基于層析分析法的呼蘭河健康評價研究

張明月，王立權，趙文超，景夢園

(黑龍江大學 水利電力學院，哈爾濱 150080)

1 呼蘭河河流健康狀態評價

河流為降雨提供補給來源，在水循環中起著重要作用。然而，人類對河流的頻繁利用改變了河流的自然屬性，導致社會服務功能發揮的作用不夠，因此維護河流健康刻不容緩。河流健康評估除了有判斷河流健康狀態的基本作用外，還可以對未來河流如何進行恢復提供方向，能夠更好地促進河流朝著良好的方向進行[1]。近些年來，國內的許多學者根據具體河流建立特定的指標體系。趙彥偉等[2]建立的指標體系包括水量、水質等5個方面，側重于河流的自然特征。朱衛紅等[3]從河流水文、河流形態等5個層面構建了指標體系。陳歆等[4]把拉薩河干流的指標體系劃分成包括水文、水質、社會服務等5個要素，把社會服務功能列入其中。王鵬全等[5]從水資源保護、水環境治理、水污染防治等5個方面進行指標體系建立。

河流健康評估要綜合河流的自然和社會屬性進行具體的分析，河流由于所在地的經濟發展狀況、自然氣候等差異，建立全國通用的指標體系是很困難的。因此，本文根據水文水資源、物理結構、化學、生物、社會服務功能等5個準則層對呼蘭河進行健康評估，并針對呼蘭河制定相應保護措施。

1.1 研究區域概況

呼蘭河位于黑龍江省中部地區，屬于松花江的支流，太平嶺是呼蘭河的發源地。呼蘭河全長為438.48 km，所占面積為3.72×104km2。流域內多年平均徑流量為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，對呼蘭河生態系統造成不可逆的侵占與破壞。

1.2 指標體系建立

在深入理解河流健康評價含義的基礎上，查閱并參考國內外指標體系構建，結合呼蘭河的實際情況,建立多指標的指標體系，將呼蘭河健康評價指標體系分為目標層、準則層和指標層。

第1層目標層：即呼蘭河河流健康評價，能夠直接表明比較完整的河流健康狀況。

第2層準則層：從水文水資源、物理結構、化學、生物、社會服務功能等5個各有側重點的層次來進一步反映河流的健康狀態。

第3層指標層：包括13個指標，這13個指標結合起來能夠反映呼蘭河的健康狀況，這些指標以定量指標為主，輔佐為定性指標，具體每個指標都嚴格遵照不同的層次性、代表性、可行性等原則。指標層由水資源開發利用率和生態流量滿足程度等共13個指標組成。河流健康評價指標體系見圖1。

圖1 河流健康評價指標體系

1.3 評估分級

根據河湖健康評價指南確定河流健康狀態，RHI為河流健康綜合賦分，河流健康分為5類，見表1。

表1 河湖健康評估分級

呼蘭河各指標得分見表2。

表2 呼蘭河河流健康評估得分

1.4 基于層次分析法的指標體系權重計算

根據已確定的指標體系，確定指標的權重采用層次分析法[6]。

1)構造判斷矩陣。運用1-9比較標度法建立判斷矩陣[7]。

2)權重計算及一致性檢驗。根據構造的判斷矩陣的最大特征值求得相應的歸一化特征向量，即指標權重。權重的分配要進行一致性檢驗，即計算隨機一致性指標CR和一般一致性指標CI。當n>2、CR<0.1時，就具有一致性。

CR=CI/RI

(1)

(2)

式中：RI為平均一致性指標，1～5階的指標數值見表3[8]。

表3 判斷矩陣的平均一致性指標

準則層的指標權重根據《河湖健康評估技術導則》，得到B1的權重為0.14，B2的權重為0.14，B3的權重為0.14，B4的權重為0.28，B5的權重為0.30。計算結果見表4。

表4 各層指標權重計算結果

1.5 河流健康綜合評價

根據不同權重，計算呼蘭河的各個重要指標層的綜合能力得分，見表5。

表5 呼蘭河健康評價得分

2 評價結果與分析

結果顯示，呼蘭河綜合得分68.56，表明呼蘭河處于亞健康狀態。

2.1 水文水資源

呼蘭河在水文水資源完整性賦分為71.5。生態流量滿足程度指標評分相對不高，主要原因是由于農田灌溉需要用水，村民從河道取水，造成水量下降，生態流量滿足程度相對下降。水資源開發利用率處于不健康的狀態，主要原因是流域范圍內耕地面積較多，用水需求量大，導致水資源開發程度相對較大。

2.2 物理結構

呼蘭河在物理結構完整性賦分為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，改變了原來的狀態，變成田地，這樣不僅會造成濕地面積減少，還會導致生態系統被損壞。此外，由于環境及人為因素影響，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為不健康，主要原因是呼蘭河內含有攔河工程，對河流的連通性造成影響。

2.3 化 學

呼蘭河在化學完整性賦分為77.24，包括3個指標即入河排污口布局合理程度、水功能區達標率和水質優劣程度。水質優劣程度評價結果低的原因主要有兩方面：①人為污染，人類保護環境的意識不夠明確；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，大型無脊椎動物生物完整性指數賦分為51。主要原因在于底棲動物的種類和數量、棲息地與水環境息息相關，沿線污染物排放、圍墾河道、農業大量用水導致呼蘭河水環境較差以及生物種類與生物量減少。

2.5 社會服務功能

呼蘭河在社會服務功能賦分為82.13，社會服務功能完整性包括公眾滿意度、供水水量滿足程度、防洪達標率3個指標。公眾滿意度相對于其他兩個指標評分較低，需要進行針對性調查，并進行環境改善以及問題處理。

3 結 論

本文根據呼蘭河所處的地理位置、自然環境等方面構建了河流健康評價體系，對呼蘭河健康進行綜合評價，結果表明呼蘭河總體處于亞健康水平。根據指標評分，大部分指標處于亞健康狀態甚至不健康以及劣質狀態，造成這樣的結果主要是由于人為干擾和生態環境的日益惡化。此次對呼蘭河的評估結果表明，在今后的河流治理過程中，呼蘭河將會有較大的改善空間。從自然屬性方面，治理過程中可以從水生生物的保護和生態環境的改善方面進行有針對性的提高，建立退耕還濕來恢復濕地狀態，做好水生態治理工作，加強宣傳工作，呼吁群眾對野生魚類進行保護，禁止非法捕撈，這樣才能從根本上保護魚類物種。從社會服務功能方面，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，進一步提高供水保證。總之，應全方位治理呼蘭河，積極采取措施，改善呼蘭河的健康狀態。