基于層次分析法的青島市大沽河健康生命體系研究

趙選紅，孫琳，高鳳，彭輝，方運海

（1.青島市園林和林業(yè)綜合服務(wù)中心，山東 青島 266000；2.青島市建設(shè)工程施工圖設(shè)計審查有限公司，山東 青島 266000；3.青島市嶗山區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山東 青島 266000；4.中國海洋大學，山東 青島 266000）

1 概述

大沽河是膠東半島最大的河流，轄區(qū)內(nèi)流域面積4781km2。2014 年大沽河綜合治理工程全線竣工，在防洪減災(zāi)、生態(tài)景觀、促進城市發(fā)展等方面發(fā)揮了巨大效益。大沽河是貫穿青島南北的重要生態(tài)鏈條，開展大沽河健康生命體系研究，摸清治理后大沽河生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀，對于大沽河可持續(xù)發(fā)展和進行科學管理具有重要的意義。

2 體系構(gòu)建和評價成果

2.1 評價分區(qū)劃分

合理劃分評價分區(qū)是開展河流健康生命研究的基礎(chǔ)。大沽河在青島市境內(nèi)長度137km，河道由北向南縱穿整個青島市，跨越山區(qū)、丘陵、平原及濱海灘地等多種地貌，沿途河流水文特征、河床及河濱帶形態(tài)、水質(zhì)狀況、水生生物特征以及流域經(jīng)濟社會發(fā)展特征又具有差異性。本次研究充分考慮以上影響因素，將大沽河流域健康評價劃分為23 個評價分區(qū)，其中，大沽河干流劃分7 個評價分區(qū)，8條主要支流劃分為8 個評價分區(qū)，8 個大中型水庫劃分為8 個評價分區(qū)。

2.2 指標體系構(gòu)建

筆者通過研究國內(nèi)主要河流健康評價的多個實例，參考水利部水資源司《河流健康評估指標、標準與方法》（試點工作用1.0 版）、《湖泊健康評估指標、標準與方法》（試點工作用1.0 版）、原環(huán)保部自然生態(tài)保護司《流域健康生命評估技術(shù)指南》、水利部《河湖生態(tài)保護與修復規(guī)劃導則》（SL709—2015）以及山東省水利廳《山東省生態(tài)河道評價標準》（DB37/T3081—2017）等多個指南和標準，根據(jù)青島市大沽河流域的水生態(tài)現(xiàn)狀，最終確定1 個目標層、5 個準則層，河流評價分區(qū)選取17 個指標、水庫評價分區(qū)選取16 個指標，采用綜合指標法構(gòu)建大沽河健康生命評價指標模型。

2.3 評價方法確定

可變模糊集理論通過標準區(qū)間劃分評價等級，并運用相對隸屬函數(shù)確定評價指標與評價等級間的隸屬關(guān)系，可以用來解決具有模糊性、不確定性的評價問題。相較于傳統(tǒng)的模糊數(shù)學法，可變模糊集方法提高了評價結(jié)果的可靠性。目前，該方法已廣泛應(yīng)用在工程評價領(lǐng)域。在健康生命評價過程中，評價標準、指標實值均是客觀存在的模糊事物，因此，對大沽河流域開展健康生命評價，是一種模糊評價，采用可變模糊集方法是適合的。

在利用可變模糊集理論構(gòu)建評價模型時，需要對評價指標進行賦權(quán)。本次研究采用改進的三標度法（Three-Markedextended Process，簡稱TMEP 法），可以有效改進傳統(tǒng)三標度法一致性檢驗效果不好和計算量偏大的不足。研究人員通過向各專業(yè)專家發(fā)放權(quán)重調(diào)查表，讓業(yè)內(nèi)專家對各項指標進行兩兩對比，得到指標間的兩兩比較判斷矩陣并加和平均進行歸一化處理，最終確定出大沽河健康生命評價指標體系各指標的權(quán)重，如表1、表2 所示。

表1 大沽河健康生命評價指標體系河流評價分區(qū)權(quán)重表

表2 大沽河健康生命評價指標體系水庫評價分區(qū)權(quán)重表

2.4 綜合評價成果

研究人員針對大沽河健康生命評價指標體系模型確定的17 個河流指標和16 個水庫指標開展了為期一年的現(xiàn)狀調(diào)查。其中，外業(yè)調(diào)查主要包括水質(zhì)監(jiān)測、生物監(jiān)測和植被調(diào)查三部分，內(nèi)業(yè)調(diào)查主要內(nèi)容包括長系列水文資料、河道物理結(jié)構(gòu)、水庫特征資料等。對各項河流和水庫評價指標都建立了100分、75 分、50 分、25 分、10 分和0 分六檔指標賦分表。將各指標的評分、權(quán)重向量矩陣和M 值構(gòu)建相對隸屬度矩陣，再建立模糊可變評價模型，對指標的相對隸屬度矩陣和權(quán)重向量進行復合運算，得到各評價分區(qū)目標層對5 個等級的綜合隸屬度向量，并利用級別特征值公式計算各評價分區(qū)的級別特征值H。依據(jù)表3 對特征值H 進行劃分，最終確定各評價分區(qū)的評價等級，見表3。

表3 大沽河生態(tài)健康評價等級表

經(jīng)評價分析計算，大沽河流域河流級別特征值H=2.569，綜合評價等級為III 類，屬亞健康型；水庫級別特征值H=1.925，綜合評價等級為Ⅱ類，屬健康型。

3 結(jié)論

大沽河是青島市最大、最重要的水源地和生態(tài)保護區(qū)，大沽河流域的健康與青島經(jīng)濟社會的發(fā)展密切相關(guān)，也直接影響到整個青島市生態(tài)系統(tǒng)的健康。本次大沽河流域健康生命指標體系的建立，是青島市首次針對境內(nèi)河流的健康評價，通過可變模糊集的評價方法、改進的三標度指標權(quán)重確定和大量的基礎(chǔ)資料調(diào)查收集，取得了科學、可信、可靠的評價結(jié)果，對于加強流域生態(tài)環(huán)境保護，維護流域生態(tài)系統(tǒng)健康，促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展都具有重要的意義