基于層次分析法的瀨溪河流域生態健康評價體系研究

陳學 郭洪濤 雷波 王業春

摘要：河流健康評價與環境保護及可持續發展密切相關，評價理論和方法日益成為研究熱點。近年來，在不斷完善清晰河流健康內涵的基礎上，河流健康評價指標日趨多樣和專業，評價指標體系更趨于復雜化。針對重慶市瀨溪河流域的生態環境現狀，采用層次分析法構建了瀨溪河流域生態健康評價體系，該體系由5個準則層和21個指標層構成。可用于瀨溪河流域生態健康評價，為瀨溪河流域的生態健康診斷和保護提供理論基礎。

關鍵詞：河流；流域健康；評價體系；層次分析法

DOI： 10.14068/j.ceia.2015.06.020

中圖分類號：X21文獻標識碼：A文章編號：2095-6444（2015）06-0089-05

河流生態健康概念是伴隨生態系統概念而產生。20世紀末期，隨著人類對生存環境和資源問題的關注推動了生態系統健康理念的形成和發展，而對河流水生生物和生態系統的強調則促成了河流健康概念的誕生[14]。對河流健康概念的認知是一個逐漸深入的過程，從早期只強調河流生態健康到后來引入河流服務功能，終至被定義為與環境、經濟和社會特征相適應，為人類的生存和發展提供可持續、良好的生態服務功能[23，57]。河流健康評價最早始于水質評價，此后引入水生指標、水量指標、生態指標等[512]。評價指標體系按照所選指標不同可分為指示物種法和綜合評價法。綜合評價法強調棲息地功能，能反映復雜河流生態系統多尺度、多壓力的特征，被美國、英國、澳大利亞、南非等國家所廣泛采用[1317]。

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP法）是美國運籌學家、匹茲堡大學教授A. L. Saaty于20世紀70年代提出。針對模糊或復雜的決策問題，使用定性與定量分析相結合的手段做出決策，尤其是將決策者經驗判斷給予量化，將思維過程層次化，逐層比較相關因素，逐層檢驗比較結果的合理性，由此提供較有說服力的依據。A. L. Saaty運用層次分析法為美國相關部門解決了電力分配、應急研究、石油價格預測等方面的問題，證明該方法在實際運用中的效果。在我國，該方法也被逐漸應用于經濟計劃、行為科學、能源分析、成果評價等諸多領域，得到了較快的發展[1821]。

瀨溪河為沱江左岸一級支流，發源于重慶市大足區中敖鎮巴巖店，流經重慶市大足區、榮昌縣、四川省瀘縣后，在瀘縣胡市鎮注入沱江，干流全長192 km。流域受人類活動干擾較為典型，流域生態系統收到城市開發、農業種植、工業園區發展、水利工程建設、農村畜禽養殖等因素的威脅。因此，構建瀨溪河流域生態健康評價體系旨在為瀨溪河流域生態環境問題診斷及保護提供理論支撐。

1構建層次結構模型

1.1指標篩選

河流生態健康評價指標主要涉及流域陸域和水域生態系統結構、生物多樣性、生態系統承受壓力、生態服務功能等方面，具體指標主要包括水質狀況、水文狀況、河道形態特征、水生物多樣性、魚類多樣性、流域水資源利用現狀、陸地森林覆蓋現狀、土地利用現狀、土壤現狀及污染物排放現狀等方面。基于選取指標的系統性、可操作性和有效性原則，本文參考國家環境保護部《流域生態健康評估技術指南（試行）》和水利部《河流健康評估指標、標準與方法》的相關指標，充分咨詢熟悉瀨溪河現狀的專家學者，構建了瀨溪河生態健康評價體系。

目標層：流域健康（A）。

準則層：生境結構（B1）、水生生物（B2）、生態壓力（B3）、生態格局（B4）、服務功能（B5）。

指標層：

生境結構（B1）：水質達標率（v1）、枯水期徑流量占同期年均徑流量比例（v2）、河道連通性（v3）、河岸帶狀況（v4）、流量過程變異程度（v5）、生態流量保障程度（v6）。

生物資源（B2）：大型底棲動物多樣性指數（v7）、魚類多樣性指數（v8）、指示性物種保持率（v9）。

生態壓力（B3）：水資源開發利用強度（v10）、水生生境干擾指數（v11）、點源污染負荷排放指數（v12）、面源污染負荷排放指數（v13）。

生態格局（B4）：景觀破碎度（v14）、植被覆蓋度（v15）、重要生境保持率（v16）、天然濕地保持率（v17）。

服務功能（B5）：水源涵養功能指數（v18）、土壤保持功能指數（v19）、受保護地區面積占國土面積比例（v20）、公眾滿意度指標（v21）。

1.2構造判斷矩陣

對評價對象以及各因素（指標）之間的關系進行初步分析，對同一層次的各因素，構造兩兩比較判斷矩陣。為使矩陣中的各要素的重要性能夠進行定量顯示，引進了矩陣判斷標度（1～9標度法）。矩陣判斷標度見表1。

1.3指標權重判斷計算及一致性檢驗

根據上述專家組設定指標權重對比值構建的判斷矩陣，采用統計軟件R3.1.2進行一致性檢驗，如果CI值大于0.1，重新設定兩個指標間的對比值直至通過檢驗為止。計算判斷矩陣隨機一致性比率，由一致性指標CI計算出檢驗用的隨機一致性比率CR，當CR小于0.1時，可認為判斷矩陣滿足一致性要求，所求出的綜合評價指標權重是合適的[2324]。具體計算結果見表8～表13。

2結果及討論

根據上述計算結果，構建了一個包含5個模塊，21個指標的瀨溪河流域生態健康評價指標體系，見表14。

5個模塊中，權重大于20%的3個模塊分別為生態壓力、生態格局和服務功能，表明瀨溪河流域的生態問題主要體現在水域和陸域的人工干擾方面，一般認為流域生態環境問題陸域是“源”，水域是“匯”，陸地生態系統變化是造成水域生態系統變化的原因。此外，針對流域健康評價具有尺度不確定性、系統復雜性、流域自然狀態差異性等問題，層次分析法的應用可有效解決。在流域生態健康評價中，層次分析法

具有將目標逐層分解、化繁為簡、定性和定量結合、體系權重分配科學等優點。本次研究所獲得的瀨溪河流域健康評價體系可為流域的管理部分提供生態健康診斷和環境保護提供理論基礎。

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