小流域生态清洁程度综合评价方法探析

周奕琦，于文华，戴雅奇，鄢亚军

(上海市水利工程设计研究院有限公司，上海 200061)

生态清洁小流域是指以流域为单元，统一规划，综合治理，治理措施与当地景观相协调，遵循自然规律和生态法则，基本实现流域内资源的合理利用和优化配置、人与自然和谐相处、经济社会可持续发展及生态系统良性循环。[1-3]

早在2006年1月，水利部举办生态清洁型小流域治理工作座谈会上提出了新时期如何治理生态清洁型小流域的要求，即从经济快速发展与人民对改善生态环境的迫切要求出发，在指导思想上坚持人与自然和谐相处的理念，把水生态环境、人居环境、景观建设、产业结构等内容引入到小流域综合治理当中[4]。2016年水利部又提出了生态清洁小流域的建设标准与要求。此后，全国各地开展实施了一系列的试点工程，在治理模式、试点工程建设实施等方面取得了一定成绩[5]。然而对于如何评价小流域生态清洁状况，目前虽然已有不少评价体系的研究[6-7]，可以从多种指标来分析小流域的生态清洁程度，但只能比较小流域某些方面的情况，而对于如何客观准确地综合评价小流域整体的生态清洁程度，目前还没有形成较为完善、统一的标准。

系统、全面地评价一个地区内小流域的生态清洁状况，为该地区生态清洁小流域建设的重要基础和前提。通过对地区内各小流域生态清洁程度进行分析，按照一定规则评分进行排序后，可以确定出各小流域治理的紧迫程度，作为主管部门资金进度安排的参考依据。同时，在对小流域进行治理后，也可以通过对小流域的生态清洁程度进行综合评价，了解治理效果，总结治理经验。因此，如何科学合理的确定出小流域生态清洁程度的综合评价非常重要。

1 综合评价方法和思路

1.1 指标选择

生态清洁小流域评价指标体系是判断小流域生态清洁程度的重要基础，目前国内各省市已有不少研究，上海市根据SL534—2013《生态清洁小流域建设技术导则》要求并结合自身特点和实际情况，提出了四类共11项指标[8]，分别为水质评价指标、水土流失治理评价指标、污染控制和治理评价指标、水系治理评价指标。水质评价类包含指标为小流域区域水质；水土流失治理评价类包含指标为土壤侵蚀强度、林草面积占比、水土流失综合治理程度；污染控制和治理评价类包含指标为每年化肥使用量、生活污水处理率(城乡)、工业废水达标排放率、规模化养殖污水处理率、生活垃圾无公害化处理率；水系治理评价类包含指标为河湖面积达标率、河湖水系生态防护比例。

1.2 指标权重的确定

综合评价生态清洁小流域状况，需要综合考虑各项指标，而各项指标对于生态清洁小流域的重要性不同，需要对各项指标的重要性进行定量分析，量化区分其影响大小，因此需要赋予各指标权重。

指标权重的确定方法有很多种，主要包括专家调查法(德尔菲法)[9]、模糊综合评价法[10]、BP神经网络法[11]等。其中模糊综合评价法在指标集个数较多时，容易出现超模糊现象造成评判失败；BP神经网络法的收敛速度慢，算法需要较长的培训时间；而专家调查法操作简便，且能避免某些权威造成的影响[12]。考虑到生态清洁小流域的指标较多，采用专家调查法较为合适，对其结果难以剔除非专业领域方面专家意见的问题，只需注意挑选出对生态清洁小流域方面富有研究经验的专家来进行评定，即可克服。

1.3 指标赋分

不同指标的量纲不同，无法直接比较，因此对各指标需要采取统一的评分体系，本文评分为100分，根据每个指标的特征从0到100划分评分区间。

上海市根据SL534—2013要求和区域主要功能定位的需求，将生态清洁小流域分为四类，分别为水源保护型生态清洁小流域、绿色发展型生态清洁小流域、都市宜居型生态清洁小流域、美丽乡村型生态清洁小流域。对于各种类型的生态清洁小流域，各项指标的标准值有所差异，因此评分时需根据小流域的类型，以指标现状值与对应指标值的差值来划分等级。

1.4 综合得分

将各个小流域的各项指标评分Wki乘以对应的权重Ai后相加，即可得到某小流域的生态清洁度的综合得分Wk。即：

(1)

式中，n—指标个数，k—小流域编号。

根据式(1)可以得到各个小流域的综合得分W1、W2、W3……，根据该得分，可以判断各个小流域的生态清洁状况，并以此为基础进行排序。

2 综合评价案例

2.1 区域概况

评价区位于上海市东部，地处中国沿海开放地带的中点和长江入海口杭州湾北岸的交汇处，是长江三角洲东缘的一块三角地，由吴淞口向南呈扇形展开，属江海冲积平原，由长江流沙不断淤积，经江海潮流长期相互作用逐渐连片孕育成陆。该区位地处北亚热带南缘东亚季风盛行的滨海地带，属海洋性气候，四季分明，降水充沛，光照较足，温度适宜，年平均气温16.2℃，年平均降水量约1100mm，雨日约131d。属于平原感潮河网地区，外围系黄浦江与长江口、杭州湾水域环抱，水位易受沿江沿海潮汐影响。目前外围控制工程已基本建成。本文选取其中24个镇，每个镇为一个生态清洁小流域，对其生态清洁现状进行评价。

2.2 确定指标权重

对生态清洁小流域的11项指标的重要性进行量化，采用确定因素权重的专家调查法。邀请10位生态清洁小流域规划相关领域的专家，采取独立填表的形式，对生态清洁小流域的11项指标的重要性做出权数判定。

预先给定每项指标的方差需小于等于0.001。将各专家判定的权数进行整理和统计分析后得出，各项指标的方差值最大为0.0007，小于0.001，满足要求，故将每项指标的平均值作为最后确定出的权重，见表1。

表1 生态清洁小流域指标权重系数表

从表1中可以看出，小流域区域水质的权重最大，即专家普遍认为对于生态清洁小流域而言，水质是最关键的评价指标。

2.3 各项指标赋分

对各个小流域的11项评价指标进行赋分，采用区间赋值法。对于已达标的指标，评分为100分；未达标的指标，根据现状值与目标值的差值，确定区间，赋予相应的分数。赋分的标准应该针对各项指标的特性及各种流域类型的不同来制定。本文中选取的24个生态清洁小流域仅涉及绿色发展型、都市宜居型及美丽乡村型，其主要评价指标值见表2。

表2 24个生态清洁小流域主要评价指标

由于评价指标有正向和逆向之分，其中，正向指标的数值与小流域的生态清洁程度成正相关，例如小流域区域水质、林草面积占比等，负向指标的数值与小流域的生态清洁程度成负相关，如每年化肥施用量等，在评分时，正向指标越大分数越高，负向指标越小分数越高。具体每一项指标的评分标准计算方法如下[13-15]。

2.3.1小流域区域水质

由于上海市河网水系特点是河河相连、密布成网，对于区域水质，以流域内水质达标的河道数量占所有河道数量的比例来作为小流域区域水质的评分标准，比例越高，分数越高。

2.3.2土壤侵蚀强度

以土壤侵蚀强度达标区域的面积占总面积的比例作为评分标准，比例越高，分数越高。

2.3.3林草面积占比

以林草保存面积占宜林宜草面积的比例与指标值的差值作为评分标准，差值越大，分数越低。

2.3.4水土流失综合治理程度

以水土流失治理达标面积占水土流失总面积的比例与指标值的差值作为评分标准，差值越大，分数越低。

2.3.5每年化肥施用量

以小流域内每年单位面积化肥施用量超出指标值的量作为评分标准，超出值越多，分数越低。

2.3.6生活污水处理率(城乡)

以城乡生活污水的处理率与指标值的差值作为评分标准，差值越大，分数越低。

2.3.7工业废水达标排放率

以工业废水达标排放率作为评分标准，达标率越高，分数越高。

2.3.8规模化养殖污水处理率

规模化养殖污水处理率包括畜禽养殖粪污资源化综合利用率和水产养殖尾水达标排放率两部分，以两者与指标值差值的平均值，作为该项评分的依据，差值越大，分数越低。

2.3.9生活垃圾无公害化处理率

以生活垃圾无公害化处理率作为评分标准，处理率越高，分数越高。

2.3.10河湖面积达标率

以河湖面积占流域面积的比例与该小流域内规划水面率的差值作为评分标准，差值越大，分数越低。

2.3.11河湖水系生态防护比例

以采取生态护岸的长度占总护岸长度的比例与指标值的差值作为评分标准，差值越大，分数越低。

根据以上标准，划分出的生态清洁小流域分级赋分标准，见表3。

表3 生态清洁小流域指标分级赋分标准

2.4 生态清洁程度综合得分

将各个镇的各项指标分数分别乘以权重，得到各项指标的加权得分后求和，即可得出各个镇的生态清洁程度综合得分，如图1所示。

图1 各镇生态清洁程度综合得分图

2.5 结果分析

从图1综合得分来看，有12个镇的得分在90分以上，10个镇的得分在80～90分之间，80分以下的镇有两个。80分以下的两个镇的小流域生态清洁程度较低，治理紧迫程度较高，建议其生态清洁小流域治理工作优先开展。

3 结语

本文提出了一套定量评价小流域整体生态清洁程度的方法，并以上海市某区为例，对其内的24个小流域的生态清洁程度进行了评分及排序，依据该排序可以判断治理的紧迫程度，为该区的生态清洁小流域治理工作的进度安排提供参考。该思路可以为其它区域生态清洁小流域治理工作安排提供借鉴，但在应用过程中，各个地方的指标选取及打分标准需要结合当地的实际情况进行，才能使得评价结果更加客观准确。