河流岸線保護與開發(fā)利用現(xiàn)狀評估
——以招蘇臺河為例

韓 琪，趙進勇，王 琦，楊大杰，張 晶，彭文啟

(1.中國水利水電科學研究院，北京 100038；2.濟南大學水利與環(huán)境學院，山東濟南 250022；3.清華大學環(huán)境學院，北京 100084)

河湖岸線是指河流兩側、湖泊周邊一定范圍內(nèi)水陸相交的帶狀區(qū)域，它是河流、湖泊自然生態(tài)空間的重要組成。岸線邊界線是指沿河流走向或湖泊沿岸周邊劃定且用于界定各類岸線功能區(qū)垂向帶區(qū)范圍的邊界線，分為臨水邊界線和外緣邊界線[1]。近年來，忽視河湖保護、違法圍墾江河、擠占河道、蠶食水域、濫采河砂等問題突出，嚴重威脅著防洪安全、供水安全、生態(tài)安全。2016年，中共中央、國務院印發(fā)《關于全面推行河長制意見》，明確加強河湖水域岸線管理保護是全面推行河長制的六大任務之一，對于水域岸線等水生態(tài)空間嚴加管控，對于河湖管理范圍依法劃定，同時，也要落實岸線分區(qū)管理要求。2019年3月，水利部組織制定并印發(fā)了《河湖岸線保護與利用規(guī)劃編制指南(試行)》，要求各地要高度重視岸線規(guī)劃編制工作。開展河湖管理管護范圍劃界確權，編制河湖水域岸線保護與開發(fā)利用規(guī)劃，劃定岸線功能分區(qū)，是加強岸線空間管控的重要基礎，是推動水域岸線有效保護和合理利用的重要措施。

在國內(nèi)，20世紀80年代末開始對岸線資源有所研究[2]，對于大江大河的岸線資源開發(fā)及利用評價方面的研究較多，且大部分都集中于港口岸線資源的評價，河湖岸線評價尚無明確方法。馬榮華等[3]以岸前水深、岸線穩(wěn)定性、岸前陸域?qū)挾纫约鞍毒€水域?qū)挾茸鳛樵u價因子，通過GIS疊加分析獲取岸線的綜合評價單元，應用因子賦分的方法對長江江蘇段每一單元岸線進行綜合評價；常文倩等[4]采用PSR模型構建河道岸線資源評價指標體系，從社會經(jīng)濟、自然環(huán)境和開發(fā)利用的現(xiàn)狀來分析河流現(xiàn)狀，耦合層次分析法和熵權法確定評價指標綜合權重，建立模糊優(yōu)選模型評價黃沙港河道岸線資源；張慧君[5]建立了長江下游岸線資源可持續(xù)利用評價指標體系，從岸線的自身條件、岸線開發(fā)對經(jīng)濟社會以及生態(tài)系統(tǒng)的影響進行了綜合評價；張晶等[6]從影響河流生態(tài)系統(tǒng)的生境、生物和人類活動要素出發(fā)，構建水質(zhì)特性、水文特性、生物特性、河流地貌特性及社會經(jīng)濟特性5個方面、涵蓋36項指標的全國河流健康評價全指標體系，并且將每個指標分為5個等級進行合理評價。從中國近幾十年岸線的評價研究看，更多研究者將評價目標主要集中于港口利用及生產(chǎn)發(fā)展，而關于人類社會生活建設、旅游景觀開發(fā)及生態(tài)環(huán)境的保護等方面關注較少。河流岸線評價是岸線保護與開發(fā)利用規(guī)劃工作的基礎，是進行岸線保護措施合理布局的重要內(nèi)容。因此，系統(tǒng)確定河流岸線評價方法非常必要，尤其是近年來不斷開展的河流岸線規(guī)劃編制工作，制定合理系統(tǒng)的岸線評價方法迫在眉睫。本文以北方平原河流——招蘇臺河為例，從地貌形態(tài)、生物與水環(huán)境及社會經(jīng)濟特性3個方面進行評價，成果以期為梨樹縣黑土地保護利用提供良好的水生態(tài)支撐和基礎，為水土資源的協(xié)同保護和有效利用提供依據(jù)，同時也為河流岸線的合理布局、科學保護提供依據(jù)。

1 評價體系構建

1.1 評價方法

河流岸線的保護與開發(fā)利用現(xiàn)狀分析評價是以現(xiàn)狀調(diào)查資料為基礎，從岸線保護與開發(fā)利用角度出發(fā)，分析岸線的保護與開發(fā)利用現(xiàn)狀對社會經(jīng)濟、防洪安全、河勢穩(wěn)定、生態(tài)環(huán)境的保護及其他影響，綜合地貌形態(tài)、生物、水環(huán)境及社會經(jīng)濟特性方面，構建岸線保護與開發(fā)利用現(xiàn)狀評價指標體系，并賦予指標相應權重，同時運用ArcGIS軟件，結合空間數(shù)據(jù)疊加分析，將岸線現(xiàn)狀保護與利用程度分等展示，定量評價岸線現(xiàn)狀保護與利用情況，為提出河流岸線的有效利用、科學保護、合理布局提供依據(jù)。技術路線如圖1所示。

圖1 技術路線圖Fig.1 Roadmap of Technology

1.2 評價指標體系構建

1.2.1 評價指標體系建立

岸線的有效保護和合理利用對河流的演變、河流的生態(tài)環(huán)境以及對沿岸地區(qū)生態(tài)文明建設和經(jīng)濟社會發(fā)展具有重要的作用，人類社會發(fā)展與河流演變息息相關，人類活動不停地對河流產(chǎn)生干擾又依賴于河流，這種空間上的共存和疊加也使得指標體系需要綜合考慮多方面因素。依據(jù)生態(tài)水工學基本原理及方法，遵循“系統(tǒng)性、科學性、完備性與可行性相結合”的原則，建立綜合考慮地貌形態(tài)、生物、水環(huán)境、社會經(jīng)濟特性于一體的岸線保護和利用狀況評價指標體系，由目標層、準則層及指標層構成，總共包括3個準則層、15個指標因子。其中，河勢穩(wěn)定性、濕地保留率、河岸帶植被覆蓋度、水功能區(qū)水質(zhì)達標指標、自然地貌保護率、物種多樣性、項目審批和管理情況為正向指標，主要表征岸線保護程度；土壤侵蝕強度、岸前水深、岸前水域?qū)挾取毒€后方陸域條件、岸線利用率、水資源開發(fā)利用率、河岸帶人工干擾程度、河流連通阻隔程度為逆向指標，主要表征岸線開發(fā)利用程度。具體含義及量化標準如表1所示。

表1 岸線保護與開發(fā)利用現(xiàn)狀評價指標及量化標準Tab.1 Evaluation Indices and Quantitative Standards of Shorelines Protection, Development and Utilization

1.2.2 評價指標權重分析

層次分析法(analytic hierarchy process，AHP)是目前在確定指標權重過程中應用最廣的一種方法[11]。AHP建模大體分為2個步驟：①構造判斷矩陣,邀請生態(tài)功能區(qū)劃專家進行指標間兩兩重要性的判評，構建的判斷矩陣C，矩陣C的最大特征根λmax和其對應的特征向量為ω，滿足Cω=λmaxω，特征向量ω的分量就是各生態(tài)因子的權重；②一致性檢驗。相關計算如(1)～式(2)。

CR=CI/RI

(1)

(2)

其中：CI——度量判斷矩陣偏離的一致性指標；

λmax——矩陣的最大特征根；

n——矩陣階數(shù)；

RI——平均隨機一致性指標,根據(jù)n的取值，查表得RI[11]。

當CR≤0.1時，認為矩陣C的不一致性可以接受，即計算得出的權重值可靠；反之，則需要重新調(diào)整判斷矩陣。

1.2.3 評價指標等級劃分

根據(jù)岸線保護與開發(fā)利用評價指標體系，評估指標綜合賦分值確定賦分結果，并將其劃分為一級～五級，具體劃分如表2所示。

表2 岸線保護與開發(fā)利用評價等級劃分Tab.2 Grading of Shorelines Protection, Development and Utilization

2 研究區(qū)域概況

2.1 自然地理概況

招蘇臺河是遼河左岸一級支流，發(fā)源于吉林省四平市十家堡鎮(zhèn)王相村土門嶺，于梨樹縣喇嘛甸鎮(zhèn)六家子村出境匯入遼河，全長為212 km，水系面積為0.46萬km2。本次研究范圍為吉林省四平市梨樹縣境內(nèi)的招蘇臺河干流河段，即招蘇臺河六家子村斷面下游(地理坐標為123°59′06″E，43°18′28″N)至王相村上游段(地理坐標為124°41′06″E，43°10′40″N)，河道中心長度為123 km，梨樹縣境內(nèi)水系面積為1 839 km2，占全縣總面積的27.0%，比降為0.6‰，河槽寬為3～20 m。

2.2 岸線利用現(xiàn)狀分析

招蘇臺河位于遼東丘陵與遼河平原接壤區(qū)域，上游段發(fā)源于哈達嶺北麓荒頂山，上三臺水庫下游區(qū)段進入遼河平原區(qū)，下游于遼寧省境內(nèi)昌圖縣匯入遼河干流。梨樹縣招蘇臺河干流共有3個水功能區(qū)。其中，一級區(qū)劃為2個開發(fā)利用區(qū)和1個緩沖區(qū)；二級區(qū)劃將2個開發(fā)利用區(qū)劃為1個飲用水源區(qū)和1個農(nóng)業(yè)用水區(qū)，水功能區(qū)水質(zhì)均已達標。河流上游建有一座上三臺水庫，為多年調(diào)節(jié)的中型水庫，水庫上游段建有水源涵養(yǎng)林，下游建有一座中型水閘以及2座在建水閘，區(qū)域內(nèi)涉及的保護區(qū)主要為吉林梨樹縣偏臉城遺址及規(guī)劃河流濕地2處，皆位于農(nóng)業(yè)用水區(qū)；部分河段沿岸建有護岸工程及險工治理，且在城區(qū)段規(guī)劃建設堤防，但是現(xiàn)有防洪基礎設施薄弱，防洪能力較低，未受到防護的河段岸坡仍然受洪水侵蝕，較為嚴重，究其原因多為岸線的保護與開發(fā)利用不合理。岸線保護與開發(fā)利用現(xiàn)狀如圖2所示。

目前，梨樹縣段招蘇臺河左岸緩沖區(qū)岸線長度為24.745 km，農(nóng)業(yè)用水區(qū)岸線長度為89.329 km，飲用水源區(qū)岸線長度為14.763 km，左岸岸線總長為128.837 km，左岸利用長度為48.003 km，利用率為37.3%。右岸緩沖區(qū)岸線長度為35.802 km，農(nóng)業(yè)用水區(qū)岸線長度為78.042 km，飲用水源區(qū)岸線長度為17.774 km，右岸岸線總長為131.618 km，右岸利用長度為37.413 km，利用率為28.4%。

3 評價指標計算與結果分析

3.1 評價指標的選取與權重分析計算

評價單元按照不同的水功能區(qū)，縱向上將河流劃分為緩沖區(qū)段、農(nóng)業(yè)用水區(qū)段及飲用水源區(qū)段，農(nóng)業(yè)用水區(qū)段分為農(nóng)業(yè)區(qū)段、(規(guī)劃)城區(qū)段，橫向上岸線邊界線中，臨水邊界線以河道主槽上口為界，外緣邊界線無堤防段以現(xiàn)有河道管理范圍劃界定樁成果為基線，有堤防段以堤防管理范圍外緣線確定。依據(jù)招蘇臺河岸線保護與開發(fā)利用現(xiàn)狀、河道現(xiàn)狀及其他方面，在地貌形態(tài)標準層中選取河勢穩(wěn)定性、濕地保留率2個指標因子；生物與水環(huán)境標準層中選取河岸帶植被覆蓋度、水功能區(qū)水質(zhì)達標指標、自然地貌保護率3個指標因子；社會經(jīng)濟特性標準層中選取岸線保護程度、水資源開發(fā)利用率、河岸帶人工干擾程度、河流連通阻隔程度、項目審批和管理情況5個指標因子。

運用層次分析法構建層次結構模型，邀請包括水域生態(tài)環(huán)境、水資源保護、生態(tài)治理與修復等其他專業(yè)領域的10位專家以及5位政府相關部門專家成立專家組，并向每位專家發(fā)打分問卷，由各位專家針對準則層、指標層的重要性進行比較，按1～9標度法賦分。綜合專家打分結果，構建判斷矩陣，且進行一致性檢驗，并最終確定各層級的權重，如表3所示。

表3 不同區(qū)段賦分指標權重Tab.3 Assign Index Weight of Different Sections

3.2 指標評價計算結果與分析

(1)指標計算結果

依據(jù)前文評價指標體系及其量化標準(表1)以及河道現(xiàn)狀，綜合評價梨樹縣段招蘇臺河干流岸線保護與開發(fā)利用程度。根據(jù)招蘇臺河現(xiàn)狀資料，綜合地貌形態(tài)、生物與水環(huán)境評價及社會經(jīng)濟特性評價三方面，依次對各指標進行分析并賦分，并對每個指標進行賦分加權計算，綜合賦分確定岸線保護與開發(fā)利用狀況，計算結果如表4所示。

表4 招蘇臺河干流岸線保護與開發(fā)利用程度評價結果Tab.4 Evaluation Results of Protection, Development and Utilization of Main Shorelines of Zhaosutai River

(2)ArcGIS空間數(shù)據(jù)疊加結果

建立各區(qū)段岸線的指標等級數(shù)據(jù)庫，運用ArcGIS軟件的數(shù)據(jù)空間疊加功能，根據(jù)因子疊加質(zhì)量的變化趨勢劃分等級分布區(qū)，最終得到招蘇臺河梨樹縣段岸線保護與開發(fā)利用程度等級分布(圖3)。

圖3 招蘇臺河(梨樹縣段)岸線保護與開發(fā)利用程度等級分布Fig.3 Ranked Distribution of River Shorelines Protection, Development and Utilization in Zhaosutai River (Lishu County Section)

(3)結果分析

評分結果顯示飲用水源區(qū)段得分最高，該區(qū)段岸線保護與開發(fā)利用程度等級為一級，在4個區(qū)中岸線保護與開發(fā)利用程度最好。根據(jù)每項指標的評分結果，該段雖然有一定程度的利用，但主要以保護為主，且此段河勢較為穩(wěn)定，保護程度也較好。因此，此段目前已進行適當開發(fā)利用，后續(xù)需以保護為主。

農(nóng)業(yè)區(qū)及(規(guī)劃)城區(qū)段得分在所有區(qū)段中較低，(規(guī)劃)城區(qū)段得分最低，這兩區(qū)評估等級為三級，開發(fā)利用程度相對高。根據(jù)每項指標的評分結果，此段岸線自然地貌保留較好，且生物與水環(huán)境方面指標情況較好，但是此段河道蜿蜒，河道沖刷嚴重，河勢相對不穩(wěn)定，且有多處支流匯入處，尤其城區(qū)段人工干擾強度較大，后續(xù)應加強岸線保護，落實區(qū)段監(jiān)管工作。

緩沖區(qū)段得分在所有區(qū)段中得分較低，評估等級為二級，岸線保護與開發(fā)利用程度適中。根據(jù)每項指標的評分結果，此段連通性較好，河勢較為穩(wěn)定，但岸線利用率、人工干擾程度較高，后續(xù)工作應控制岸線的開發(fā)利用，維持出境斷面水質(zhì)安全后續(xù)應加強管控。

4 結論

加強河湖水域岸線管理保護是全面推行河長制的六大任務之一，嚴格管控水域岸線等水生態(tài)空間，對河湖管理范圍進行依法劃定，落實岸線分區(qū)規(guī)劃，強化岸線的保護和節(jié)約利用。本文以招蘇臺河為例構建岸線保護與開發(fā)利用現(xiàn)狀評價指標體系，并進一步數(shù)據(jù)分析，為推進岸線的有效保護和合理利用提供了強有力的數(shù)據(jù)支撐。

(1)提出岸線保護與開發(fā)利用現(xiàn)狀評估方法，并以15個相關指標因子及其量化標準，構建岸線保護與開發(fā)利用現(xiàn)狀評價指標體系，為后續(xù)指標體系運用的科學性及準確性提供依據(jù)。

(2)以招蘇臺河(梨樹縣段)干流為例，從地貌形態(tài)、生物與水環(huán)境、社會經(jīng)濟特性3個角度出發(fā)，選取關鍵指標進行定量定性研究。根據(jù)AHP法將選取的相關指標進行權重分配，以各指標賦分結果進行加權分析得出結論，以ArcGIS軟件為手段，結合對河道岸線各相關數(shù)據(jù)進行空間疊加分析，最終得出岸線保護與開發(fā)利用程度等級分布圖。

本劃分方法的提出，為河流岸線保護與開發(fā)利用現(xiàn)狀評價提供了明確的方法，并為招蘇臺河(梨樹縣段)干流岸線的保護與利用規(guī)劃提供有效且可靠的依據(jù)。同時，也為河流岸線的有效利用及推進河湖水域岸線管理保護提供技術支撐，并對沿岸地區(qū)生態(tài)文明建設和經(jīng)濟社會發(fā)展具有重要的作用。