向?qū)Ρ?條河道綜合評(píng)價(jià)成果,東風(fēng)港得分較低,水環(huán)境質(zhì)量及公眾滿意度得分均為5條河道中墊底水平,分析其原因:東風(fēng)港整治前水環(huán)境本底較其余4條河道差,實(shí)施一系列綜合治理措施后,水質(zhì)有所改善,但鑒于環(huán)境生態(tài)修復(fù)是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程,一般需較長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到預(yù)期目標(biāo),東風(fēng)港現(xiàn)狀水質(zhì)雖有所改善,但相對(duì)其余河道較差,水環(huán)境質(zhì)量得分較低,且物理指標(biāo)和感官性狀水平較低,影響周邊居民的滿意度得分。綜上,東風(fēng)港得分較低,有一定客觀因素存在,若為生態(tài)修復(fù)預(yù)留一定時(shí)間,能在一定程度上削弱此影響。

2 結(jié)論及建議

2.1 結(jié)論

a.以杭州市“五水共治”打造的生態(tài)示范河道為研究對(duì)象,圍繞城市河道治理內(nèi)容及河道特點(diǎn),遵循綜合性、針對(duì)性、代表性、完備性、數(shù)據(jù)可達(dá)性等原則,構(gòu)建了生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)估指標(biāo)體系,包括水文水動(dòng)力、河岸帶狀況、水環(huán)境質(zhì)量、水生生物、景觀適宜性、公眾滿意度6個(gè)一級(jí)指標(biāo),水流動(dòng)性保障度、水體補(bǔ)給及引水能力、流量保障度、防洪能力等14個(gè)二級(jí)指標(biāo)。

b.通過比選可供選擇的權(quán)重確定方法,優(yōu)選模糊聚類迭代法計(jì)算整體權(quán)重。結(jié)果顯示,一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重排序是:水環(huán)境質(zhì)量>水文水動(dòng)力>河岸帶狀況>水生生物=景觀適宜性=公眾滿意度。

c.結(jié)合各級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值,計(jì)算得到5條河道的綜合治理工程生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)估得分為:西環(huán)河88分、康橋新開河84分、中河南段89分、北大河85分、東風(fēng)港81分,將評(píng)估得分與生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)估指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)比照,得出5條河道綜合治理工程生態(tài)環(huán)境效應(yīng)水平均為較好。

2.2 建議

2.2.1 指標(biāo)體系的有關(guān)建議

a.河道綜合治理生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià)對(duì)于資料的要求較高,資料要齊全、準(zhǔn)確,否則將影響評(píng)價(jià)的結(jié)果。本研究缺少河道治理前的相關(guān)數(shù)據(jù),只能對(duì)治理后的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,缺少治理前后效果的對(duì)比,對(duì)評(píng)價(jià)成果有一定影響。今后應(yīng)加強(qiáng)河道的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(尤其是生態(tài)環(huán)境方面)的積累。

b.河道綜合治理生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建及其權(quán)重的確定受主觀因素的影響較大,今后的研究宜加強(qiáng)評(píng)價(jià)方法、指標(biāo)構(gòu)建及其標(biāo)準(zhǔn)確定等方面的工作。

2.2.2 后期河道治理工作的相關(guān)建議

a.單個(gè)河道的生態(tài)環(huán)境易受到周邊水系的影響,建議河道治理部門下一步以片區(qū)或水系為單位,開展河道綜合整治工作。

b.加快引調(diào)水工程建設(shè),增強(qiáng)水體流動(dòng)性,改善水質(zhì),提升水體自凈能力,進(jìn)一步發(fā)揮河道蓄水、排水、行洪功能。

c.鑒于走訪中發(fā)現(xiàn)仍有城區(qū)河道非法電魚、洗車、排污等行為的發(fā)生,建議有關(guān)部門加大巡查執(zhí)法力度,維護(hù)河道安全穩(wěn)定。

d.部分河道旁綠道路面高度設(shè)置過低,汛期極易淹水,影響周邊居民及行人安全,建議有關(guān)部門進(jìn)行相應(yīng)處理,或樹立警示標(biāo)志。

e.調(diào)查中發(fā)現(xiàn)部分浮島有病死現(xiàn)象,部分河岸帶植物生長(zhǎng)凌亂,建議加強(qiáng)有關(guān)治理措施的后續(xù)養(yǎng)護(hù)工作。

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[6]張明媛,王妍,袁永博.基于可變模糊聚類模型的生命線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)重要性評(píng)價(jià)[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2013,22(6):19-25. (ZHANG Mingyuan,WANG Yan,YUAN Yongbo.Evaluation of node importance of lifeline network based on variable fuzzy clustering model[J].Journal of Natural Disaster,2013,22(6): 19-25.(in Chinese))

[7]張海濤,謝新民,鐘玉秀,等.基于模糊聚類循環(huán)迭代模型的地方水利發(fā)展現(xiàn)狀評(píng)價(jià)[J].水電能源科學(xué),2013(8):135-139.(ZHANG Haitao,XIE Xinmin,ZHONG Yuxiu,et al. Evaluation of local water development status based on fuzzy clustering iterative model[J].Hydropower Engineering,2013 (8):135-139.(in Chinese))

[8]王新智,張虎子,賈振,等.基于單項(xiàng)指數(shù)法和模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)松花江吉林市段水質(zhì)的評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)與管理, 2012,37(9):184-187.(WANG Xinzhi,ZHANG Huzi,JIA Zhen,et al.Application of single index method and fuzzy conprehensive method in water quality evaluation of Jilin City section of Songhua River[J].Envirormental Science and Management,2012,37(9):184-187.(in Chinese))

Evaluation index system of ecological environmental effect of urban river comprehensive treatment projects in Hangzhou City

YU Haixia1,LAI Yong1,LI Xiaolong2,HU Fei2,CAO Feifeng3
(1.Hangzhou Environmental Monitoring Center,Hangzhou 310007,China; 2.Hangzhou Yongji Water Science and Technology Co.,Ltd.,Hangzhou 310014,China; 3.College of Architectural Engineering,Zhejiang University of Technology,Hangzhou 310000,China)

This study focused on the ecological demonstration rivers constructed with the guidance of the“five water treatment”in Hangzhou City.Based on the characteristics of urban rivers,an evaluation index system of ecological environmental effect was established according to the principles of comprehensive,targeted,and complete treatment, as well as data accessibility.The fuzzy cluster cyclic iteration method was used to determine the weight of each index and establish the evaluation model of ecological environmental effect of urban river comprehensive treatment projects. The ecological environmental effects of the comprehensive treatment projects for five ecological demonstration rivers in Hangzhou City were evaluated.

urban river comprehensive treatment;five water treatment;ecological environmental effect;index system establishment;evaluation of effect;Hangzhou City

X171.4

A

1004-6933(2017)03- 0090- 05

2016- 0901 編輯:徐 娟)

10.3880/ji.ssn.1004-6933.2017.03.016

杭州市科技局計(jì)劃(20140533B08)

余海霞(1977—),女,高級(jí)工程師,主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)及相關(guān)工作。E-mail:yuhx46@126.com