王鵬全，吳元梅，張麗娟，楊旭亮，蘇志偉

(1.青海民族大學土木與交通工程學院，青海 西寧 810007； 2.青海省水利水電科學研究院有限公司，青海 西寧 810001；3.青海省流域水循環(huán)與生態(tài)重點實驗室，青海 西寧 810001； 4.青海省水資源高效利用工程技術(shù)研究中心，青海 西寧 810001)

河流生態(tài)系統(tǒng)不但承載著自然服務(wù)功能，同時也承載著社會服務(wù)功能，河流健康的重要性不言而喻。河流健康既強調(diào)保護河流生態(tài)系統(tǒng)健康，也要求保障河流社會服務(wù)功能健康[1]。河流健康評價是基于一定的初始狀態(tài)和評估準則，動態(tài)刻畫“自然-社會”二元水循環(huán)模式下河流生態(tài)系統(tǒng)的運行狀況，力圖在河流開發(fā)與保護的博弈過程中取得平衡[2]。在水資源綜合管理過程中一旦發(fā)現(xiàn)河流處于較低健康水平則發(fā)出預警，進而引起社會公眾對河流問題的關(guān)注，形成政府、企業(yè)、公眾參與的多元化3E(Economy,Equity,Environment)水資源管理共同體，即水資源開發(fā)利用與管理需在經(jīng)濟發(fā)展、社會公平、環(huán)境保護之間尋找平衡，使得河流自然生命健康和社會服務(wù)功能健康形成良性循環(huán)，從而建設(shè)人水和諧和生態(tài)文明的健康河流[3]。

國內(nèi)河流健康評價技術(shù)手段主要包括河流水體物理化學評價、生物棲息地質(zhì)量評價、水文評價和生物評價，評價方法主要包括生態(tài)監(jiān)測指標法和指標體系綜合評價法，其中以后者見多。國內(nèi)學者主要開展了基于層次分析法、模糊數(shù)學法等多種模型的河流健康評價研究和應(yīng)用。蔡守華等[4]綜合考慮河流自然生態(tài)健康和社會服務(wù)功能健康，提出了河流健康評價的7個評價對象和10項評價指標；吳阿娜[5]從理化參數(shù)、生物指標、形態(tài)結(jié)構(gòu)、水文特征、河岸帶狀況等方面構(gòu)建了城市河流健康評價指標體系；鄧曉軍等[6]基于城市河流健康的內(nèi)涵，構(gòu)建出包含自然生態(tài)、社會經(jīng)濟和景觀環(huán)境等三方面24個指標的城市河流健康評價指標體系；高凡等[7]針對變化環(huán)境背景，從河流健康的概念和內(nèi)涵、河流健康評價內(nèi)容、方法及應(yīng)用等方面，評述了近年來國內(nèi)外河流健康評價的研究進展；彭文啟[8]通過總結(jié)全國河湖健康評估工作的技術(shù)成果，從水文水資源、河湖物理形態(tài)、水質(zhì)、水生生物及河湖社會服務(wù)功能等五方面提出河湖健康評估指標、標準與方法；王乙震等[9]根據(jù)河湖健康內(nèi)涵及全國重要水功能區(qū)劃管理制度，分析了河湖健康評估與水功能區(qū)劃的關(guān)系，探討了基于水功能區(qū)劃的河湖健康內(nèi)涵，提出了基于水功能區(qū)劃的河湖健康評估指標體系的健康河流、湖泊特征，闡述了基于水功能區(qū)劃的河湖健康評估原則。

目前國內(nèi)河流健康評價指標體系綜合評價法多從水文水資源、河湖物理形態(tài)、水質(zhì)、水生生物及河湖社會服務(wù)功能等方面構(gòu)建評價指標體系與模型，但指標體系未能與河長制工作任務(wù)緊密聯(lián)系起來，在如何銜接河長工作任務(wù)開展河湖健康評價[10]，指導河長工作考核以及河長精準施策方面的研究較少。本文總結(jié)國內(nèi)河流健康評價的理論、方法和經(jīng)驗，基于河長制工作任務(wù)建立了與河長制相結(jié)合的河流健康評價模型，覆蓋水資源保護、水污染防治、水環(huán)境治理、水生態(tài)修復、水域岸線管理等五方面，包含29項評價指標[11]。

湟水干流是湟水流域主要的生態(tài)廊道，受人類活動和氣候變化影響，湟水西寧段河流水文、地貌形態(tài)、生物棲息地、河谷生態(tài)系統(tǒng)、沿河景觀、水體環(huán)境等遭到不同程度的破壞，河流承載的自然服務(wù)功能和社會服務(wù)功能有所退化。隨著西寧市“五四戰(zhàn)略”“一優(yōu)兩高”及河湖長制的深入有效推進，對維持和保護河流生態(tài)系統(tǒng)的生命健康和美麗河湖建設(shè)提出了更高要求。本文嘗試基于河長制建立湟水干流西寧段河流健康評價模型，旨在識別人類活動對流域生態(tài)系統(tǒng)的影響范圍和影響程度，為區(qū)域水資源保護、水污染防治、水環(huán)境治理、水生態(tài)修復、水域岸線管理提供參考。

1 湟水干流西寧段河流健康評價方法

1.1 河流健康評價指標體系及其權(quán)重

河流健康評價是對河流生態(tài)系統(tǒng)與社會服務(wù)功能以及它們之間協(xié)調(diào)性的評價，評價指標體系宜清晰描述河流健康與環(huán)境壓力之間的響應(yīng)關(guān)系，能系統(tǒng)識別河流健康狀況，并揭示河流受損成因，從而對河流系統(tǒng)治理與科學管理提供決策支持[12-14]。通過文獻檢索河流健康評價方法和指標體系，梳理其評價指標近200個，但不難發(fā)現(xiàn)河流健康評價主要針對自然生態(tài)功能與社會服務(wù)功能兩方面展開[5,8,15-20]。河流自然生態(tài)功能評價包括水文水資源評價、物理化學評價、生物棲息地質(zhì)量評價和生物群落評價；社會服務(wù)功能評價包括供給功能評價、調(diào)節(jié)功能評價、支持功能評價與文化功能評價。

現(xiàn)行《全國河流健康評估指標、標準與方法》從水文水資源、河湖物理形態(tài)、水質(zhì)、水生生物及河湖社會服務(wù)功能五方面建立河流健康評價指標體系；而《關(guān)于全面推行河長制的意見》明確了水資源保護、水域岸線管理保護、水污染防治、水環(huán)境治理、水生態(tài)修復和執(zhí)法監(jiān)管六方面任務(wù)。為加強河流健康評價對河長制工作和多元化3E水資源綜合管理的決策支撐作用，本次河流健康評價指標遴選突出與研究區(qū)水生態(tài)特點相適應(yīng)、與河長制工作內(nèi)容相結(jié)合、與《全國河流健康評估指標、標準與方法》相銜接的原則。

考慮到層次分析法(AHP)具有簡單、靈活和實用的特點，且容易被基層技術(shù)人員掌握，特別是對多準則評價決策和難以完全定量分析的問題具有很強的適用性，本文采用層次分析法建立湟水干流西寧段河流健康評價的AHP遞階層次結(jié)構(gòu)[21]。目標層為湟水干流西寧段河流健康，準則層指標為水資源保護、水環(huán)境治理、水生態(tài)修復、水污染防治和水域岸線管理5類，指標層結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H情況篩選出認可度較高、使用頻次較多的指標，再根據(jù)指標表征含義去掉并列或者具有包含關(guān)系的指標，設(shè)置29項評價指標(定量指標22項，定性指標7項)，覆蓋河流自然生態(tài)功能、社會服務(wù)功能、河長制工作內(nèi)容、多元化3E水資源綜合管理等多個方面。

依托AHP層次結(jié)構(gòu)，從目標層開始，依次以上一層指標為依據(jù)對下一層中與之相關(guān)指標通過兩兩比較，邀請不同行業(yè)專家按照指標的重要性標度值進行打分，從而建立判斷矩陣，利用各指標權(quán)重體現(xiàn)不同評價指標作用的差異性[11]。指標的重要性標度值見表1。

表1 層析分析法的指標重要性標值

通過邀請專家利用層次分析法對準則層各個指標兩兩比較，得到準則層的指標判斷矩陣見表2。經(jīng)計算，準則層指標權(quán)重為W=(0.346 7,0.111 4,0.243 0,0.138 5,0.160 4)T，判斷矩陣最大特征根λ=5.091，CI=0.022 7，CR=0.020 3<0.1，滿足一致性檢驗。利用同樣的方法邀請專家對指標層打分形成指標層權(quán)重Wij，這里不再贅述。本文提出湟水干流西寧段河流健康評價指標體系及各層級指標權(quán)重見表3。

表2 準則層指標判斷矩陣及權(quán)重

表3 湟水干流西寧段河流健康評價指標體系及指標權(quán)重

1.2 河流健康評價模型

河流健康評價影響因素眾多，因此采用層次分析法指標體系賦分模糊評價法對河流的健康狀況進行評價[5]。經(jīng)對各層級評價指標賦分，利用指標權(quán)重逐級計算得到河流健康水平，計算公式為

(1)

式中：RHL為河流健康水平；wi為準則層權(quán)重；Pi為準則層賦分；wij為準則層i下指標j權(quán)重；rj為各準則層下指標j賦分；m為各準則層下分指標總數(shù)；n為準則層指標個數(shù)。

指標層賦分采用直接打分模式，先根據(jù)資料數(shù)據(jù)和技術(shù)規(guī)范獲取指標現(xiàn)狀取值，再按指標分級賦分標準開展專家直接打分，考慮專家打分人為因素較強，故對所有專家打分值去掉最高分和最低分后取其均值表征該指標的綜合得分。

河流健康評價采用百分制5級分值賦分模糊評價，對應(yīng)設(shè)定5個評價等級和健康類型，健康水平集合可設(shè)為{很健康，健康，亞健康，不健康，很不健康}，根據(jù)河流健康評價結(jié)果，考核河長業(yè)績，識別人類活動對流域生態(tài)系統(tǒng)的影響范圍和影響程度，揭示河流受損成因，并采取相應(yīng)的治理措施。本文采用的河流健康評價等級、健康水平、賦分范圍、預警顏色和對應(yīng)措施見表4。

表4 河流健康評價模型及對應(yīng)措施

表5 河流健康評價定量指標賦分標準

1.3 評價指標賦分標準

重點參考《全國河流健康評估指標、標準與方法(辦資源[2010]484號)》《全國水生態(tài)文明城市評價標準(試行)》、GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》、SL 709—2015《河湖生態(tài)保護與修復規(guī)劃導則》《水工程規(guī)劃設(shè)計生態(tài)指標體系與應(yīng)用指導意見》(水總環(huán)移[2010]248號)、美國RBPs生境評估標準[22]等資料，結(jié)合湟水干流實際情況，從定性和定量兩個方面對每個指標的賦分標準與范圍標定了5個等級，各等級賦分閾值與河流健康水平一致[8,23-24]。本次提出湟水干流西寧段河流健康評價定量指標賦分標準見表5，定性指標賦分標準見表6。

表6 河流健康評價定性指標賦分標準

2 模型應(yīng)用

考慮到河流健康評價的動態(tài)性，本次將評價模型應(yīng)用于2018年湟水干流西寧段河流健康評價，評價范圍位于北緯36°31′～37°46′，東經(jīng)100°34′～101°55′，東西長48 km，南北寬20 km，總面積380 km2。所含行政區(qū)域包括城東區(qū)、城中區(qū)、城西區(qū)、城北區(qū)、海湖新區(qū)、西寧經(jīng)濟開發(fā)區(qū)(東川工業(yè)園區(qū)、甘河工業(yè)園區(qū)、南川工業(yè)園區(qū)、生物科技產(chǎn)業(yè)園區(qū))，評價區(qū)位置及范圍見圖1。

圖1 評價區(qū)位置及范圍

評價采用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于《青海省西寧市湟水河“一河一策”實施方案》《青海省水資源公報》《湟水流域綜合規(guī)劃》《西寧市水生態(tài)文明城市建設(shè)試點實施方案》《西寧市年環(huán)境質(zhì)量狀態(tài)公報》《西寧市水污染防治工作方案》《西寧市全面推行河長制實施方案》等資料，1954—2018年長系列徑流資料由青海省水文水資源勘測局提供。定性指標數(shù)據(jù)主要在以上資料收集和實地考察的基礎(chǔ)上征詢相關(guān)專家意見得出。

利用指標體系和評價模型對研究區(qū)河流健康指數(shù)進行評價，河流健康評價指標層賦分結(jié)果見圖2，河流健康評價綜合結(jié)果見圖3。準則層中水資源保護60分，水環(huán)境治理65分，水生態(tài)修復54分，水污染防治35分，水域岸線管理63分，綜合計算該評價區(qū)域河流健康得分56分，評價等級為Ⅲ級，屬亞健康水平，達到黃色預警。針對本次評價結(jié)果，河長應(yīng)在一定程度上組織對該段河流進行保護、修復、治理、管控和評估。

圖2 河流健康評價指標層賦分

圖3 河流健康綜合評價結(jié)果

評價指標中“水資源開發(fā)利用率”“水功能區(qū)水質(zhì)達標率”“魚類保有指數(shù)”“河流納污能力”“水質(zhì)狀況指數(shù)”“COD污染狀況”“NH3-N污染狀況”“面源污染程度”“河道縱向連通性”“河道橫向連通性”“河湖水系連通程度”等11項評價指標賦分較低，是影響河流健康的主要因子，特別在水污染防治和水生態(tài)修復方面亟須進一步加強。針對評價河段健康狀態(tài)及其主要影響因素，建議：①統(tǒng)籌協(xié)調(diào)區(qū)域水資源保護和水污染防治工作，編制和落實水污染防治規(guī)劃，強化區(qū)域水功能區(qū)監(jiān)督和考核，實施入河排污口分級管理制度，完善水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系；②建立健全多部門治污聯(lián)防聯(lián)控機制，合理調(diào)整南川工業(yè)園區(qū)、東川工業(yè)園區(qū)、生物科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)等工業(yè)布局，加大生產(chǎn)廢水和生活污水綜合處理站建設(shè)和中水回用工程建設(shè)，加快引大濟湟灌區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染防治示范基地建設(shè)，大力推行農(nóng)村清潔養(yǎng)殖，嚴格控制畜禽養(yǎng)殖污染排放；③進一步明確河道生態(tài)岸線，對受損嚴重棲息地進行適當修復，確保其生態(tài)用水和生境連通需求，加大河湖水系連通工程建設(shè)，倡導綠色小水電建設(shè)，確保河流生態(tài)系統(tǒng)健康底線和服務(wù)功能完整。

3 結(jié) 語

開展河流健康評價是河流管理與修復的基礎(chǔ)性工作，有利于促進生態(tài)保護與水資源可持續(xù)利用。本文針對河流健康評價篩選了5類29項評價指標，確定了評價指標賦分標準與準則，基于河長制工作任務(wù)，利用層次分析法嘗試建立了適合湟水干流西寧段的河流健康評價模型。通過模型實例應(yīng)用，研究區(qū)河流健康評價綜合得分56分，評價等級為Ⅲ級，屬亞健康水平，達到黃色預警。該模型與方法可以滿足研究區(qū)河流健康評價的需求，但如何結(jié)合“一河一檔”“一河一策”，選擇更加普適性的指標體系、指標權(quán)重和賦分標準，在不同空間尺度和時間尺度開展流域單元動態(tài)健康評價與水資源調(diào)控研究工作，仍需進一步研究。今后工作中要結(jié)合新時期“水利工程補短板，水利行業(yè)強監(jiān)管”的具體要求，進一步加強河長制工作，探索河長制管理與河流健康評估“一張網(wǎng)、一張圖、一套基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、一個門戶”的深度融合，突出水資源調(diào)控和河湖生態(tài)環(huán)境監(jiān)管深度耦合，確保河流自然生命健康和服務(wù)功能完整。