遼寧省農村中小河流治理的生態環境效益評估

孫 英

(遼寧省盤山縣農業水利事務服務中心，遼寧 盤錦 124010)

0 引 言

農村河道承擔著景觀、灌溉、排澇和防洪等多種功能，通常為末端河道和支流。長期以來，由于河道管護不善和有效治理的缺乏，農村河道功能退化和水環境惡化問題十分突出。《試點規劃》提出，擬通過采取景觀建設、水質凈化、生態護坡、河道清淤、生態修復及水系溝通等工程措施，解決河流功能衰退、水環境惡化和水流阻塞等問題，實現景美、岸綠、水清、河暢等目標。經過長期的努力，遼寧省部分地區河道治理項目已投入運行，并逐漸發揮生態功能效應[1]。

將河道治理生態效益運用科學的評估體系分析，針對整治過程中存在的問題及時采取有效的解決措施，可為提高農村河道管護能力、改善農村人居環境和農村河道下一步集中連片整治等提供經驗借鑒[2]。大型水利工程為當前水利項目后評價的主要對象，而涉及河道生態環境效益尤其是農村中小河流治理的評價還鮮有報道，且評估標準和系統的評價體系較為缺乏[3]。鑒于此，結合農村河道治理存在的問題、河道功能特征以及國內外河流評估體系，參考現有標準和常用的理論方法，從治理措施和生態目標的角度構建環境效益評估體系。

1 生態效益評估框架

根據《試點規劃》相關內容和農村河道的功能特點，基于SRB狀態-響應-效益模式構建農村中小河流的生態效益評估體系，見圖1。其中，河道現存的水環境問題主要通過狀態系統來表述，而實施的工程治理措施位于響應系統內，不同治理措施所發生的生態效益則依據效益系統來描述。

圖1 農村中小河流的生態效益評價框架

供水輸水、防洪排澇等為河流治理的最基本功能，然后考慮人類活動、生態景觀及環境保護等需求，所以在生態效益評價過程中不考慮防洪排澇相關參數。將河道治理生態效益劃分為多各層次，見圖2和圖3。

圖2 河道治理準則層-狀態、效益指標

圖3 河道治理準則層-響應指標

其中，農村中小河道治理生態效益為評估體系的最終評價目標，而準則層為具體化、量化和概括的效益、響應、狀態。通過具體化和概括河道景觀和河岸帶狀況反映護坡工程，生態效益評價為能夠定量計算的參數，它屬于評價體系的因素層。

2 構建評估體系

2.1 評估模型

對河道治理前、后的生態環境狀況運用構建的評估體系來分析，從而構建河道治理后的生態效益評估模型，如下：

E=WB-ES

(1)

(2)

(3)

式中：ES、EB、E為河道生態治理前、后的評估得分及其生態效益改善分值；m、n為準則層、因素層的指標個數；λi,狀態、λi,效益為準則層i關于狀態和效益系統的權重；λi,狀態、λi,效益為評價指標j在某準則層中關于狀態和效益系統所占權重；Mij,狀態、Mij,效益為評價指標j在準則層i中關于狀態和效益系統的評分制。

依據河道治理實際情況對各項評價因子賦分，將工程治理前、后的各評價指標利用層次分析法逐級加權計算，從而確定河流生態治理前、后的評分ES和EB，改善分值E即為二者差值，此參數值的大小反映了治理工程的生態效益水平。

2.2 評估指標

河道治理生態效益評估的關鍵內容是選取合適的評估指標，這也是保證評價結果合理有效的基本條件。宋曉蘭等[4]將河道健康評估體系劃分為一級和二級指標，從河流生物、形態、水質、河岸帶狀況和水文等子系統選擇了溶解氧、護岸形式、河岸穩定性等16項評判因子，并以江陰市河道治理工程為例，驗證了該評估體系的科學有效性；陳平等[5]依據南方河道的管理水平、水量、水質、功能、生物量和穩定性等內容，構建了包含管理措施、耗氧量和邊坡穩定性等14項代表性指標的河道生態評估體系；馮彥等[6]結合文獻資料和相關研究成果，提出河流健康評價的主要指標有植被覆蓋率、用水效率、水質達標率、徑流量變化率以及濕地保留率等。本文結合現有研究成果和已構建的評估體系，根據河道治理工程措施及其表現形式，從河道管理、景觀、水質、水生生物、河岸帶狀況和河道連通性等方面選擇18項典型指標，在遵循層次性、系統性、獨立性和有效性原則的基礎上構建綜合評價體系，見表1。其中，A2-A1為河道斷面中堆積物或淤積體的占比、每5km斷頭數量；B4-B1為植被覆蓋率、植被結構完整性、河道護岸類型和岸坡穩定性；C4-C1為氨氮濃度、外來物種及覆蓋度、水面清潔度、色嗅；D1、D2、E1、E2-分別為魚類生物損失指數、挺水植物覆蓋度以及河道整潔程度、親水景觀設施完善程度；F4-F1為管護經費、管理標識、考核制度、管護制度指標。O1-O6分別代表河道連通性、河岸帶狀況、水質狀況、水生生物、河道景觀、管理狀況

表1 農村中小河流治理工程及其評估指標

構建的評估指標體系考慮了數據獲取的可行性和指標監測技術等因素，最大程度的反映了農村河道生態治理的改善程度，且選擇的評價指標滿足可操作性和代表性等要求，具體如下：

1) 河道連通性。河道連通性是反映水流暢通性和河流連通程度的重要參數，在空間結構上體現了水系統生態元素的關聯特性，本文選擇A1-A2兩項指標評估河道連通狀況。

2) 河岸帶狀況。河岸帶和水體交界線以上的水體為實現水陸系統能量物質交換的重要媒介，為了反映河岸帶狀況選用B1-B4指標進行評價分析。其中，植被結構完整性反映了草木層、灌木層、喬木層在河岸帶的覆蓋程度；植被覆蓋率反映了河流水陸交接處灌叢、林地、草地的覆蓋狀況，通過計算河岸帶植被面積占比確定其值大小；河道護坡類型是從景觀建設與河流生態系統建設2個層面，綜合反映河道的生態環境[7]。

3) 水質狀況。綜合考慮城市黑臭水體整治工作指南和水午飯防治行動計劃，按照景觀環境用水水質要求，對水質狀況評估選擇氨氮、化學需氧量指標。考慮農村中小河流基本沒有開展常規水質監測和河道規模較小的情況，對水質評價選擇外來物種及其覆蓋度面積、水面清潔程度、色嗅和氨氮指標來描述，隨著農村河道水質監測工作的不斷開展將選擇更多的定量指標參與評價[8]。

4) 水生生物。生態系統中水生生物占據著重要地位，它是衡量水系統生命特征的重要參數。對水生生物狀況的評價選用挺水植物覆蓋度和魚類生物損失指數來分析，從而反映水質狀況的優劣程度和水系統中頂級物種的受損狀況。

5) 河道景觀。河道整潔和河流的景觀功能是實現人與自然和諧相處的基本要求，通過修建休閑娛樂、親水設施為人們提供感受自然和親近自然的空間，可從這2個方面分析河道景觀狀況。

6) 管理狀況。對于農村中小河流存在的考核制度不健全、管理責任不明晰和管護主體不明確的現狀，從管護經費、管理標志、考核制度和管護制度4個方面反映以上問題的解決程度。

綜上分析，從多個不同方面選擇18項典型指標，從而構建3層級生態效益評估體系。依據河道治理目標要求和各指標狀態，將效益評價等級劃分5個等級，所對應的評分依次為0-20、20-40、40-60、60-80、80-100，不同等級下各指標判別依據見表2。

表2 農村中小河道治理生態效益評價體系

備注：僅考慮河道治理后的魚類生物損失指數和氨氮濃度，初始數據值不做加權運算；河道治理后的氨氮質量濃度≤1.5、1.5-2.0、2.0-5.0、>5.0mg/L時，準則層中水質狀況得分分別為1、1.0-0.5、0-0.5和不加分；河道治理后魚類生物損失指數≥1、1-0.75、0.75-0.5、0.5-0.25、0.25-0時，準則層水生生物得分分別為加1、減0-1、減1-2、減2-3、減3-4分。

2.3 指標權重

為了提高權重計算的準確性與客觀性，最大限度的降低主觀隨意性對權重計算的影響，對各項評價指標權重考慮選用公眾打分和專家咨詢相結合的方法確定，向當地公眾、環保、生態、水利等不同領域人員各發放調查問卷20-30份。判斷矩陣最終的指標分值按照80%及以上人員的意見確定，然后基于模糊數學法和AHP法構建生態效益評價模型。通過判別比較各因素間的層次結構關系構造判斷矩陣，為權重計算的合理性需要檢驗矩陣的一致性，從而獲取準則層各參數權重，見表3。判斷矩陣中各項參數按照極為重要、非常重要、重要、較重要和一般重要的五級定量法進行賦值，相應的值為5、4、3、2、1，重要性相反則取1/5、1/4、1/3、1/2、1，即以上數值的倒數。

表3 判斷矩陣及其權重

確定各項指標權重后，為保證權重計算的合理性需要檢驗矩陣一致性，其流程為：對矩陣最大特征根λmax進行計算，引入判斷矩陣的一致性指標(CI,IC)和一致性比率(CR,RC)，計算方法為IC=(λmax-m)/(m-1)、RC=IC/IR，其中RI為計算得到的平均一致性指標值IR。

以區間[0,10.5]為基準分析特征值是否落入為范圍，判斷矩陣的λmax利用Excel軟件的“單變量求解命令”確定為6.12，查x2分布表確定矩陣階數m=6時的RI值為2.206，所以矩陣通過檢驗的判別依據為CR值<0.1。河道治理生態效益評價判斷矩陣CI值、CR值利用以上一致性檢驗公式計算，結果為0.08、0.03，滿足CR值<0.1的檢驗要求。所以，計各指標權重具有科學合理性，可用于生態效益的評價分析。

表4 生態效益評價指標權重

2.4 等級劃分

羅莎[9]、毛雪慧[10]等諸多研究學者和河湖健康評估相關機構，將河湖健康劃分為病態、不健康、壓緊塊、健康和理想5個等級，所對應的評分依次為0-20、20-40、40-60、60-8、80-100。根據遼寧省河流實際情況，健康指數為100分或0分的極端情況基本不會發生。農村中小河道生態華金狀況貧家依據以上河流健康評估實際情況，設定最小和最大分值為5、95分，由此確定生態效益改善取值區間大致為0-90分，均值為45分。根據河道治理實際情況和工程項目要求，將生態效益評價等級劃分為優、良、一般3個等級，所對應的改善分值依次為>45、45-35、<35，生態效益評語為較大、中等和較小。

以遼寧省盤錦市境內的舊繞陽河、西沙河、張家溝、沙子河、月牙河、東鴨子河、西鴨子河、大羊河、錦盤河以及豐屯河等10條中小河道治理工程為例，運用所構建的評價體系和等級標準進行綜合評價(見表5)。通過加權求和，確定河道生態環境改善分值在45分以上的有4條河流，處于35-45分的有3條河流，<35分的有3條河流，該評價結果與治理效果及河道實際情況保持較高的一致性[1]。

表5 中小河流治理生態環境效益評分

3 結 論

1) 生態環境效益評價屬于農村中小河道綜合治理工程的重要組成部分，現有研究較少涉及。本文結合河道治理措施、目標要求和農村河道特點，從多個不同方面建立較為系統、完善的評估體系和模型，依據相關資料確定的評估等級、指標權重和評級分析，取得了理想的成效。

2) 依據相關標準和文獻資料構建的評價體系還不夠精準和科學，隨著人們對河道景觀、文化及生態自然的要求不斷提升，河道生態治理成為改善河流水生態系統和新農村建設的必然選擇，未來仍需要進一步研究評估標準化、規范化評估體系的構建，并用于農村河道治理的評價研究。