崇明島村鎮(zhèn)級生態(tài)河道評價指標(biāo)體系構(gòu)建及應(yīng)用

曹文彪，方海洋，李建華

（同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院長江水環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200092）

文獻(xiàn)著錄格式：曹文彪，方海洋，李建華.崇明島村鎮(zhèn)級生態(tài)河道評價指標(biāo)體系構(gòu)建及應(yīng)用［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，57（3）：414-419.

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崇明島村鎮(zhèn)級生態(tài)河道評價指標(biāo)體系構(gòu)建及應(yīng)用

曹文彪，方海洋，李建華*

（同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院長江水環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200092）

文獻(xiàn)著錄格式：曹文彪，方海洋，李建華.崇明島村鎮(zhèn)級生態(tài)河道評價指標(biāo)體系構(gòu)建及應(yīng)用［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，57（3）：414-419.

摘 要：本文基于崇明村鎮(zhèn)河道的特點(diǎn)，構(gòu)建了包括河道結(jié)構(gòu)形態(tài)、生物多樣性、水質(zhì)環(huán)境、水利水文及河道社會功能5個方面共30項(xiàng)指標(biāo)的生態(tài)河道綜合評價指標(biāo)體系，建立了基于層次分析法的模糊綜合評價模型對崇明島陳家鎮(zhèn)4號河進(jìn)行實(shí)證研究。結(jié)果表明，陳家鎮(zhèn)4號河當(dāng)前的評價等級分布在“合格”和“較差”之間，其中屬于“合格”的河段約占71％，屬于“較差”的河段占29％。以錦陳公路河段為例，結(jié)合各指標(biāo)的權(quán)重排序發(fā)現(xiàn)，底棲、水生植物、河岸帶寬度等指標(biāo)是此次村鎮(zhèn)生態(tài)河道評價的主要影響因素。本研究提出的生態(tài)河道評價指標(biāo)體系及評價方法適用于村鎮(zhèn)級河道的現(xiàn)狀評估和規(guī)劃建設(shè)，用以指導(dǎo)河流生態(tài)化構(gòu)建。

關(guān)鍵詞：崇明島；村鎮(zhèn)級河道；生態(tài)河道；指標(biāo)體系

村鎮(zhèn)級河道一般是指流經(jīng)農(nóng)村和城鎮(zhèn)地區(qū)的小型河道，服務(wù)于當(dāng)?shù)厝嗣裆詈凸まr(nóng)業(yè)發(fā)展，同時也是魚類、鳥類等多種生物的棲息地，地區(qū)發(fā)展的重要資源和環(huán)境載體。隨著我國城鎮(zhèn)化建設(shè)步伐的加快，農(nóng)村污染加劇，村鎮(zhèn)級河流生態(tài)系統(tǒng)受到嚴(yán)重威脅，生態(tài)功能呈現(xiàn)退化趨勢，村鎮(zhèn)級生態(tài)河道構(gòu)建及評價開始受到關(guān)注［1-4］。

河流健康評價作為評估河道施工和河道管理效果的重要工具和方法，是近年來河流治理與保護(hù)方面的研究熱點(diǎn)［5-7］。然而當(dāng)前的河流評價指標(biāo)體系研究主要集中在具有供水、通航功能的大型河道以及城市河流上，關(guān)于村鎮(zhèn)級河道評價的研究還較少，尤其在農(nóng)村地區(qū)，由于農(nóng)業(yè)面源污染，生活垃圾污染以及河道渠道化改造等原因，河道生態(tài)性能退化顯著，亟須有針對性的評價體系指導(dǎo)地區(qū)水利建設(shè)和河道生態(tài)規(guī)劃。

當(dāng)前我國水利建設(shè)進(jìn)入了新的快速發(fā)展時期，國家在“十二五”末和“十三五”期間部署了172項(xiàng)重大水利工程，如何進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，協(xié)調(diào)水利工程服務(wù)民生與生態(tài)環(huán)境保護(hù)，是水利和生態(tài)工作者面臨的重大課題。通過確定河道的生態(tài)評價等級，發(fā)現(xiàn)河道生態(tài)功能遭受破壞的薄弱環(huán)節(jié)，可以幫助管理者和施工者采取相應(yīng)手段恢復(fù)河道的自然生態(tài)功能；在河道工程規(guī)劃與設(shè)計階段，指標(biāo)體系亦可指導(dǎo)生態(tài)河道的構(gòu)建，維護(hù)河流的自然風(fēng)貌，發(fā)揮河流的生態(tài)服務(wù)價值。

1　研究區(qū)域與方法

1.1研究區(qū)概況

崇明縣轄崇明、長興、橫沙三島，研究河段所在的崇明本島是我國第3大島，島內(nèi)地勢平坦，河網(wǎng)密集，共有河道15 164條，共計9 351.75 km［8］，其中村鎮(zhèn)級河道占到島內(nèi)河流總長度的94.01％。遍布全島的繁密水網(wǎng)與島域的引淡排澇水閘系統(tǒng)，使島內(nèi)河流呈現(xiàn)2個特點(diǎn)：（1）除自然降雨外，崇明島河網(wǎng)水資源主要由人為控制取自長江南支，本地徑流量僅占地表水資源量的10％左右［9］，水質(zhì)狀況同時受長江和海水的影響［10］；（2）在非引排期，內(nèi)河水體與長江隔離，平坦地勢使得河流水動力嚴(yán)重不足，水體富營養(yǎng)化程度顯著［11］。加之近年來水資源的不合理利用，水質(zhì)污染以及河道沿岸道路、城鎮(zhèn)建設(shè)，崇明島河網(wǎng)水系不斷衰減［12-14］，村鎮(zhèn)級河道亟須科學(xué)合理的生態(tài)規(guī)劃，使河流重新煥發(fā)活力。本文研究的4號河位于崇明島東部的陳家鎮(zhèn)，全長約5.2 km，自西向東貫穿陳家鎮(zhèn)中心，沿途經(jīng)過農(nóng)田、村居、集鎮(zhèn)和公園，不同河段生境各異，且河道兩岸景觀多有差異，故在研究中采用分段分岸評價。

1.2綜合評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

1.2.1指標(biāo)分析

基于崇明河道特點(diǎn)［9-11］，借鑒國內(nèi)外在河流健康評價方面的成功探索［5-7，15-16］，本文從河道的物理、生物、化學(xué)完整性角度［17］出發(fā)，同時結(jié)合崇明建設(shè)國際生態(tài)旅游島的發(fā)展戰(zhàn)略，增加河道水利水文基本功能指標(biāo)、社會功能指標(biāo)，圍繞以上5項(xiàng)指標(biāo)群，得到反映村鎮(zhèn)河流結(jié)構(gòu)形態(tài)、生物多樣性、水質(zhì)環(huán)境、水利水文和社會功能5個方面共30項(xiàng)指標(biāo)。

結(jié)構(gòu)形態(tài)指標(biāo)。在對4號河進(jìn)行生態(tài)調(diào)查時發(fā)現(xiàn)流經(jīng)農(nóng)村地區(qū)的河段主要為泥土質(zhì)河岸，抗沖刷能力弱，水土流失嚴(yán)重；而鎮(zhèn)區(qū)河段河岸帶被明顯侵占，河岸寬度減小、坡度增加；同時河道缺乏疏浚，底泥大量沉積，因此，選用河道護(hù)岸形式、河岸侵蝕、河道沉積物、河道阻留結(jié)構(gòu)，淺灘、深潭或曲流、河道寬深比、河岸帶坡度、河岸帶寬度作為河道結(jié)構(gòu)形態(tài)指標(biāo)。

生物多樣性指標(biāo)。生物多樣性指標(biāo)是反映河流以及河岸帶生態(tài)系統(tǒng)完整性的重要指標(biāo)，選用魚類、腐殖質(zhì)類型、大型底棲動物、浮游藻類、水生植物、河岸帶植被種類特征、河岸帶植被連續(xù)性等指標(biāo)。

水質(zhì)環(huán)境指標(biāo)。結(jié)合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002），同時鑒于崇明島內(nèi)河流水環(huán)境營養(yǎng)鹽水平較高，氮污染嚴(yán)重的水質(zhì)現(xiàn)狀特點(diǎn)，選用氨氮、總氮、總磷、濁度、電導(dǎo)率、溶氧以及總有機(jī)碳（TOC）作為河道水質(zhì)指標(biāo)。

水利水文指標(biāo)。崇明村鎮(zhèn)級河道主要承擔(dān)引水和灌溉的功能，結(jié)合島內(nèi)河流水動力不足的特點(diǎn)，選用防洪、排澇、流速、水量作為河道水利水文的指標(biāo)。

社會服務(wù)類指標(biāo)。隨著鎮(zhèn)區(qū)開發(fā)的持續(xù)進(jìn)行，河道受人為影響越來越顯著，同時河道社會服務(wù)功能的重要性正日益突出，生態(tài)河道的構(gòu)建也必須以人水和諧共處為基礎(chǔ)。因此，選用管理組織、生產(chǎn)活動類型、水面清潔度、景觀設(shè)施等作為河道社會服務(wù)類指標(biāo)。

1.2.2指標(biāo)權(quán)重

選用層次分析法和模糊綜合評價法相結(jié)合的評價方法，選擇向生態(tài)學(xué)、水利學(xué)、環(huán)境科學(xué)等研究領(lǐng)域的專家發(fā)放問卷，然后回收問卷進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，計算各專家咨詢得出的權(quán)重平均值，并進(jìn)行一次性檢驗(yàn)，通過后確定各要素指標(biāo)的最終權(quán)重并做出排序，具體方法參考文獻(xiàn)［18］。

表1表明，由權(quán)重分配和排序的結(jié)果看，本次村鎮(zhèn)級河道評價中河道生物多樣性和河道結(jié)構(gòu)形態(tài)類指標(biāo)權(quán)重高于水質(zhì)環(huán)境指標(biāo)，這與本次村鎮(zhèn)級生態(tài)河道構(gòu)建中注重河道物理生境保護(hù)、維護(hù)河流生態(tài)系統(tǒng)多樣性的理念一致［19-20］。

表1　生態(tài)河道綜合評價指標(biāo)及權(quán)重層次總排序

1.2.3 評價標(biāo)準(zhǔn)

對于易定量的連續(xù)性指標(biāo)，采取與之對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行等級劃分；而對于定性的離散型指標(biāo)，采用專家打分法確定各項(xiàng)指標(biāo)得分，得分從I～V級分別為10～8，8～6，6～4，4～2和2～0。

本文將生態(tài)河道評價等級劃分為5個等級，I～V級分別為理想、良好、合格、較差、惡劣。結(jié)合崇明地域特色，其生態(tài)河道評語為Ⅰ河道處于自然狀態(tài)，水質(zhì)極好，河道曲折多變，河床深凹有致；河道景觀自然美觀，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整，物種多樣性豐富。Ⅱ河道處于基本自然的狀態(tài)，顯露人工改造的痕跡，河岸結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定，水質(zhì)好；河道景觀自然協(xié)調(diào)，生態(tài)環(huán)境未受到破壞。Ⅲ河道處于半自然狀態(tài)，部分河段呈現(xiàn)單一幾何形態(tài)，水質(zhì)為Ⅲ類以上；缺乏自然景觀，河岸植被種類少，生態(tài)環(huán)境受到破壞。Ⅳ河道受到大范圍人工改造，自然河段較少，河道呈規(guī)則的弧形，河底地貌單一，水質(zhì)為Ⅳ類以下；景觀不協(xié)調(diào)，河岸植被貧乏，生態(tài)環(huán)境受到較大破壞。V河道單一、筆直，人工硬質(zhì)材料大量存在，水質(zhì)V類或劣V類；河岸幾無植被，水生物種匱乏，生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重破壞。崇明最終評價指標(biāo)體系列表2和3。

表2　生態(tài)河道評價指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)形態(tài)指標(biāo)、生物多樣性指標(biāo)和水質(zhì)環(huán)境指標(biāo)的評價標(biāo)準(zhǔn)

表3　生態(tài)河道評價指標(biāo)體系水利水文指標(biāo)和社會服務(wù)類指標(biāo)的評價標(biāo)準(zhǔn)

2　結(jié)果與分析

案例河道4號河位于崇明島東部的陳家鎮(zhèn)，全長約5.2 km，自西向東貫穿陳家鎮(zhèn)中心，2014年5—10月在4號河區(qū)域開展3次水樣采集和現(xiàn)場生態(tài)調(diào)查。評價監(jiān)測斷面自上游而下分別為：1號錦陳公路，2號新出港路，3號裕安橋，4號安振橋。每個斷面分南北兩岸進(jìn)行生態(tài)評價（圖1）。

圖1　陳家鎮(zhèn)4號河段各評價斷面生境

根據(jù)模糊綜合評價的基本原理，首先建立評價目標(biāo)層A= {生態(tài)河道綜合評價}，評價要素集B= {B1，B2，B3，B4，B5} = {結(jié)構(gòu)形態(tài)，生物，水質(zhì)，水利水文，社會功能}，評價指標(biāo)集C= {C11，C12，C13，…，C54}與評語集V= {理想，良好，合格，較差，惡劣}，然后將各項(xiàng)指標(biāo)現(xiàn)狀值代入，確定指標(biāo)值對評語集各等級的隸屬度，構(gòu)建隸屬度矩陣，最后根據(jù)各指標(biāo)和要素的權(quán)重結(jié)合模糊算法因子M（·，+），分別獲得準(zhǔn)則層和目標(biāo)層評價向量，完成4號河段的模糊評判，具體方法參考文獻(xiàn)［24］。

如表4所示，錦陳公路南岸、新出港路南北岸、安振橋南北岸為“合格”；裕安橋南北岸、錦陳公路北岸為“較差”，評價結(jié)果與生態(tài)調(diào)查的情況相符。

表4　4號河各河段評價結(jié)果

本次評價對4號河進(jìn)行分段分岸評價，以避免因河流兩岸生境不同而造成的評價差異，由于篇幅有限，評價結(jié)果的分析以錦陳公路為例。

從準(zhǔn)則層看，錦陳公路水利水文、生物和水質(zhì)評價等級較高，為Ⅰ～Ⅲ級，說明錦陳公路河段在防洪方面現(xiàn)狀良好，生物棲息地環(huán)境保護(hù)和水質(zhì)狀況則有進(jìn)一步提高的空間，應(yīng)加以重視并維護(hù)。而結(jié)構(gòu)形態(tài)和社會功能指標(biāo)評價等級為Ⅲ級以下，尤其是北岸水泥公路的修建，侵占了河岸帶空間，破壞了該側(cè)河岸帶自然結(jié)構(gòu)形態(tài)，對河岸帶的自然生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，當(dāng)?shù)貞?yīng)重視村鎮(zhèn)建設(shè)對河流的影響，保護(hù)河流的原始風(fēng)貌。

從指標(biāo)層看，30個指標(biāo)中只有1個指標(biāo)為等級Ⅰ（防洪指標(biāo)），等級Ⅱ～Ⅲ的指標(biāo)有14個，占46.67％；等級Ⅳ～V的指標(biāo)有15個，占50％。說明河段受人為影響顯著，生態(tài)化程度低，各種生態(tài)價值和功能呈下降趨勢，主要表現(xiàn)為河流渠道化嚴(yán)重，水動力不足，河道底泥淤積；底棲動物減少，水生植物較少，浮游藻類泛濫；水體渾濁，總氮含量偏高；河道缺乏日常管理和維護(hù)，人為活動影響顯著。

3　小結(jié)

研究基于生態(tài)河道的內(nèi)涵，結(jié)合崇明村鎮(zhèn)河道的特點(diǎn)，構(gòu)建了包括河道結(jié)構(gòu)形態(tài)、生物類、水質(zhì)、河道水利水文及河道社會功能5個方面共30項(xiàng)指標(biāo)的生態(tài)河道綜合評價指標(biāo)體系，建立基于層次分析法的模糊綜合評價模型，對崇明島陳家鎮(zhèn)4號河進(jìn)行了實(shí)證研究。

研究選取崇明島陳家鎮(zhèn)4號河的4個斷面：錦陳公路、新出港路、裕安橋及安振橋，進(jìn)行現(xiàn)場生態(tài)調(diào)查以及數(shù)據(jù)采集，發(fā)現(xiàn)陳家鎮(zhèn)4號河當(dāng)前的評價等級分布在“合格”和“較差”之間，其中屬于“合格”的河段約占71％，屬于“較差”的河段占29％。以錦陳公路段為例，結(jié)合各指標(biāo)的權(quán)重排序可以發(fā)現(xiàn)，底棲、水生植物等生物多樣指標(biāo)、河岸帶寬度、總氮、生產(chǎn)活動類型、景觀設(shè)施等指標(biāo)是此次村鎮(zhèn)生態(tài)河道構(gòu)建的主要影響因素。因此，崇明島村鎮(zhèn)生態(tài)河道的構(gòu)建應(yīng)當(dāng)重視河道生物多樣性保護(hù)、農(nóng)業(yè)面源污染控制和人為活動對河道的影響。

研究提出針對河道兩岸分別進(jìn)行生態(tài)評價，以便分析河道兩岸的生態(tài)差異性，為生態(tài)河道的規(guī)劃施工提供參考。傳統(tǒng)水利的設(shè)計方法主要是防止自然災(zāi)害，利用水土資源，而忽視了工程與河流生態(tài)系統(tǒng)的和諧，忽視了河流本身具備的自凈功能，也忽視了河流是多種動植物棲息地等問題。同時，從資源開發(fā)角度看，維護(hù)好崇明本地河流的風(fēng)貌，構(gòu)建風(fēng)景宜人的生態(tài)河道，也是崇明建設(shè)國際生態(tài)旅游島的一部分。研究建議保護(hù)自然本底較好的河段，利用河畔濕地、林地等區(qū)間，配置本土植物群落、截留面源污染、恢復(fù)生物棲息地、構(gòu)建生態(tài)景觀；對人工干預(yù)嚴(yán)重的河段進(jìn)行改造，拆除硬質(zhì)護(hù)岸，重新創(chuàng)建河流深潭和淺灘序列。

研究提出的生態(tài)河道綜合評價體系適用于崇明島村鎮(zhèn)級河道，通過調(diào)整指標(biāo)及指標(biāo)權(quán)重，可以構(gòu)建市縣級河道評價指標(biāo)體系，為其他農(nóng)業(yè)地區(qū)或中小尺度的河流評價提供參考。

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（責(zé)任編輯：張瑞麟）

通信作者：李建華，E-mai1：1eejianhua@#edu.cn。

作者簡介：曹文彪（1989—），男，湖南人，在讀碩士，研究方向?yàn)楹恿魃鷳B(tài)修復(fù)，E-mai1：cwbdeyouxiang@163.com。

基金項(xiàng)目：上海市科學(xué)技術(shù)委員會科研計劃項(xiàng)目（13231203703）

收稿日期：2015-11-02

中圖分類號：X52

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：0528-9017（2016）03-0414-05

DOI：10.16178/j.issn.0528-9017.20160341