湖南省样板河建设评价研究——以浏阳河为例

乔 祺，石 林，张恒恺，赵丽子

（湖南省水利水电科学研究院，410007，长沙）

一、湖南省样板河湖建设及评价背景

2016年，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于全面推行河长制的意见》，提出按照“四个到位”要求全面推行河长制。2018年8月，为强化推动全省河湖保护，在河长制湖长制基础上，湖南省印发了《关于开展河长制湖长制样板河湖建设》的通知，要求在全省每个乡镇（街道）选取一条河（湖）开展“样板河湖”建设，达到“河畅、水清、岸绿、景美”的目标。

在推行示范河湖建设背景下，湖南省样板河湖建设工作取得了一定成效，截至2019年11月底已有样板河湖1 900多条（个），其中浏阳河入选水利部第一批示范河湖建设名单。但由于湖南省水系众多、河网复杂，加之各地区经济发展、生态环境、地理条件等差异悬殊，各地样板河湖建设情况存在较大差别，且目前湖南省现行样板河湖评估及验收标准主要考评依据以行政管理措施为主，缺少不同细分条件下的典型性指标参数，尚未形成系统科学的样板河湖评价体系和建设模式。为此，以浏阳河为例开展湖南省样板河建设评价研究。

二、样板河建设评价指标体系

河流和湖泊评价体系不完全相同，本文以浏阳河为案例，仅讨论河流评价指标体系及标准。

1.浏阳河概况

浏阳河位于湖南省东部，属于省级管理河流，是湘江右岸一级支流，河流全长224 km（干流137.1 km），流域面积4 244 km2，河流坡降0.573‰。浏阳河发源于浏阳市大围山镇，由大溪河和小溪河两个源流在浏阳城东10 km处汇合而成，在长沙市开福区注入湘江。浏阳河流域水系发育，支流众多，一级支流共32条，流域内水资源丰富，河口处多年平均流量为108.8 m3/s，多年平均水资源量为37.25亿m3。浏阳河水量年内分配不均，3—6月水量占全年的55%以上，枯水期的1月水量只占全年的1.7%。

2.建设内涵

样板河湖建设的终极目标和核心内涵是贯彻“十六字”治水思路，立足于生态文明建设，统筹协调开发与保护、兴利与除害、整体与局部、近期与远期的关系，解决河流关键问题，持续改善河流面貌，从而打造具有区域特色的“河畅、水清、岸绿、景美、人和”的幸福河。

3.指标选取方法

常用指标选取方法有专家评选法、最小均方差法、相关系数法、回归分析法、主成分分析法、因子分析法、聚类分析法等。根据指标的含义与属性，可将指标分为定性指标与定量指标，定性指标通过征询统计专家意见选取，如落实情况、河湖保洁度、景观价值度等；定量指标采用相关系数分析法结合专家咨询方式选取，如河岸带植被覆盖率、岸线开发利用率等。

4.指标确定

近年来，国内一些省市的河流评价体系研究走在前列。浙江省从安全流畅、生态健康、水清景美、亲水便民、长效管护、示范引领六大方面对“美丽河湖”进行评价；山东省从生物状况、环境状况、社会服务功能、管理状况和水文水资源5个方面16项指标对“生态河道”进行评价；上海市从环境面貌、河道设施、工程安全、河道水质和基础工作5个方面10项指标对“星级河道”评价定级。

遵循精确性、科学性、可行性、经济性等原则，参考国内现有较为成熟的评价体系研究，从系统论的整体性出发，选取水安全、水环境、水生态景观、河湖管护等4项指标建立准则层，在此基础上优化筛选出具有代表性、独立性、易于获取、能实际反映样板河建设效果的指标层指标19项，其中定性指标7项，定量指标12项，如表1所示。

表1 样板河建设评价指标体系

三、研究方法

1.层次分析法确定准则层权重

准则层包括水安全（B1）、水环境（B2）、水生态景观（B3）、河湖管护（B4）四个方面。

建立指标层次结构模型，邀请专家对指标两两比较，判断每项指标相对于目标层样板河湖评价的重要性，从而构建判断矩阵。指标间相对关系一般通过1～9标度法确定。1～9标度法具有思路直观、操作简单等特点，但指标相对较少的情况下易导致重要指标权重过高，而略次要指标权重过低，各指标权重值相差较大，与实际情况不符。故对1～9标度法作出简单改进，将两指标间的重要性用[1，2]之间的数值界定，且充分考虑指标层指标数量对准则层的影响，适当调整准则层相对重要性关系数值。建立判断矩阵后计算其最大特征值及特征向量，对最大特征向量归一化得到各指标权重向量W。经式（1）（2）一致性检验通过后确定各指标权重，详见表2。

表2 准则层权重表

式（1）中，λmax为最大特征值，n为判断矩阵阶数，RI取值与Saaty提出的1～9标度法相同。若CR＜0.1，则一致性检验通过。

2.结构熵权法确定指标层权重

首先运用Delphi调查法确定指标重要性排序矩阵，其次对专家的“结构排序”进行数值转化，利用公式将专家排序转化为隶属函数。设aij是为第i个专家对指标j的结构排序，则隶属度函数：

μ是在区间[0，1]间的变量。aij=1，2……j，j+1。j为实际最大顺序号，m为转化参数，通常取m=j+2。

其次计算全体专家对指标j的一致性看法，定义bij=μ（aij），bj称为平均认识度；定义第i个专家对指标μi认识的不确定性，称为“认识盲度”，用Qj表示；定义全体专家对于每个指标j的总体认识度记为xj。bj、Qj、xj计算公式如下：

最后进行归一化处理。设wj=为指标权重向量，即全体专家对m个指标重要性的一致性整体判断。

根据以上方法计算得到指标层权重。按照综合权重=准则层权重×指标层权重，最终权重计算结果如表3所示。

3.指标等级标准

参考左其亭教授提出的“人水和谐”理论，本文将样板河建设评价指标体系的评价标准划分为5个等级，即“优秀、良好、中、较差、差”，分别用“Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ”表示。参考《防洪标准》（GB 50201—2014）、《河湖健康评估技 术导则》（SL/T 793—2020）、《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）、《湖南省农村垃圾专项治理实施方案（2016—2020年）》、《湖南省农村人居环境整治三年行动实施方案（2018—2020年）》、《湖南省水土保持规划（2016—2030年）》等标准文件及规划方案，确定各个指标的等级范围划分，具体如表3所示。以河湖畅通性C12为例，依据《河湖健康评估技术导则》（SL/T 793—2020），该指标值由单位河流长度内影响河流连通性的建筑物或设施数量确定（有过鱼设施的不在统计范围内），单位采用“个/100 km”。

表3 样板河评价指标权重及等级划分表

4.云模型

云模型由李德毅院士基于概率测度空间提出，是定性与定量数据双向转换的认知模型，通过期望Ex、熵En和超熵He三个数字特征进行描述，并配合使用相应算法，构造出服从泛正态分布的随机变量——云滴，在概率层面统一描述认知模糊性。经过诸多学者研究，其中呈正态或半正态分布的正态云模型对评价研究具有普适性。

云发生器主要分为正向云发生器、逆向云发生器、X条件云发生器、Y条件云发生器四种，本文利用的X条件云发生器是已知数字特征和一个云滴数值X0，利用X条件云发生器求得该条件下云滴隶属度μ0，算法步骤如下：

①计算模型数字特征值。利用指标等级区间边界值确定，设指标i的某一等级区间为[Bmin，Bmax]，则云模型的特征值可利用公式（7）～（9）计算。若超熵He计算值过小，可直接取经验值0.01或0.05。

②利用计算机按正态分布特征（En，He）生成正态随机数En*。

③根据公式（10）计算得到第i个指标对应的第j个等级的隶属度μij：

④重复以上步骤，直到产生N个云滴，从而得到平均隶属度μij，利用权重集合W和平均隶属度矩阵得到各维度层综合隶属度矩阵Z，最后根据最大隶属度原则判断评价对象的和谐度等级。

四、实证研究

1.数据来源

浏阳河样板河建设评价定量数据来自《湖南省浏阳河“一河一策”实施方案 （2018—2020年）》、《湖南省“一河（湖）一策”（2018—2020年）实施评估》、《浏阳河示范河流建设实施方案》、《浏阳河示范河湖建设工作报告》及评审意见、《长沙市统计年鉴》、《长沙市水资源公报》等资料，定性数据来自多位专家打分以及实地走访浏阳河沿线居民采集的数据，综合统计处理得到浏阳河各评价指标分值（定性指标已转化为百分制），具体见表4所示。

表4 浏阳河样板河建设评价指标原始数据

2.模型计算及结果分析

将表2中样板河建设原始数据输入X云模型发生器，得出各项指标对应各等级的隶属度，再利用各指标权重加权求和得出综合隶属度，计算结果如表5所示。各指标对应隶属等级如图1所示。

图1 各指标隶属等级图

根据表5可知，浏阳河样板河建设评价14个指标达到Ⅰ等级，4个指标为Ⅱ等级，1个指标为Ⅲ等级，综合隶属度最大值为0.465，对应Ⅰ等级，样板河建设评价为优秀，符合浏阳河建设实际情况，基本验证了评价模型的有效性。

表5 浏阳河样板河建设评价各指标隶属度及综合隶属度

事实上，浏阳河作为第一批全国示范河湖之一，自开展示范建设至今，在机制体制建设、治理管护、文化建设、河长履职、资金保障、宣传发动、科技应用等多方面均取得了较好成绩，逐渐成为人水和谐的幸福河流。其建设模式值得湖南省其他地区研究与借鉴。 ■