梁之豪 时芳欣 马明卫 岳瑜素

摘 要：为了全面评价黄河小北干流岸线功能，根据小北干流岸线自身特征，将其功能分为两大类：生态环境功能和社会服务功能。选取13个指标构建河流岸线功能评价指标体系进行健康评估，小北干流岸线功能运行状况大体上处于良好状态，表明河流岸线的自然状况正常，各项社会服务功能能够满足人类需求。在岸线现状描述基础上构建了水文水资源及空间利用情景、水质及生态安全情景、防洪安全情景和综合发展情景4种情景方案，并在这4种不同的情景方案下进行了小北干流岸线开发利用综合评价。

关键词：岸线功能;评价指标;评价标准;黄河小北干流

中图分类号：TV213.4;TV882.1

文献标志码：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.09.010

引用格式：梁之豪，时芳欣，马明卫，等.黄河小北干流岸线功能评价及情景预测[J].人民黄河，2021，43（9）：52-58，63.

Shoreline Function Evaluation and Scenario Forecast in Xiaobeiganliu Reach of the Yellow River

LIANG Zhihao1， SHI Fangxin2， MA Mingwei3， YUE Yusu2

（1.Henan Institute of Geo-Environment Exploration， Zhengzhou 450003， China;

2.Yellow River Institute of Hydraulic Research， Zhengzhou 450003， China;

3.College of Water Resources， North China University of Water Resources and Electric Power， Zhengzhou 450046， China）

Abstract： In order to comprehensively evaluate the shoreline functions in Xiaobeiganliu reach of the Yellow River， according to the characteristics of the shoreline in Xiaobeiganliu reach， its functions were divided into the two categories of ecological environment function and social service function. Thirteen indicators were selected to construct a river bank function evaluation index system for health assessment. The function of the river bank function was generally in good condition， indicating that the natural condition of the river bank was normal and various social service functions could meet human needs. Based on the current description of the coastline， four scenarios were constructed， namely， hydrology， water resources and space utilization scenarios， water quality and ecological security scenarios， flood control security scenarios， and comprehensive development scenarios， and comprehensively evaluated the line development and utilization of Xiaobeiganliu reach under these four different scenarios.

Key words： shoreline function; evaluation index; evaluation standard; Xiaobeiganliu reach of Yellow River

1 引 言

受人类活动影响，黄河岸线可能引发自身及周边环境的一系列问题，在对岸线的开发利用、保护、修复及管理工作中，需要对其功能进行综合评价。通过分析河岸带受自然及人文因素影响导致的河流水文要素的变化特征，使得管理部门能够在维护河流功能正常运行和满足经济社会需求之间权衡利弊，既满足人类拓展生存环境的需求，又能保障河流功能正常运行。

黄河小北干流河段河势游荡多变，河床宽浅，水流散乱，主流游荡不定，东西摆动频繁，为典型的堆积游荡型河道，在黄河治理开发与管理中具有重要的战略地位。本文主要针对黄河小北干流（即禹门口—潼关河段）开展河流岸线功能评价模型与应用研究，并在此基础上进行未来典型情景下的河流岸线带开发利用影响分析。

2 岸线功能评价指标体系

当黄河岸线的自我调节和修复能力抵消不了人类活动对其的扰动时，就会导致岸线自身及周边出现一系列问题，进而波及黄河的各项功能，最终影响和威胁黄河流域高质量发展。为了全面评价黄河小北干流岸线功能，将其功能分为两大类：生态环境功能和社会服務功能。河岸带的生态环境功能包括：河流在自然界的演变与发展中所发挥的功能和作用，例如河流的水资源与水文特征、河岸带的状况、河流的形态结构等;河岸带在物种迁移、能量流动和物质循环的过程中所发挥的功能和作用，例如生物多样性、植被状态、水质状况等。河岸带的社会服务功能指河流在人类文明社会的持续发展中所发挥的功能和作用，例如供水、排洪、景观娱乐等。河岸带各功能之间既相互依存，又相互制约，河流的生态环境功能是社会服务功能的基础，当生态环境功能受损和退化时，必然会影响河流的社会服务功能[1]。

河流岸线功能评价涉及范围较广泛，不同区域的岸线所具有的功能不尽相同，河流岸线功能评价具有一定的特殊性、局限性和不完善性。目前，国内外河流岸线功能评价大多是从生态学角度来进行，并选取水生生物、水量、水质、栖息地状况等指标对其生态功能进行评价。

2.1 构建原则

为了真实、客观地给管理部门决策和科研机构科学研究提供小北干流岸线功能运行状况和变化趋势分析资料，要求功能评价指标的选取必须完整准确地反映河流及岸线功能现状。因此，河流岸线功能评价指标体系的筛选应遵循科学性、系统性、层次性、独立性、可操作性、定量和定性相结合的原则[2-3]。

2.2 基本框架

构建小北干流岸线功能评价指标体系时，将整个指标体系分为4个层次，分别是目标层A、准则层B、准则层C和指标层D，具体见图1。

目标层是对河流岸线功能评价指标体系的高度概括，表达了河岸带功能状况的总体水平。准则层首先根据河流岸线的总体功能分为两个方面：生态环境功能和社会服务功能，然后通过更具体的准则（水文、水质、生物、结构、防洪、供水、景观、空间利用等）进一步细化。指标层是针对准则层众多方面内容的具体评价指标，表述各个分类指标的不同要素，通过定量或者定性指标直接反映河流岸线功能状况。

河流岸线功能评价指标的确定应从河流系统整体性和河流功能的内涵出发，针对不同功能发挥的不同作用，来评价河流生态环境功能和社会服务功能的现状运行状况。因此，本研究构建了包含13个能够反映河流岸线功能的指标（见表1），并确保指标体系整体结构清晰，指标意义更加明确，指标间的独立性更容易得到保证。

3 岸线功能评价方法

3.1 指标分级标准

目前，对河流岸线功能的评价尚无统一标准，而评价标准将会直接影响评价结果的合理性[8-11]。综合来看，河流岸线功能评价标准具有相对性的特征，对于不同区域、不同规模、不同类型的河流岸线，在其不同的河段和开发利用程度，都会影响评价标准的统一。因而，评价标准的确定可以根据实际情况进行适当调整。

结合当前黄河小北干流开发利用的实际情况，将河流岸线功能分为优、良、中、差4个级别。对难以准确定量表达的定性指标，通过专家咨询、实地调查和公众打分等方式进行评判。对于定量指标的标准，借鉴有关历史资料、科研成果、国家标准及多区域对比分析确定。综合考虑之后，确定的黄河小北干流岸线功能评价指标的分级标准见表2。

3.2 指标权重确定

按照层次分析法（AHP）相关计算要求，通过专家咨询和打分，结合经验判断，分别构造判断矩阵，计算出黄河小北干流岸线各评价指标的权重，其中指标层D中各具体指标权重在准则层C基础上采用平均分配法确定。各准则层要素和指标层指标权重的计算过程简单描述如下。

（1）构造判断矩阵。准则层B相对于目标层A的判断矩阵见表3。

据此可得到：B1生态环境功能和B2社会服务功能的权重分别为0.666 7和0.333 3。

（2）准则层C相对于准则层B1的判断矩阵见表4。

求解该矩阵的最大特征值λmax=4，特征向量ω=（-0.824 2，-0.412 1，-0.274 7，-0.274 7）;同时，判断矩阵的一致性指标CI=-1.480 3×10-16，随机一致性比率CR=-1.663 3×10-16<0.1，可见该矩阵满足一致性要求。

（3）准则层C相对于准则层B2的判断矩阵见表5。

求解该矩阵的最大特征值λmax=4，特征向量ω=（0.800 6，0.480 4，0.160 1，0.320 3）;同时，判断矩阵的一致性指标CI=0，随机一致性比率CR=0<0.1，可见该矩阵满足一致性要求。

（4）指标权重计算结果。由上述层次分析法（AHP）求得的各准则层和各指标权重见表6。

3.3 综合评价指数与结果

为了将评价过程中的各种复杂因素用递阶层次结构表示出来，选用能够较好解决复杂系统中多层次、多结构、单目标的层次分析法进行河流岸线功能评价。为得出河流岸线功能评价值，考虑到计算方法的可操作性，采用河流岸线功能综合评价指数E，其计算公式为

E=∑mi=1λi∑nj=1λjMij（1）

式中：λi为第i个准则层的权重;λj为某准则层选取的第j个指标在该准则层所占的权重;Mij为第i个准则层中选取的第j个指标评分值;m为准则层的个数;n为指标的个数。

根据2016年相关统计数据，确定黄河小北干流相关指标现状值，并进行归一化处理。根据计算的各指标权重和河流岸线功能综合评价指数，最终得到黄河小北干流岸线功能评价结果，见表7。

可进一步根据准则层C和指标层D中各指标的评价指数值对上述黄河小北干流岸线功能评价结果作以简要分析，见图2和图3。从图2中可以看出，准则层C各准则中，水文、水质、防洪、结构的评价指数值相对较大，而其他各项的评价指数值相对较小。图3则进一步表明，指标层D各指标中，水质类别、防洪保障程度、年平均输沙率的评价指数值相对较大，年径流量变化率、水资源开发利用率、岸线开发利用率的评价指数值次之，其余各项的评价指数值相对较小。

4 不同情景下河流岸线开发利用影响分析

4.1 情景与方案設定

情景分析即通过构造不同的情景模拟来实现对问题的分析。本研究的情景分析旨在不同情景下分别设定年径流量变化率、河道内生态流量保证率、年平均输沙率、水质类别、淡水鱼种类、底栖动物种类、防洪保障程度、水资源开发利用率、岸线开发利用率等9个易变指标的预估值对河流岸线开发利用的综合影响，构建水文水资源及空间利用情景、水质及生态安全情景、防洪安全情景和综合发展情景4种情景方案，用于进行在这4种不同的情景方案下的河流岸线开发利用综合评价。

（1）水文水资源及空间利用情景。该种情景模式就是保证河流岸线内水文水资源充分利用的方案。设定沿河城镇规模不断扩大，随着人口的不断增加，需要更多的水资源，建设一批水利枢纽工程，提高水资源的利用率及岸线的开发利用率，满足用水及景观需求。

（2）水质及生态安全情景。该种情景模式就是改善河岸带水生态环境质量、充分保证区域内水质及生态安全的方案。区域内人文景观丰富，如碛口、壶口瀑布等，为当地带来丰富的旅游资源，为保证水质及生态安全，一切人为影响水质及水生态环境的活动都应该禁止，同时保证区域内饮用水源地水质安全，构筑水生态安全屏障。

（3）防洪安全情景。该种情景模式就是在防洪减灾工程体系及非工程措施保障下提升岸线城镇防洪保障的方案。设定为保障区域内城市及人民生命财产安全，通过完善防洪工程枢纽、非工程措施体系等提升沿河城镇防洪保障能力，达到较为安全水平。

（4）综合发展情景。该种情景模式就是综合考虑水文水资源及空间利用、水质及生态安全、防洪安全条件下的岸线综合开发利用影响，综合权衡上述情景，水文水资源及空间利用的保障措施的实施必然导致水质及生态安全水平下降，在保障用水的同时必然修建一系列附加防洪安全功能的水利枢纽，既能提升城市的防洪能力，又能最大限度地开发利用水资源。

4.2 情景结果预估分析

根据上述河流岸线功能评价指标体系、分级标准、指标权重和综合评价指数等，得到相应未来规划水平年情景下的黄河小北干流岸线功能评价结果。

4.2.1 水文水资源及空间利用情景

在该种情景模式下，到2035年小北干流随着沿河城镇化、工业化的发展，在城市发展、人口增長、经济增长等因素驱动下年径流量变化率、年平均输沙率、水资源开发利用率、岸线开发利用率4个指标值持续增大;小北干流沿线城镇还将延续农业为主导的产业发展格局，土地的产出水平相对较低，为了区域经济的发展，在更多时候持续的“与水争地”现象会日趋严重，从而对河岸带的生态环境造成风险，并且该区域的生态环境脆弱，这样就会导致河道内生态流量保证率下降。选取这5个指标值的临界点进行功能评价，见表8。

再根据最不利因素进行假设，即考虑年径流量变化率、河道内生态流量保证率、年平均输沙率、水资源开发利用率、岸线开发利用率5个指标评价等级均为最差的情况下，岸线功能评价指数为40.791 1。根据上述评价结果，可以得出在水文水资源及空间利用情景下，规划水平年黄河小北干流岸线功能评价综合指数范围为40.791 1～64.509 6。对照河流功能划分标准和水利部印发的《河流健康评估指标、标准与方法》，可得出基本结论：在水文水资源及空间利用情景下黄河小北干流岸线功能运行状况大体上处于亚健康或良好（健康）状态的下段，表明黄河小北干流在水文水资源及空间利用情景下自然状况较差，河道流量减小，河岸带的生态环境功能和社会服务功能下降。

4.2.2 水质及生态安全情景

在该种情景模式下，到2035年小北干流水域、耕地、建筑用地发生明显的变化，林地和草地等生态用地的面积也有一定的变化。小北干流沿河城镇在黄河流域生态保护和高质量发展中扮演着重要角色，当地政府制定一系列保护黄河生态功能区的政策，对自然保护区、河岸带生态休闲公园、饮用水源保护区、重要水源涵养区、渔业水域等划分出禁止开发区和限制开发区，构建起河道及河岸带生态安全保护屏障。区域内林地的增加主要是构建滩地生态保护林、农田防护林、生态公益林等，草地的增加主要是建设岸线生态绿化带、水源保护区及自然保护区的生态绿化带，在水质与生态安全保护、渔业水域的休养生息及河岸带生态保护等因素驱动下，水质类别、淡水鱼种类、底栖动物种类这3个指标评价值均会呈现好的发展趋势，见表9。

根据上述评价结果可知，在水质及生态安全情景下，规划水平年黄河小北干流的河流岸线功能评价综合指数为77.823 2，对照河流功能分级标准和水利部印发的《河流健康评估指标、标准与方法》，可得出基本结论：在水质及生态安全情景下黄河小北干流岸线功能运行状况大体上处于良好（健康）状态的上段，表明黄河小北干流在该种情景下自然状况明显好转，河岸带的生态环境功能和社会服务功能提升。

4.2.3 防洪安全情景

在该种情景模式下，到2035年小北干流建筑用地发生明显的变化，为提高沿河城镇防洪减灾能力，保障居民生命财产安全，在小北干流兴建一批护岸、护村、防洪堤坝等水利工程，部署一部分非工程设施保障该区域的防洪减灾能力。在保障人民生命财产安全、提升区域内防洪减灾能力等因素驱动下，防洪保障程度指标评价值呈现增大趋势，见表10。

根据上述评价结果可知，在防洪安全情景下，规划水平年黄河小北干流岸线功能评价综合指数为76.007 5，对照河流功能划分标准和水利部印发的《河流健康评估指标、标准与方法》，可得出基本结论：在防洪安全情景下黄河小北干流岸线功能运行状况大体上处于良好（健康）状态的上段，表明黄河小北干流在该种情景下自然状况明显好转，河岸带的社会服务功能提升。

4.2.4 综合发展情景

在该种情景模式下，综合考虑水文水资源及空间利用、水质及生态安全、防洪安全的综合情况，贯彻落实黄河流域生态保护和高质量发展战略，必然会提升河道水文环境及水生态质量，一切以人民的利益为根本，在保护水资源、改善水环境的同时，为提高沿河城镇防洪减灾能力，保障居民生命财产安全，在小北干流兴建一批护岸、护村、防洪堤坝等水利工程，部署一部分非工程措施保障该区域的防洪减灾能力。随着技术的发展、城镇化进程的持续深入，沿河区域的人口会持续增加，对水资源及岸线带的综合利用会继续增加，在以上诸多因素影响下，综合发展情景的黄河小北干流岸线功能评价结果见表11。

根据最不利因素进行假设，即考虑年径流量变化率、河道内生态流量保证率、年平均输沙率、水资源开发利用率、岸线开发利用率5个指标评价等级均为最差的情况下，岸线功能评价指数为49.756 2。根据上述评价结果可知，在综合利用情景下，规划水平年黄河小北干流的河流岸线功能评价综合指数范围为49.756 2～73.466 7，对照河流功能分级标准和水利部印发的《河流健康评估指标、标准与方法》，可得出基本结论：在综合发展情景下黄河小北干流岸线功能运行状况大体上处于亚健康状态或良好（健康）状态的中下段。

以上分析表明，未来随着水资源开发利用率、岸线开发利用率的上升，河流岸线功能将呈下降趋势;随着水质的改善、水生态环境的改善及防洪保障能力的提升，河流岸线功能将呈上升趋势，处于良好（健康）状态。但是，如果对水资源的开发利用及岸线开发利用等没有政策限制及部门监管，河流岸线功能将呈持续下降趋势，甚至发展为中等（亚健康）状态，即综合评价指数E<60。

通过与2016年评价结果进行对比分析，揭示河流岸线开发利用对河流功能的影响作用，从未来发展变化的角度来看，13个评价指标中，年径流量变化率、年平均输沙率、水资源开发利用率、岸线开发利用率的升高，或水质类别、淡水鱼种类、底栖动物种类指标的降低，都可能导致河流岸线功能综合评价指数的减小（功能下降）;而河道内生态流量保证率和防洪保障程度的提高，则会使河流岸线功能综合评价指数增大（功能增强）;河流岸线稳定程度、河岸带相对宽度、河岸带植被覆盖率、水景观舒适度等相对稳定或已达较优程度，对未来河流岸线功能综合评价指数影响不大（功能稳定）。

5 结 论

为了客观、完整地反映黄河小北干流河岸帶岸线功能现状，给当地管理部门决策和科研机构科学研究提供依据，本研究将小北干流岸线功能分为两大类：生态环境功能和社会服务功能。选取了13个指标构建河流岸线功能评价指标体系，对小北干流河岸带的生态环境功能和社会服务功能进行健康评估，结果为河流岸线功能运行状况大体上处于良好（健康）状态的中段，表明河流岸线的自然状况正常，河道流量基本稳定，水质较好，河岸植被结构合理，各项社会服务功能能够较好地满足人类需求，结论符合黄河小北干流现状。

在岸线现状描述基础上构建了水文水资源及空间利用情景、水质及生态安全情景、防洪安全情景和综合发展情景4种情景方案，并对4种情景方案下的河流岸线开发利用进行综合评价。通过分析表明，未来随着水资源开发利用率、岸线开发利用率的上升，河流岸线功能将呈下降趋势;随着水质的改善、水生态环境的改善及防洪保障能力的提升，河流岸线功能将呈上升趋势，处于良好（健康）状态。但是，如果对水资源的开发利用及岸线开发利用等没有政策限制和部门监管，河流岸线功能将呈持续下降趋势，甚至发展为中等（亚健康）状态。

参考文献：

[1] 袁弘任，沈福新，魏开湄.河流功能区划初步探讨[J].水资源保护，2011，27（5）：13-16，20.

[2] 王孟，叶闽，肖采，等. 健康长江的评价指标体系初探[C]//中国水利学会.第七届全国环境水力学学术研讨会论文集.北京：中国水利学会，2006：453-458.

[3] 高永胜，王浩，王芳.河流健康生命评价指标体系的构建[J].水科学进展，2007，18（2）：252-257.

[4] 张强，李剑锋，陈晓宏，等.水文变异下的黄河流域生态流量[J].生态学报，2011，31（17）：4826-4834.

[5] 水利部黄河水利委员会.黄河水资源公报[EB/OL]. [2016-01-01]. http：//www.yrcc.gov.cn/other/hhgb/2016szygb/index.html#p=1.

[6] 韩明轩. 黄河流域渔业资源调查及可持续利用研究[D].北京：中国农业科学院，2009：1-57.

[7] 谢元，蒋晓辉，王婷，等.黄河典型支流入干区底栖动物群落结构特征比较研究[J].北京大学学报（自然科学版），2018，54（5）：1067-1076.

[8] 李俊玲. 河流健康评价指标体系及权重模型构建[D].南京：河海大学，2008：1-68.

[9] 刘晓燕，张建中，张原锋.黄河健康生命的指标体系[J].地理学报，2006，61（5）：451-460.

[10] 夏军，史晓新. 水环境质量评价标准探讨[J]. 重庆环境科学，1997，19（5）：14-17.

[11] 耿雷华，卞锦宇，徐澎波，等. 水资源合理配置评价指标体系研究[M]. 北京：中国环境科学出版社，2008：56-65.

【责任编辑 许立新】