清原縣渾河河道采砂影響程度綜合評價

呂 明

(清原滿族自治縣水利事業服務中心，遼寧 撫順 113300)

0 引 言

近年來，清原縣及其周邊地區經濟建設的快速發展，帶動建筑業及相關產業對砂石的需求量與日俱增，采砂規模越來越大。通過加大監察、審批和管理力度，基本杜絕了該地區無序濫采亂挖現象，但是在經濟利益的驅使下部分河段仍存在偷采、超采和廢渣回棄河道等現象，使得河道自然形態發生明顯的改變，并對河床穩定性產生不利影響，局部河勢呈惡化趨勢，水生物的繁殖棲息環境破壞、水體功能退化和河水水質下降等問題日趨突出，對河道防洪安全與人類生存環境造成嚴重威脅[1-2]。若能夠將河道采砂與航道疏浚、河流治理等有效結合，不僅可提升河道的行洪能力和經濟效益，而且可以優化調整城市間的供水狀況及水上交通航運條件，對改善城市水質、疏通淤塞河道等發揮著積極作用。因此，河道采砂屬于一項帶有利、弊雙重屬性的活動。以往針對河道采砂的有關研究，一般側重于河流狀態受采砂行為的影響分析，研究方法以數學模型和物理試驗模擬等為主，而從適度性控制的角度探討河道采砂行為的研究還鮮有報道。所以，為了更加合理的控制河道采砂行為，形成一套普遍適用、成熟完善的河道采砂影響評價體系非常有必要。

1 河道采砂影響程度評價體系

1.1 評價指標的選取原則

河道采砂行為屬于一項涉及人類活動、水生生物和水資源系統等多方面要素的復雜過程，各要素均可在一定程度上對采砂活動產生制約作用，與此同時河流系統也會做出自我適應性調整和反饋響應，不同系統之間的要素也存在相互影響、互相作用的復雜關系。為了更加科學、全面、客觀的反映河道采砂影響程度，評價指標的選取應遵循前瞻性、簡易性與可操作性結結合、獨立性與穩定性結合、靜態與動態結合、代表性與綜合性結合、層次性與系統性結合、客觀性與科學性結合等原則。

1.2 綜合評價框架體系

河流水生態服務功能和自然生態環境系統受河道采砂活動的影響作用，可通過綜合評價采砂影響程度來衡量，這也是統一評價內在作用要素和外在形式因子的根本途徑。所以，從衡量的面上分析，評價指標體系應覆蓋河流系統的反饋響應和影響程度兩個層面；從層次的角度認為，綜合評價體系應涉及深層作用因子和表層要素；而從內容上來說，應包括人類活動、水生生物和水資源系統三大要素及其所對應的因子[3-4]。

因此，文章考慮評價工作的簡易性、可操作性和采砂影響的關聯性及多層次性特征，按照以上原則和層次分析法的思想構建梯階層次框架體系，如表1所示。該結構體系覆蓋4個層級，從下而上依次為指標層、要素層、影響層和目標層。

表1 河道采砂影響程度綜合評價體系與權重

其中，合理的設置和提出影響層為該評價體系構建的關鍵環節，以往研究比較注重于評價目標受各影響因子的影響作用，未考慮河流系統的自我恢復、調整和適應的反饋響應過程，即直接設置準則層或因素層來反映河道采砂的影響程度。而實際的采砂活動中，河流本身的調整對影響的反向緩解作用和采砂活動對河流的正向影響相輔相成，單一的片面評價為不科學、不準確的。例如，對于自我調控能力、自身活力和健康發育狀況均較強的一條河流而言，一定比例的河流來水量的減少其影響程度較非健康態或處于亞健康態的河流存在較大差異。所以，文章所構建綜合評價體系既考慮了河流自適應與恢復調整能力對采砂活動影響的反向作用和水系統自身健康發育狀態，同時考慮了河流系統受河道采砂的影響，這主要體現在該體系增設了影響層，以實現綜合評價河流系統受河道采砂的影響作用，即納入了河流系統自恢復與適應調整能力和水系統健康狀態。

從整體結構的角度分析，該體系綜合考慮了河流系統的反饋響應反向作用和河道采砂活動對河流系統的正面作用影響，其中指標層覆蓋了河流系統的內在作用因子和外在形式的變化因子，即河流水質的改變，人類飲用水和水生生物影響等指標。該體系從表層現象到深層作用的角度系統了采砂活動對河流系統的影響程度，且較其它評價體系而言設定的評價因子和參數更加簡練、概括，具有較強的可操作性和針對性。所以，所搭建的綜合評價體系能夠科學、全面的反映河道采砂的影響作用，保證評價結果的科學合理性。

1.3 確定權重與指標量值

1.3.1 權重的求解

評價體系中指標層和要素層的各項因子權重為主、客觀綜合權衡的結果，這也是客觀反映指標本質和決策者主觀判斷的重要內容。權重的求解主要取決于決策者對指標的重視程度、因子值的可靠程度及其在決策過程中的重要地位，采用統計的方法一般難以定量確定指標權重，事實上在還沒有進入定量規律研究某些因子權重的條件下，對指標權重運用統一的定量法確定還缺乏科學的理論依據。綜合考慮某些復雜的相關因素作用，實際中一般選用定性分析與決策者經驗相結合的方法，通過定性描述確定這些指標的權值。

綜合評價體系中各項因子權重處于0-1區間，指標層和要素層中各項因子權重的累加之和均為1，參評因子的權值越大則其對評價結果的貢獻率越高；另外，考慮到人類生產活動和河流自然環境變化屬于河道采砂行為的主要影響方面，當前比較容易量化和深入認識人類各種生產活動和河流自然環境受河道采砂的影響程度，而關于水生生物認識較為薄弱，為滿足結果合理性和評價可操作性要求，可將因素層人類影響和河流影響賦予較大的權值，適當降低水生生物的權重。

1.3.2 指標量值確定

通過合理預測和科學模擬各采砂方案的河道演變特征，準確提取各要素的量值，然后利用當前應用比較常熟的方法和模型模擬河道演變，借助定量分析的方法和環境水力學生態模型預測生態環境變遷及河流水質變化相關數據。根據河道改變與影響距離程度、模擬分析后的有關數據，將定量分析與經驗推論相結合最終確定各參評因子的具體量值，指標量值越大則其影響河流系統的程度越小。

2 綜合評價

2.1 區域概況

清原縣渾河道砂石資源比較豐富，枯水期大部分河灘裸露，采砂作業條件良好，其中機械開采、攔網篩分為普遍選用的采砂作業方式。該河道采砂規劃分為上游段、下游段規劃區，共劃定2個保留區、9個禁采區和8個可采區，可采區平均采深為0.6m，寬度為30-120m，規劃期為2017-2010年。規劃期內可采區年度控制采砂量為25萬m3，控制采砂總量為100萬m3。由于經濟利益的驅使，個別采砂業主違規開采、超量開采的現象時有發生，實際開采量遠遠大于審批的采砂數量，近幾年通過加強執法巡查和采砂管理，在一定程度上有效控制了違法采砂的行為，但河道采砂仍存在以下問題：①貫徹落實新實行的河道管理條理力度不夠，應加大對新條理的宣傳貫徹落實力度，把各項規定真正落到實處。②雖然建立了河道采砂規劃、拍賣及砂場審批制度，但違法采砂現象時有發生，規劃采砂段，偷采、亂采行為時有發生，有些砂坑回填和棄料平整、清除不到位，且常伴有在堤防保護范圍內取砂行為，對河道行洪安全造成很大威脅[5-7]。

渾河河道受采砂活動的影響總體體現在以下幾方面：①河勢穩定性，采砂對規劃河流整體平面形態影響較小，但對規劃河流縱向變化影響較大。②防洪安全性，采砂降低了河槽底高程，增加了河道的行洪斷面和泄洪能力，在某種程度上有利于行洪。③水生態與水環境，河道采砂勢必使河床水面下降，這會影響到河岸動、植物水源的供應，使河道涵養水源的能力大幅度下降；對周邊環境也會產生一些影響。④涉河工程運行方面，規劃設定各涉河工程安全保護范圍禁采，不會對涉河工程的安全和正常運行構成威脅[8-9]。

2.2 綜合評價模型

根據各項參評因子的評分值和層次分析法獲取的權重值，利用以下公式求解綜合評價指數值，即：

(1)

式中：m、k為河道采砂方案和待評價河道的編號；βk、αk為河流系統自恢復調整與適應能力系數和河流系統健康狀態系數；λi、λij為要素層i的權重值及其下屬參評因子j的權重；n為指標層中參評因子個數；Mj為要素層i中評價因子j關于m號采砂方案的評分值，采取百分制確定Mj值，具體見表1。

根據河道采砂活動對河流系統的影響程度以及評價體系獲取的綜合評價指數，將其影響程度劃分為1級(惡劣)、2級(一般)、3級(良好)三個等級，所對應的綜合指數取值區間為0.0-0.3、0.3-0.7、0.7-1.0。因此，可將河道采砂影響按照臨界閾值0.3、0.7劃分為5個范圍，如圖1所示。

圖1 河道采砂影響分區

從圖1可知，河流系統開發利用程度較低時，若綜合指數位于[0,0.3)范圍，該條件下河道采砂屬于微度影響，此時無法滿足河道航運和地方建設的發展要求；若綜合指數位于[0.3,0.7)范圍，該條件下河道采砂屬于輕度破壞影響，雖然河流生態環境不會受到采砂活動的破壞作用，但河流系統總體處于較低的開發利用水平，所以難以充分發揮河流的社會服務功能；若綜合指數位于[0.7,1.0)范圍，該條件下河道采砂屬于最佳影響，河道采砂活動在充分發揮其社會服務功能的同時也不會對自然生態環境產生破壞影響[10]。

同理，河流系統開發利用程度較高時，若綜合指數位于[0,0.3)范圍，該條件下河道采砂屬于嚴重過渡影響，該條件下采砂活動對人類的生產發展、正常生活以及河流系統生態環境產生極為不利的影響，對此應堅決制止采砂活動；若綜合指數位于[0.3,0.7)范圍，該條件下河道采砂屬于重度破壞影響，該條件下采砂活動在一定程度上能夠對生態環境產生破壞作用，但還不至于導致河流系統的生態失衡，對此應合理調整和控制采砂活動；若綜合指數位于[0.7,1.0)范圍，該條件下河道采砂屬于最佳影響，量值越高則綜合影響越好。

2.3 結果分析

根據表1各指標評分值和層次分析法確定的權值，利用公式(1)綜合評價清原縣渾河河道采砂影響程度，結果顯示該河流系統的開發利用程度較低，綜合評價指數為0.45。按照以上分析情況，河道采砂隸屬于輕度破壞影響區間，河流生態環境雖然不會受到采砂活動的破壞作用，但由于其總體處于較低的開發利用水平，所以難以充分發揮河流的社會服務功能。為了使得河道采砂能夠達到最佳影響區，應結合實際情況優化調整當前的采砂方案，從而獲取能夠進入最佳影響區的新方案，由此實現采砂活動的科學控制、采砂方案的合理設計和評價體系的良好運行。

3 結 論

目前，河道采砂控制及其影響評價已成為學術界和工程領域的重要研究課題之一，文章考慮河流系統自我恢復、調整能力和水系統健康狀況構建評價體系。通過歸納總結河流反饋影響情況和河道采砂影響各方面因素，按照層次分析框架結構構建多要素多層次評價體系，可為科學控制采砂活動、優化設計采砂方案提供科學的指導，未來仍需要進一步量化和細化各影響指標量值、參評要素權重以及河流發育演變狀況，更加客觀、準確的評價河道采砂的影響程度。