基于城市河道型水库健康评价指标体系研究——以赣州市八境湖水库为例

(江西省赣州市水文局，江西赣州341000)

城市河道型水库多指城市河流的狭口处建造拦河坝形成的人工水库，起到供水、防洪、蓄水灌溉、发电、养鱼等作用[1]。在城市形成和发展中，河道型水库作为最关键的资源和环境载体之一，影响着城市风格，构成了美化环境的重要因素，制约着城市的发展[2]。

近年来，科学有效地进行河流、湖泊生态系统健康评价，已成为河流、湖泊保护和管理的重要目标[3]。目前，国内围绕着河流健康、湖泊水生态系统、流域水生态等健康评价研究较多。在河流健康评价方面，早在2002年，唐涛等[4]首次对河流生态系统健康进行探索。李向阳等[5]在2009年开展了利用多指标综合评价法进行珠江河流的健康评价。2017年唐林森等[6]采用层次分析法确定指标权重，运用综合评价分析方法对东江源进行健康评价。

在湖泊水生态系统健康评价方面。最早是在2011年，叶春等[7]对洪泽湖进行了健康水生态系统构建，根据不同湖区特点，结合水质、水生生物和水文条件方面的显著差异，形成洪泽湖健康水生态系统构建方案。随后，张艳会等[8](2014年)、祁云宽等[9](2015年)都从综合指标法对湖泊水生态系统健康评价进行了研究探讨。2017年，吴易雯等[10]构建湖泊营养状态指数判断湖泊的富营养化状态，并根据湖泊的水质、沉积物和水生生物群落的现状和特点，运用主观赋权法中的层次分析法和客观赋权法中的熵权法结合模糊综合评价法，丰富了湖泊生态健康评价的方法与内涵。2018年，程永辉等[11]研究了河湖健康评价体系在水库中的应用，拓展了健康评价的适用性。在流域水生态健康评价方面。2015年，胡金等[12]开展了基于河流物理化学和生物指标，构建了适合沙颍河流域的水生态健康评价综合指标体系，充实了流域型健康评价的深度。近两年，随着国家越来越重视流域水环境的治理与保护，流域水环境的研究也更倾向于流域水生态健康评价方面。2017年，高伟等[13]基于水量-水质耦合过程的流域水生态承载力优化的研究，拓展了流域水生态健康评价领域。在国外，河流健康评价体系也常常应用于生态系统整体性的研究，如美国采用生态完整性指数[14]进行河湖健康评价和生物监测、澳大利亚根据河流地貌类型和河流状况调查等[15]进行河流生态健康评价。总体而言，国内、外对水生态健康评价主要集中于河流、湖泊等方面，而缺乏对河道型水库的研究，作为城市集中式饮用水源地的河道型水库开展此类研究意义更加重大。

本文基于河流、湖泊健康评价体系的特点，以赣南苏区赣州市国家重要饮用水源地——八境湖水库为研究对象，通过构建城市河道型水库健康评价指标体系，采用层次分析法的模糊综合评价模型，对八境湖水库进行健康评价，为推进江西省生态文明先行示范区建设和赣州市海绵城市建设提供必要的技术支撑。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

八境湖水库(图1)位于江西省赣江第二大支流——章水下游、始于赣州市二水厂，止于橡胶坝，属于城市河道型水库。该水库全长20.2 km，宽150～550 m，流域面积188.70 km2，贯穿于赣州市蓉江新区、章江新区和河套老城。八境湖水库地处亚热带季风性湿润气候，冬冷夏热，年平均气温19.4℃，年降水量1 494.8 mm。库区内设有1个国家重点水文站——坝上水文站，4个水质监测点和1个国家级重要饮用水源自动监测站；含有2个饮用水源区、1个景观用水区。八境湖水库是一座聚城市供水、净化环境、景观娱乐为一体的多功能城市河道型水库。

图1 赣州市八境湖水库概况

1.2 城市河道型水库健康评价体系构建

1.2.1指标体系的筛选

本研究依据城市河流健康评价指标体系[16]基础，结合河道型水库的相关特性，从水文水资源、库岸结构、水质、生物、社会服务功能等5个方面，分目标层、准则层、指标层3个层次，14个指标进行城市河道型水库健康评价的研究与探讨。

a) 水文水资源(B1)可以比较全面的反映河流的水系的基本变化，八境湖水库作为赣州市集中式饮用水源地，系统掌握河道型水库的水文水资源情况也是其健康评价的必然要求，故选取最低生态水位满足状况和入库流量变异程度参与评价。

b) 库岸结构(B2)情况能直接反映人类活动的直接影响情况，考虑到八境湖沿岸常作为赣州市城市沿江绿化区域，其库滨带状况和河岸植被覆盖率可作为库岸结构方面指标进行评价。

c) 水质(B3)是直接反映河流水体健康情况的重要因素，同时也是饮用水源地水质优良率重要评价指标。选取具有代表性的DO水质状况、耗氧有机污染物状况和水质类别参与评价。

d) 生物(B4)是水生态系统的重要组成部分，能间接的反映水体实际健康状况，以大型水生物、浮游植物为监测对象，选取大型水生植物覆盖度和浮游植物数量作为评价体系重要的生物指标。

e) 社会服务功能(B5)城市水资源对社会的一种必要的价值体现，也是影响城市河道型水库健康的重要方面。本文从水资源开发利用率、水功能区达标率、防洪能力、公众满意度指标等4方面来分析八境湖水库的社会价值。

根据上述指标情况，可构建出包含5方面14个指标的城市河道型水库健康评价指标体系，见表1。

1.2.2指标体系权重分配

本研究根据河流[17]、湖泊[18]模糊综合评价模型法的基本原理与方法，设计出准则层和指标层的专家咨询表，请水文水资源学、水利学、环境科学等方面的专家学者进行问卷调查，并对问卷进行数据分析整理，计算相关矩阵的特征值和特征向量，最后计算专家咨询表得出的权重的平均值确定各要素指标的最终权重并排序，见表1。

1.2.3评价标准确定

针对研究区的实际情况，参照相关标准，将城市河道型水库健康的评价标准分为很健康、健康、亚健康、疾病和严重疾病5个级别；同时借鉴相关历史资料、文献资料、专家咨询表及国内外河流健康评价标准，制定出各指标定量标准值，见表2。

表1 城市河道型水库评价体系指标及权重

表2 城市河道型水库定量指标评价标准

2 评价结果与分析

2.1 数据来源

为了保证研究区数据的来源准确可靠，下表中定量指标均来源于《2017年赣州市水资源公报》《2017年赣州市水环境状况公报》、赣州市2017年1—12月的《赣州市水资源质量月报》以及最近几年的相关文献[19-22]，其他定量指标的现状情况主要通过资料收集和实地考察得出，各指标的现状值见表3。

表3 八境湖水库定量指标现状值

注：a、b，参考赣州市坝上水文站水文数据；c、d、e、i、j，选取4个监测点实地勘测；f、g、h，参考《赣州市水资源质量月报》《2017年赣州市水环境状况公报》；k、l，参考《2017年赣州市水资源公报》《章贡区水资源承载能力评价报告》；m，参考赣州市防洪能力规划及国家防洪标准；n，问卷调查

2.2 评价结果

根据模糊综合评价的基本原理，建立评价目标集A={八境湖水库健康状况}，评价准则集B={B1，B2，B3，B4，B5}，评价指标集C={C11，C12，C21,……，C54}，评价等级V={很健康，健康，亚健康，疾病，严重疾病}。

表3数据代入，可得出各准则层的单因素评判矩阵，再根据各指标和要素的权重结合模糊算法因子M(﹒，+)可进行八境湖水库模糊综合健康评价结果：水文水资源B1=(0.500，0.250，0.250，0，0)，库岸结构B2=(0.465，0.535，0，0，0)，水质B3=(0.256，0.744，0，0，0)，生物B4=(0.500，0.500，0，0，0)，社会服务功能B5=(0.640，0.262，0，0.091，0.007)。

综上可得，八境湖水库健康评价=(0.451，0.491，0.034，0.022，0.002)。

2.3 结果分析

按照层次分析法的模糊综合评价最大隶属度原则，从准则层来看，在八境湖水库的水文水资源方面，最大隶属度为0.500，属于“很健康”状况，这说明水库年径流量，水位等相对较稳定，受丰水期和枯水期影响较小；也表明库容保护与管理相对合理，有助于库区生态系统的稳定与可持续发展；库岸结构方面，最大隶属度为0.535，属于“健康”状况，这表面库岸带宽与植被覆盖方面相对稳定，得益于城市河道规划合理与保护，而较好的库岸结构将有助于防洪能力的提升；水质和生物方面均处于保持较好的状态，均处于健康偏上的情况；社会服务功能方面，最大隶属度为0.640，属于“很健康”状态，但也存在隶属度为0.098的疾病及以下情况。综合分析上述准则层隶属度可知(图2)，社会服务功能是唯一存在疾病及严重疾病的情况，且直接导致八境湖水库2.4%疾病及严重疾病的结果，这表明社会服务功能是八境湖水库健康状况的主要影响因素。

图2 八境湖水库健康评价结果

从八境湖水库整体评价等级来看，该研究区内有45.1%处于“很健康”状态，49.1%处于“健康”状态，3.4%处于“亚健康”状态，2.2%处于“疾病”状态，0.2%处于“严重疾病”状态。综合分析处于“健康”及以上状态的占94.2%，这说明八境湖水库整体处于一个较好健康状态，但也存在2.4%的疾病及严重疾病。

上述评价结果与《2017年赣州市水资源公报》中水资源评价结论基本一致，表明该方法能较好的适用于河道型水库健康评价，八境湖水库总体状况良好，水库水环境质量、水资源状况、水生态多样性等均处于较好状态，也存在2.4%的疾病及严重疾病，主要表现在河岸缓冲带宽不够、人类活动对河道型水库影响较大等原因。随着赣州市城区面积的不断扩大，八境湖水库开发利用应更多的考虑作为河道型水库的特征，保护好八境湖水库水环境质量、水生态状况的良好健康状况，建设一座生态文明建设与可持续发展的城市河道型水库。

3 结论

a) 本文基于河流、湖泊健康评价基本内涵，构建了5个方面14 个指标的河道型城市水库健康评价指标体系，采用层次分析法的模糊综合评价模型，对赣州市八境湖水库进行初步的探讨性评价，结果表明： 2017年八境湖水库总体处于健康状态，其中社会服务功能是该区域健康状况的主要影响因素。本研究一定程度上拓展了河流健康研究的适用性，但也存在不足，如水生生物指标不全、研究区域的特殊性等，后期将优化河道型水库健康评价指标，建立更加系统的评价体系，进行更加科学、准确的健康评价。

b) 不定期开展此类的河流、湖、库健康评价，将有助于相关部门及时掌握河流、湖、库的整体健康状况，为江西省全面推进河、湖长制，落实国家生态文明先行示范区建设，实施生态文明建设与可持续发展协调统一发挥重大的作用。