基于層析分析法的呼蘭河健康評(píng)價(jià)研究

張明月，王立權(quán)，趙文超，景夢(mèng)園

(黑龍江大學(xué) 水利電力學(xué)院，哈爾濱 150080)

1 呼蘭河河流健康狀態(tài)評(píng)價(jià)

河流為降雨提供補(bǔ)給來(lái)源，在水循環(huán)中起著重要作用。然而，人類對(duì)河流的頻繁利用改變了河流的自然屬性，導(dǎo)致社會(huì)服務(wù)功能發(fā)揮的作用不夠，因此維護(hù)河流健康刻不容緩。河流健康評(píng)估除了有判斷河流健康狀態(tài)的基本作用外，還可以對(duì)未來(lái)河流如何進(jìn)行恢復(fù)提供方向，能夠更好地促進(jìn)河流朝著良好的方向進(jìn)行[1]。近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)的許多學(xué)者根據(jù)具體河流建立特定的指標(biāo)體系。趙彥偉等[2]建立的指標(biāo)體系包括水量、水質(zhì)等5個(gè)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(gè)層面構(gòu)建了指標(biāo)體系。陳歆等[4]把拉薩河干流的指標(biāo)體系劃分成包括水文、水質(zhì)、社會(huì)服務(wù)等5個(gè)要素，把社會(huì)服務(wù)功能列入其中。王鵬全等[5]從水資源保護(hù)、水環(huán)境治理、水污染防治等5個(gè)方面進(jìn)行指標(biāo)體系建立。

河流健康評(píng)估要綜合河流的自然和社會(huì)屬性進(jìn)行具體的分析，河流由于所在地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、自然氣候等差異，建立全國(guó)通用的指標(biāo)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(xué)、生物、社會(huì)服務(wù)功能等5個(gè)準(zhǔn)則層對(duì)呼蘭河進(jìn)行健康評(píng)估，并針對(duì)呼蘭河制定相應(yīng)保護(hù)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(zhǎng)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(duì)呼蘭河生態(tài)系統(tǒng)造成不可逆的侵占與破壞。

1.2 指標(biāo)體系建立

在深入理解河流健康評(píng)價(jià)含義的基礎(chǔ)上，查閱并參考國(guó)內(nèi)外指標(biāo)體系構(gòu)建，結(jié)合呼蘭河的實(shí)際情況,建立多指標(biāo)的指標(biāo)體系，將呼蘭河健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層。

第1層目標(biāo)層：即呼蘭河河流健康評(píng)價(jià)，能夠直接表明比較完整的河流健康狀況。

第2層準(zhǔn)則層：從水文水資源、物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)、生物、社會(huì)服務(wù)功能等5個(gè)各有側(cè)重點(diǎn)的層次來(lái)進(jìn)一步反映河流的健康狀態(tài)。

第3層指標(biāo)層：包括13個(gè)指標(biāo)，這13個(gè)指標(biāo)結(jié)合起來(lái)能夠反映呼蘭河的健康狀況，這些指標(biāo)以定量指標(biāo)為主，輔佐為定性指標(biāo)，具體每個(gè)指標(biāo)都嚴(yán)格遵照不同的層次性、代表性、可行性等原則。指標(biāo)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(gè)指標(biāo)組成。河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見圖1。

圖1 河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.3 評(píng)估分級(jí)

根據(jù)河湖健康評(píng)價(jià)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(píng)估分級(jí)

呼蘭河各指標(biāo)得分見表2。

表2 呼蘭河河流健康評(píng)估得分

1.4 基于層次分析法的指標(biāo)體系權(quán)重計(jì)算

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

1)構(gòu)造判斷矩陣。運(yùn)用1-9比較標(biāo)度法建立判斷矩陣[7]。

2)權(quán)重計(jì)算及一致性檢驗(yàn)。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(biāo)權(quán)重。權(quán)重的分配要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，即計(jì)算隨機(jī)一致性指標(biāo)CR和一般一致性指標(biāo)CI。當(dāng)n>2、CR<0.1時(shí)，就具有一致性。

CR=CI/RI

(1)

(2)

式中：RI為平均一致性指標(biāo)，1～5階的指標(biāo)數(shù)值見表3[8]。

表3 判斷矩陣的平均一致性指標(biāo)

準(zhǔn)則層的指標(biāo)權(quán)重根據(jù)《河湖健康評(píng)估技術(shù)導(dǎo)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(jì)算結(jié)果見表4。

表4 各層指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果

1.5 河流健康綜合評(píng)價(jià)

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

表5 呼蘭河健康評(píng)價(jià)得分

2 評(píng)價(jià)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(biāo)評(píng)分相對(duì)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(duì)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(dǎo)致水資源開發(fā)程度相對(duì)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(lái)的狀態(tài)，變成田地，這樣不僅會(huì)造成濕地面積減少，還會(huì)導(dǎo)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(duì)河流的連通性造成影響。

2.3 化 學(xué)

呼蘭河在化學(xué)完整性賦分為77.24，包括3個(gè)指標(biāo)即入河排污口布局合理程度、水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率和水質(zhì)優(yōu)劣程度。水質(zhì)優(yōu)劣程度評(píng)價(jià)結(jié)果低的原因主要有兩方面：①人為污染，人類保護(hù)環(huán)境的意識(shí)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(wú)脊椎動(dòng)物生物完整性指數(shù)賦分為51。主要原因在于底棲動(dòng)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(dǎo)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(huì)服務(wù)功能

呼蘭河在社會(huì)服務(wù)功能賦分為82.13，社會(huì)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(dá)標(biāo)率3個(gè)指標(biāo)。公眾滿意度相對(duì)于其他兩個(gè)指標(biāo)評(píng)分較低，需要進(jìn)行針對(duì)性調(diào)查，并進(jìn)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(píng)價(jià)體系，對(duì)呼蘭河健康進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果表明呼蘭河總體處于亞健康水平。根據(jù)指標(biāo)評(píng)分，大部分指標(biāo)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(duì)呼蘭河的評(píng)估結(jié)果表明，在今后的河流治理過程中，呼蘭河將會(huì)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(hù)和生態(tài)環(huán)境的改善方面進(jìn)行有針對(duì)性的提高，建立退耕還濕來(lái)恢復(fù)濕地狀態(tài)，做好水生態(tài)治理工作，加強(qiáng)宣傳工作，呼吁群眾對(duì)野生魚類進(jìn)行保護(hù)，禁止非法捕撈，這樣才能從根本上保護(hù)魚類物種。從社會(huì)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(jìn)一步提高供水保證?？傊?，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)。