大連市碧流河健康評價及人為影響因素分析

劉兆楠

(大連市水務集團水研究院有限公司，遼寧 大連 116100)

隨著我國工業化的快速發展和城市化進程的不斷深入，經濟發展取得了巨大的成績，但是也對環境造成了嚴重的破壞[1-3]。其中，地表水生態系統遭受的破壞尤為嚴重，如河流污染等。碧流河發源于遼寧省蓋州市東部山區，干流總長度為164.9km，大連市境內長100km，是大連市地區最大的河流。近年來，碧流河頻頻曝出非法采砂、水質污染等問題，碧流河生態穩定受到了人類活動的嚴重影響。為了維護碧流河生態系統穩定性，促進經濟社會可持續發展，有必要開展河流治理工作，健康評價是河流治理工作的重要組成內容[4-5]。

盡管關于河流健康評價的研究已經較為豐富，但是從人類活動角度出發對河流健康影響的研究還比較少。因此，本文結合碧流河的特點，構建符合碧流河實際情況的合理健康評價體系，診斷存在的健康問題，分析人為因素對碧流河造成的影響，以期能夠有效促進碧流河的健康發展。

1 大連市碧流河健康評價指標體系

1.1 框架體系

Pressure-State-Response模型(PSR)，即壓力-狀態-響應模型，是在20世紀七十年代末被提出的多用來建立分析環境問題的一個評價框架模型，在生態學、工程學、環境學以及地球科學等領域得到了廣泛應用。PSR模型能夠清晰地表達壓力、狀態和響應三者之間的聯系、作用和因果關系，能夠提高評價結果的準確性。因此，本文采用PSR模型構建碧流河健康評價的指標框架體系，即建立壓力、狀態和響應3個準則層，以此來描述人類活動對碧流河的生態環境健康造成的影響和河流自身呈現出的狀態以及后續的響應[6]。

1.2 構建評價體系

根據PSR模型構建指標層級框架，在此基礎上，遵循科學性、代表性、可操作性、可比性以及定性與定量相結合的原則選取指標，并根據碧流河實際情況刪減和完善，形成最終的評價指標體系。同時，根據相關資料和標準規范，對指標等級進行劃分，具體見表1。

表1 碧流河健康評價指標體系及等級劃分

2 碧流河健康評價模型

2.1 基于EW-AHP法的指標權重確定方法

為了避免單一方法計算指標權重具有的客觀性或者主觀性太強的問題，本文擬采用EW-AHP法計算指標權重[7-9]。

2.1.1 客觀權重計算

采用熵值法(EW)計算客觀權重。

構建評價矩陣：

(1)

對指標進行無量綱化處理。

正向性指標：

(2)

負向性指標：

(3)

則可得到經過處理后的指標矩陣：

(4)

計算指標熵值：

(5)

計算指標的變異系數：

αi=1-ei

(6)

計算熵權：

(7)

2.1.2 主觀權重計算

采用層次分析法(AHP)計算指標主觀權重。

構造評價判斷矩陣：

(8)

式中，A—判決矩陣；aij—第i個指標重要程度與第j個指標重要程度之比。

計算指標權重：

(9)

進行一致性檢驗：

(10)

(11)

當CR<0.1時，說明符合一致性檢驗，如果CR≥0.1，需要對數據進行相應的調整。

2.1.3 主客觀權重賦權

對求得的主客觀權重進行組合賦權：

w組合=αθA+βwE

(12)

其中，α+β=1。

2.2 基于模糊綜合評價法的河流健康評價模型

由于本文構建的碧流河健康評價指標體系包括了多層次指標，為了方便計算和評價，本文擬采用二級模糊綜合評價方法，計算步驟如下。

將評價模型分為3個準則層：

A={B1，B2，B3}={B1：壓力(P)；B2：狀態(S)；B3：響應(R)}

(13)

確定各層次權重值，包括準則層和指標層權重值：

WB={wB1，wB2，wB3}

(14)

WC={wC1，wC2，…，wCm}

(15)

確定評價等級集合V：

(16)

建立隸屬度矩陣R，計算指標隸屬度。

正向指標：

ri1=1，ri2=ri3=ri4=ri5=0，xi

(17)

ri，j=1-ri，j+1

(18)

式中，vi，j≤xi≤vi，j+1。

負向指標：

ri1=1，ri2=ri3=ri4=ri5=0，xi>vi

(19)

ri，j=1-ri，j+1

(20)

式中，vi，j+1≤xi≤vi，j。

根據以上公式，建立隸屬度矩陣R：

R=(R1，R2，R3)T

(21)

對評價結果進行處理，采用模糊耦合計算，根據最大隸屬度原則得到一級模糊評價結果：

E=θ×R

(22)

采用耦合運算方式，確定碧流河健康二級評價結果：

準則層評價結果：B=μ×R

(23)

目標層評價結果：A=μ×R

(24)

2.3 碧流河健康評價

首先，采用組合賦權法對碧流河健康評價指標進行計算，計算結果見表2。

表2 碧流河健康評價指標權重計算結果

由表2可知，碧流河評價指標體系中，狀態層S所占比重最大，即對碧流河的生態健康影響最大；接著為響應層R和壓力成P，所占比重為0.2377和0.2343。在指標層中，權重值最大的是河流防洪(B21)，所占比重為0.1227，其次為生態流量保證能力(B12)，所占比重為0.1124。

其次，采用模糊綜合評價法對碧流河健康狀態進行評價，結果見表3。

表3 碧流河健康評價指標值及隸屬度矩陣

根據隸屬度矩陣，求出碧流河健康評價結果等級，見表4。

表4 碧流河健康評價結果

根據評價結果可知，碧流河的健康評價得分為56.8，評價等級為“不健康”。其中，“不健康”級別的指標隸屬度和“劣態”級別的指標隸屬度合計超過了35%，而“非常健康”與“健康”級別的指標隸屬度占比達到32.5%。這說明碧流河的健康狀態不穩定，生態健康問題必須引起重視，需要加強管理，改善碧流河的健康狀況。

3 碧流河健康人為影響因素分析及應對措施

3.1 人為影響因素分析

在城市建設方面，無論是城鎮化發展還是建筑工程項目，都會對河流健康產生嚴重的影響，如降低水進入土壤的速度，提高水流失的可能等。同時，大量研究證實，城市建設對河流生物具有嚴重的影響，可能導致底棲生物的數量和種類的減少；在農業方面，農業活動是碧流河的主要污染源，會提高河流中的氮和磷的含量，對河流健康造成嚴重的負面影響；在水利工程建設方面，無論是水壩、水電站等水利工程的建設還是人類的取用水活動，都會對碧流河健康造成巨大的威脅，如水利工程的建設會導致生物多樣性減少和水土流失，過量的取用水活動會造成生態需水量不足等；在管理機制方面，人類活動除了對碧流河產生負面影響外，還可能產生積極作用，如完善的河流管理制度、充足的管理人員以及維護經費，能夠提高碧流河的健康狀態，降低人類活動的負面影響。

3.2 應對措施

首先，將生態環境評價納入城市基礎設施建設決策環節，并且制定保障機制，避免環境評價工作流于形式。同時，在城市發展過程中，要定期開展河流健康監測，對發現的問題及時處理；其次，加大碧流河水質保護與管理，對農業生產和生活污水的非法排放等非法行為加大查處和處罰力度，對工業生產企業進行督查，依法查處污水處理不達標的企業；最后，提高河流管理人員配置和相關經費，堅決落實“綠水青山就是金山銀山”的發展理念。同時，科學合理配置水資源，緩解水資源供需矛盾。

4 結論及建議

碧流河作為大連市境內最大的河流，在生態景觀、農業灌溉和居民供水等方面，做出了巨大的貢獻，保障碧流河的生態健康就是保障大連市的可持續發展。基于此，本文根據科學的方法建立了系統的河流健康評價體系，對碧流河進行了健康評價，根據實地調研分析了影響碧流河健康的人類活動，提出了相關對策措施，對碧流河和大連市的和諧發展具有一定借鑒意義。同時，建議各地區能夠落實河流治理工作，提高河流管理經費和人員配置，保障我國河流的可持續發展。最后，本文以碧流河為例進行研究，研究結果是否具有普適性還有待進一步討論，未來將繼續完善本研究。