基于層次分析法的倭肯河干流下游健康評估分析

曾雯禹，王立權(quán)，李鐵男，張 檸

(1.黑龍江大學 水利電力學院，哈爾濱 150080； 2.黑龍江省水利科學研究院，哈爾濱 150080)

0 引 言

水是人類賴以生存的資源，人水協(xié)調(diào)發(fā)展是人類的長期目標。隨著時代發(fā)展，人類廣建水利設施、過度開發(fā)河流水資源，導致河流健康問題日益凸顯。目前，可通過建立河流健康評估系統(tǒng)反映具體河流健康問題。對于健康評估體系的建立和應用，國家頒布了《全國河湖健康評估技術(shù)導則(征求意見稿)》。近期，福建省發(fā)布首創(chuàng)省級全域性河湖健康評估藍皮書《福建省河湖健康藍皮書》，江西、甘肅等省市也陸續(xù)推出適應本省具體情況的河湖健康評估技術(shù)導則。倭肯河位于黑龍江省，需要考慮其不同于其他省市河流的水文特征、河流資源及河流利用程度等問題，建立獨立的健康評價體系。

1 倭肯河健康評價指標體系構(gòu)建

1.1 評價指標體系構(gòu)建的原則[1]

1.1.1 科學性原則

在構(gòu)建評價系統(tǒng)時，首先需要依據(jù)文獻和可靠資料構(gòu)建，同時專家組意見也尤為重要。在構(gòu)建過程中，避免主觀發(fā)揮，科學地將主觀因素干擾程度降到最低值。

1.1.2 適應性原則

構(gòu)建評價指標體系時，在滿足全國河流健康評估技術(shù)體系的情況下，根據(jù)不同地區(qū)河流特色因地制宜，形成可為河湖保護考核問責與社會監(jiān)督提供支持的體系。

1.1.3 系統(tǒng)性原則

構(gòu)建評價指標體系時，構(gòu)建的評價指標要求能完整地、系統(tǒng)地描述河湖健康狀況；在同一體系中，應避免指標的重復性。

1.1.4 可操作性原則

構(gòu)建評價指標體系時，首先考慮數(shù)據(jù)的可獲取性，考慮充分利用現(xiàn)有資料與成果；其次考慮人力、資金和后勤保障等條件，優(yōu)選效率高、成本適宜的調(diào)查與監(jiān)測方法。

1.2 評價指標體系的構(gòu)建

倭肯河健康評估指標體系是在全國重要河湖健康評估指標體系的框架下，采用包括目標層、準則層和指標層在內(nèi)的3級體系，結(jié)合倭肯河的實際特點確立。影響地區(qū)河流健康的因素較多，基于河流健康評估的內(nèi)涵，結(jié)合數(shù)據(jù)的可獲得性，在科學性、適應性、系統(tǒng)性、可操作性原則的基礎上構(gòu)建倭肯河健康的指標體系。

1.3 評價指標及權(quán)重的確定

1.3.1 層次分析法

層次分析法(AHP)[2]是指將與決策總是有關(guān)的元素分解成目標、準則、方案等層次，在此基礎之上進行定性和定量分析的決策方法。本文中層次分析法能將健康評估內(nèi)容分成不同的層次，并對同一層次的不同指標進行側(cè)重分析，將復雜的河流健康評估轉(zhuǎn)化成簡單目標的賦分，發(fā)現(xiàn)河流健康問題所在。

1.3.2 評價指標篩選及權(quán)重確定

根據(jù)倭肯河的水文資料及數(shù)據(jù)獲取等具體情況篩選部分可選指標進行具體分析，將目標層河流健康(A)分為準則層5個指標，即水文水資源(B1)、物理結(jié)構(gòu)(B2)、水質(zhì)(B3)、生物(B4)和社會服務功能(B5),以及指標層11個指標，即水資源開發(fā)利用率(C1)、河段徑流變化率(C2)、生態(tài)流量保證率(C3)、河岸帶植被覆蓋度(C4)、河岸帶人工干擾程度(C5)、河流連通狀況(C6)、天然濕地保留率(C7)、水質(zhì)綜合指數(shù)(C8)、魚類保有指數(shù)(C9)、堤防工程防洪達標率(C10)、水功能區(qū)達標率(C11)。

同時構(gòu)造層次分析結(jié)構(gòu)模型，將每一層次的各要素每兩個之間比較，得到各因素權(quán)重[3]，并完成一致性檢驗。篩選后，具體指標及其對應權(quán)重見表1。

表1 倭肯河健康評估指標體系及評估指標權(quán)重

1.4 關(guān)鍵指標內(nèi)涵說明

1.4.1 水文水資源準則層

1) 水資源開發(fā)利用率。指河流域內(nèi)地表水供水量占流域地表水資源量的百分比。

2) 生態(tài)流量保證率[4]。根據(jù)水平年(2018年)實測日徑流量，按照豐、平、枯3個水期，分別計算最小生態(tài)流量。按照《河湖生態(tài)需水評估導則》(SL/479-2010)，采用蒙大拿法計算。

1.4.2 物理結(jié)構(gòu)準則層

1) 河岸帶人工干擾程度。反映人類活動對河流健康的影響，收集數(shù)據(jù)采用實地走訪和問卷調(diào)查的形式。

2) 河流連通狀況。主要指河流的縱向連通性。根據(jù)單位河長(100 km)內(nèi)影響河流連通性的建筑物或設施的數(shù)量和類型進行評估，重點調(diào)查河流干流的閘壩數(shù)量。

1.4.3 水質(zhì)結(jié)構(gòu)準則層

水質(zhì)優(yōu)劣程度。按照河湖水質(zhì)類別比例賦分，在評估賦分時，根據(jù)不同斷面的水質(zhì)優(yōu)劣程度進行分別賦分后，取其平均值作為評估河段的賦分值。

1.4.4 生物結(jié)構(gòu)準則層

魚類保有指數(shù)[5]。將評估河段內(nèi)現(xiàn)有魚類種數(shù)與歷史參考魚類種數(shù)的差異情況作為魚類生物保有指數(shù)。

1.4.5 社會服務結(jié)構(gòu)準則層

1) 堤防工程防洪達標率。指達到防洪標準的堤防長度占堤防總長度的比例。評估內(nèi)容為河堤防工程措施的完善狀況，應結(jié)合《防洪標準》(GB50201-2014)和堤防的保護對象確定堤防工程的防洪標準。

2) 水功能區(qū)達標率。政府部門為了保障水體的使用功能而劃定水功能區(qū)域，區(qū)域內(nèi)的水體水質(zhì)必須要達到相應的分類標準。

1.5 河流健康分級

河湖健康分為4級。具體分級見表2。

表2 河流健康評估分級表

2 倭肯河干流下游健康評估及結(jié)果分析

2.1 倭肯河干流下游基本情況

倭肯河[6]屬于松花江右岸較大支流之一。發(fā)源于完達山西北側(cè)，全長368.03 km，流域面積11 015 km2，地理坐標為E129°-E131°，N45°-N47°，流經(jīng)七臺河市、勃利縣、樺南縣、依蘭縣等市縣，在依蘭縣城東約1 km處注入松花江。

根據(jù)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)展特征的相同性和差異性，結(jié)合倭肯河沿線的行政區(qū)劃邊界，環(huán)境監(jiān)測、水文監(jiān)測斷面協(xié)調(diào)統(tǒng)一，將倭肯河分為3個評估河段，分別為上游、中游和下游。本文評估的下游段起點為樺南縣公心集鄉(xiāng)紅旗村，終點為倭肯河河口(倭肯河入松花江口)。

倭肯河下游河道坡降較緩，河灘寬闊，河床較寬，洪水滯時較長，夏汛期易產(chǎn)生大面積暴雨洪水。下游依蘭段沒有珍稀魚類，也沒有珍稀魚類產(chǎn)卵場、越冬場、索餌場。下游區(qū)域內(nèi)有3個自然保護區(qū)分布在樺南縣，分別為國家級的黑龍江七星砬子東北虎自然保護區(qū)、市級的共和水庫自然保護區(qū)和向陽山水庫自然保護區(qū)。

2.2 倭肯河干流下游數(shù)據(jù)準備及各項賦分

本文原始數(shù)據(jù)來自黑龍江省水利科學研究院、黑龍江省水文圖集及水資源管理年報，經(jīng)收集、計算得到本文所用數(shù)據(jù)。結(jié)合專家意見，具體賦分標準具體見表3。

表3 倭肯河各項健康指標賦分表

查詢各項指標數(shù)據(jù)，2018年(水平年)倭肯河干流下游指標層(C)指標值及相應賦分(C′)見表4。

表4 倭肯河干流下游指標層(C)指標值及相應賦分(C′)表

2.3 倭肯河下游健康指標得分及排序

倭肯河健康評估采用分級指標評分法，逐級加權(quán)、綜合評分的方法，評估得分即河流健康指數(shù)。按照層次分析法所得到的權(quán)重與指標層的賦分值，給倭肯河下游整體賦分，其計算公式如下：

A：綜合得分=0.9×(0.3×B1+0.3×B2+0.2×B3+0.2×B4)+0.1×B5

結(jié)合指標層(C)數(shù)據(jù)，得到2018年倭肯河干流下游健康評估各級指標及綜合得分，見表5。

表5 倭肯河干流下游健康評估綜合得分表

2.4 評估結(jié)果分析

綜上，水平年(2018年)倭肯河下游處于不健康狀態(tài)。主要原因是:

1) 對于水文水資源準則層：過度開發(fā)利用水資源，尤其是在4-9月份，農(nóng)業(yè)灌溉大量且集中用水，導致河道內(nèi)水量急劇減少，河段徑流變化率較大；上游桃山水庫的攔蓄作用對流域內(nèi)水土環(huán)境產(chǎn)生的不利影響。

2) 對于水質(zhì)準則層：處于倭肯河干流下游流域的樺南縣和依蘭縣都存在工業(yè)水污染源，其中依蘭縣的7家工業(yè)水污染源，每年向倭肯河排放約17×104t生產(chǎn)污水。同時，依蘭縣污水處理廠未運行，排污口排出的污水水體極黑并伴有惡臭。一年之中冰封期、枯水期水質(zhì)問題尤為明顯，期間日徑流量較小(最低值達到0.769 m3/s)，生化氧化作用低，水體自凈能力弱，同時排污口較多，在流量極低的情況下仍有大量污水排入倭肯河，導致倭肯河干流下游在冰封期水質(zhì)多呈劣五類。

3) 對于社會服務功能準則層：堤防工程防洪達標率處于病態(tài)狀態(tài)，反映了該流域堤防工程不到位，存在防洪防汛風險。倭肯河下游段，不達標的堤防工程集中在依蘭縣，不達標堤防長度46.81 km。

3 結(jié)論與對策

本文結(jié)合層次分析法建立適合倭肯河的河流健康評估體系，并對倭肯河干流下游進行健康評估。結(jié)合賦分標準，直觀反映出倭肯河干流下游的健康狀況，最終賦分值為48.565，即倭肯河干流下游處于不健康狀況。

針對倭肯河下游實際健康問題，提出以下對策：

1) 源頭區(qū)應以防控為主。例如實施封育保護，實行“六不”措施，建立退耕、退耕還濕還河生態(tài)補償機制。

2) 人類聚集生活區(qū)應以治理為主。例如實施水資源開發(fā)利用管控、實施入河污染物總量控制和保證河道連通性和生態(tài)流量等。具體可全面實施農(nóng)業(yè)“三減”行動，推進畜禽養(yǎng)殖污染治理，實施城鎮(zhèn)污水處理基礎設施升級改造，縣城主城區(qū)實現(xiàn)雨污分離，強化城鎮(zhèn)污水處理廠入河排污口監(jiān)管，建設農(nóng)村生活污集中收集和處理設施。

3) 河道岸線區(qū)應以保護為主。例如實施入河污染物及水功能區(qū)水質(zhì)的監(jiān)測與問責，實現(xiàn)水域岸線法制化規(guī)范化管理，實施水源地達標、涉水工程與設施標準化建設，保護敏感魚類生態(tài)習性和底棲生物完整性，實施水土保持治理，提高植被覆蓋度達到50%以上，提高堤防工程達標率。