杭州城市河道綜合治理工程生態環境效應評估指標體系

余海霞,來 勇,李曉龍,胡 斐,曹飛鳳

(1.杭州市環境監測中心站,浙江杭州 310007;2.杭州永濟水利科技有限公司,浙江杭州 310014; 3.浙江工業大學建筑工程學院,浙江杭州310000)

杭州城市河道綜合治理工程生態環境效應評估指標體系

余海霞1,來 勇1,李曉龍2,胡 斐2,曹飛鳳3

(1.杭州市環境監測中心站,浙江杭州 310007;2.杭州永濟水利科技有限公司,浙江杭州 310014; 3.浙江工業大學建筑工程學院,浙江杭州310000)

以杭州市“五水共治”打造的生態示范河道為研究對象,圍繞城市河道治理內容及河道特點,遵循綜合性、針對性、代表性、完備性、數據可達性等原則,構建了生態環境效應評估指標體系;利用模糊聚類循環迭代法科學確定指標權重,并構建河道綜合治理工程生態環境效應評估模型;對杭州市5條生態示范河道綜合治理工程的生態環境效應水平進行評估,并針對評估中暴露的薄弱環節提出建議。

城市河道綜合治理;五水共治;生態環境效應;指標構建;效應評估;杭州市

杭州是因水而聞名的國際旅游城市,具有江、河、湖、溪、海“五水共導”的獨占性優勢,市內河道縱橫,水系豐富。好山好水,是杭州最顯著的標志、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展,2013年市委市政府先后制定并出臺了《杭州市城市河道清潔水體五年行動方案》和《杭州市城市河道消除黑臭狀況判斷及驗收要求(試行)》,通過截污納管、清淤疏浚、生態治理、引水配水、長效管養等措施,消除了多條黑臭河道,打造了5條“生態示范河道”。圍繞“五水共治”方針,杭州又出臺了一系列的3年行動計劃,從2014年到2016年,全方位破解制約城市發展的水問題。經過上述一系列舉措,杭州消除了大部分的黑臭河道,打造了數條“生態示范河道”。

目前國內外水利方面生態環境效應評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象的研究。本文以杭州市內綜合治理河道為研究對象,構建河道綜合治理工程生態環境效應指標體系,并利用模糊聚類迭代法和專家咨詢方法對指標權重進行了賦值,最后對整治效果進行綜合評估,科學評價城市河道治理前后水環境、生態環境的變化狀況,研究成果有助于進一步發現工程實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驗借鑒。

1 生態環境效應評估指標體系構建

1.1 研究對象

選取2014年杭州市創建的5條生態示范河道作為研究對象,分別是西環河(西湖區)、康橋新開河(拱墅區)、中河南段(上城區)、北大河(下城區)和東風港(江干區)。據杭州市城管委市區河道監管中心資料顯示,通過截污納管、清淤疏浚、生態治理、引水配水和日常管養等多項治理措施,5條生態示范河道的治理(建設)已全部完工并通過創建驗收。

1.2 研究內容

1.2.1 指標體系構建原則

河道綜合治理工程生態環境效應內涵豐富,影響因素較多,涉及工程、生態、社會、經濟、資源等諸多方面,因此反映河道綜合治理工程生態環境效應的指標比較多。為了客觀、準確且較為全面地反映生態環境效應水平,在確定指標體系時,應遵循以下原則:

a.綜合性與針對性。明確不同的工程治理手段,比如清淤疏浚、生態治理、截污納管、引水配水等,然后在此基礎上有針對性地確定評價指標。選擇的指標應該有明確的定義及一定的科學內涵,讓指標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上讓不同工程的影響有相應的量化標準。

b.代表性與完備性。對于城市河道綜合治理工程來說,水文水動力、水環境質量、水生生物、景觀及河岸帶這幾個因素治理前后影響較明顯,因此在充分考慮所有因素時,應著重對上述幾個因素進行分析量化。

c.數據可達性。在充分分析已收集到的規劃、方案、竣工資料及相關數據的基礎上,對評價指標數據的可達性進行評價,確保數據的可達性。有些指標數據獲取存在一定困難,或獲取所需成本過高以至于無法接受,或者根本無法獲取,這類指標予以剔除,盡量選擇可獲取、成本較低且來源可靠的數據進行指標評價。

1.2.2 評估指標的選擇

根據城市河道綜合治理內容,結合城市河道特點,通過查閱文獻[3-5],遵循指標構建原則,經專家咨詢及有關政府部門商議,確定城市河道綜合整治生態環境效應評估指標體系中的一級指標為水文水動力、河岸帶狀況、水環境質量、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權重確定

通過查閱相關文獻[1,6]并咨詢專家,列舉可供本研究參考的權重分配方法有:統計平均法、變異系數法、客觀賦權法、主成分分析法、層次分析法、模糊聚類迭代法。

與現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、客觀賦權法的片面性對決策結果產生的影響[2,7-8],本研究采用模糊聚類迭代法計算指標權重。

以指標中的一級指標層為例,指標權重求解步驟如下:

將杭州市5條生態示范河道作為樣本,每個樣本有6個指標特征值(即標準化處理過的正、負向指標值),構成了樣本集的指標特征值矩陣。

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

對樣本集進行相對隸屬度的計算,正向指標、負向指標特征值相對隸屬度公式分別為

計算得到指標特征值相對隸屬度矩陣:

設樣本集依據6個指標按c個類別進行分類,則其各類對模糊子集的相對隸屬度為

式中:sih為類別h對應指標i的相對隸屬度,h=1,2,…,c,i=1,2,…,6。

設5個樣本依據6個指標特征值按c個類別加以劃分,則5個樣本對各個類別的相對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的相對隸屬度。

設任一樣本的指標權向量為w=(w1,w2,…, w6),初始權重值任意選定,一般取等權重,即初始權向量w0=(0.16,0.16,0.17,0.17,0.17,0.17),將w0代入式(7),得到相關初始矩陣,再將此矩陣代入式(8)。

如此循環迭代,當所有指標的權向量與前一次獲得的相應權向量之差小于等于迭代精度0.0001,則停止迭代,得到客觀最優權向量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環境效應評估體系全部指標的權重(表1)。

表1 城市河道綜合治理工程生態環境效應評估指標體系及權重分配

1.2.4 評價標準的確定

不同的河流其類型、自然地理條件、所處的社會經濟發展水平均不同,所面對的不同人群的社會期望也不同,因此生態環境效應評估尚無明確的、統一的評價標準。為科學合理地確定評價標準、對城市河道綜合治理工程生態環境效應做出準確的評價,本文主要從以下幾個方面選擇評價標準:①參考國內外相關領域的研究成果及慣用標準;②參考國家和地方現行的行業標準及規范;③參考國家和地方相關的規劃報告和文件;④借鑒已發表的學術論文和期刊文獻;⑤咨詢相關領域的權威專家。

通過對以上各種標準、文獻、規劃、文件等資料中的有關評價標準的綜合分析,結合征詢專家意見結果,對單項評價指標的評價標準分析如表2所示。

表2 城市河道綜合治理工程生態環境效應評估指標評價標準

1.2.5 綜合評價模型構建

遵循評價指標體系構建的原則,按照評價指標體系構建的步驟,初步擬定了城市河道綜合治理工程生態環境效應評估指標體系,通過對初擬指標體系的調整,最終構建了由6個一級指標14個二級指標構成的指標體系,根據模糊聚類迭代法計算得到各指標權重。

選取綜合評價方法來評價河道治理工程生態環境效應水平,將評價對象的現狀指標與目標值進行對比,計算各個指標的評價結果。計算公式如下:

將式(10)代入式(11)得到河道治理工程生態環境效應評估模型

式中:N為河道治理工程生態環境效應的綜合評價值; Nk為第k個準則層評價指標數值;N為準則層指標總數量;ak為第k個準則層評價指標權重;bki為第k個準則層評價指標中第i個評價指標權重;Zki為第k個準則層評價指標中第i個評價指標數值;mk為第k個準則層評價指標中指標的數量。

同時,借鑒相關研究成果,結合杭州市河道綜合治理工程現狀,確定了單項評價指標的評價標準及生態環境效應的整體評價標準,將城市河道綜合治理工程的生態環境效應劃分為“好、較好、中等、較差、差”5個級別。各級別綜合評價值具體要求如下:好:N≥90;較好:80≤N<90;中等:70≤N<80;較差:60≤N<70;差:N<60。

1.2.6 評估結果

基于構建的河道綜合治理工程生態環境效應評估模型,以5條生態示范河道作為研究對象,取2015年為基準年,將有關數據帶入模型計算得到各河道綜合治理工程生態環境效應評價結果(表3)。

表3 河道綜合治理工程生態環境效應評價結果

從整體評價結果來看,5條河道評價等級均為較好,經咨詢有關部門專家,基本認可這一評價結果。杭州城市河道綜合治理工程有助于改善杭州市的水環境和水生態問題,但也存在一些不足:①西環河綠化景觀較好,但水體流動性不足,且綠道路面設置過低,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象,水體流動性差;③中河南段水體流動性較好,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,但據周邊居民反映,仍存在非法電魚、排污等行為的發生;⑤東風港水質較差,浮島生長狀況較差,群眾滿意度不高。

縱向對比5條河道綜合評價成果,東風港得分較低,水環境質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:東風港整治前水環境本底較其余4條河道差,實施一系列綜合治理措施后,水質有所改善,但鑒于環境生態修復是一個漫長的過程,一般需較長時間才能達到預期目標,東風港現狀水質雖有所改善,但相對其余河道較差,水環境質量得分較低,且物理指標和感官性狀水平較低,影響周邊居民的滿意度得分。綜上,東風港得分較低,有一定客觀因素存在,若為生態修復預留一定時間,能在一定程度上削弱此影響。

2 結論及建議

2.1 結論

a.以杭州市“五水共治”打造的生態示范河道為研究對象,圍繞城市河道治理內容及河道特點,遵循綜合性、針對性、代表性、完備性、數據可達性等原則,構建了生態環境效應評估指標體系,包括水文水動力、河岸帶狀況、水環境質量、水生生物、景觀適宜性、公眾滿意度6個一級指標,水流動性保障度、水體補給及引水能力、流量保障度、防洪能力等14個二級指標。

b.通過比選可供選擇的權重確定方法,優選模糊聚類迭代法計算整體權重。結果顯示,一級指標的權重排序是:水環境質量>水文水動力>河岸帶狀況>水生生物=景觀適宜性=公眾滿意度。

c.結合各級評價指標的評價值,計算得到5條河道的綜合治理工程生態環境效應評估得分為:西環河88分、康橋新開河84分、中河南段89分、北大河85分、東風港81分,將評估得分與生態環境效應評估指標評價標準比照,得出5條河道綜合治理工程生態環境效應水平均為較好。

2.2 建議

2.2.1 指標體系的有關建議

a.河道綜合治理生態環境效應評價對于資料的要求較高,資料要齊全、準確,否則將影響評價的結果。本研究缺少河道治理前的相關數據,只能對治理后的有關數據進行分析,缺少治理前后效果的對比,對評價成果有一定影響。今后應加強河道的基礎數據(尤其是生態環境方面)的積累。

b.河道綜合治理生態環境效應評價指標體系的構建及其權重的確定受主觀因素的影響較大,今后的研究宜加強評價方法、指標構建及其標準確定等方面的工作。

2.2.2 后期河道治理工作的相關建議

a.單個河道的生態環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或水系為單位,開展河道綜合整治工作。

b.加快引調水工程建設,增強水體流動性,改善水質,提升水體自凈能力,進一步發揮河道蓄水、排水、行洪功能。

c.鑒于走訪中發現仍有城區河道非法電魚、洗車、排污等行為的發生,建議有關部門加大巡查執法力度,維護河道安全穩定。

d.部分河道旁綠道路面高度設置過低,汛期極易淹水,影響周邊居民及行人安全,建議有關部門進行相應處理,或樹立警示標志。

e.調查中發現部分浮島有病死現象,部分河岸帶植物生長凌亂,建議加強有關治理措施的后續養護工作。

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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

杭州市科技局計劃(20140533B08)

余海霞(1977—),女,高級工程師,主要從事環境監測及相關工作。E-mail:yuhx46@126.com