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(wù)集團(tuán)水研究院有限公司，遼寧 大連 116100)

隨著我國工業(yè)化的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷深入，經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得了巨大的成績，但是也對環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞[1-3]。其中，地表水生態(tài)系統(tǒng)遭受的破壞尤為嚴(yán)重，如河流污染等。碧流河發(fā)源于遼寧省蓋州市東部山區(qū)，干流總長度為164.9km，大連市境內(nèi)長100km，是大連市地區(qū)最大的河流。近年來，碧流河頻頻曝出非法采砂、水質(zhì)污染等問題，碧流河生態(tài)穩(wěn)定受到了人類活動的嚴(yán)重影響。為了維護(hù)碧流河生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)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(nèi)容[4-5]。

盡管關(guān)于河流健康評價的研究已經(jīng)較為豐富，但是從人類活動角度出發(fā)對河流健康影響的研究還比較少。因此，本文結(jié)合碧流河的特點，構(gòu)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(jìn)碧流河的健康發(fā)展。

1 大連市碧流河健康評價指標(biāo)體系

1.1 框架體系

Pressure-State-Response模型(PSR)，即壓力-狀態(tài)-響應(yīng)模型，是在20世紀(jì)七十年代末被提出的多用來建立分析環(huán)境問題的一個評價框架模型，在生態(tài)學(xué)、工程學(xué)、環(huán)境學(xué)以及地球科學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。PSR模型能夠清晰地表達(dá)壓力、狀態(tài)和響應(yīng)三者之間的聯(lián)系、作用和因果關(guān)系，能夠提高評價結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，本文采用PSR模型構(gòu)建碧流河健康評價的指標(biāo)框架體系，即建立壓力、狀態(tài)和響應(yīng)3個準(zhǔn)則層，以此來描述人類活動對碧流河的生態(tài)環(huán)境健康造成的影響和河流自身呈現(xiàn)出的狀態(tài)以及后續(xù)的響應(yīng)[6]。

1.2 構(gòu)建評價體系

根據(jù)PSR模型構(gòu)建指標(biāo)層級框架，在此基礎(chǔ)上，遵循科學(xué)性、代表性、可操作性、可比性以及定性與定量相結(jié)合的原則選取指標(biāo)，并根據(jù)碧流河實際情況刪減和完善，形成最終的評價指標(biāo)體系。同時，根據(jù)相關(guān)資料和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對指標(biāo)等級進(jìn)行劃分，具體見表1。

表1 碧流河健康評價指標(biāo)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(biāo)權(quán)重確定方法

為了避免單一方法計算指標(biāo)權(quán)重具有的客觀性或者主觀性太強(qiáng)的問題，本文擬采用EW-AHP法計算指標(biāo)權(quán)重[7-9]。

2.1.1 客觀權(quán)重計算

采用熵值法(EW)計算客觀權(quán)重。

構(gòu)建評價矩陣：

(1)

對指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理。

正向性指標(biāo)：

(2)

負(fù)向性指標(biāo)：

(3)

則可得到經(jīng)過處理后的指標(biāo)矩陣：

(4)

計算指標(biāo)熵值：

(5)

計算指標(biāo)的變異系數(shù)：

αi=1-ei

(6)

計算熵權(quán)：

(7)

2.1.2 主觀權(quán)重計算

采用層次分析法(AHP)計算指標(biāo)主觀權(quán)重。

構(gòu)造評價判斷矩陣：

(8)

式中，A—判決矩陣；aij—第i個指標(biāo)重要程度與第j個指標(biāo)重要程度之比。

計算指標(biāo)權(quán)重：

(9)

進(jìn)行一致性檢驗：

(10)

(11)

當(dāng)CR<0.1時，說明符合一致性檢驗，如果CR≥0.1，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

2.1.3 主客觀權(quán)重賦權(quán)

對求得的主客觀權(quán)重進(jìn)行組合賦權(quán)：

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(gòu)建的碧流河健康評價指標(biāo)體系包括了多層次指標(biāo)，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(zhǔn)則層：

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

(13)

確定各層次權(quán)重值，包括準(zhǔn)則層和指標(biāo)層權(quán)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(biāo)隸屬度。

正向指標(biāo)：

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(fù)向指標(biāo)：

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(jù)以上公式，建立隸屬度矩陣R：

R=(R1，R2，R3)T

(21)

對評價結(jié)果進(jìn)行處理，采用模糊耦合計算，根據(jù)最大隸屬度原則得到一級模糊評價結(jié)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(jié)果：

準(zhǔn)則層評價結(jié)果：B=μ×R

(23)

目標(biāo)層評價結(jié)果：A=μ×R

(24)

2.3 碧流河健康評價

首先，采用組合賦權(quán)法對碧流河健康評價指標(biāo)進(jìn)行計算，計算結(jié)果見表2。

表2 碧流河健康評價指標(biāo)權(quán)重計算結(jié)果

由表2可知，碧流河評價指標(biāo)體系中，狀態(tài)層S所占比重最大，即對碧流河的生態(tài)健康影響最大；接著為響應(yīng)層R和壓力成P，所占比重為0.2377和0.2343。在指標(biāo)層中，權(quán)重值最大的是河流防洪(B21)，所占比重為0.1227，其次為生態(tài)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(tài)進(jìn)行評價，結(jié)果見表3。

表3 碧流河健康評價指標(biāo)值及隸屬度矩陣

根據(jù)隸屬度矩陣，求出碧流河健康評價結(jié)果等級，見表4。

表4 碧流河健康評價結(jié)果

根據(jù)評價結(jié)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(biāo)隸屬度和“劣態(tài)”級別的指標(biāo)隸屬度合計超過了35%，而“非常健康”與“健康”級別的指標(biāo)隸屬度占比達(dá)到32.5%。這說明碧流河的健康狀態(tài)不穩(wěn)定，生態(tài)健康問題必須引起重視，需要加強(qiáng)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(yīng)對措施

3.1 人為影響因素分析

在城市建設(shè)方面，無論是城鎮(zhèn)化發(fā)展還是建筑工程項目，都會對河流健康產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，如降低水進(jìn)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(shè)對河流生物具有嚴(yán)重的影響，可能導(dǎo)致底棲生物的數(shù)量和種類的減少；在農(nóng)業(yè)方面，農(nóng)業(yè)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(yán)重的負(fù)面影響；在水利工程建設(shè)方面，無論是水壩、水電站等水利工程的建設(shè)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(shè)會導(dǎo)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(tài)需水量不足等；在管理機(jī)制方面，人類活動除了對碧流河產(chǎn)生負(fù)面影響外，還可能產(chǎn)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(hù)經(jīng)費，能夠提高碧流河的健康狀態(tài)，降低人類活動的負(fù)面影響。

3.2 應(yīng)對措施

首先，將生態(tài)環(huán)境評價納入城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)決策環(huán)節(jié)，并且制定保障機(jī)制，避免環(huán)境評價工作流于形式。同時，在城市發(fā)展過程中，要定期開展河流健康監(jiān)測，對發(fā)現(xiàn)的問題及時處理；其次，加大碧流河水質(zhì)保護(hù)與管理，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(yè)生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行督查，依法查處污水處理不達(dá)標(biāo)的企業(yè)；最后，提高河流管理人員配置和相關(guān)經(jīng)費，堅決落實“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念。同時，科學(xué)合理配置水資源，緩解水資源供需矛盾。

4 結(jié)論及建議

碧流河作為大連市境內(nèi)最大的河流，在生態(tài)景觀、農(nóng)業(yè)灌溉和居民供水等方面，做出了巨大的貢獻(xiàn)，保障碧流河的生態(tài)健康就是保障大連市的可持續(xù)發(fā)展。基于此，本文根據(jù)科學(xué)的方法建立了系統(tǒng)的河流健康評價體系，對碧流河進(jìn)行了健康評價，根據(jù)實地調(diào)研分析了影響碧流河健康的人類活動，提出了相關(guān)對策措施，對碧流河和大連市的和諧發(fā)展具有一定借鑒意義。同時，建議各地區(qū)能夠落實河流治理工作，提高河流管理經(jīng)費和人員配置，保障我國河流的可持續(xù)發(fā)展。最后，本文以碧流河為例進(jìn)行研究，研究結(jié)果是否具有普適性還有待進(jìn)一步討論，未來將繼續(xù)完善本研究。