基于AHP的寧夏地區人工濕地綜合評價體系研究

關鍵詞：寧夏；人工濕地；綜合評價；層次分析法

中圖分類號：X820.2 文獻標志碼：B

前言

寧夏是中國水資源最少的省區之一，水資源十分貧乏。隨著經濟社會的快速發展、城市規模的日益擴張，境內水資源緊缺和水體污染問題日漸凸顯，威脅區域水生態安全和黃河水質安全。近年來，為了改善黃河流域水環境質量，保障水質安全，寧夏地區加大資金投入力度，加陜推進人工濕地等生態治理工程建設，有效提升了流域水環境承載力，改善了流域水生態質量。隨著人工濕地建設規模不斷擴大，水質保障的效果明顯提高，但是，由于不同濕地的建設和運行管理單位不盡相同，濕地的建設和運行效果也出現了較大差異，缺乏系統的評估和分析。因此，需要從人工濕地建設和運行方面綜合考慮，對不同人工濕地的建設和運行效果進行系統的評估，深入地了解人工濕地在建設和運行過程中存在的問題，分析影響人工濕地的建設和運行效果的主要因素，以實現對已建成運行人工濕地的科學管理和優化指導。

文章通過實地勘察與調研，結合相關文獻資料，利用AHP建立了適合寧夏地區的人工濕地綜合評價體系，研究結果可為寧夏地區人工濕地的建設和運行管理的優化和改進提供參考。

1人工濕地綜合評估指標體系構建目的

（1）系統總結現有人工濕地的建設和運行管理情況，發現人工濕地在建設和運行管理中的突出問題，并提出整改和優化建議。

（2）規范人工濕地的建設和運行管理要求，總結優秀人工濕地的建設和運行管理經驗，發揮綜合評估對人工濕地建設和運行管理工作的規范、導向作用。

（3）為當地人工濕地的推廣應用提供依據，為當地擬建人工濕地的優化和改進提供參考。

2人工濕地綜合評估指標體系構建原則

人工濕地綜合評估指標體系指標選擇的科學性是決定評估結論結果準確性和權威性的基礎，指標的選取要遵循綜合性、代表性和操作性等基本原則。

（1）綜合性：指標選取需完整、全面，從設計、建設、運行和管理等多方面評估人工濕地綜合效果，多角度全面衡量各個影響因子。

（2）代表性：指標選取需具有典型性和代表性，指標可以顯著反映出人工濕地的建設和運行效果，得出準確的評估結論。

（3）操作性：指標選取需具有可操作性，指標必須易于采集，結果可以賦值和計算，同時應便于評價者客觀判定，減少主觀因素產生的影響。

3人工濕地綜合評估指標體系構建

3.1評價指標的確定

根據人工濕地綜合評估指標體系目的及原則，結合對寧夏地區人工濕地的建設、運行情況的調研分析，借鑒國內、外相關研究，通過分析人工濕地各因素的影響程度，建立設計指標、運行指標、出水指標和管理指標4個一級指標15個二級指標的人工濕地綜合評估指標體系。（見圖1）

3.1.1設計指標

設計指標是決定人工濕地運行效果和產出效益的基本指標，人工濕地設計的核心是填料和植物。根據寧夏地區人工濕地的建設特點，結合相關規范和標準要求，設計指標可細分為單元設計、填料設計、水生植物、水力負荷、水力停留時間。

（1）單元設計：單元設計主要包括長寬比設計、水深設計、布水設計和排空設計4個指標，評價標準參照見表1和表3。

（2）填料設計：填料是人工濕地污染物去除最重要的功能組成，目前國內常用的填料有：人工礫石、沸石、火山巖、陶粒、粉煤灰等。其中，火山巖、沸石、陶粒等由于吸附性好、比表面積大、微生物附著性好的特點，處理效果好于人工礫石等一般填料，但由于價格較高，不宜大量使用，常配合其他填料使用，作為濕地的強化處理填料。填料設計評價按照填料種類、分區設置、填料厚度、填料級配4個指標的平均值，評價標準見表2。

（3）水生植物：水生植物是人工濕地污染物去除的主要功能組成，潛流濕地的植物主要為挺水植物和濕生植物。在選擇人工濕地植物時，應選擇多樣化的植物類型，以提高水生植物多樣性和穩定性，同時，選取有一定觀賞價值的水生植物，不僅能起到去除污染物效果，還能有一定的景觀效果。據相關工程經驗，植物設計評價按照植物種類和植物種植密度2個指標的平均值，評價標準見表2。

（4）水力負荷：指單位面積人工濕地在單位時間內所能接納的待處理水量，是決定人工濕地處理能力的重要指標。根據相關規范和指南要求，結合相關工程經驗，寧夏地區人工濕地水力負荷設計評價標準見表3。

（5）水力停留時間：指濕地進水從進入人工濕地到流出人工濕地的時間差的平均值，是決定人工濕地處理效果的重要指標。根據相關規范和指南要求，結合相關工程經驗，寧夏地區人工濕地水力停留時間設計評價標準見表3。

3.1.2運行指標

運行指標是決定人工濕地運行效果和產出效益的重要指標，是確保人工濕地穩定運行的關鍵，根據寧夏地區人工濕地的建設特點，運行指標可細分為來水水質、堵塞情況和冬季水溫3個指標。

（1）來水水質：寧夏地區建設的人工濕地進水大多為當地污水處理廠尾水，來水水質相對穩定，但當污水處理廠運行異常時，來水水質波動性較大，對人工濕地運行影響較大。因此根據來水水質超標率對來水水質進行評價（來水水質超標率=來水超標的天數／人工濕地運行天數），評價標準見表3。

（2）堵塞情況：潛流人工濕地具有保溫性能好、處理效果受氣候影響小、衛生條件較好等優點，但設計不當或管理不善等原因易造成的濕地堵塞問題，潛流濕地堵塞的主要表現形式是出現大面積水體漫流，呈現表流化趨勢，污染水體不再流經填料而是從濕地表面漫流，導致填料利用率大幅下降，處理效果變差。潛流濕地運行期間是否出現堵塞和漫流，是人工濕地運行效果的關鍵指標，評價標準見表3。

（3）冬季水溫：根據相關研究結果，潛流濕地運行效果易受低溫影響，低溫條件下，微生物對污染物的去除效果大幅降低，特別是含氮污染物的去除效果將明顯受到抑制，人工濕地進水水溫對濕地中水生植物、微生物有重要影響，是人工濕地運行效果的重要指標。因西北某省冬季寒冷，氣溫較低，人工濕地冬季進水溫度對處理效果的保證有重要意義，評價標準見表3。

3.1.3出水指標

出水水質是人工濕地運行效果的直接表現，出水水質數據可通過在線監測儀器獲得。根據西北某省人工濕地的建設特點，人工濕地出水質指標主要為COD_cr、NH₃-N、TP和TN，出水指標根據寧夏地區人工濕地的實際去除能力進行評價，評價標準見表3。

3.1.4管理指標

管理指標是人工濕地建成后運行效果和產出效益的重要保障。根據寧夏地區人工濕地的氣候特征和建設特點，結合相關規范和標準要求，管理指標可細分為管理制度、人員培訓和日常管理3個指標。

（1）管理制度：人工濕地管理單位應根據本地人工濕地的建設特點和氣候特點制定相應的運營手冊、應急預案、安全操作規程、設備維護保養手冊等，并定期修訂，此項分值由上述管理制度的實現程度評價，評價標準見表3。

（2）人員培訓：專業有效的管理可以有效發揮人工濕地的處理效果，保證濕地的使用壽命。人工濕地的運維管理人員定期應接受人工濕地相關工藝技術、應急處理等理論知識和操作技能的培訓，人工濕地運維單位應對運行人員、技術人員及管理人員進行定期考核。

（3）日常管理：人工濕地的日常管理主要包括植物養護、植物收割、池體排空、水位調節等。其中植物養護主要是指濕地內部的雜草清理和植物補植等；植物收割是指通過濕地水生植物進行定期收割，將污染物清出水體，避免植物腐敗導致的出水水質異常；池體排空是指通過定期對人工濕地進行反沖洗或放空處理，排出淤積的生物膜，減少人工濕地淤積或堵塞；水位調節是指通過調整濕地內部水位，達到促進水生植物生長和冬季池體保溫的效果。此項分值根據植物養護、植物收割、池體排空、水位調節等實現程度評價，評價標準見表3。

3.2利用AHP確定人工濕地綜合評估指標體系權重

針對寧夏地區氣候環境特征，根據已有研究結果，通過實地調查、走訪寧夏地區多處已建人工濕地的建設情況和運行管理情況，選取了15個最具代表性和典型性的影響因子構建了人工濕地綜合評價體系：目標層為寧夏地區人工濕地綜合評價；準則層為設計指標、運行指標、出水指標和管理指標；指標層為單元設計、填料設計、水生植物等15個指標。以上述綜合評價體系為基礎，利用AHP法，通過邀請相關專業的多位專家對各項評價因子進行兩兩比較打分，最終計算出各評價因子的權重值（見表4）。

3.3人工濕地綜合評估結果

將定性指標和定量指標結果與各個影響因素的權重相乘得出綜合評估結果，并將綜合評分結果分為四個等級。其中得分為3.2～4評價結果為優，得分為2.4～3.2評價結果為良，得分為2.0～2.4評價結果為及格，得分為小于2.0評價結果為差。

4結論

通過分析國內外人工濕地評價的研究與實踐資料，提出了人工濕地綜合評價指標體系構建的目的、原則和評價步驟。結合寧夏地區的區域特點和人工濕地的建設特點，進行了人工濕地綜合評價指標體系的研究與探索，從設計、運行、出水和管理四個角度，建立了包含4個一級指標和15個二級指標的人工濕地綜合評價指標體系。提出了以層次分析法作為確定各評價指標基礎權重的基本方法，針對各指標的特點，確定了各指標的采集和量化方法和評價標準。確定了AHP的定性與定量相結合的人工濕地綜合評價指標體系，，并對指標進行了量化和權重確定。評價結果可為進一步優化和提高寧夏地區人工濕地的建設和運行管理水平提供參考和借鑒。