基于城市河道型水庫健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究
——以贛州市八境湖水庫為例

(江西省贛州市水文局，江西贛州341000)

城市河道型水庫多指城市河流的狹口處建造攔河壩形成的人工水庫，起到供水、防洪、蓄水灌溉、發(fā)電、養(yǎng)魚等作用[1]。在城市形成和發(fā)展中，河道型水庫作為最關(guān)鍵的資源和環(huán)境載體之一，影響著城市風(fēng)格，構(gòu)成了美化環(huán)境的重要因素，制約著城市的發(fā)展[2]。

近年來，科學(xué)有效地進(jìn)行河流、湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)，已成為河流、湖泊保護(hù)和管理的重要目標(biāo)[3]。目前，國內(nèi)圍繞著河流健康、湖泊水生態(tài)系統(tǒng)、流域水生態(tài)等健康評(píng)價(jià)研究較多。在河流健康評(píng)價(jià)方面，早在2002年，唐濤等[4]首次對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行探索。李向陽等[5]在2009年開展了利用多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行珠江河流的健康評(píng)價(jià)。2017年唐林森等[6]采用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重，運(yùn)用綜合評(píng)價(jià)分析方法對(duì)東江源進(jìn)行健康評(píng)價(jià)。

在湖泊水生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)方面。最早是在2011年，葉春等[7]對(duì)洪澤湖進(jìn)行了健康水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建，根據(jù)不同湖區(qū)特點(diǎn)，結(jié)合水質(zhì)、水生生物和水文條件方面的顯著差異，形成洪澤湖健康水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建方案。隨后，張艷會(huì)等[8](2014年)、祁云寬等[9](2015年)都從綜合指標(biāo)法對(duì)湖泊水生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)進(jìn)行了研究探討。2017年，吳易雯等[10]構(gòu)建湖泊營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)判斷湖泊的富營養(yǎng)化狀態(tài)，并根據(jù)湖泊的水質(zhì)、沉積物和水生生物群落的現(xiàn)狀和特點(diǎn)，運(yùn)用主觀賦權(quán)法中的層次分析法和客觀賦權(quán)法中的熵權(quán)法結(jié)合模糊綜合評(píng)價(jià)法，豐富了湖泊生態(tài)健康評(píng)價(jià)的方法與內(nèi)涵。2018年，程永輝等[11]研究了河湖健康評(píng)價(jià)體系在水庫中的應(yīng)用，拓展了健康評(píng)價(jià)的適用性。在流域水生態(tài)健康評(píng)價(jià)方面。2015年，胡金等[12]開展了基于河流物理化學(xué)和生物指標(biāo)，構(gòu)建了適合沙潁河流域的水生態(tài)健康評(píng)價(jià)綜合指標(biāo)體系，充實(shí)了流域型健康評(píng)價(jià)的深度。近兩年，隨著國家越來越重視流域水環(huán)境的治理與保護(hù)，流域水環(huán)境的研究也更傾向于流域水生態(tài)健康評(píng)價(jià)方面。2017年，高偉等[13]基于水量-水質(zhì)耦合過程的流域水生態(tài)承載力優(yōu)化的研究，拓展了流域水生態(tài)健康評(píng)價(jià)領(lǐng)域。在國外，河流健康評(píng)價(jià)體系也常常應(yīng)用于生態(tài)系統(tǒng)整體性的研究，如美國采用生態(tài)完整性指數(shù)[14]進(jìn)行河湖健康評(píng)價(jià)和生物監(jiān)測(cè)、澳大利亞根據(jù)河流地貌類型和河流狀況調(diào)查等[15]進(jìn)行河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)?？傮w而言，國內(nèi)、外對(duì)水生態(tài)健康評(píng)價(jià)主要集中于河流、湖泊等方面，而缺乏對(duì)河道型水庫的研究，作為城市集中式飲用水源地的河道型水庫開展此類研究意義更加重大。

本文基于河流、湖泊健康評(píng)價(jià)體系的特點(diǎn)，以贛南蘇區(qū)贛州市國家重要飲用水源地——八境湖水庫為研究對(duì)象，通過構(gòu)建城市河道型水庫健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用層次分析法的模糊綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)八境湖水庫進(jìn)行健康評(píng)價(jià)，為推進(jìn)江西省生態(tài)文明先行示范區(qū)建設(shè)和贛州市海綿城市建設(shè)提供必要的技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

八境湖水庫(圖1)位于江西省贛江第二大支流——章水下游、始于贛州市二水廠，止于橡膠壩，屬于城市河道型水庫。該水庫全長20.2 km，寬150～550 m，流域面積188.70 km2，貫穿于贛州市蓉江新區(qū)、章江新區(qū)和河套老城。八境湖水庫地處亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，冬冷夏熱，年平均氣溫19.4℃，年降水量1 494.8 mm。庫區(qū)內(nèi)設(shè)有1個(gè)國家重點(diǎn)水文站——壩上水文站，4個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和1個(gè)國家級(jí)重要飲用水源自動(dòng)監(jiān)測(cè)站；含有2個(gè)飲用水源區(qū)、1個(gè)景觀用水區(qū)。八境湖水庫是一座聚城市供水、凈化環(huán)境、景觀娛樂為一體的多功能城市河道型水庫。

圖1 贛州市八境湖水庫概況

1.2 城市河道型水庫健康評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

1.2.1指標(biāo)體系的篩選

本研究依據(jù)城市河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[16]基礎(chǔ)，結(jié)合河道型水庫的相關(guān)特性，從水文水資源、庫岸結(jié)構(gòu)、水質(zhì)、生物、社會(huì)服務(wù)功能等5個(gè)方面，分目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層3個(gè)層次，14個(gè)指標(biāo)進(jìn)行城市河道型水庫健康評(píng)價(jià)的研究與探討。

a) 水文水資源(B1)可以比較全面的反映河流的水系的基本變化，八境湖水庫作為贛州市集中式飲用水源地，系統(tǒng)掌握河道型水庫的水文水資源情況也是其健康評(píng)價(jià)的必然要求，故選取最低生態(tài)水位滿足狀況和入庫流量變異程度參與評(píng)價(jià)。

b) 庫岸結(jié)構(gòu)(B2)情況能直接反映人類活動(dòng)的直接影響情況，考慮到八境湖沿岸常作為贛州市城市沿江綠化區(qū)域，其庫濱帶狀況和河岸植被覆蓋率可作為庫岸結(jié)構(gòu)方面指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

c) 水質(zhì)(B3)是直接反映河流水體健康情況的重要因素，同時(shí)也是飲用水源地水質(zhì)優(yōu)良率重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。選取具有代表性的DO水質(zhì)狀況、耗氧有機(jī)污染物狀況和水質(zhì)類別參與評(píng)價(jià)。

d) 生物(B4)是水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，能間接的反映水體實(shí)際健康狀況，以大型水生物、浮游植物為監(jiān)測(cè)對(duì)象，選取大型水生植物覆蓋度和浮游植物數(shù)量作為評(píng)價(jià)體系重要的生物指標(biāo)。

e) 社會(huì)服務(wù)功能(B5)城市水資源對(duì)社會(huì)的一種必要的價(jià)值體現(xiàn)，也是影響城市河道型水庫健康的重要方面。本文從水資源開發(fā)利用率、水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率、防洪能力、公眾滿意度指標(biāo)等4方面來分析八境湖水庫的社會(huì)價(jià)值。

根據(jù)上述指標(biāo)情況，可構(gòu)建出包含5方面14個(gè)指標(biāo)的城市河道型水庫健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，見表1。

1.2.2指標(biāo)體系權(quán)重分配

本研究根據(jù)河流[17]、湖泊[18]模糊綜合評(píng)價(jià)模型法的基本原理與方法，設(shè)計(jì)出準(zhǔn)則層和指標(biāo)層的專家咨詢表，請(qǐng)水文水資源學(xué)、水利學(xué)、環(huán)境科學(xué)等方面的專家學(xué)者進(jìn)行問卷調(diào)查，并對(duì)問卷進(jìn)行數(shù)據(jù)分析整理，計(jì)算相關(guān)矩陣的特征值和特征向量，最后計(jì)算專家咨詢表得出的權(quán)重的平均值確定各要素指標(biāo)的最終權(quán)重并排序，見表1。

1.2.3評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)確定

針對(duì)研究區(qū)的實(shí)際情況，參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將城市河道型水庫健康的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分為很健康、健康、亞健康、疾病和嚴(yán)重疾病5個(gè)級(jí)別；同時(shí)借鑒相關(guān)歷史資料、文獻(xiàn)資料、專家咨詢表及國內(nèi)外河流健康評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，制定出各指標(biāo)定量標(biāo)準(zhǔn)值，見表2。

表1 城市河道型水庫評(píng)價(jià)體系指標(biāo)及權(quán)重

表2 城市河道型水庫定量指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2 評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

2.1 數(shù)據(jù)來源

為了保證研究區(qū)數(shù)據(jù)的來源準(zhǔn)確可靠，下表中定量指標(biāo)均來源于《2017年贛州市水資源公報(bào)》《2017年贛州市水環(huán)境狀況公報(bào)》、贛州市2017年1—12月的《贛州市水資源質(zhì)量月報(bào)》以及最近幾年的相關(guān)文獻(xiàn)[19-22]，其他定量指標(biāo)的現(xiàn)狀情況主要通過資料收集和實(shí)地考察得出，各指標(biāo)的現(xiàn)狀值見表3。

表3 八境湖水庫定量指標(biāo)現(xiàn)狀值

注：a、b，參考贛州市壩上水文站水文數(shù)據(jù)；c、d、e、i、j，選取4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)地勘測(cè)；f、g、h，參考《贛州市水資源質(zhì)量月報(bào)》《2017年贛州市水環(huán)境狀況公報(bào)》；k、l，參考《2017年贛州市水資源公報(bào)》《章貢區(qū)水資源承載能力評(píng)價(jià)報(bào)告》；m，參考贛州市防洪能力規(guī)劃及國家防洪標(biāo)準(zhǔn)；n，問卷調(diào)查

2.2 評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)模糊綜合評(píng)價(jià)的基本原理，建立評(píng)價(jià)目標(biāo)集A={八境湖水庫健康狀況}，評(píng)價(jià)準(zhǔn)則集B={B1，B2，B3，B4，B5}，評(píng)價(jià)指標(biāo)集C={C11，C12，C21,……，C54}，評(píng)價(jià)等級(jí)V={很健康，健康，亞健康，疾病，嚴(yán)重疾病}。

表3數(shù)據(jù)代入，可得出各準(zhǔn)則層的單因素評(píng)判矩陣，再根據(jù)各指標(biāo)和要素的權(quán)重結(jié)合模糊算法因子M(﹒，+)可進(jìn)行八境湖水庫模糊綜合健康評(píng)價(jià)結(jié)果：水文水資源B1=(0.500，0.250，0.250，0，0)，庫岸結(jié)構(gòu)B2=(0.465，0.535，0，0，0)，水質(zhì)B3=(0.256，0.744，0，0，0)，生物B4=(0.500，0.500，0，0，0)，社會(huì)服務(wù)功能B5=(0.640，0.262，0，0.091，0.007)。

綜上可得，八境湖水庫健康評(píng)價(jià)=(0.451，0.491，0.034，0.022，0.002)。

2.3 結(jié)果分析

按照層次分析法的模糊綜合評(píng)價(jià)最大隸屬度原則，從準(zhǔn)則層來看，在八境湖水庫的水文水資源方面，最大隸屬度為0.500，屬于“很健康”狀況，這說明水庫年徑流量，水位等相對(duì)較穩(wěn)定，受豐水期和枯水期影響較?。灰脖砻鲙烊荼Ｗo(hù)與管理相對(duì)合理，有助于庫區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展；庫岸結(jié)構(gòu)方面，最大隸屬度為0.535，屬于“健康”狀況，這表面庫岸帶寬與植被覆蓋方面相對(duì)穩(wěn)定，得益于城市河道規(guī)劃合理與保護(hù)，而較好的庫岸結(jié)構(gòu)將有助于防洪能力的提升；水質(zhì)和生物方面均處于保持較好的狀態(tài)，均處于健康偏上的情況；社會(huì)服務(wù)功能方面，最大隸屬度為0.640，屬于“很健康”狀態(tài)，但也存在隸屬度為0.098的疾病及以下情況。綜合分析上述準(zhǔn)則層隸屬度可知(圖2)，社會(huì)服務(wù)功能是唯一存在疾病及嚴(yán)重疾病的情況，且直接導(dǎo)致八境湖水庫2.4%疾病及嚴(yán)重疾病的結(jié)果，這表明社會(huì)服務(wù)功能是八境湖水庫健康狀況的主要影響因素。

圖2 八境湖水庫健康評(píng)價(jià)結(jié)果

從八境湖水庫整體評(píng)價(jià)等級(jí)來看，該研究區(qū)內(nèi)有45.1%處于“很健康”狀態(tài)，49.1%處于“健康”狀態(tài)，3.4%處于“亞健康”狀態(tài)，2.2%處于“疾病”狀態(tài)，0.2%處于“嚴(yán)重疾病”狀態(tài)。綜合分析處于“健康”及以上狀態(tài)的占94.2%，這說明八境湖水庫整體處于一個(gè)較好健康狀態(tài)，但也存在2.4%的疾病及嚴(yán)重疾病。

上述評(píng)價(jià)結(jié)果與《2017年贛州市水資源公報(bào)》中水資源評(píng)價(jià)結(jié)論基本一致，表明該方法能較好的適用于河道型水庫健康評(píng)價(jià)，八境湖水庫總體狀況良好，水庫水環(huán)境質(zhì)量、水資源狀況、水生態(tài)多樣性等均處于較好狀態(tài)，也存在2.4%的疾病及嚴(yán)重疾病，主要表現(xiàn)在河岸緩沖帶寬不夠、人類活動(dòng)對(duì)河道型水庫影響較大等原因。隨著贛州市城區(qū)面積的不斷擴(kuò)大，八境湖水庫開發(fā)利用應(yīng)更多的考慮作為河道型水庫的特征，保護(hù)好八境湖水庫水環(huán)境質(zhì)量、水生態(tài)狀況的良好健康狀況，建設(shè)一座生態(tài)文明建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展的城市河道型水庫。

3 結(jié)論

a) 本文基于河流、湖泊健康評(píng)價(jià)基本內(nèi)涵，構(gòu)建了5個(gè)方面14 個(gè)指標(biāo)的河道型城市水庫健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用層次分析法的模糊綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)贛州市八境湖水庫進(jìn)行初步的探討性評(píng)價(jià)，結(jié)果表明： 2017年八境湖水庫總體處于健康狀態(tài)，其中社會(huì)服務(wù)功能是該區(qū)域健康狀況的主要影響因素。本研究一定程度上拓展了河流健康研究的適用性，但也存在不足，如水生生物指標(biāo)不全、研究區(qū)域的特殊性等，后期將優(yōu)化河道型水庫健康評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立更加系統(tǒng)的評(píng)價(jià)體系，進(jìn)行更加科學(xué)、準(zhǔn)確的健康評(píng)價(jià)。

b) 不定期開展此類的河流、湖、庫健康評(píng)價(jià)，將有助于相關(guān)部門及時(shí)掌握河流、湖、庫的整體健康狀況，為江西省全面推進(jìn)河、湖長制，落實(shí)國家生態(tài)文明先行示范區(qū)建設(shè)，實(shí)施生態(tài)文明建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展協(xié)調(diào)統(tǒng)一發(fā)揮重大的作用。