崇明岛村镇级生态河道评价指标体系构建及应用

曹文彪，方海洋，李建华

（同济大学环境科学与工程学院长江水环境教育部重点实验室，上海 200092）

文献著录格式：曹文彪，方海洋，李建华.崇明岛村镇级生态河道评价指标体系构建及应用［J］.浙江农业科学，2016，57（3）：414-419.



崇明岛村镇级生态河道评价指标体系构建及应用

曹文彪，方海洋，李建华*

（同济大学环境科学与工程学院长江水环境教育部重点实验室，上海 200092）

文献著录格式：曹文彪，方海洋，李建华.崇明岛村镇级生态河道评价指标体系构建及应用［J］.浙江农业科学，2016，57（3）：414-419.

摘 要：本文基于崇明村镇河道的特点，构建了包括河道结构形态、生物多样性、水质环境、水利水文及河道社会功能5个方面共30项指标的生态河道综合评价指标体系，建立了基于层次分析法的模糊综合评价模型对崇明岛陈家镇4号河进行实证研究。结果表明，陈家镇4号河当前的评价等级分布在“合格”和“较差”之间，其中属于“合格”的河段约占71％，属于“较差”的河段占29％。以锦陈公路河段为例，结合各指标的权重排序发现，底栖、水生植物、河岸带宽度等指标是此次村镇生态河道评价的主要影响因素。本研究提出的生态河道评价指标体系及评价方法适用于村镇级河道的现状评估和规划建设，用以指导河流生态化构建。

关键词：崇明岛；村镇级河道；生态河道；指标体系

村镇级河道一般是指流经农村和城镇地区的小型河道，服务于当地人民生活和工农业发展，同时也是鱼类、鸟类等多种生物的栖息地，地区发展的重要资源和环境载体。随着我国城镇化建设步伐的加快，农村污染加剧，村镇级河流生态系统受到严重威胁，生态功能呈现退化趋势，村镇级生态河道构建及评价开始受到关注［1-4］。

河流健康评价作为评估河道施工和河道管理效果的重要工具和方法，是近年来河流治理与保护方面的研究热点［5-7］。然而当前的河流评价指标体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，关于村镇级河道评价的研究还较少，尤其在农村地区，由于农业面源污染，生活垃圾污染以及河道渠道化改造等原因，河道生态性能退化显著，亟须有针对性的评价体系指导地区水利建设和河道生态规划。

当前我国水利建设进入了新的快速发展时期，国家在“十二五”末和“十三五”期间部署了172项重大水利工程，如何进行科学规划，协调水利工程服务民生与生态环境保护，是水利和生态工作者面临的重大课题。通过确定河道的生态评价等级，发现河道生态功能遭受破坏的薄弱环节，可以帮助管理者和施工者采取相应手段恢复河道的自然生态功能；在河道工程规划与设计阶段，指标体系亦可指导生态河道的构建，维护河流的自然风貌，发挥河流的生态服务价值。

1　研究区域与方法

1.1研究区概况

崇明县辖崇明、长兴、横沙三岛，研究河段所在的崇明本岛是我国第3大岛，岛内地势平坦，河网密集，共有河道15 164条，共计9 351.75 km［8］，其中村镇级河道占到岛内河流总长度的94.01％。遍布全岛的繁密水网与岛域的引淡排涝水闸系统，使岛内河流呈现2个特点：（1）除自然降雨外，崇明岛河网水资源主要由人为控制取自长江南支，本地径流量仅占地表水资源量的10％左右［9］，水质状况同时受长江和海水的影响［10］；（2）在非引排期，内河水体与长江隔离，平坦地势使得河流水动力严重不足，水体富营养化程度显著［11］。加之近年来水资源的不合理利用，水质污染以及河道沿岸道路、城镇建设，崇明岛河网水系不断衰减［12-14］，村镇级河道亟须科学合理的生态规划，使河流重新焕发活力。本文研究的4号河位于崇明岛东部的陈家镇，全长约5.2 km，自西向东贯穿陈家镇中心，沿途经过农田、村居、集镇和公园，不同河段生境各异，且河道两岸景观多有差异，故在研究中采用分段分岸评价。

1.2综合评价指标体系的构建

1.2.1指标分析

基于崇明河道特点［9-11］，借鉴国内外在河流健康评价方面的成功探索［5-7，15-16］，本文从河道的物理、生物、化学完整性角度［17］出发，同时结合崇明建设国际生态旅游岛的发展战略，增加河道水利水文基本功能指标、社会功能指标，围绕以上5项指标群，得到反映村镇河流结构形态、生物多样性、水质环境、水利水文和社会功能5个方面共30项指标。

结构形态指标。在对4号河进行生态调查时发现流经农村地区的河段主要为泥土质河岸，抗冲刷能力弱，水土流失严重；而镇区河段河岸带被明显侵占，河岸宽度减小、坡度增加；同时河道缺乏疏浚，底泥大量沉积，因此，选用河道护岸形式、河岸侵蚀、河道沉积物、河道阻留结构，浅滩、深潭或曲流、河道宽深比、河岸带坡度、河岸带宽度作为河道结构形态指标。

生物多样性指标。生物多样性指标是反映河流以及河岸带生态系统完整性的重要指标，选用鱼类、腐殖质类型、大型底栖动物、浮游藻类、水生植物、河岸带植被种类特征、河岸带植被连续性等指标。

水质环境指标。结合《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002），同时鉴于崇明岛内河流水环境营养盐水平较高，氮污染严重的水质现状特点，选用氨氮、总氮、总磷、浊度、电导率、溶氧以及总有机碳（TOC）作为河道水质指标。

水利水文指标。崇明村镇级河道主要承担引水和灌溉的功能，结合岛内河流水动力不足的特点，选用防洪、排涝、流速、水量作为河道水利水文的指标。

社会服务类指标。随着镇区开发的持续进行，河道受人为影响越来越显著，同时河道社会服务功能的重要性正日益突出，生态河道的构建也必须以人水和谐共处为基础。因此，选用管理组织、生产活动类型、水面清洁度、景观设施等作为河道社会服务类指标。

1.2.2指标权重

选用层次分析法和模糊综合评价法相结合的评价方法，选择向生态学、水利学、环境科学等研究领域的专家发放问卷，然后回收问卷进行数据整理，计算各专家咨询得出的权重平均值，并进行一次性检验，通过后确定各要素指标的最终权重并做出排序，具体方法参考文献［18］。

表1表明，由权重分配和排序的结果看，本次村镇级河道评价中河道生物多样性和河道结构形态类指标权重高于水质环境指标，这与本次村镇级生态河道构建中注重河道物理生境保护、维护河流生态系统多样性的理念一致［19-20］。

表1　生态河道综合评价指标及权重层次总排序

1.2.3 评价标准

对于易定量的连续性指标，采取与之对应的标准进行等级划分；而对于定性的离散型指标，采用专家打分法确定各项指标得分，得分从I～V级分别为10～8，8～6，6～4，4～2和2～0。

本文将生态河道评价等级划分为5个等级，I～V级分别为理想、良好、合格、较差、恶劣。结合崇明地域特色，其生态河道评语为Ⅰ河道处于自然状态，水质极好，河道曲折多变，河床深凹有致；河道景观自然美观，生态系统结构完整，物种多样性丰富。Ⅱ河道处于基本自然的状态，显露人工改造的痕迹，河岸结构基本稳定，水质好；河道景观自然协调，生态环境未受到破坏。Ⅲ河道处于半自然状态，部分河段呈现单一几何形态，水质为Ⅲ类以上；缺乏自然景观，河岸植被种类少，生态环境受到破坏。Ⅳ河道受到大范围人工改造，自然河段较少，河道呈规则的弧形，河底地貌单一，水质为Ⅳ类以下；景观不协调，河岸植被贫乏，生态环境受到较大破坏。V河道单一、笔直，人工硬质材料大量存在，水质V类或劣V类；河岸几无植被，水生物种匮乏，生态环境严重破坏。崇明最终评价指标体系列表2和3。

表2　生态河道评价指标体系结构形态指标、生物多样性指标和水质环境指标的评价标准

表3　生态河道评价指标体系水利水文指标和社会服务类指标的评价标准

2　结果与分析

案例河道4号河位于崇明岛东部的陈家镇，全长约5.2 km，自西向东贯穿陈家镇中心，2014年5—10月在4号河区域开展3次水样采集和现场生态调查。评价监测断面自上游而下分别为：1号锦陈公路，2号新出港路，3号裕安桥，4号安振桥。每个断面分南北两岸进行生态评价（图1）。

图1　陈家镇4号河段各评价断面生境

根据模糊综合评价的基本原理，首先建立评价目标层A= {生态河道综合评价}，评价要素集B= {B1，B2，B3，B4，B5} = {结构形态，生物，水质，水利水文，社会功能}，评价指标集C= {C11，C12，C13，…，C54}与评语集V= {理想，良好，合格，较差，恶劣}，然后将各项指标现状值代入，确定指标值对评语集各等级的隶属度，构建隶属度矩阵，最后根据各指标和要素的权重结合模糊算法因子M（·，+），分别获得准则层和目标层评价向量，完成4号河段的模糊评判，具体方法参考文献［24］。

如表4所示，锦陈公路南岸、新出港路南北岸、安振桥南北岸为“合格”；裕安桥南北岸、锦陈公路北岸为“较差”，评价结果与生态调查的情况相符。

表4　4号河各河段评价结果

本次评价对4号河进行分段分岸评价，以避免因河流两岸生境不同而造成的评价差异，由于篇幅有限，评价结果的分析以锦陈公路为例。

从准则层看，锦陈公路水利水文、生物和水质评价等级较高，为Ⅰ～Ⅲ级，说明锦陈公路河段在防洪方面现状良好，生物栖息地环境保护和水质状况则有进一步提高的空间，应加以重视并维护。而结构形态和社会功能指标评价等级为Ⅲ级以下，尤其是北岸水泥公路的修建，侵占了河岸带空间，破坏了该侧河岸带自然结构形态，对河岸带的自然生态环境破坏严重，当地应重视村镇建设对河流的影响，保护河流的原始风貌。

从指标层看，30个指标中只有1个指标为等级Ⅰ（防洪指标），等级Ⅱ～Ⅲ的指标有14个，占46.67％；等级Ⅳ～V的指标有15个，占50％。说明河段受人为影响显著，生态化程度低，各种生态价值和功能呈下降趋势，主要表现为河流渠道化严重，水动力不足，河道底泥淤积；底栖动物减少，水生植物较少，浮游藻类泛滥；水体浑浊，总氮含量偏高；河道缺乏日常管理和维护，人为活动影响显著。

3　小结

研究基于生态河道的内涵，结合崇明村镇河道的特点，构建了包括河道结构形态、生物类、水质、河道水利水文及河道社会功能5个方面共30项指标的生态河道综合评价指标体系，建立基于层次分析法的模糊综合评价模型，对崇明岛陈家镇4号河进行了实证研究。

研究选取崇明岛陈家镇4号河的4个断面：锦陈公路、新出港路、裕安桥及安振桥，进行现场生态调查以及数据采集，发现陈家镇4号河当前的评价等级分布在“合格”和“较差”之间，其中属于“合格”的河段约占71％，属于“较差”的河段占29％。以锦陈公路段为例，结合各指标的权重排序可以发现，底栖、水生植物等生物多样指标、河岸带宽度、总氮、生产活动类型、景观设施等指标是此次村镇生态河道构建的主要影响因素。因此，崇明岛村镇生态河道的构建应当重视河道生物多样性保护、农业面源污染控制和人为活动对河道的影响。

研究提出针对河道两岸分别进行生态评价，以便分析河道两岸的生态差异性，为生态河道的规划施工提供参考。传统水利的设计方法主要是防止自然灾害，利用水土资源，而忽视了工程与河流生态系统的和谐，忽视了河流本身具备的自净功能，也忽视了河流是多种动植物栖息地等问题。同时，从资源开发角度看，维护好崇明本地河流的风貌，构建风景宜人的生态河道，也是崇明建设国际生态旅游岛的一部分。研究建议保护自然本底较好的河段，利用河畔湿地、林地等区间，配置本土植物群落、截留面源污染、恢复生物栖息地、构建生态景观；对人工干预严重的河段进行改造，拆除硬质护岸，重新创建河流深潭和浅滩序列。

研究提出的生态河道综合评价体系适用于崇明岛村镇级河道，通过调整指标及指标权重，可以构建市县级河道评价指标体系，为其他农业地区或中小尺度的河流评价提供参考。

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（责任编辑：张瑞麟）

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

作者简介：曹文彪（1989—），男，湖南人，在读硕士，研究方向为河流生态修复，E-mai1：cwbdeyouxiang@163.com。

基金项目：上海市科学技术委员会科研计划项目（13231203703）

收稿日期：2015-11-02

中图分类号：X52

文献标志码：A

文章编号：0528-9017（2016）03-0414-05

DOI：10.16178/j.issn.0528-9017.20160341