基于層析分析法的呼蘭河健康評價研究

張明月，王立權(quán)，趙文超，景夢園

(黑龍江大學 水利電力學院，哈爾濱 150080)

1 呼蘭河河流健康狀態(tài)評價

河流為降雨提供補給來源，在水循環(huán)中起著重要作用。然而，人類對河流的頻繁利用改變了河流的自然屬性，導致社會服務(wù)功能發(fā)揮的作用不夠，因此維護河流健康刻不容緩。河流健康評估除了有判斷河流健康狀態(tài)的基本作用外，還可以對未來河流如何進行恢復提供方向，能夠更好地促進河流朝著良好的方向進行[1]。近些年來，國內(nèi)的許多學者根據(jù)具體河流建立特定的指標體系。趙彥偉等[2]建立的指標體系包括水量、水質(zhì)等5個方面，側(cè)重于河流的自然特征。朱衛(wèi)紅等[3]從河流水文、河流形態(tài)等5個層面構(gòu)建了指標體系。陳歆等[4]把拉薩河干流的指標體系劃分成包括水文、水質(zhì)、社會服務(wù)等5個要素，把社會服務(wù)功能列入其中。王鵬全等[5]從水資源保護、水環(huán)境治理、水污染防治等5個方面進行指標體系建立。

河流健康評估要綜合河流的自然和社會屬性進行具體的分析，河流由于所在地的經(jīng)濟發(fā)展狀況、自然氣候等差異，建立全國通用的指標體系是很困難的。因此，本文根據(jù)水文水資源、物理結(jié)構(gòu)、化學、生物、社會服務(wù)功能等5個準則層對呼蘭河進行健康評估，并針對呼蘭河制定相應(yīng)保護措施。

1.1 研究區(qū)域概況

呼蘭河位于黑龍江省中部地區(qū)，屬于松花江的支流，太平嶺是呼蘭河的發(fā)源地。呼蘭河全長為438.48 km，所占面積為3.72×104km2。流域內(nèi)多年平均徑流量為41.29×108m3，多年平均徑流深為133.3 mm。由于人類不合理的開采利用，對呼蘭河生態(tài)系統(tǒng)造成不可逆的侵占與破壞。

1.2 指標體系建立

在深入理解河流健康評價含義的基礎(chǔ)上，查閱并參考國內(nèi)外指標體系構(gòu)建，結(jié)合呼蘭河的實際情況,建立多指標的指標體系，將呼蘭河健康評價指標體系分為目標層、準則層和指標層。

第1層目標層：即呼蘭河河流健康評價，能夠直接表明比較完整的河流健康狀況。

第2層準則層：從水文水資源、物理結(jié)構(gòu)、化學、生物、社會服務(wù)功能等5個各有側(cè)重點的層次來進一步反映河流的健康狀態(tài)。

第3層指標層：包括13個指標，這13個指標結(jié)合起來能夠反映呼蘭河的健康狀況，這些指標以定量指標為主，輔佐為定性指標，具體每個指標都嚴格遵照不同的層次性、代表性、可行性等原則。指標層由水資源開發(fā)利用率和生態(tài)流量滿足程度等共13個指標組成。河流健康評價指標體系見圖1。

圖1 河流健康評價指標體系

1.3 評估分級

根據(jù)河湖健康評價指南確定河流健康狀態(tài)，RHI為河流健康綜合賦分，河流健康分為5類，見表1。

表1 河湖健康評估分級

呼蘭河各指標得分見表2。

表2 呼蘭河河流健康評估得分

1.4 基于層次分析法的指標體系權(quán)重計算

根據(jù)已確定的指標體系，確定指標的權(quán)重采用層次分析法[6]。

1)構(gòu)造判斷矩陣。運用1-9比較標度法建立判斷矩陣[7]。

2)權(quán)重計算及一致性檢驗。根據(jù)構(gòu)造的判斷矩陣的最大特征值求得相應(yīng)的歸一化特征向量，即指標權(quán)重。權(quán)重的分配要進行一致性檢驗，即計算隨機一致性指標CR和一般一致性指標CI。當n>2、CR<0.1時，就具有一致性。

CR=CI/RI

(1)

(2)

式中：RI為平均一致性指標，1～5階的指標數(shù)值見表3[8]。

表3 判斷矩陣的平均一致性指標

準則層的指標權(quán)重根據(jù)《河湖健康評估技術(shù)導則》，得到B1的權(quán)重為0.14，B2的權(quán)重為0.14，B3的權(quán)重為0.14，B4的權(quán)重為0.28，B5的權(quán)重為0.30。計算結(jié)果見表4。

表4 各層指標權(quán)重計算結(jié)果

1.5 河流健康綜合評價

根據(jù)不同權(quán)重，計算呼蘭河的各個重要指標層的綜合能力得分，見表5。

表5 呼蘭河健康評價得分

2 評價結(jié)果與分析

結(jié)果顯示，呼蘭河綜合得分68.56，表明呼蘭河處于亞健康狀態(tài)。

2.1 水文水資源

呼蘭河在水文水資源完整性賦分為71.5。生態(tài)流量滿足程度指標評分相對不高，主要原因是由于農(nóng)田灌溉需要用水，村民從河道取水，造成水量下降，生態(tài)流量滿足程度相對下降。水資源開發(fā)利用率處于不健康的狀態(tài)，主要原因是流域范圍內(nèi)耕地面積較多，用水需求量大，導致水資源開發(fā)程度相對較大。

2.2 物理結(jié)構(gòu)

呼蘭河在物理結(jié)構(gòu)完整性賦分為56.25，其中天然濕地保留率賦分為50。主要原因是大量濕地由于被開墾，改變了原來的狀態(tài)，變成田地，這樣不僅會造成濕地面積減少，還會導致生態(tài)系統(tǒng)被損壞。此外，由于環(huán)境及人為因素影響，水體被污染、濕地被占用等都是造成天然濕地面積下降的原因。河流縱向連通性指數(shù)為不健康，主要原因是呼蘭河內(nèi)含有攔河工程，對河流的連通性造成影響。

2.3 化 學

呼蘭河在化學完整性賦分為77.24，包括3個指標即入河排污口布局合理程度、水功能區(qū)達標率和水質(zhì)優(yōu)劣程度。水質(zhì)優(yōu)劣程度評價結(jié)果低的原因主要有兩方面：①人為污染，人類保護環(huán)境的意識不夠明確；②呼蘭河河道比降沿程降低。

2.4 生 物

呼蘭河在生物完整性賦分為62，大型無脊椎動物生物完整性指數(shù)賦分為51。主要原因在于底棲動物的種類和數(shù)量、棲息地與水環(huán)境息息相關(guān)，沿線污染物排放、圍墾河道、農(nóng)業(yè)大量用水導致呼蘭河水環(huán)境較差以及生物種類與生物量減少。

2.5 社會服務(wù)功能

呼蘭河在社會服務(wù)功能賦分為82.13，社會服務(wù)功能完整性包括公眾滿意度、供水水量滿足程度、防洪達標率3個指標。公眾滿意度相對于其他兩個指標評分較低，需要進行針對性調(diào)查，并進行環(huán)境改善以及問題處理。

3 結(jié) 論

本文根據(jù)呼蘭河所處的地理位置、自然環(huán)境等方面構(gòu)建了河流健康評價體系，對呼蘭河健康進行綜合評價，結(jié)果表明呼蘭河總體處于亞健康水平。根據(jù)指標評分，大部分指標處于亞健康狀態(tài)甚至不健康以及劣質(zhì)狀態(tài)，造成這樣的結(jié)果主要是由于人為干擾和生態(tài)環(huán)境的日益惡化。此次對呼蘭河的評估結(jié)果表明，在今后的河流治理過程中，呼蘭河將會有較大的改善空間。從自然屬性方面，治理過程中可以從水生生物的保護和生態(tài)環(huán)境的改善方面進行有針對性的提高，建立退耕還濕來恢復濕地狀態(tài)，做好水生態(tài)治理工作，加強宣傳工作，呼吁群眾對野生魚類進行保護，禁止非法捕撈，這樣才能從根本上保護魚類物種。從社會服務(wù)功能方面，可以征求群眾意見，了解群眾所需要的以及急需改善的地方，提高公眾滿意度，進一步提高供水保證。總之，應(yīng)全方位治理呼蘭河，積極采取措施，改善呼蘭河的健康狀態(tài)。