缺水地區城市河流健康評價研究
2023-04-29 00:44:03夏龍超袁進董靜孫琦周媛
水生態學雜志 2023年6期
夏龍超 袁進 董靜 孫琦 周媛
摘要：構建缺水地區城市河流評價指標體系，豐富缺水城市水系管理、河流生態修復的理論基礎。以太原市9條城市河流為研究對象，從水文水質、河流形態、生物、社會經濟等4方面選取13個指標構建適用于缺水城市的河流健康指標體系，采用層次分析法和集對分析法進行評價。結果表明：9條河流均在過去5年里經歷過大規模改造，各河流健康狀態較為接近，其中，北排洪渠處于健康狀態，風峪沙河處于不健康狀態，其余7條河流處于亞健康狀態；各河社會經濟方面均處于健康狀態，生物狀況、河流形態多處于亞健康狀態，水文水質多處于亞健康和不健康狀態。評價結果從理論上揭示了太原9條河流存在的問題，水文狀況較差是目前的主要問題，與實際情況較為一致，證明本研究所建立的評價模型適用于缺水地區城市河流健康評價。當前在河道尺度上開展生態補水是改善河流健康狀態的主要手段和可行措施，而實施水源涵養、水資源優化配置、河道近自然恢復、海綿城市建設等流域綜合治理修復是維持河流生態健康的治本之策。
關鍵詞：河流健康評價；城市河流；缺水地區；集對分析；太原九河
中圖分類號：X826? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? 文章編號：1674-3075（2023）06-0027-09
文明濱水而生，城市依水而興，河流為城市發展提供了供水、交通、景觀等多種生態服務和經濟服務功能，在人類社會發展中發揮著重要作用（趙彥偉和楊志峰，2005）。然而伴隨著城市化進程，人類社會對河流生態系統服務需求不斷增加，城市河流健康面臨多方面的威脅：水資源開發量過大、水體污染嚴重、河流渠道化、河岸硬質化、生態系統全面退化等（Shan et al，2021）。水環境問題的日益凸顯，引起政府和公眾的廣泛關注，水環境治理從理論、政策、實踐等多方面展開，河流健康評價作為河流管理中的重要內容以及河流生態恢復的重要評判依據，已經成為國內相關研究的熱點（鮑艷磊等，2021；朱惇等，2019）。
河流健康評價方法目前主要分為兩種，一是以河流無脊椎動物預測與分類系統（River Invertebrate Prediction and Classification System）和澳大利亞河流評估系統（The Australian River Assessment System）為代表的預測模型法；另一種是以生物完整性指數（Index of Biological Integrity），河岸、河道與環境指標體系（Riparian， Channel， Environment）和溪流狀況指數（Index of Stream Condition）等為基礎的綜合指標法（Zhao et al，2019）。其中，綜合指標法在國內研究較多，且更多地應用于城市河流健康評價中（趙彥偉和楊志峰，2005；羅坤，2017；曾鵬等，2020），研究內容集中于評價方法和指標體系。常用的河流健康評價方法有模糊綜合評價法（趙彥偉和楊志峰，2005）、集對分析法（Zhao et al，2019）、層次分析法（方曉等，2021）、物元可拓模型（Shan et al，2021；桂玉茹等，2021）等。其中集對分析法近年來得到穩定發展，在環境領域內得到廣泛應用（Yang et al，2011；Yang et al，2015；Xiang et al，2021a），且環境評價是集對分析最主要的發展方向（Xiang et al，2021b）。在長期的實踐和總結國內外經驗中，國內河流健康評價指標體系趨向于涵蓋水文水資源、物理形態、水質、水生生物及社會服務功能5方面內容（彭文啟，2018），其中整合社會服務功能方面指標是我國河流健康評價的獨到之處，是我國城市河流特點的體現（Anwar et al，2020）。
目前城市河流健康評價相關研究多集中于水資源豐沛地區，而對缺水城市的河流研究相對較少。缺水地區的城市河流大多流域規模小、季節性明顯、水環境容量小，更易受城市發展的影響（桂玉茹等，2021），加之水資源緊張的區域背景，這類河流在為城市發展提供生態、經濟服務的同時出現了河道流量少甚至長期斷流，高度依賴人工補給，河流水生生態退化、消失（姚璐等， 2021）等一系列不同于其他地區城市河流的問題。針對缺水地區城市河流，本文以太原市市區范圍內的9條河流為研究對象，立足實際，創新評價指標選取，選擇水文綜合得分、河道植物多樣性指數、優勢植物類型，城區沿河快速路覆蓋率等指標構建缺水地區城市河流評價指標體系，利用層次分析法和集對分析法進行河流健康評價，并給出分析和建議，以期為缺水地區城市河流管理、生態修復提供科學依據。
1? ?研究方法
1.1? ?區域概況
利用太原地區GDEMV2 30 m 分辨率數字高程數據（數據來源于中國科學院計算機網絡信息中心地理空間數據云平臺
北排洪渠、玉門河、虎峪河、九院沙河、冶峪沙河、風峪沙河、北澗河、北沙河、南沙河（簡稱太原九河）均為太原市六城區內的汾河一級支流，位于37°44'4"～37°56'3" N，112°17'59"～112°45'54" E，流域面積32.37～63.86 km2，長度5.4～26 km。北排洪渠、玉門河、虎峪河、九院沙河、冶峪沙河、風峪沙河發源于太原西山，北澗河、北沙河、南沙河發源于太原東山，流域區域大部分位于城市之中，全部于太原市六城區內匯入汾河。研究區屬暖溫帶大陸性季風氣候，區內多年平均降水量467 mm（1956-2000年），全年約70%的降雨量集中在6-9月（王倩等，2023），氣候年際變化大，干旱災害頻發。隨著城市發展，9條河流均由于排污、基礎設施不完善等原因出現水體黑臭情況（徐明德等，2010）。2018年太原市完成九河綜合整治工程，黑臭水體、防洪、交通等問題得到一定程度解決。
1.2? ?數據來源
評價數據來源于水文水質監測、植物群落調查、河流形態調查等實地調查工作、政府公開的數據統計、政策文件資料以及其他學者研究成果，具體數據來源見表1。于2021年7-9月對太原九河進行實地調查。水文水質監測和植物群落生態調查點位如圖1，水質監測使用YSI便攜式水質測定儀結合實驗室檢測分析進行；參照劉璐等（2020）和方精云等（2009）的方法進行植物群落調查；河流形態調查包括河岸類型、河床類型、河流連通性的調查，河床類型的調查結合設定的植物樣點進行，河岸類型與河流連通性沿河進行調查。
1.3? ?評價模型
1.3.1? ?指標體系構建? ?指標體系的構建應因地制宜、因時制宜（彭勃等，2014），本研究在借鑒前人研究成果的基礎上，結合太原市九河實際情況從水文水質、生物、河流形態、社會經濟4方面選取13個評價指標，構建評價指標體系（表1）。
水文方面，太原九河缺乏水文監測，且河道普遍缺水，大部分河段僅在雨季存在較淺水流，進行流速、流量監測較為困難。在借鑒使用其他水文要素（如水面率、淹沒面積等）量化方法（方曉等，2021；桂玉茹等，2021）的基礎上，結合現場監測條件，結合水面占比、流速狀態對水文狀況進行綜合評價，水文綜合得分賦分規則見表2。水質方面，水質綜合指數可反映水體在水質標準下總體的污染水平，避免了單項水質指標數據的冗余，本文選取水質綜合指數作為水質評價指標。
生物方面，對于本研究區內太原九河，生態基流難以保持、非雨季多呈干涸，水生生物缺失的現狀，傳統的魚類、底棲動物、浮游動物、浮游植物的研究方法顯然不適用，而各河道內植物群落趨于穩定，故選用河道內植物相關指標進行健康評價。Shannon-wiener多樣性指數是群落調查中常用的α多樣性指數，可反映群落內物種的豐富度和均勻度（方精云等，2009），故選用河道內植物Shannon-Wiener多樣性指數來評價河道植物群落多樣性。此外，河道植物的生活型也是反映河流植物群落是否健康的重要方面，故選用河道植物優勢種類型得分（曾鵬等，2020）作為生物評價指標，河道優勢植被類型評價賦分標準見表2。
隨著城市化進展，城市河流形態發生巨大的變化，河道空間被擠占、河道渠化成為城市河流最直觀的問題之一，故本文從河道尺度上選取河床底質和河岸類型來反映河道微觀形態，從流域尺度上選擇河流蜿蜒度和縱向連通度來反映河流的宏觀形態。
社會經濟的發展離不開河流為城市提供的服務功能，社會經濟的發展也深刻影響和改變了河流，社會經濟指標從城市與河流相互作用的角度選取。一是考慮河流發揮的社會經濟功能：由于區域缺水背景和河道缺水現狀，太原九河不承擔供水和航運功能，主要發揮行洪功能，選取防洪工程達標率作為評價行洪功能的指標；太原市九河改造的一個重要內容是以路代堤，修建沿河快速路，一方面形成了硬質堤防，壓縮了河流空間，對河流生態性產生了較大的負面影響，但另一方面，以路代堤提高了土地利用效率，疏解了太原市的交通壓力，連通城中心與東西山地區，帶動區域環境改善、經濟發展，故選用沿河快速路覆蓋率來評價太原九河突出的交通服務功能。二是考慮城市發展導致的流域狀況的改變：水資源開發利用率可以反映流域水資源利用程度，評價區域水資源緊張情況；萬元GDP用水來評價流域水資源利用合理程度，反映地區工業用水水平；不透水地面率能夠較好的反映出城市建設發展程度（羅坤，2017），相較于其他城市發展指標，不透水地面率更加直觀，且易于通過遙感手段獲取。
1.3.2? ?評價標準? ?本文將健康等級分為很健康、健康、亞健康、不健康、病態5個等級，結合相關研究成果、太原九河實際情況及專家意見，各等級取值范圍如表3。
1.3.3? ?評價方法? ?層次分析法是一個被廣泛運用的、成熟的權重分配方法（桂玉茹等，2021），通過同一層次中不同指標的兩兩比較構造判斷矩陣，求解出各指標的權重。首先按照指標體系層次關系設計專家打分表，邀請相關專家按1-9標度法填寫咨詢表，建立判斷矩陣，計算采用特征向量法，求得最大特征根及其對應的特征向量，若經過一致性檢驗，該特征向量歸一化后即為指標權重（曹明弟，2007）。
集對分析是由我國學者趙克勤提出的一種不確定性理論，以聯系度表達式μ=a+bi+cj刻畫各種不確定性問題，使對不確定性的辯證認識轉化為具體的數學表達，在處理不確定性問題上有著廣泛應用（趙克勤和宣愛理，1996）。集對分析有著計算簡單，結果可靠，處理不確定問題的能力強的優點（Xiang et al，2021b），而河流健康評價是一個多指標的不確定性問題，因此本文使用集對分析理論來構建河流健康評價方法（胡曉雪等，2008；Zhao et al，2019）。計算方法如下：
設S={sik}（k = 1，2，3，4，5）為河流健康評價指標的標準集，分別對應很健康、健康、亞健康、不健康、病態的標準值。標準值取值規則見式①（王文圣等，2009）。對于越大越優指標，其聯系度函數計算方法如式②，對于越小越優指標，其聯系度函數計算方法如式③。
2? ?結果與分析
2.1? ?權重分布及特點
由層次分析法得到各層次指標權重見表1，準則層中水文水質、社會經濟權重較大，均為0.351；指標層中，水文水質中的水文綜合權重較大，為0.281。這在一定層度上體現了本文評價對象城市河流的問題和特點：缺水地區，生態基流難以保障是河流的突出問題；城市之中，防洪等社會經濟服務功能相對重要。
2.2? ?太原九河健康評價
太原九河健康評價結果如表4。總體上各河健康程度差異不大，除北排洪渠處于健康狀態、風峪沙河處于不健康狀態外，其余各河均處于亞健康狀態。各河準則層評價結果如圖2。水文水質方面評價結果較差，其中，風峪沙河處于病態，南沙河、北沙河、虎峪河和冶峪沙河處于不健康狀態，北澗河、玉門河和九院沙河處于亞健康狀態，只有北排洪渠處于健康狀態。
太原九河指標層評價結果見圖3。水文水質方面包含水文綜合指標和水質綜合指數2項指標，其聯系度評價結果如圖3a，水文綜合指標由于相對權重較大，評價結果同水文水質相似，除北排洪渠處于健康、玉門河處于亞健康、風峪沙河處于病態，其余各河均處于不健康狀態；各河之間水質指標差異性較大，北澗河、九院沙河水質較好，評價結果為很健康，南沙河、北沙河、北排洪渠、玉門河則處于病態。多數河流處于不健康的水文綜合指標評價結果，反映了區域缺水背景下太原九河河道缺水的現狀，而水質綜合指數的評價結果除了部分反映了河流水污染治理的工作成效之外，在本文研究背景下，也一定程度上反映了河道缺水的狀況。2018年太原市九河綜合整治工程采取管網雨污分流改造、關閉排污口等工程措施，沿河排污得到了有效治理，北澗河、九院沙河處于很健康狀態也印證了這一點，但其余各河水質狀況并不理想，可能由多原因共同導致，從河流自身的角度，水體流動性差，水環境容量小、易受外部因素擾動和底泥內源污染是水質不健康的可能誘因；從外部環境的角度，經過多年的城市建設和污染治理，太原市城區基本完成雨污分流改造，沿河基本無點源污染，因此可能原因是面源污染。結合實地調研情況，認為河流自身水文情況不夠理想導致的流動性差、水環境容量小可能是太原九河不健康的主要原因。
河流形態方面除北沙河、虎峪河、九院沙河處于不健康狀態外，其余各河差異不大（極差為0.146），均處于亞健康狀態。具體指標（圖3b）中縱向連通性評價結果較好，除虎峪河、九院沙河處于亞健康狀態，其余各河均處于健康或很健康狀態；河床底質、河岸類型、河流蜿蜒度3項指標則多處于不健康或病態。河流形態現狀是城市河流隨城市變遷長時期演化的結果，與城市發展的各個時期的社會經濟需求、人們對城市與河流的關系的認知水平息息相關。
生物指標方面北排洪渠和冶峪沙河處于健康狀態，南沙河、北沙河、玉門河、虎峪河和九院沙河處于亞健康狀態，北澗河、風峪沙河處于不健康狀態；各河Shannon-wiener多樣性指數評價結果（圖3c）差異很小，多處于亞健康水平，而河道優勢植被類型評價結果（圖3c）產生了較大的差異，涵蓋了5種評價結果，其中北排洪渠評價結果最好，為很健康，風峪沙河評價結果最差，為病態。總體上太原九河河道植被以陸生草本植被為主，缺乏水生生物，原因可能來源于以下兩點，一是河道缺水使得水生生物生境匱乏，二是近年大規模河流改造工程幾乎重置了河道內生物群落，水生植物恢復除了需要水生生境還需要更長的時間（孔維博等，2021）。
得益于2018年完成的太原市河流綜合整治工程，各河社會經濟方面評價結果較好，均處于健康狀態。其中（圖3d）表征城市河流服務功能的防洪工程達標率、沿河快速路覆蓋率各河均處于很健康狀態，社會服務功能發揮良好。表征流域水資源利用的水資源開發利用率和萬元GDP用水評價結果對立，前者處于病態、后者處于很健康，一方面體現了城市經濟用水處于合理水平，另一方面印證了水資源緊張的區域背景和人口、經濟密集的城市區域特點，揭示了社會經濟發展同自然資源的矛盾。表征城市化水平的不透水地面率除南沙河、北排洪渠處于亞健康狀態，其余各河均處于健康或很健康狀態。
3? ?討論
3.1? ?基于缺水地區實際情況的指標體系
我國地域遼闊，各河流所處的自然背景、社會經濟背景都不盡相同，為此應因地制宜地制定河流健康評估體系（董哲仁，2005）。相對于他人相關研究（曾鵬等，2020；桂玉茹等，2021），本文在指標的選擇上有一定的地域特點。太原九河缺少長期、全面的水文水質和生態監測，且太原九河現狀使得相關指標較難通過監測手段獲得，局限了相關指標的選擇。為此，本文使用了簡化水文指標，使其簡單易行，且適合于太原九河這一類缺水地區城市河流的水文情況描述。生物指標則選用了適用于太原九河生物調查的植物相關指標。太原九河上游比降較大，下游城市段坡度較小，但經過以保障行洪等社會服務功能為目的的工程改造，加之太原降水集中、總體缺水的區域背景，河道內不易維持水面，非雨季基本呈干涸狀態，造成了水生動物缺失的現狀，使得傳統上使用的底棲無脊椎動物、魚類相關指標在本研究中有明顯的不適用性。社會經濟方面首次使用了城市快速路覆蓋率作為評價指標，將以路代堤，看作河流為城市提供的交通服務功能。綜上，本文在指標體系的建立上有一定創新，使指標體系更適合于研究對象的評價，但其同河流健康的關聯程度仍需進一步探索。
3.2? ?河流健康問題分析及建議措施
從評價結果和實際調查來看，改善水文狀況是提升九河健康狀態的關鍵。北排洪渠是本次評價結果最好的河流，同其他河流不同的是，北排洪渠河道比降小，降雨過后滯留在河道的水在近汾段形成了較大的水面，而其他河流則多在降水過后水面迅速縮小、甚至干涸，這使得北排洪渠的水文狀況好于其他河流，處于健康狀態。相對穩定的水體為水生生物提供了生境基礎，一定程度上促使北排洪渠生物方面處于健康狀態。北排洪渠的現狀為改善太原九河城市段水文現狀提供了一種思路，采用適當的蓄水措施，使河道能夠留住部分雨水用于維持自身生態，但結合水質現狀，在蓄水的同時應注意水質維持。將這種思路拓展到流域尺度，即海綿城市思想（仇保興，2015），調蓄雨洪、凈化水質，利用好雨水資源供給補充河道生態用水。河流上游水源涵養作為改善河流水文的根本逐漸受到重視，上游水源涵養相關工程正在實施之中。生態補水是北方河流常見的生態修復措施，已有相關研究和實踐（李志強等，2002），太原九河匯入的汾河就曾因生態流量不足、斷流等問題采取過生態補水措施進行復流（欒清華等，2015），太原九河近年提出了相關生態補水計劃，但由于多方面原因，目前并未實施。除了具體河流生態修復工程措施外，河湖長制、水資源保護、節水技術應用、用水結構調整等技術、政策措施則能直接在人類社會經濟端調節城市河流所承受的壓力，緩解區域水資源緊張的狀態，對促進河流和區域水資源健康都有重要意義。綜上，在中短期內，生態補水等河流具體工程措施能使河流水文狀況改觀，但從長期來看，涵養水源、海綿城市建設、完善水資源保護政策等流域、社會經濟層面上的綜合措施才有可能緩解區域水資源緊張的局面，使城市河流水文狀況根本好轉。
河流形態現狀是城市河流隨城市變遷長時期演化的結果，河流蜿蜒度、城市段河岸、河床底質等在短時期內無法改變，但對于特定河段出現的施工土方侵占河道影響連通性、上游河段生態治理工程中涉及河流形態的工程設計，相關管理者仍可在中短期內采取相應的措施來促進河流健康。在城市區域或城市河流的長期規劃中平衡河流同城市的關系，為河流留出必要的空間和自然資源，實現城市河流的可持續發展，對促進城市河流未來長期的形態健康乃至總體健康都顯得尤為重要。
參考文獻
鮑艷磊，田冰，張瑜，等，2021. 雄安新區河流健康評價[J].生態學報，41（15）：5988-5997.
曹明弟，2007. 城市河流生態系統健康評價指標體系研究及其應用[D].北京：中國環境科學研究院.
仇保興，2015. 海綿城市（LID）的內涵、途徑與展望[J].給水排水，51（3）：1-7.
董哲仁，2005. 河流健康評估的原則和方法[J].中國水利，（10）：17-19.
方精云，王襄平，沈澤昊，等，2009. 植物群落清查的主要內容、方法和技術規范[J].生物多樣性，17（6）：533-548.
方曉，胡淦林，樊子豪，等，2021. 基于AHP層次分析法的鄭州市東風渠生態健康評價[J].河南農業大學學報，55（3）：544-550.
桂玉茹，白潔，高婷，等，2021. 北京市平原區中小河流生態綜合評價[J].生態學雜志，40（6）：1874-1882.
胡曉雪，楊曉華，酈建強，等，2008. 河流健康系統評價的集對分析模型[J].系統工程理論與實踐，（5）：164-170，176.
孔維博，尹亞敏，彭爾瑞，等，2021. 山區河流生態河道治理工程擾動區植被群落恢復的影響研究[J].中國農村水利水電，（3）：31-35.
李志強，王亞娟，溫子希，等，2022. 潮白河春季生態補水及地下水響應[J].南水北調與水利科技（中英文），20（2）：375-384.
劉璐，劉志成，楊瑞瑩，等，2020.永定河干涸段（盧梁段）河流廊道植物群落數量分類及多樣性特征[J].生態學報，40（24）：9129-9137.
陸小寧，2020. 基于GIS的城市河流健康評價研究[D].南京：南京大學.
欒清華，李瑋，劉家宏，等，2015. 汾河清水復流工程生態影響及價值評價[J].人民黃河，37（5）：62-65.
羅坤，2017. 城市化背景下河流健康評價研究[D].重慶：重慶大學.
米小婷，2021. 石羊河上游山區河流健康評價[D].蘭州：蘭州大學.
牛智航，2020. 密云水庫上游流域典型入庫河流健康評價[D].邯鄲：河北工程大學.
彭勃，王化儒，王瑞玲，等，2014. 黃河下游河流健康評估指標體系研究[J].水生態學雜志，35（6）：81-87.
彭文啟，2018. 河湖健康評估指標、標準與方法研究[J].中國水利水電科學研究院學報，16（5）：394-404，416.
王倩，甄志磊，王春玲，等，2023.汾河太原段沉積物中細菌群落的分布特征[J].水生態學雜志，44（3）：110-119.
王文圣，金菊良，丁晶，等，2009.水資源系統評價新方法——集對評價法[J].中國科學（E輯：技術科學），39（9）：1529-1534.
王肖肖，張妙仙，徐兵兵，2012. 模糊標識指數與對應分析法在水質評價中的聯合應用[J].環境科學學報，32（5）：1227-1235.
徐彩彩，張殷波，張遠，等，2015. 遼河流域河流的分類[J].生態學雜志，34（6）：1723-1730.
徐明德，盧建軍，李春生，2010. 汾河太原城區段支流水質評價[J].中國給水排水，26（2）：105-108.
姚璐，王雪紅，劉懿，2021. 北方季節性河流水環境綜合治理方案與思考[J].水資源開發與管理，（8）：26-31.
曾鵬，汪昱昆，劉垚燚，等，2020. 基于河段尺度的太湖流域城市河流生境評價[J].應用生態學報，31（2）：581-589.
張宇航，2017. 生態護坡系統結構形式的綜合評價研究[D].鄭州：華北水利水電大學.
趙克勤，宣愛理，1996. 集對論——一種新的不確定性理論方法與應用[J].系統工程，（1）：18-23，72.
趙彥偉，楊志峰，2005. 城市河流生態系統健康評價初探[J].水科學進展，（3）：349-355.
朱惇，賈海燕，周琴，2019. 漢江中下游河流健康綜合評價研究[J].水生態學雜志，40（1）：1-8.
Anwar S M， Guan Y， Zhang D， et al，2020. The associations between river health and water resources management lead to the assessment of river state[J]. Ecological Indicators， 109：105814.
Gong P， Liu H， Zhang M， et al，2019. Stable classification with limited sample： transferring a 30-m resolution sample set collected in 2015 to mapping 10-m resolution global land cover in 2017[J]. Science Bulletin， 64： 370-373.
Shan C， Dong Z， Lu D， et al，2021. Study on river health assessment based on a fuzzy matter-element extension model[J]. Ecological Indicators， 2（10）：1-4.
Wang S， Zhang Q， Yang T， et al，2019. River health assessment： Proposing a comprehensive model based on physical habitat， chemical condition and biotic structure[J]. Ecological Indicators， 103： 446-460.
Xiang W Q， Yang X H， Li Y Q，2021a. A set pair analysis model for suitability evaluation of human settlement environment[J]. Thermal Science， 25： 2109-2116.
Xiang W Q， Yang X H， Babuna P， et al，2021b. Development， application and challenges of set pair analysis in environmental science from 1989 to 2020： a bibliometric review[J]. Sustainability， 14（1）：153.
Yang X H， Sun B Y， Zhang J， et al，2015. Hierarchy evaluation of water resources vulnerability under climate change in Beijing， China[J]. Natural Hazards， 84： 63-76.
Yang X H， Zhang X J， Hu X X， et al，2011. Nonlinear optimization set pair analysis model （NOSPAM） for assessing water resource renewability[J]. Nonlinear Processes in Geophysics， 18： 599-607.
Zhao Y W， Zhou L Q， Dong B Q， et al，2019. Health assessment for urban rivers based on the pressure， state and response framework—a case study of the Shiwuli River[J]. Ecological Indicators， 99： 324-331.
（責任編輯? ?鄭金秀）
Health Assessment of Urban Rivers in Water Scarcity Areas：
A case Study of Nine Rivers in Taiyuan City
XIA Long‐chao， YUAN Jin， DONG Jing， SUN Qi， ZHOU Yuan
（Innovation Institute of Environmental Industry， College of Environmental Science and Engineering，
Taiyuan University of Technology， Jinzhong? ?030600， P.R. China）
Abstract：Urban rivers in areas of water scarcity are characterized by small watersheds， seasonal interruption of flow， weak ecological function， and poor landscape effect， which combine to give a health evaluation that is different from other urban rivers. In this study， nine urban rivers in Taiyuan city were selected for research， and we evaluated the health status of the rivers based on an urban river health evaluation system developed for water scarcity areas. Our aim was to improve urban river health assessment methodology， theory and practice in areas of water scarcity， and to enrich the theoretical base for water system management and river ecological restoration in cities suffering from water scarcity. A total of 13 indicators from four aspects of river health （hydrology and water quality， morphology， biology， and socioeconomics） were selected for the construction of the river health assessment index system. The analytic hierarchy process and set pair analysis were used to determine the weight of each index and the health status of each river was then evaluated. Five grades of river health were set in the system： very healthy， healthy， sub-healthy， unhealthy， very un-healthy. Results show that the health status of the nine rivers were relatively similar and all had undergone large-scale alterations in the past five years. Among the rivers， the Beipaihongqu River was healthy， the Fengyu River was unhealthy， and the other seven rivers were sub-healthy. All nine rivers were in a healthy state socioeconomically， but most were sub-healthy in terms of biology and river morphology， and sub-healthy/unhealthy in terms of hydrology and water quality. The evaluation reveals the existing problems for the nine rivers of Taiyuan， and indicate that， presently， poor hydrology is the primary problem. Results demonstrate that the evaluation system established in this study is suitable for the health evaluation of urban rivers in water shortage areas. Based on the health evaluation results for the nine rivers， measures to improve the river health were discussed and ecological water replenishment at river scale is the most feasible near-term measure for improving river health. In the longer term， comprehensive management and restoration of the basin are needed to improve river ecological health， including water conservation， optimal allocation of water resources， ecological restoration of rivers and city construction designed to retain water.
Key words：river health assessment; urban rivers; water shortage areas;set pair analysis; the nine rivers in Taiyuan
收稿日期：2022-01-05? ? ? 修回日期：2023-10-20
基金項目：國家重點研發計劃項目課題（2019YFC0408602）。
作者簡介：夏龍超，男，1997年生，碩士研究生，研究方向為城市河流生態修復與評價。E-mail：xialongchao0716 @link.tyut.edu.cn
通信作者：袁進，男，1967年生，研究員，博導，主要科研方向為河流生態環境修復、生態環境用水安全、固體廢物協同處置。E-mail：yuanjin@tyut.edu.cn
