崇明島村鎮級生態河道評價指標體系構建及應用

曹文彪，方海洋，李建華

（同濟大學環境科學與工程學院長江水環境教育部重點實驗室，上海 200092）

文獻著錄格式：曹文彪，方海洋，李建華.崇明島村鎮級生態河道評價指標體系構建及應用［J］.浙江農業科學，2016，57（3）：414-419.

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崇明島村鎮級生態河道評價指標體系構建及應用

曹文彪，方海洋，李建華*

（同濟大學環境科學與工程學院長江水環境教育部重點實驗室，上海 200092）

文獻著錄格式：曹文彪，方海洋，李建華.崇明島村鎮級生態河道評價指標體系構建及應用［J］.浙江農業科學，2016，57（3）：414-419.

摘 要：本文基于崇明村鎮河道的特點，構建了包括河道結構形態、生物多樣性、水質環境、水利水文及河道社會功能5個方面共30項指標的生態河道綜合評價指標體系，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4號河進行實證研究。結果表明，陳家鎮4號河當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，結合各指標的權重排序發現，底棲、水生植物、河岸帶寬度等指標是此次村鎮生態河道評價的主要影響因素。本研究提出的生態河道評價指標體系及評價方法適用于村鎮級河道的現狀評估和規劃建設，用以指導河流生態化構建。

關鍵詞：崇明島；村鎮級河道；生態河道；指標體系

村鎮級河道一般是指流經農村和城鎮地區的小型河道，服務于當地人民生活和工農業發展，同時也是魚類、鳥類等多種生物的棲息地，地區發展的重要資源和環境載體。隨著我國城鎮化建設步伐的加快，農村污染加劇，村鎮級河流生態系統受到嚴重威脅，生態功能呈現退化趨勢，村鎮級生態河道構建及評價開始受到關注［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方面的研究熱點［5-7］。然而當前的河流評價指標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，關于村鎮級河道評價的研究還較少，尤其在農村地區，由于農業面源污染，生活垃圾污染以及河道渠道化改造等原因，河道生態性能退化顯著，亟須有針對性的評價體系指導地區水利建設和河道生態規劃。

當前我國水利建設進入了新的快速發展時期，國家在“十二五”末和“十三五”期間部署了172項重大水利工程，如何進行科學規劃，協調水利工程服務民生與生態環境保護，是水利和生態工作者面臨的重大課題。通過確定河道的生態評價等級，發現河道生態功能遭受破壞的薄弱環節，可以幫助管理者和施工者采取相應手段恢復河道的自然生態功能；在河道工程規劃與設計階段，指標體系亦可指導生態河道的構建，維護河流的自然風貌，發揮河流的生態服務價值。

1　研究區域與方法

1.1研究區概況

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，島內地勢平坦，河網密集，共有河道15 164條，共計9 351.75 km［8］，其中村鎮級河道占到島內河流總長度的94.01％。遍布全島的繁密水網與島域的引淡排澇水閘系統，使島內河流呈現2個特點：（1）除自然降雨外，崇明島河網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］，水質狀況同時受長江和海水的影響［10］；（2）在非引排期，內河水體與長江隔離，平坦地勢使得河流水動力嚴重不足，水體富營養化程度顯著［11］。加之近年來水資源的不合理利用，水質污染以及河道沿岸道路、城鎮建設，崇明島河網水系不斷衰減［12-14］，村鎮級河道亟須科學合理的生態規劃，使河流重新煥發活力。本文研究的4號河位于崇明島東部的陳家鎮，全長約5.2 km，自西向東貫穿陳家鎮中心，沿途經過農田、村居、集鎮和公園，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綜合評價指標體系的構建

1.2.1指標分析

基于崇明河道特點［9-11］，借鑒國內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、化學完整性角度［17］出發，同時結合崇明建設國際生態旅游島的發展戰略，增加河道水利水文基本功能指標、社會功能指標，圍繞以上5項指標群，得到反映村鎮河流結構形態、生物多樣性、水質環境、水利水文和社會功能5個方面共30項指標。

結構形態指標。在對4號河進行生態調查時發現流經農村地區的河段主要為泥土質河岸，抗沖刷能力弱，水土流失嚴重；而鎮區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，選用河道護岸形式、河岸侵蝕、河道沉積物、河道阻留結構，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構形態指標。

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

水質環境指標。結合《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002），同時鑒于崇明島內河流水環境營養鹽水平較高，氮污染嚴重的水質現狀特點，選用氨氮、總氮、總磷、濁度、電導率、溶氧以及總有機碳（TOC）作為河道水質指標。

水利水文指標。崇明村鎮級河道主要承擔引水和灌溉的功能，結合島內河流水動力不足的特點，選用防洪、排澇、流速、水量作為河道水利水文的指標。

社會服務類指標。隨著鎮區開發的持續進行，河道受人為影響越來越顯著，同時河道社會服務功能的重要性正日益突出，生態河道的構建也必須以人水和諧共處為基礎。因此，選用管理組織、生產活動類型、水面清潔度、景觀設施等作為河道社會服務類指標。

1.2.2指標權重

選用層次分析法和模糊綜合評價法相結合的評價方法，選擇向生態學、水利學、環境科學等研究領域的專家發放問卷，然后回收問卷進行數據整理，計算各專家咨詢得出的權重平均值，并進行一次性檢驗，通過后確定各要素指標的最終權重并做出排序，具體方法參考文獻［18］。

表1表明，由權重分配和排序的結果看，本次村鎮級河道評價中河道生物多樣性和河道結構形態類指標權重高于水質環境指標，這與本次村鎮級生態河道構建中注重河道物理生境保護、維護河流生態系統多樣性的理念一致［19-20］。

表1　生態河道綜合評價指標及權重層次總排序

1.2.3 評價標準

對于易定量的連續性指標，采取與之對應的標準進行等級劃分；而對于定性的離散型指標，采用專家打分法確定各項指標得分，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。結合崇明地域特色，其生態河道評語為Ⅰ河道處于自然狀態，水質極好，河道曲折多變，河床深凹有致；河道景觀自然美觀，生態系統結構完整，物種多樣性豐富。Ⅱ河道處于基本自然的狀態，顯露人工改造的痕跡，河岸結構基本穩定，水質好；河道景觀自然協調，生態環境未受到破壞。Ⅲ河道處于半自然狀態，部分河段呈現單一幾何形態，水質為Ⅲ類以上；缺乏自然景觀，河岸植被種類少，生態環境受到破壞。Ⅳ河道受到大范圍人工改造，自然河段較少，河道呈規則的弧形，河底地貌單一，水質為Ⅳ類以下；景觀不協調，河岸植被貧乏，生態環境受到較大破壞。V河道單一、筆直，人工硬質材料大量存在，水質V類或劣V類；河岸幾無植被，水生物種匱乏，生態環境嚴重破壞。崇明最終評價指標體系列表2和3。

表2　生態河道評價指標體系結構形態指標、生物多樣性指標和水質環境指標的評價標準

表3　生態河道評價指標體系水利水文指標和社會服務類指標的評價標準

2　結果與分析

案例河道4號河位于崇明島東部的陳家鎮，全長約5.2 km，自西向東貫穿陳家鎮中心，2014年5—10月在4號河區域開展3次水樣采集和現場生態調查。評價監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行生態評價（圖1）。

圖1　陳家鎮4號河段各評價斷面生境

根據模糊綜合評價的基本原理，首先建立評價目標層A= {生態河道綜合評價}，評價要素集B= {B1，B2，B3，B4，B5} = {結構形態，生物，水質，水利水文，社會功能}，評價指標集C= {C11，C12，C13，…，C54}與評語集V= {理想，良好，合格，較差，惡劣}，然后將各項指標現狀值代入，確定指標值對評語集各等級的隸屬度，構建隸屬度矩陣，最后根據各指標和要素的權重結合模糊算法因子M（·，+），分別獲得準則層和目標層評價向量，完成4號河段的模糊評判，具體方法參考文獻［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”，評價結果與生態調查的情況相符。

表4　4號河各河段評價結果

本次評價對4號河進行分段分岸評價，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，評價結果的分析以錦陳公路為例。

從準則層看，錦陳公路水利水文、生物和水質評價等級較高，為Ⅰ～Ⅲ級，說明錦陳公路河段在防洪方面現狀良好，生物棲息地環境保護和水質狀況則有進一步提高的空間，應加以重視并維護。而結構形態和社會功能指標評價等級為Ⅲ級以下，尤其是北岸水泥公路的修建，侵占了河岸帶空間，破壞了該側河岸帶自然結構形態，對河岸帶的自然生態環境破壞嚴重，當地應重視村鎮建設對河流的影響，保護河流的原始風貌。

從指標層看，30個指標中只有1個指標為等級Ⅰ（防洪指標），等級Ⅱ～Ⅲ的指標有14個，占46.67％；等級Ⅳ～V的指標有15個，占50％。說明河段受人為影響顯著，生態化程度低，各種生態價值和功能呈下降趨勢，主要表現為河流渠道化嚴重，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，人為活動影響顯著。

3　小結

研究基于生態河道的內涵，結合崇明村鎮河道的特點，構建了包括河道結構形態、生物類、水質、河道水利水文及河道社會功能5個方面共30項指標的生態河道綜合評價指標體系，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4號河進行了實證研究。

研究選取崇明島陳家鎮4號河的4個斷面：錦陳公路、新出港路、裕安橋及安振橋，進行現場生態調查以及數據采集，發現陳家鎮4號河當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，結合各指標的權重排序可以發現，底棲、水生植物等生物多樣指標、河岸帶寬度、總氮、生產活動類型、景觀設施等指標是此次村鎮生態河道構建的主要影響因素。因此，崇明島村鎮生態河道的構建應當重視河道生物多樣性保護、農業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行生態評價，以便分析河道兩岸的生態差異性，為生態河道的規劃施工提供參考。傳統水利的設計方法主要是防止自然災害，利用水土資源，而忽視了工程與河流生態系統的和諧，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，從資源開發角度看，維護好崇明本地河流的風貌，構建風景宜人的生態河道，也是崇明建設國際生態旅游島的一部分。研究建議保護自然本底較好的河段，利用河畔濕地、林地等區間，配置本土植物群落、截留面源污染、恢復生物棲息地、構建生態景觀；對人工干預嚴重的河段進行改造，拆除硬質護岸，重新創建河流深潭和淺灘序列。

研究提出的生態河道綜合評價體系適用于崇明島村鎮級河道，通過調整指標及指標權重，可以構建市縣級河道評價指標體系，為其他農業地區或中小尺度的河流評價提供參考。

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（責任編輯：張瑞麟）

通信作者：李建華，E-mai1：1eejianhua@tongji.edu.cn。

作者簡介：曹文彪（1989—），男，湖南人，在讀碩士，研究方向為河流生態修復，E-mai1：cwbdeyouxiang@163.com。

基金項目：上海市科學技術委員會科研計劃項目（13231203703）

收稿日期：2015-11-02

中圖分類號：X52

文獻標志碼：A

文章編號：0528-9017（2016）03-0414-05

DOI：10.16178/j.issn.0528-9017.20160341