水动力调控对苏州市古城区河网水环境承载力提升效果评价研究

黄溢 谢忱 柳杨

1. 苏州市环境科学研究所 江苏 苏州 215004

2. 南京水利科学研究院 江苏 南京 210029

城市河网是城市生态系统最重要的组成部分之一，在饮用水供给、城市防洪除涝等方面发挥了重要的作用。当前水体浑浊、黑臭水体、水质污染等问题日益频发。通过自流活水等工程，增强城市河网水动力条件，成为城市水环境治理的重要措施之一。如何合理评估水动力调控作用对城市水环境提升的效力，是城市河网管理首要解决的问题之一。

对城市河网进行水环境承载力评价，是评判水动力对河网水环境提升效力的主要方法之一[1]。在20世纪中后期，福格特提出了区域承载力的概念，联合国等组织提出资源承载力概念[2]。宋飞燕[3]等提出了博弈论－云模型赋权法对珠三角地区进行水环境承载力评价。郭文静[4]对黄河流域白银段水环境承载力进行评估。李新等[5]应用次分析与指数评价相结合的方法，评估了邛海流域水环境承载力。综上所述，我国学者对城市河网水环境承载力已经做了大量研究，但对水动力调控对水环境承载力提升的研究尚不多见，亟待进行水动力调控作用下城市河网水环境承载力提升效果研究。

1 研究区域与方法

1.1 研究区域

苏州地处长江三角洲、太湖流域腹部，全市共有各级河道21454条、总长21255 km，大小湖泊323个，总水面积3609.04 km2，占全市总面积的42.5%。

1.2 研究方法

1.2.1 数据获取

为探究水动力调控对苏州古城区河网水环境承载力提升效果，于水动力调控工程实施前和实施后，对苏州古城区进行2次水环境实地采样调查，共设置了14个样点。

1.2.2 水环境承载能力评价指标体系

采用层次分析法构建苏州古城区水环境承载力评价指标体系。通过构造判断矩阵，比较各要素层间的指标对于目标层的重要程度式（1）。

对判断矩阵进行一致性检验（式），保证结果的可靠性。

式中CR为判断矩阵的随机一致性率；n为判断矩阵的阶数；CI为判断矩阵的一般一致性指标；RI为判断矩阵的平均随机一致性指标。

1.2.3 评价标准与评价方法

采用专家评分法，应用河流综合指数（River Composite Index, RCI）评估河网水环境承载力状况：

式中，RCI为生态健康综合指数值；Wi评价指标的权重值，其范围为0～1；Ii为评价指标实际值，其范围为0～100。

2 结果与讨论

2.1 评价指标体系

通过层次分析法，构建包含水体自净能力、水体营养状态、水体感官效果3大类共6个指标的苏州古城区河网水环境承载力评价指标体系（表1）。

2.2 指标权重

利用综合权重求解模型计算苏州古城区河网水环境承载力评价指标权重，结果如表1所示。

表1 评价指标权重

2.3 评价分类标准

通过专家经验法构建苏州古城区河网水环境承载能力提升效果评价分类表（表2）。

表2 苏州古城区河网水环境承载能力提升效果评价分类表

2.4 评价结果

（1）指标评价结果

苏州城区治理工程实施前后，各项指标评价结果如下：流速治理前赋分0分，治理后赋分60分；溶解氧治理前赋分80分，治理后赋分100分；高锰酸盐指数治理前赋分100分，治理后赋分100分；总磷治理前赋分80分，治理后赋分100分；溶解氧含量达标率治理前为43%，治理后为64%，因此该项治理前赋分40分，治理后赋分60分；透明度治理前赋分40分，治理后赋分60分。

（2）综合评价结果

根据上述权重计算方法及评分方法苏州城区治理前的水环境承载能力总目标层得分为47.2为四类河网（表3），治理后的水环境承载能力总目标层得分为80.8分，评级为二类河网（表3）。苏州城区治理前后水环境承载能力提升效果对比结果显示，治理后苏州城区河网流速及透明度提升明显。研究结果表明，通过自流活水等水动力调控措施，可以显著提高苏州城区河网水环境承载能力，为构建苏州城区幸福河湖提供理论支撑。

表3 苏州城区治理前、后水环境承载能力

3 结论

1）苏州市古城区河网水环境承载力评价指标体系包含体自净能力、水体营养状态、水体感官效果3大类共6个指标的苏州古城区河网水环境承载力评价指标体系。

2）苏州城区治理前的水环境承载能力总目标层得分为47.2分，评级为四类河网。治理后的水环境承载能力总目标层得分为80.8分，评级为二类河网。