大连市碧流河健康评价及人为影响因素分析

刘兆楠

(大连市水务集团水研究院有限公司，辽宁 大连 116100)

随着我国工业化的快速发展和城市化进程的不断深入，经济发展取得了巨大的成绩，但是也对环境造成了严重的破坏[1-3]。其中，地表水生态系统遭受的破坏尤为严重，如河流污染等。碧流河发源于辽宁省盖州市东部山区，干流总长度为164.9km，大连市境内长100km，是大连市地区最大的河流。近年来，碧流河频频曝出非法采砂、水质污染等问题，碧流河生态稳定受到了人类活动的严重影响。为了维护碧流河生态系统稳定性，促进经济社会可持续发展，有必要开展河流治理工作，健康评价是河流治理工作的重要组成内容[4-5]。

尽管关于河流健康评价的研究已经较为丰富，但是从人类活动角度出发对河流健康影响的研究还比较少。因此，本文结合碧流河的特点，构建符合碧流河实际情况的合理健康评价体系，诊断存在的健康问题，分析人为因素对碧流河造成的影响，以期能够有效促进碧流河的健康发展。

1 大连市碧流河健康评价指标体系

1.1 框架体系

Pressure-State-Response模型(PSR)，即压力-状态-响应模型，是在20世纪七十年代末被提出的多用来建立分析环境问题的一个评价框架模型，在生态学、工程学、环境学以及地球科学等领域得到了广泛应用。PSR模型能够清晰地表达压力、状态和响应三者之间的联系、作用和因果关系，能够提高评价结果的准确性。因此，本文采用PSR模型构建碧流河健康评价的指标框架体系，即建立压力、状态和响应3个准则层，以此来描述人类活动对碧流河的生态环境健康造成的影响和河流自身呈现出的状态以及后续的响应[6]。

1.2 构建评价体系

根据PSR模型构建指标层级框架，在此基础上，遵循科学性、代表性、可操作性、可比性以及定性与定量相结合的原则选取指标，并根据碧流河实际情况删减和完善，形成最终的评价指标体系。同时，根据相关资料和标准规范，对指标等级进行划分，具体见表1。

表1 碧流河健康评价指标体系及等级划分

2 碧流河健康评价模型

2.1 基于EW-AHP法的指标权重确定方法

为了避免单一方法计算指标权重具有的客观性或者主观性太强的问题，本文拟采用EW-AHP法计算指标权重[7-9]。

2.1.1 客观权重计算

采用熵值法(EW)计算客观权重。

构建评价矩阵：

(1)

对指标进行无量纲化处理。

正向性指标：

(2)

负向性指标：

(3)

则可得到经过处理后的指标矩阵：

(4)

计算指标熵值：

(5)

计算指标的变异系数：

αi=1-ei

(6)

计算熵权：

(7)

2.1.2 主观权重计算

采用层次分析法(AHP)计算指标主观权重。

构造评价判断矩阵：

(8)

式中，A—判决矩阵；aij—第i个指标重要程度与第j个指标重要程度之比。

计算指标权重：

(9)

进行一致性检验：

(10)

(11)

当CR<0.1时，说明符合一致性检验，如果CR≥0.1，需要对数据进行相应的调整。

2.1.3 主客观权重赋权

对求得的主客观权重进行组合赋权：

w组合=αθA+βwE

(12)

其中，α+β=1。

2.2 基于模糊综合评价法的河流健康评价模型

由于本文构建的碧流河健康评价指标体系包括了多层次指标，为了方便计算和评价，本文拟采用二级模糊综合评价方法，计算步骤如下。

将评价模型分为3个准则层：

A={B1，B2，B3}={B1：压力(P)；B2：状态(S)；B3：响应(R)}

(13)

确定各层次权重值，包括准则层和指标层权重值：

WB={wB1，wB2，wB3}

(14)

WC={wC1，wC2，…，wCm}

(15)

确定评价等级集合V：

(16)

建立隶属度矩阵R，计算指标隶属度。

正向指标：

ri1=1，ri2=ri3=ri4=ri5=0，xi

(17)

ri，j=1-ri，j+1

(18)

式中，vi，j≤xi≤vi，j+1。

负向指标：

ri1=1，ri2=ri3=ri4=ri5=0，xi>vi

(19)

ri，j=1-ri，j+1

(20)

式中，vi，j+1≤xi≤vi，j。

根据以上公式，建立隶属度矩阵R：

R=(R1，R2，R3)T

(21)

对评价结果进行处理，采用模糊耦合计算，根据最大隶属度原则得到一级模糊评价结果：

E=θ×R

(22)

采用耦合运算方式，确定碧流河健康二级评价结果：

准则层评价结果：B=μ×R

(23)

目标层评价结果：A=μ×R

(24)

2.3 碧流河健康评价

首先，采用组合赋权法对碧流河健康评价指标进行计算，计算结果见表2。

表2 碧流河健康评价指标权重计算结果

由表2可知，碧流河评价指标体系中，状态层S所占比重最大，即对碧流河的生态健康影响最大；接着为响应层R和压力成P，所占比重为0.2377和0.2343。在指标层中，权重值最大的是河流防洪(B21)，所占比重为0.1227，其次为生态流量保证能力(B12)，所占比重为0.1124。

其次，采用模糊综合评价法对碧流河健康状态进行评价，结果见表3。

表3 碧流河健康评价指标值及隶属度矩阵

根据隶属度矩阵，求出碧流河健康评价结果等级，见表4。

表4 碧流河健康评价结果

根据评价结果可知，碧流河的健康评价得分为56.8，评价等级为“不健康”。其中，“不健康”级别的指标隶属度和“劣态”级别的指标隶属度合计超过了35%，而“非常健康”与“健康”级别的指标隶属度占比达到32.5%。这说明碧流河的健康状态不稳定，生态健康问题必须引起重视，需要加强管理，改善碧流河的健康状况。

3 碧流河健康人为影响因素分析及应对措施

3.1 人为影响因素分析

在城市建设方面，无论是城镇化发展还是建筑工程项目，都会对河流健康产生严重的影响，如降低水进入土壤的速度，提高水流失的可能等。同时，大量研究证实，城市建设对河流生物具有严重的影响，可能导致底栖生物的数量和种类的减少；在农业方面，农业活动是碧流河的主要污染源，会提高河流中的氮和磷的含量，对河流健康造成严重的负面影响；在水利工程建设方面，无论是水坝、水电站等水利工程的建设还是人类的取用水活动，都会对碧流河健康造成巨大的威胁，如水利工程的建设会导致生物多样性减少和水土流失，过量的取用水活动会造成生态需水量不足等；在管理机制方面，人类活动除了对碧流河产生负面影响外，还可能产生积极作用，如完善的河流管理制度、充足的管理人员以及维护经费，能够提高碧流河的健康状态，降低人类活动的负面影响。

3.2 应对措施

首先，将生态环境评价纳入城市基础设施建设决策环节，并且制定保障机制，避免环境评价工作流于形式。同时，在城市发展过程中，要定期开展河流健康监测，对发现的问题及时处理；其次，加大碧流河水质保护与管理，对农业生产和生活污水的非法排放等非法行为加大查处和处罚力度，对工业生产企业进行督查，依法查处污水处理不达标的企业；最后，提高河流管理人员配置和相关经费，坚决落实“绿水青山就是金山银山”的发展理念。同时，科学合理配置水资源，缓解水资源供需矛盾。

4 结论及建议

碧流河作为大连市境内最大的河流，在生态景观、农业灌溉和居民供水等方面，做出了巨大的贡献，保障碧流河的生态健康就是保障大连市的可持续发展。基于此，本文根据科学的方法建立了系统的河流健康评价体系，对碧流河进行了健康评价，根据实地调研分析了影响碧流河健康的人类活动，提出了相关对策措施，对碧流河和大连市的和谐发展具有一定借鉴意义。同时，建议各地区能够落实河流治理工作，提高河流管理经费和人员配置，保障我国河流的可持续发展。最后，本文以碧流河为例进行研究，研究结果是否具有普适性还有待进一步讨论，未来将继续完善本研究。