小流域生態清潔程度綜合評價方法探析

周奕琦，于文華，戴雅奇，鄢亞軍

(上海市水利工程設計研究院有限公司，上海 200061)

生態清潔小流域是指以流域為單元，統一規劃，綜合治理，治理措施與當地景觀相協調，遵循自然規律和生態法則，基本實現流域內資源的合理利用和優化配置、人與自然和諧相處、經濟社會可持續發展及生態系統良性循環。[1-3]

早在2006年1月，水利部舉辦生態清潔型小流域治理工作座談會上提出了新時期如何治理生態清潔型小流域的要求，即從經濟快速發展與人民對改善生態環境的迫切要求出發，在指導思想上堅持人與自然和諧相處的理念，把水生態環境、人居環境、景觀建設、產業結構等內容引入到小流域綜合治理當中[4]。2016年水利部又提出了生態清潔小流域的建設標準與要求。此后，全國各地開展實施了一系列的試點工程，在治理模式、試點工程建設實施等方面取得了一定成績[5]。然而對于如何評價小流域生態清潔狀況，目前雖然已有不少評價體系的研究[6-7]，可以從多種指標來分析小流域的生態清潔程度，但只能比較小流域某些方面的情況，而對于如何客觀準確地綜合評價小流域整體的生態清潔程度，目前還沒有形成較為完善、統一的標準。

系統、全面地評價一個地區內小流域的生態清潔狀況，為該地區生態清潔小流域建設的重要基礎和前提。通過對地區內各小流域生態清潔程度進行分析，按照一定規則評分進行排序后，可以確定出各小流域治理的緊迫程度，作為主管部門資金進度安排的參考依據。同時，在對小流域進行治理后，也可以通過對小流域的生態清潔程度進行綜合評價，了解治理效果，總結治理經驗。因此，如何科學合理的確定出小流域生態清潔程度的綜合評價非常重要。

1 綜合評價方法和思路

1.1 指標選擇

生態清潔小流域評價指標體系是判斷小流域生態清潔程度的重要基礎，目前國內各省市已有不少研究，上海市根據SL534—2013《生態清潔小流域建設技術導則》要求并結合自身特點和實際情況，提出了四類共11項指標[8]，分別為水質評價指標、水土流失治理評價指標、污染控制和治理評價指標、水系治理評價指標。水質評價類包含指標為小流域區域水質；水土流失治理評價類包含指標為土壤侵蝕強度、林草面積占比、水土流失綜合治理程度；污染控制和治理評價類包含指標為每年化肥使用量、生活污水處理率(城鄉)、工業廢水達標排放率、規模化養殖污水處理率、生活垃圾無公害化處理率；水系治理評價類包含指標為河湖面積達標率、河湖水系生態防護比例。

1.2 指標權重的確定

綜合評價生態清潔小流域狀況，需要綜合考慮各項指標，而各項指標對于生態清潔小流域的重要性不同，需要對各項指標的重要性進行定量分析，量化區分其影響大小，因此需要賦予各指標權重。

指標權重的確定方法有很多種，主要包括專家調查法(德爾菲法)[9]、模糊綜合評價法[10]、BP神經網絡法[11]等。其中模糊綜合評價法在指標集個數較多時，容易出現超模糊現象造成評判失敗；BP神經網絡法的收斂速度慢，算法需要較長的培訓時間；而專家調查法操作簡便，且能避免某些權威造成的影響[12]。考慮到生態清潔小流域的指標較多，采用專家調查法較為合適，對其結果難以剔除非專業領域方面專家意見的問題，只需注意挑選出對生態清潔小流域方面富有研究經驗的專家來進行評定，即可克服。

1.3 指標賦分

不同指標的量綱不同，無法直接比較，因此對各指標需要采取統一的評分體系，本文評分為100分，根據每個指標的特征從0到100劃分評分區間。

上海市根據SL534—2013要求和區域主要功能定位的需求，將生態清潔小流域分為四類，分別為水源保護型生態清潔小流域、綠色發展型生態清潔小流域、都市宜居型生態清潔小流域、美麗鄉村型生態清潔小流域。對于各種類型的生態清潔小流域，各項指標的標準值有所差異，因此評分時需根據小流域的類型，以指標現狀值與對應指標值的差值來劃分等級。

1.4 綜合得分

將各個小流域的各項指標評分Wki乘以對應的權重Ai后相加，即可得到某小流域的生態清潔度的綜合得分Wk。即：

(1)

式中，n—指標個數，k—小流域編號。

根據式(1)可以得到各個小流域的綜合得分W1、W2、W3……，根據該得分，可以判斷各個小流域的生態清潔狀況，并以此為基礎進行排序。

2 綜合評價案例

2.1 區域概況

評價區位于上海市東部，地處中國沿海開放地帶的中點和長江入海口杭州灣北岸的交匯處，是長江三角洲東緣的一塊三角地，由吳淞口向南呈扇形展開，屬江海沖積平原，由長江流沙不斷淤積，經江海潮流長期相互作用逐漸連片孕育成陸。該區位地處北亞熱帶南緣東亞季風盛行的濱海地帶，屬海洋性氣候，四季分明，降水充沛，光照較足，溫度適宜，年平均氣溫16.2℃，年平均降水量約1100mm，雨日約131d。屬于平原感潮河網地區，外圍系黃浦江與長江口、杭州灣水域環抱，水位易受沿江沿海潮汐影響。目前外圍控制工程已基本建成。本文選取其中24個鎮，每個鎮為一個生態清潔小流域，對其生態清潔現狀進行評價。

2.2 確定指標權重

對生態清潔小流域的11項指標的重要性進行量化，采用確定因素權重的專家調查法。邀請10位生態清潔小流域規劃相關領域的專家，采取獨立填表的形式，對生態清潔小流域的11項指標的重要性做出權數判定。

預先給定每項指標的方差需小于等于0.001。將各專家判定的權數進行整理和統計分析后得出，各項指標的方差值最大為0.0007，小于0.001，滿足要求，故將每項指標的平均值作為最后確定出的權重，見表1。

表1 生態清潔小流域指標權重系數表

從表1中可以看出，小流域區域水質的權重最大，即專家普遍認為對于生態清潔小流域而言，水質是最關鍵的評價指標。

2.3 各項指標賦分

對各個小流域的11項評價指標進行賦分，采用區間賦值法。對于已達標的指標，評分為100分；未達標的指標，根據現狀值與目標值的差值，確定區間，賦予相應的分數。賦分的標準應該針對各項指標的特性及各種流域類型的不同來制定。本文中選取的24個生態清潔小流域僅涉及綠色發展型、都市宜居型及美麗鄉村型，其主要評價指標值見表2。

表2 24個生態清潔小流域主要評價指標

由于評價指標有正向和逆向之分，其中，正向指標的數值與小流域的生態清潔程度成正相關，例如小流域區域水質、林草面積占比等，負向指標的數值與小流域的生態清潔程度成負相關，如每年化肥施用量等，在評分時，正向指標越大分數越高，負向指標越小分數越高。具體每一項指標的評分標準計算方法如下[13-15]。

2.3.1小流域區域水質

由于上海市河網水系特點是河河相連、密布成網，對于區域水質，以流域內水質達標的河道數量占所有河道數量的比例來作為小流域區域水質的評分標準，比例越高，分數越高。

2.3.2土壤侵蝕強度

以土壤侵蝕強度達標區域的面積占總面積的比例作為評分標準，比例越高，分數越高。

2.3.3林草面積占比

以林草保存面積占宜林宜草面積的比例與指標值的差值作為評分標準，差值越大，分數越低。

2.3.4水土流失綜合治理程度

以水土流失治理達標面積占水土流失總面積的比例與指標值的差值作為評分標準，差值越大，分數越低。

2.3.5每年化肥施用量

以小流域內每年單位面積化肥施用量超出指標值的量作為評分標準，超出值越多，分數越低。

2.3.6生活污水處理率(城鄉)

以城鄉生活污水的處理率與指標值的差值作為評分標準，差值越大，分數越低。

2.3.7工業廢水達標排放率

以工業廢水達標排放率作為評分標準，達標率越高，分數越高。

2.3.8規模化養殖污水處理率

規模化養殖污水處理率包括畜禽養殖糞污資源化綜合利用率和水產養殖尾水達標排放率兩部分，以兩者與指標值差值的平均值，作為該項評分的依據，差值越大，分數越低。

2.3.9生活垃圾無公害化處理率

以生活垃圾無公害化處理率作為評分標準，處理率越高，分數越高。

2.3.10河湖面積達標率

以河湖面積占流域面積的比例與該小流域內規劃水面率的差值作為評分標準，差值越大，分數越低。

2.3.11河湖水系生態防護比例

以采取生態護岸的長度占總護岸長度的比例與指標值的差值作為評分標準，差值越大，分數越低。

根據以上標準，劃分出的生態清潔小流域分級賦分標準，見表3。

表3 生態清潔小流域指標分級賦分標準

2.4 生態清潔程度綜合得分

將各個鎮的各項指標分數分別乘以權重，得到各項指標的加權得分后求和，即可得出各個鎮的生態清潔程度綜合得分，如圖1所示。

圖1 各鎮生態清潔程度綜合得分圖

2.5 結果分析

從圖1綜合得分來看，有12個鎮的得分在90分以上，10個鎮的得分在80～90分之間，80分以下的鎮有兩個。80分以下的兩個鎮的小流域生態清潔程度較低，治理緊迫程度較高，建議其生態清潔小流域治理工作優先開展。

3 結語

本文提出了一套定量評價小流域整體生態清潔程度的方法，并以上海市某區為例，對其內的24個小流域的生態清潔程度進行了評分及排序，依據該排序可以判斷治理的緊迫程度，為該區的生態清潔小流域治理工作的進度安排提供參考。該思路可以為其它區域生態清潔小流域治理工作安排提供借鑒，但在應用過程中，各個地方的指標選取及打分標準需要結合當地的實際情況進行，才能使得評價結果更加客觀準確。