河湖水系连通影响评价指标体系研究I——指标体系及评价方法

冯顺新，李海英，李 翀，王俊娜

（1.中国水利水电科学研究院水环境研究所，北京 100038；

2.中国水利水电科学研究院国家水电可持续发展研究中心，北京100038；

3.中国长江三峡集团公司，北京100038）

河湖水系连通影响评价指标体系研究I
——指标体系及评价方法

冯顺新1，李海英2，李 翀3，王俊娜1

（1.中国水利水电科学研究院水环境研究所，北京 100038；

2.中国水利水电科学研究院国家水电可持续发展研究中心，北京100038；

3.中国长江三峡集团公司，北京100038）

河湖水系连通是提高水资源配置能力、增强抵御旱涝灾害能力和改善生态环境的重要战略举措，而如何对河湖水系连通的影响进行评价，是相关部门开展河湖水系连通决策和管理时迫切需要解决的问题。本文建立了包含社会、经济及生态环境等3个方面共23个指标的河湖水系连通影响评价指标体系，探讨了河湖水系连通影响评价的独特特征，指出在一般情况下对连通的影响需要在单区域（调水区或受水区）和整个连通区上分两个层面进行评价，从而评价指标可能在两个层面上都存在阈值，初步讨论了各单指标的评价方法。

河湖水系连通；影响；评价指标体系；评价方法

1 研究背景

我国人口众多，水资源相对紧缺，当前我国正面临“水多、水少、水脏”［1］以及“水浑”等问题，通过河湖水系连通可提高水资源配置能力、改善河湖健康和增强抵御水旱灾害的能力［2］。由于我国经济社会发展和水资源之间的矛盾日益突出，各地有着开展河湖水系连通的强大动力，一些大型调水工程、河湖水系整治与修复工程、生态应急调水与补水工程以及城市水系修复与景观文化建设工程等或正在建设，或正在开展前期工作，这些水事活动亟待通过构建新的河湖连通思路、理念和制度加以规范和指导［3］。

面对我国水利建设与管理中对河湖水系连通的强烈需求，不少学者开展了对河湖水系连通的研究。雷阿林等［4］从对湖北省湖泊水生态环境问题的分析入手，提出了重建河湖之间的动态联系、修复水生态环境的理念和方法。张欧阳等［5-6］分析了长江流域水系连通特征、影响因素以及对河流健康的影响。李原园等［2］总结了河湖水系连通的三大功能，讨论了河湖水系连通研究中应考察的三个空间尺度，分析了河湖水系连通研究所面临的挑战。李宗礼等［7］研究了河湖水系连通的定义、特征以及河湖水系连通研究的整体框架。夏军等［8］讨论了河湖水系连通的特征和分类，分析了连通的有利和不利影响。河湖水系处于动态演化的过程中，其历史演变格局及演变的驱动因素是开展河湖水系连通规划时需考虑的重要内容，高婷等［9］对我国各大流域的河湖水系连通格局的演变进行了考察，分析了河湖水系演变的驱动力，提出了河湖水系连通格局的历史演变对当前开展河湖水系连通工作的启示。

上述研究中，不少研究讨论了河湖水系连通影响的诸多方面（主要是对生态环境的影响），但相关部门对河湖水系是否应连通进行决策时，不仅要关注连通对生态环境的影响，同时也要关注连通对经济和社会的影响；不仅要关注连通对受水区或调水区等单个区域的影响，更要关注连通对整个连通区的综合影响；不仅要关注影响本身，更重要的是要关注如何对影响进行评价。当前对这些方面的研究还很不足，相关工作亟待开展。

对水工程的影响进行评价，较多的是采用建立评价指标体系的方法。河湖水系连通往往要借助水利工程。当前关于水利工程对经济、社会、生态环境影响及其评价已有不少成果［10-14］。此外，水利部水利水电规划设计总院提出了“水工程规划设计标准中关键生态指标体系”并详细地讨论了指标的评价方法［15］。这些成果能为河湖水系连通的影响评价研究提供借鉴。

综上所述，从总体上看，在评价河湖水系连通的影响时，应考虑哪些方面的影响、选择哪些指标来反映这些影响、如何对指标进行评价等问题都有待解决。这也导致水行政管理部门在决策时缺乏可用的判定河湖水系连通是否科学、合理的依据。本文将提出评价河湖水系连通影响的评价指标体系，提炼和发展指标的评价方法，以服务于河湖水系连通的决策和管理。

2 评价指标体系

2.1 指标体系建立的原则河湖水系连通的影响可能表现在经济、社会、生态环境和文化等多个方面。应抓住主要矛盾，用数量恰当的指标反映河湖水系连通影响的主要方面，本文考虑河湖水系连通对经济、社会和生态环境等3个方面的影响建立评价指标体系。建立指标体系应遵循如下原则：（1）点面结合：既要有全面性，即较全面地反映河湖水系连通影响的各主要方面，又要突出重点，着重评价影响中最重要、最为人们所关注的内容，特别是将评价重点放在生态环境影响方面。（2）层次性：河湖水系连通的影响可认为由不同层次不同要素组成，在建立指标体系时应分层次设置，由顶而下，逐层深入、逐步细化，以具体地反映河湖水系连通影响的多个方面。（3）一般性：所选指标应能基本反映河湖水系连通具有共性的影响。我国河湖水系及其连通的特征千差万别，连通的影响表现在方方面面，不同水系连通影响的差异性往往特别明显。为使本文所建立的指标体系具有较大的普适性，应遵循抓大放小、从特殊到一般的思路，考察连通最主要、最具有共性、最为社会所关注的影响来建立指标体系。（4）可操作性。所选取指标的含义清晰，同时要充分考虑指标评价的可操作性，如指标是否能量化、评价所需资料是否便于获取、评价中的计算过程是否繁杂等。在建立指标体系时，应尽量利用现有指标，尤其是利用我国现有统计指标体系中的指标。

2.2 河湖水系连通影响评价指标体系框架本文所建立的指标体系由目标层、要素层和指标层3个层级组成（表1）。

2.3 指标的定义

2.3.1 社会指标

（1）安全。C1防洪风险：是指有防洪措施保护地区的洪水风险。可通过洪水风险分析获得［16］。

C2干旱风险：指不同干旱事件发生的可能性，一般以干旱事件的严重程度及其概率分布来表示。这里主要考虑农业的干旱风险。可用“干旱风险概率”指标来表达。干旱风险概率估算应通过对旱灾损失系列的统计分析，推求评价区旱灾损失的概率分布［17］。

C3城镇供水保证率：城镇供水指以要求的水量、水质和水压供给城镇生活用水和工业用水，又称城镇给水，城镇供水保证率指预期供水量在多年供水中能够得到充分满足的年数出现的频率。

（2）公平。C4调水补偿机制合理性：指河湖水系连通后，由于连通会导致的事实上的调水效应，调水区和受水区之间经济补偿方案的合理性。可先对调、受水区由事实上的调水效应所导致的经济、社会及生态环境损益进行经济分析，再综合调水区、受水区两方政府的意见进行评价。

C5调水量分配方案的合理性：指连通所导致的调水量在受水区的时空分配方案的合理性。可基于对调水区内各子区域的政府、社会组织、公众、企事业单位等利益相关方广泛的问卷调查进行评价。

（3）稳定。C6移民满意度：指移民对安置效果的满意程度。可通过对河湖水系连通工程修建所导致的移民的调查访谈来确定。

表1 河湖水系连通影响评价指标体系

2.3.2 经济指标

（1）发展制约。C7受水区缺水缓解程度：指河湖水系连通导致的水资源重新分配对缓解受水区缺水的贡献。可按下式计算：

其中，受水区缺水量可基于水资源规划成果来确定。

（2）经济增长。C8GDP贡献率：指河湖水系连通工程建设所产生的投资由于其乘数作用而对连通区GDP产生的贡献。可按下式计算：

2.3.3 生态环境指标

（1）水资源。C9人均综合用水量：反映连通区城市的人均综合用水量。可按下式计算：

其中，漏斗面积随时间增加时，变化率为正。

（2）水环境。C11水功能区达标率：指水功能区水质达到其水质目标的水功能区个数（河长、面积）占水功能区总数（总河长、总面积）的比例。可按下式计算：

C10地下水位降落漏斗面积变化率：指深层地下水位降落漏斗面积的变化率。可用下式计算：

其中，富营养化指数可用《地表水资源评价技术规程》所规定的指数法进行计算。

C13湖泊换水周期：指湖泊水体交换更新一次所需要的时间。可按下式计算：

C12湖泊富营养化状况：指河湖水系连通区内湖泊富营养化的总体状况或程度。可按下式计算：

C14水温：指对水生生物生长繁殖及农作物正常生长具有重要影响的敏感水域的敏感期水温。应针对具体的影响对象的生物需求进行评价。

（3）水陆生态。C15生态基流保证状况：指河湖水系连通区生态基流被满足的整体状况。生态基流保证率指有生态保护要求的河流生态基流的保证程度［15］，而生态基流保证状况则反映在连通区有多条河流（或有多个需要保证生态基流的断面）时，生态基流保证率的综合水平。可按下式计算：

其中，生态基流及其保证率的确定方法参见文献［15］。

C16敏感生态需水满足状况：指河湖水系连通区内生态敏感区在敏感期内生态需水被满足的整体状况。可按下式计算：

其中，敏感生态需水满足程度指敏感期内实际流入生态敏感区的水量满足其生态需水量的保障程度，其计算见相关研究报告［15］。

C17地下水埋深：指在浅层地下水位对农业、生态环境有重要影响的区域中，地表上某一点至浅层地下水水位之间的垂线距离。由于对浅层地下水位敏感的不同区域可能有不同的保护目标，对地下水埋深可能要分小区域进行评价。

C18植被覆盖率：指某一区域内符合一定标准的乔木林、灌木林和草本植物的土地面积占该区域土地总面积的百分比。

C19珍稀水生生物存活状况：指在河湖水系连通影响区域内，珍稀水生生物或者特殊水生生物在河流和湖泊中生存繁衍，物种存活质量与数量的状况。其重点关注的水生生物包括国家重点保护的、珍稀濒危的、土著的、特有的、重要经济价值的水生物种［15］。

C20保护区影响程度：指河湖水系连通对涉及的保护区的影响程度，如是否占用、扰动保护区土地，是否改变水文情势，是否产生阻隔等。其中“保护区”指国家及各级地方政府明文规定的自然保护区、风景名胜区、饮用水源保护区、水产种质资源保护区等。

C21外来物种威胁程度：在规划或工程影响区域内，是否造成出现外来物种、外来物种对本地土著生物和生态系统造成威胁的影响程度。主要选定外来鱼类、水生植物作为外来入侵物种指标的评价。

（4）水景观。C22景观舒适度：指人类对环境景观的整体印象和感受的综合评判。

（5）人群健康。C23（涉水疾病）传播风险：指涉水疾病通过河湖水系连通在区域上扩散、在程度上加重的可能性。与水利工程建设相关的疾病可以分为以下四类：自然疫源性疾病、虫媒传染病、介水传染病和地方病［15］。

3 评价方法

3.1 河湖水系连通区的空间结构河湖水系连通多有在连通区内重新配置水资源的作用。连通后，水量在被连通的两个区域之间的交换可能是单向的（如两个区域通过调水工程连通的情形），也可能是交互双向的（如长江和太湖流域之间的连通），但一般均存在一个占主导的输水方向，即在平均意义上，存在经连通通道从某个区域往另一区域的“净输水量”，而连通对这两个区域的影响在很多时候刚好相反。为此，可将水量“净调出区”概化为仅向外输出水量的“调水区”，而将水量“净调入区”概化为仅接受外来输水的“受水区”，由此整个连通区可认为由调水区、受水区和调水沿线区域所组成。考虑到过境水流对调水沿线区域的影响与对受水区的影响有相似之处，整个连通区可进一步简化为仅由调水区和受水区组成。

3.2 被评价指标的多重阈值与考察其他类型水工程的影响时不同的是，在考察河湖水系连通的影响时，需要考虑3个区域和2种空间尺度，这3个区域是调水区、受水区以及连通区（指包含调水区、受水区在内的整个连通区），2种空间尺度是单区域（调水区/受水区）和连通区。所考察的区域/空间尺度不同，评价结果一般也不相同，如何正确看待对同一指标在不同区域/空间尺度上的评价结果，是河湖水系连通影响评价需解决的关键问题之一。

对指标的评价一般有定性评价和定量评价2种，其中定量评价是难点。对指标进行定量评价时，往往需要确定指标的阈值，而在3个区域/2种空间尺度上对指标进行评价意味着指标可能有2类（3种）阈值：（1）指标在单区域（调水区或受水区）上的阈值。基于该阈值可评价连通对调水区或受水区上指标的损害或改善程度。（2）反映指标所表征的属性或特征在整个连通区内（即调水区和受水区之间）转移或重新配置之可接受程度的阈值。基于该阈值可评价连通对整个连通区的整体效益或综合影响。这种阈值为河湖水系连通影响评价所特有。

在由相互关联、且连通的影响趋势一般相反的两个单区域所组成的整个连通区上评价水工程（河湖水系连通一般由水工程来实现）的影响，是河湖水系连通影响分析及评价所独有的问题，从而也是河湖水系连通影响评价和其他水工程影响评价的重大不同。只有在对这一点有清醒的认识之后才有可能科学、正确地评价河湖水系连通的影响。

3.3 指标的评价方法在河湖水系连通影响评价中，有些指标可定量评价，而有些仅能定性评价。在河湖水系连通影响评价指标体系中，类似于“调水量分配方案的合理性”、“移民满意度”、“珍稀水生生物存活状况”、“保护区影响程度”、“外来物种威胁程度”、“景观舒适度”等指标一般很难量化，从而只能进行定性的评价。评价指标时，一般可采用专家咨询、访谈、问卷调查等方法。以下重点讨论对指标的定性评价方法。

3.3.1 在单区域（调水/受水区）上对指标进行定量评价的方法 在单区域上，需考虑具体情况，对不同指标采用不同的评价方法。

（1）通过划分指标等级进行评价。对部分指标通过所设定的指标分级标准进行评价，在有些情况下，分级标准可参考相关的行业规范、标准来确定。如对水功能一级区达标率进行评价时，将达标率大于90％的情形评价为达标，介于70％～90％之间的情形评价为基本达标，等。

分级标准的设定有一定的任意性，即并没有强有力的理论依据说明为什么指标的分级标准应该是这个值或者是那个值。在实际应用上，分级标准的确定可咨询相关专家的意见。另外，分级标准也可能基于管理（如水资源、水质管理）要求的改变而改变。使用分级标准进行评价的指标可能为无量纲的量（如水功能区达标率），也可能是有量纲的量（如人均综合用水量）。

（2）通过指标阈值进行评价。上文所述的“指标等级”也可视为“阈值”的一种。但这里所说的阈值，主要指用于评价特定指标的极大值、极小值等。基于阈值对指标进行评价，是定量评价指标时所常用的方法。

（3）使用相关联的指标进行替代评价。有些指标可能设计很合理，但限于实际条件，评价所需资料较难获得，则此时可使用相关联、但较易评价的指标进行替代评价。如对“防洪风险”、“干旱风险”、“城镇供水保证率”等指标，理论上可基于长序列资料通过频率分析来进行评价；但事实上，由于风险分析较为复杂，对资料的要求较高，对这些指标的评价可适当变通的评价方法，如采用相关联的、或者趋势上比较一致的评价方法进行替代。如可采用防洪标准、抗旱标准的等级变化来评价河湖水系连通对防洪风险、干旱风险的影响，用河湖水系连通在应对热点供水事件中所发挥作用来替代对“城镇供水保证率”指标的评价，等等。

3.3.2 在连通区上对指标进行定量评价的方法 如上文所述，在整个连通区上对指标进行评价时，所评价的是指标所表征的属性或特征在整个连通区内（即调水区和受水区之间）转移或重新配置可接受程度。当连通对指标的综合正效益最大时，评价得分最高；当连通对指标的综合负效益最大时，评价得分最低。这种评价是水工程影响评价中的新问题，关于这种评价当前尚无成熟的研究成果。为此，我们从流域生态系统安全度与人类胁迫之间的关系出发，考察连通所引发的区域间调水这一人类胁迫，建立了反映在单区域（调水区/受水区）以及连通区上调水量对指标产生影响的概念模型（即反映“调水量——连通区上指标变化加权值之间关系”的概念模型（对这一概念模型另文阐述）。在研究比较深入的情况下，可基于这一概念模型进行评价；在条件不具备时，可适当变通，使用其他替代方法进行评价。各指标的评价方法见表2。

3.4 综合评价在完成对各单项指标的评价后，可通过专家咨询、或通过对各指标的相对重要性进行比较，也确定各指标的权重，最后对各指标的评价结果进行综合，得出河湖水系连通影响的综合评价得分。得分分值范围为［-1，1］，大于零的分值表明河湖水系连通的影响为正面。

4 结论

本文以河湖生态环境影响评价为重点，建立了涵盖社会、经济和生态环境等方面的河湖水系连通影响评价指标体系，阐述了指标的含义，讨论了指标阈值的特征及指标评价方法。本文认为，河湖水系连通在很多情况下会对有水力联系的两个区域（调水区及受水区）产生相反的影响，从而在评价连通的影响时，应在两个不同的空间尺度进行评价：第一个是连通对单区域（调水区或受水区）的绝对影响，第二个是连通对整个连通区的综合影响。这导致定量评价连通对特定指标的影响时，往往需考虑指标的两种阈值：（1）反映指标在单区域（调水区或受水区）上可接受程度的阈值；（2）反映指标所描述的特征或属性在连通区转移或重新配置的可接受程度的阈值。后一种阈值是河湖水系连通影响研

究中所特有的，有待进一步研究。指标体系的建立能为河湖水系连通的决策、管理提供一定的支撑。

表2 指标的评价方法

［1］钱正英，陈家琦，冯杰.中国水利的战略转变［J］.城市发展研究，2010，17（4）：1-5.

［2］李原园，郦建强，李宗礼，等.河湖水系连通研究的若干问题与挑战［J］.资源科学，2011，33（3）：386-391.

［3］唐传利.关于开展河湖连通研究有关问题的探讨［J］.中国水利，2011（6）：86-89.

［4］雷阿林，李志军，贾海燕，等.重建江（河）湖动态联系，修复水网生态环境［J］.人民长江，2004，35（9）：1-4.

［5］张欧阳，熊文，丁洪亮.长江流域水系连通特征及其影响因素分析［J］.人民长江，2010，41（1）：1-5，78.

［6］张欧阳，卜惠峰，王翠平，等.长江流域水系连通性对河流健康的影响［J］.人民长江，2010，41（2）：1-6.

［7］李宗礼，李原园，王中根，等.河湖水系连通研究：概念框架［J］.自然资源学报，2011，26（3）：513-522.

［8］夏军，高扬，左其亭，等.河湖水系连通特征及其利弊［J］.地理科学进展，2012，31（1）：26-31.

［9］高婷，李翀，廖文根.二元驱动的河湖历史演变及其启示［J］.人民长江，2012，43（1）：12-17.

［10］鲁春霞，谢高地，成升魁，等.水利工程对河流生态系统服务功能的影响评价方法初探［J］.应用生态学报，2003，14（5）：803-807.

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［12］常本春，耿雷华，刘翠善，等.水利水电工程的生态效应评价指标体系［J］.水利水电科技进展，2006，26（6）：11-15.

［13］蔡旭东.水利工程生态效应的区域响应评价体系［J］.中国水利，2007（12）：16-19.

［14］中国水利水电科学研究院.绿色水电指标体系及评估方法初步研究［R］.2009.

［15］水利部水利水电规划设计总院.水工程规划设计标准中关键生态指标体系研究与应用［R］.2009.

［16］中华人民共和国水利部.中华人民共和国水利行业标准：防洪风险评价导则（SL602-2013）［S］.北京：中国水利水电出版社，2013.

［17］水利部水利水电规划设计总院.旱情风险评价导则（送审稿）（SL xx-2007）［S］.2007.

［18］张国良.对南水北调工程调水规模的几点认识［J］.中国水利，2002（10）：120-123.

Study on the im pact evaluation indicator system of River and Lake System In terconnection I：im pact evaluation ind icator system and evaluation m ethod

FENG Shun-xin1，LI Hai-ying2，LI Chong3，WANG Jun-na1

（1.DepartmentofWater Environment，IWHR，Beijing 100038，China；2.National Research Center for Sustainable Hydropower Development，IWHR，Beijing 100038，China；3.China Three GorgesCorporation，Beijing 100038，China）

River and Lake System Interconnection（RLSI）is an important strategic measure for improving the capacity of water resources allocation，enhancing flood and drought control and improving eco-environ⁃ment.How to evaluate the impacts of RLSI is a problem urgently to be solved for the related sections on making decision and management.In this paper，an evaluation index system composed of 23 indicators con⁃cerning society，economy and environment was presented for assessing the impact of RLSI.The distinct characteristic of RLSI Impact Assessment was discussed and it was pointed out that in general the RLSI Im⁃pact Assessment should be carried out in two different scales：the single region scale（including the so-called“water transfer region”and“water service region”）and the connected region scale.In each re⁃gion，there may be corresponding threshold of the evaluation index.The evaluation methods for the individu⁃al indicator were also discussed preliminarily.

River and Lake System Interconnection；impact；evaluation indicator system；evaluation method

TV213.4

A

10.13244/j.cnki.jiwhr.2014.04.009

1672-3031（2014）04-0386-08

（责任编辑：韩昆）

2014-06-04

水利部中央水利前期工作项目（2010518）；不同类型河湖水系连通功能、作用与特征研究（电0109012011）

冯顺新（1973-），男，湖北仙桃人，博士，高级工程师，主要从事生态水力学及水工程的生态环境影响研究。E-mail：fengsx@iwhr.com