基于層次分析法的河湖健康評價(jià)研究

黃夢婷，李建國

(水利部淮河水利委員會(huì)水利科學(xué)研究院，安徽 合肥 230088)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，河湖水體污染加重，區(qū)域生態(tài)退化等問題日益凸顯，水資源、水環(huán)境、水生態(tài)等復(fù)雜水問題仍然集中和突出。河湖健康評價(jià)是以系統(tǒng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)體系對河湖健康進(jìn)行科學(xué)性評價(jià)，為河湖治理和保護(hù)提供技術(shù)支撐。塘西河位于安徽省合肥市境內(nèi)，同時(shí)具備防洪、排澇等功能，是一座典型城市景觀河道，本文運(yùn)用層次分析法對塘西河的健康進(jìn)行研究。

1 健康評價(jià)體系構(gòu)建

1.1 評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建的原則

(1)科學(xué)性原則。在構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系時(shí)，根據(jù)河流實(shí)際調(diào)研情況、采樣檢測數(shù)據(jù)和相關(guān)文獻(xiàn)參考，征詢專家組意見，依據(jù)一定的科學(xué)技術(shù)方法建立。

(2)可操作性原則。考慮數(shù)據(jù)的可獲取性、真實(shí)性、可靠性，充分利用現(xiàn)有河湖資料及成果，結(jié)合取樣數(shù)據(jù)，構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系。

(3)針對性原則。構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系時(shí)，基于評價(jià)河流所在區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、水環(huán)境保護(hù)以及水資源開發(fā)利用等情況，結(jié)合公眾調(diào)查，有針對性對評價(jià)河湖建立指標(biāo)體系。

1.2 評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

塘西河健康評價(jià)指標(biāo)是以科學(xué)性、可操作性、針對性、完整性、系統(tǒng)性、合理性為基礎(chǔ)，制定包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層在內(nèi)的3級(jí)評價(jià)指標(biāo)體系。

1.3 評價(jià)指標(biāo)及權(quán)重的確定

1.3.1層次分析法

層次分析法(AHP)由運(yùn)籌學(xué)專家薩蒂提出，是一種將復(fù)雜多元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等多層次并賦予相應(yīng)權(quán)重的分析方法。本文運(yùn)用層次分析法將影響河流健康的影響因子劃分成不同層次，分解成不同指標(biāo)，且對每個(gè)指標(biāo)進(jìn)行定性和定量分析，將復(fù)雜的河流生態(tài)、環(huán)境等情況轉(zhuǎn)化成目標(biāo)值賦分，以分值體現(xiàn)各影響因素對河湖健康影響，梳理河流健康面臨的主要問題及影響因素。

1.3.2評價(jià)指標(biāo)篩選及權(quán)重確定

根據(jù)上述方法，選取塘西河健康評價(jià)指標(biāo)如下，目標(biāo)層1個(gè)指標(biāo)，即河流健康(A)；準(zhǔn)則層4個(gè)指標(biāo)，即盆(B1)、水(B2)、生物(B3)、社會(huì)服務(wù)功能(B4)；由準(zhǔn)則層深入選取17項(xiàng)指標(biāo)層，即河流連通指數(shù)(C1)、岸線自然狀況(C2)、河岸帶寬度指數(shù)(C3)、違規(guī)開發(fā)利用水域岸線程度(C4)、生態(tài)水位滿足程度(C5)、流量過程變異程度(C6)、水質(zhì)優(yōu)劣程度(C7)、底泥污染狀況(C8)、水體自凈能力(C9)、大型底棲無脊椎動(dòng)物生物完整性指數(shù)(C10)、魚類保有指數(shù)(C11)、水鳥狀況(C12)、水生植物群落狀況(C13)、防洪達(dá)標(biāo)率(C14)、供水水量保證程度(C15)、岸線利用管理指數(shù)(C16)、公眾滿意度(C17)。指標(biāo)體系及評價(jià)指標(biāo)權(quán)重見表1。

表1 塘西河健康評價(jià)指標(biāo)體系及評價(jià)指標(biāo)權(quán)重

1.4 關(guān)鍵指標(biāo)內(nèi)涵說明

1.4.1“盆”準(zhǔn)則層

(1)岸線自然狀況。包括河岸穩(wěn)定性和岸線植被覆蓋率兩個(gè)方面，其中岸線穩(wěn)定性考慮有岸坡傾角、高度、植被覆蓋度、土壤基質(zhì)、河岸帶沖刷情況等因素，岸線植被覆蓋率指通過GIS分析處理獲取岸坡植被覆蓋面積與實(shí)際面積比值所得。

(2)河岸帶寬度指數(shù)。指評價(jià)河長內(nèi)采用現(xiàn)場勘察或遙感解譯方式獲取滿足河岸帶寬度要求的河岸長度比值。

1.4.2“水”準(zhǔn)則層

(1)生態(tài)水位滿足程度。以年為單位，計(jì)算全年最小日均水位滿足河流生態(tài)水位比值。

(2)流量過程變異程度。以水文站實(shí)測河流月徑流量與天然月徑流量的平均差異程度為依據(jù)進(jìn)行分析賦分。

(3)水質(zhì)優(yōu)劣程度。根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測總磷、總氮、溶解氧值，對比GB 3838—2002規(guī)范值，結(jié)合河流水質(zhì)目標(biāo)計(jì)算超標(biāo)值，采用線性插值進(jìn)行賦分。

1.4.3“生物”準(zhǔn)則層

(1)大型底棲無脊椎動(dòng)物生物完整性指數(shù)。采用評價(jià)河段大型底棲無脊椎動(dòng)物豐水期和枯水期實(shí)際監(jiān)測值平均值與河流所在地區(qū)水生態(tài)分區(qū)大型底棲無脊椎動(dòng)物最佳期望值比值進(jìn)行賦分。

(2)水生植物群落狀況。評價(jià)河段內(nèi)對相應(yīng)監(jiān)測斷面，對斷面區(qū)域水生植物種類、數(shù)量、外來物種入侵?jǐn)?shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)已有相關(guān)資料，進(jìn)行相應(yīng)統(tǒng)計(jì)賦分。

1.4.4“社會(huì)服務(wù)功能”準(zhǔn)則層

(1)防洪達(dá)標(biāo)率。采用評價(jià)河流涉水建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到相應(yīng)規(guī)范要求的比例進(jìn)行賦分。

(2)供水水量保證程度。指評價(jià)年(本文中評價(jià)年為2020年)內(nèi)河流水文站點(diǎn)檢測的逐日水位達(dá)到供水保證水位占年內(nèi)供水總天數(shù)的百分比。

1.5 河流健康分級(jí)

河流健康分為5級(jí)。具體分級(jí)見表2。

表2 河流健康評價(jià)分級(jí)表

2 塘西河健康評價(jià)及結(jié)果

2.1 塘西河基本情況

塘西河位于安徽省合肥市，河道全長11.53km，流域面積約50.0km2，流域內(nèi)全部為建成區(qū)，結(jié)合塘西河水文特征、水質(zhì)狀況、水生生物特征、地形地貌特征以及岸線開發(fā)利用等情況，分別在塘西河居民聚集區(qū)、濕地公園及建設(shè)開發(fā)區(qū)各選取1個(gè)河段作為評價(jià)河段。

2.2 塘西河數(shù)據(jù)準(zhǔn)備及各項(xiàng)賦分

本文原始數(shù)據(jù)來自安徽省淮河水利科學(xué)研究院、安徽大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，經(jīng)計(jì)算擬合得到文本數(shù)據(jù)，具體賦分標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 塘西河各項(xiàng)健康指標(biāo)賦分表

塘西河指標(biāo)層(C)指標(biāo)值及相應(yīng)賦分(C′)見表4。

表4 塘西河指標(biāo)值及賦分表

2.3 塘西河指標(biāo)賦分

塘西河河流健康指數(shù)采用分級(jí)指標(biāo)逐級(jí)加權(quán)為指標(biāo)因素賦分，確定塘西河健康等級(jí)，其計(jì)算公式如下:

B1:盆賦分=0.2×C1′+0.25×C2′+0.2×C3′+0.35×C4′

(1)

B2:水賦分=0.2×C5′+0.15×C6′+0.25×C7′+0.15×C8′+0.25×C9′

(2)

B3:生物賦分=0.2×C10′+0.3×C11′+0.2×C12′+0.3×C13′

(3)

B4:社會(huì)服務(wù)功能賦分=0.2×C14′+0.25×C15′+0.25×C16′+0.3×C8′

(4)

A:河流健康指數(shù)=0.2×B1′+0.3×B2′+0.2×B3′+0.3×B4′

(5)

準(zhǔn)則層指標(biāo)綜合得分，見表5。

表5 塘西河綜合得分表

2.4 評估結(jié)果分析

綜上，通過對塘西河健康評價(jià)，評價(jià)2020年近期河流健康狀況達(dá)到“健康”等級(jí)。根據(jù)評分結(jié)果，塘西河“水”準(zhǔn)則層得分較低，主要原因是，生物多樣性下降，由于近年來區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，河流陸域、水域均有不同程度開發(fā)利用，使得水生生物賴以棲息的生態(tài)環(huán)境發(fā)生改變，影響水生生物的繁衍與增值，如魚類、水鳥類、大型底棲無脊椎動(dòng)物、水生植物等數(shù)量下降、種群數(shù)量萎縮、種質(zhì)資源退化等現(xiàn)象。

3 結(jié)論與對策

本文利用層次分析法建立適合塘西河健康評估體系，并對塘西河進(jìn)行健康評估，最終賦分88.18分，塘西河為“健康”類型，河流等級(jí)為“二類河湖”。

針對塘西河健康問題，提出以下對策。

(1)盆以水土保持治理為主。例如相關(guān)單位應(yīng)對工程建設(shè)單位加強(qiáng)監(jiān)督管理，要求其立行立改，完善施工現(xiàn)場水土保持措施布置，減少水土流失。

(2)水以水污染排查與治理為主。例如根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，評價(jià)時(shí)段水質(zhì)最差項(xiàng)目為氨氮指數(shù)，建議全面摸查，加強(qiáng)水質(zhì)專項(xiàng)整治行動(dòng)，恢復(fù)水體自然凈化能力，控制面源污染進(jìn)入河流。

(3)生物以恢復(fù)流域生態(tài)系統(tǒng)為主，例如禁止非法捕撈，科學(xué)增殖放流，構(gòu)建魚類食物鏈，營造魚類良好生境。

(4)社會(huì)服務(wù)功能以進(jìn)一步提升河湖環(huán)境，提高公眾參與度，協(xié)同開展流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境保護(hù)功能為主。

(5)本文討論的流量過程變異程度主要為巢湖入塘西河的實(shí)測流量，并未考慮飽和地面、超滲地面、地下水等徑流對河道流量影響，本文分析結(jié)果可能與Tennant法結(jié)果有差別。