基于層次分析法的寶石河河湖健康評價

王瑞琪,宋浩田

(1.東北農業大學 水利與土木工程學院,哈爾濱 150030;2.黑龍江大學 水利電力學院,哈爾濱 150080)

0 引 言

河湖健康評價對于河湖管理工作至關重要,不僅為組織河湖管理及保護工作指明方向,同時也是檢驗河湖長制工作及河湖管理成效的重要參考[1]。本文選取流經寶清縣的寶石河為例,通過利用層次分析法對寶石河進行健康分析,根據評價結果,建立能夠為河長制工作服務的河湖健康評價模型。

1 研究區自然概況

寶石河為撓力河左岸的一級支流,位于寶清縣西部。寶石河上游稱為千溝河里,發源于寶石山,千溝河里與大百石河交匯后稱為寶石河,自西向東南折向東北,從上游到下游依次流經寶石村、青龍山、小城子鎮、東泉村、四新村、夾信子鎮,于寶清縣夾信子鎮合作村東1.65km處匯入撓力河。流域面積908km2,干流長約41.5km,彎曲系數1.27,平均河道比降2.54%。寶石河流域總地勢西南高東北低,小城子鎮太平橋以上為山區河流段,往東流入平原區至夾信子鎮合作村東側,從左岸進入撓力河。寶石河入撓力河口處距離寶清縣城直線距離2.3km。寶石河左岸有大百石河、小百石河和大梨樹溝河匯入,右岸無流域面積50km2以上支流匯入。

2 研究方法

本文基于河長制建立寶石河健康評價模型,旨在識別人類活動對流域生態系統的影響范圍和影響程度。考慮到層次分析法具有簡單、靈活和實用的特點,且容易被基層技術人員掌握,特別是對多準則評價決策和難以完全定量分析的問題具有較強的適用性,因此本文采用AHP層次分析法建立寶石河健康評價。

2.1 評價指標選擇

本文指標的選取參考2022年省河湖長制辦公室印發的《黑龍江省河湖健康評價技術指南》(以下簡稱《指南》),包括水文水資源、水環境、物理結構、水生生物、社會服務功能5個方面,共19項評價指標,對寶石河進行健康評估[2]。

2.2 構造判斷矩陣

判斷矩陣是針對上一層中的某一個因素來判斷,本層次與上一個層次相關的每個因素之間的相對重要性,對應的數值代表其重要程度。通常情況下,采用1-9及其倒數的標度方法。判斷矩陣必須滿足以下條件:

rij>0

rii=1

式中:rij為i指標與j指標的比例標度值[3]。

本文采用的比例標度含義見表1。

表1 判斷矩陣元素標值依據

2.3 一致性判斷

本文所選用的指標較多,數據較為復雜,且對相同的事物認識都有一定的客觀性和模糊性,因此需要計算矩陣的一致性,來進行檢驗判斷。一致性指標CI的計算公式如下:

(1)

式中:n為判斷矩陣的階數;λmax為最大特征值;當判斷矩陣具有完全一致性時,CI=0。

需要引入平均隨機一致性指標RI來衡量和計算是否有偏差,公式如下:

(2)

通過式(2),計算CR是否小于0.1。若小于0.1,則認為判斷矩陣的一致性通過檢驗。見表2。

表2 RI 取值

3 層次分析法在示范河湖評價中的應用

3.1 構建評價結構

根據層次模型與河湖健康評價指標,構建河湖健康評價結構,分為目標層、準則層、指標層,見圖1。

圖1 河湖健康評價指標層次結構

3.2 計算因素的相對權重

利用SPSSAU平臺進行數據處理計算,準則層各因素權重見表3;一致性檢驗結果見表4;指標層各因素權重見表5。

表4 一致性檢驗

表5 河流健康評價指標體系及指標權重

河流健康評價采用百分制5級分值賦分評價,對應設定5個評價等級和健康類型,健康水平集合可設為{非常健康,健康,亞健康,不健康,劣態},根據河流健康評價結果,識別人類活動對流域生態系統的影響范圍和影響程度,揭示河流受損成因,并采取相應的治理措施。本文采用的河流健康評價等級、健康類型、預警顏色、賦分范圍見表6。

表6 河流健康評估分級表

3.3 寶石河健康評價結果

本文從水文水資源、水環境、物理結構、水生生物、社會服務功能5個方面,分析了寶石河健康情況,并運用層次分析法,建立了適合寶石河健康評價的3層指標模型[4]。綜合計算該評價,并根據《指南》中河湖健康評估分級表,寶石河健康賦分為57.3分,評估等級為亞健康。見表7和圖2。

圖2 河湖健康評價指標賦分

表7 寶石河健康得分表

4 問題與對策分析

4.1 主要問題

從圖2中可見,水環境指標層的分數屬于劣態范圍,社會服務功能指標層的分數接近于不健康的范圍,是影響寶石河健康的兩個重要因素。分析原因,由于近代的經濟社會加速發展、環境資源開發利用等,引起的生態破壞,間接導致了流域環境結構和功能的退化,從而導致寶石河流域產生了水環境不穩定、生物多樣性受損、濕地退化等生態環境問題;個別堤防段防洪能力達不到國家現行防洪標準,而產生的水毀、洪澇災害等防洪安全問題;由于水資源開發利用和水污染防治監管不力,使得岸帶植被覆蓋率下降,對河湖健康造成不利影響[5],同時也導致了公眾對流域滿意程度較低。

4.2 對策建議

為加強寶石河流域的高質量發展,加快幸福河湖的建設,在全面分析寶石河健康問題基礎上,提出對策建議:

1)加強流域生態系統保護和修復,以推動森林、河湖、濕地生態系統的綜合整治和自然恢復為導向,進一步突出對流域珍稀和特有魚類資源及其棲息地的保護和恢復,增強流域生物多樣性維護等生態功能。結合流域現狀和水生態環境保護目標,采取工程措施、林草措施與耕作措施等相結合,實施局部重點治理,按計劃綜合開展河道整治、污染治理等。

2)強化流域水資源剛性約束,合理優化配置流域水資源,提高用水效益和效率,強化生態流量管控,維護流域健康水生態[6]。嚴格分區、分類實施生態流量目標保障與管控。根據寶石河生態系統特點,考慮生態環境功能、自凈功能,分區分類確定管理斷面、考核斷面枯水期、生態敏感期等不同時段最小生態流量(水位)和適宜生態流量(水位),將生態流量目標設立為流域水資源調度方案及年度調度計劃中的重要部分,作為流域水量分配、水資源統一調度、取用水總量控制的重要依據。加強生態流量日常監管,完善寶石河生態流量監測考核斷面的生態流量監測預警體系建設,嚴格生態流量考核斷面與控制斷面下泄流量考核與監督檢查[5]。積極推進大中型灌區開展節水型灌區創建,完善農業灌溉基礎設施,強化用水管理,進一步提高灌區灌溉有效利用效率,推行科學節水灌溉技術,樹立節水意識,并提高水文化建設宣傳力度。

3)加大水污染防治力度,堅持精準治污、科學治污、依法治污,突出系統謀劃、綜合施策,建管并重、標本兼治,盯緊水污染重點區域、重點問題、重點環節,實施流域綜合治理,強化入河排污口、水功能區規范化管理,優化健全水環境質量監測體系,鞏固提升流域水環境質量[7]。以事故頻發區域、水質較差支流為重點,加強水環境突發性風險防控,完善預警體系與預防設施建設,根據水環境風險問題成因分析,提出預防性措施,提升應急處置能力。補齊流域防洪工程體系短板,持續推進寶石河流域防洪體系工程建設,加快中小河流整治項目實施進展,重點對有險工險段的堤防工程補齊短板。

5 結 論

本文通過層次分析法,共選取5個方面19個指標,對寶石河的健康情況進行了分析。根據河流各準則層的得分和整體得分,基本能夠反映河流的健康狀態以及影響河流健康的主要因素。本文評價結果對寶石河流域的治理,具有一定的參考價值和實際應用價值。