基于层次分析法的濑溪河流域生态健康评价体系研究

陈学 郭洪涛 雷波 王业春

摘要：河流健康评价与环境保护及可持续发展密切相关，评价理论和方法日益成为研究热点。近年来，在不断完善清晰河流健康内涵的基础上，河流健康评价指标日趋多样和专业，评价指标体系更趋于复杂化。针对重庆市濑溪河流域的生态环境现状，采用层次分析法构建了濑溪河流域生态健康评价体系，该体系由5个准则层和21个指标层构成。可用于濑溪河流域生态健康评价，为濑溪河流域的生态健康诊断和保护提供理论基础。

关键词：河流；流域健康；评价体系；层次分析法

DOI： 10.14068/j.ceia.2015.06.020

中图分类号：X21文献标识码：A文章编号：2095-6444（2015）06-0089-05

河流生态健康概念是伴随生态系统概念而产生。20世纪末期，随着人类对生存环境和资源问题的关注推动了生态系统健康理念的形成和发展，而对河流水生生物和生态系统的强调则促成了河流健康概念的诞生[14]。对河流健康概念的认知是一个逐渐深入的过程，从早期只强调河流生态健康到后来引入河流服务功能，终至被定义为与环境、经济和社会特征相适应，为人类的生存和发展提供可持续、良好的生态服务功能[23，57]。河流健康评价最早始于水质评价，此后引入水生指标、水量指标、生态指标等[512]。评价指标体系按照所选指标不同可分为指示物种法和综合评价法。综合评价法强调栖息地功能，能反映复杂河流生态系统多尺度、多压力的特征，被美国、英国、澳大利亚、南非等国家所广泛采用[1317]。

层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP法）是美国运筹学家、匹兹堡大学教授A. L. Saaty于20世纪70年代提出。针对模糊或复杂的决策问题，使用定性与定量分析相结合的手段做出决策，尤其是将决策者经验判断给予量化，将思维过程层次化，逐层比较相关因素，逐层检验比较结果的合理性，由此提供较有说服力的依据。A. L. Saaty运用层次分析法为美国相关部门解决了电力分配、应急研究、石油价格预测等方面的问题，证明该方法在实际运用中的效果。在我国，该方法也被逐渐应用于经济计划、行为科学、能源分析、成果评价等诸多领域，得到了较快的发展[1821]。

濑溪河为沱江左岸一级支流，发源于重庆市大足区中敖镇巴岩店，流经重庆市大足区、荣昌县、四川省泸县后，在泸县胡市镇注入沱江，干流全长192 km。流域受人类活动干扰较为典型，流域生态系统收到城市开发、农业种植、工业园区发展、水利工程建设、农村畜禽养殖等因素的威胁。因此，构建濑溪河流域生态健康评价体系旨在为濑溪河流域生态环境问题诊断及保护提供理论支撑。

1构建层次结构模型

1.1指标筛选

河流生态健康评价指标主要涉及流域陆域和水域生态系统结构、生物多样性、生态系统承受压力、生态服务功能等方面，具体指标主要包括水质状况、水文状况、河道形态特征、水生物多样性、鱼类多样性、流域水资源利用现状、陆地森林覆盖现状、土地利用现状、土壤现状及污染物排放现状等方面。基于选取指标的系统性、可操作性和有效性原则，本文参考国家环境保护部《流域生态健康评估技术指南（试行）》和水利部《河流健康評估指标、标准与方法》的相关指标，充分咨询熟悉濑溪河现状的专家学者，构建了濑溪河生态健康评价体系。

目标层：流域健康（A）。

准则层：生境结构（B1）、水生生物（B2）、生态压力（B3）、生态格局（B4）、服务功能（B5）。

指标层：

生境结构（B1）：水质达标率（v1）、枯水期径流量占同期年均径流量比例（v2）、河道连通性（v3）、河岸带状况（v4）、流量过程变异程度（v5）、生态流量保障程度（v6）。

生物资源（B2）：大型底栖动物多样性指数（v7）、鱼类多样性指数（v8）、指示性物种保持率（v9）。

生态压力（B3）：水资源开发利用强度（v10）、水生生境干扰指数（v11）、点源污染负荷排放指数（v12）、面源污染负荷排放指数（v13）。

生态格局（B4）：景观破碎度（v14）、植被覆盖度（v15）、重要生境保持率（v16）、天然湿地保持率（v17）。

服务功能（B5）：水源涵养功能指数（v18）、土壤保持功能指数（v19）、受保护地区面积占国土面积比例（v20）、公众满意度指标（v21）。

1.2构造判断矩阵

对评价对象以及各因素（指标）之间的关系进行初步分析，对同一层次的各因素，构造两两比较判断矩阵。为使矩阵中的各要素的重要性能够进行定量显示，引进了矩阵判断标度（1～9标度法）。矩阵判断标度见表1。

1.3指标权重判断计算及一致性检验

根据上述专家组设定指标权重对比值构建的判断矩阵，采用统计软件R3.1.2进行一致性检验，如果CI值大于0.1，重新设定两个指标间的对比值直至通过检验为止。计算判断矩阵随机一致性比率，由一致性指标CI计算出检验用的随机一致性比率CR，当CR小于0.1时，可认为判断矩阵满足一致性要求，所求出的综合评价指标权重是合适的[2324]。具体计算结果见表8～表13。

2结果及讨论

根据上述计算结果，构建了一个包含5个模块，21个指标的濑溪河流域生态健康评价指标体系，见表14。

5个模块中，权重大于20%的3个模块分别为生态压力、生态格局和服务功能，表明濑溪河流域的生态问题主要体现在水域和陆域的人工干扰方面，一般认为流域生态环境问题陆域是“源”，水域是“汇”，陆地生态系统变化是造成水域生态系统变化的原因。此外，针对流域健康评价具有尺度不确定性、系统复杂性、流域自然状态差异性等问题，层次分析法的应用可有效解决。在流域生态健康评价中，层次分析法

具有将目标逐层分解、化繁为简、定性和定量结合、体系权重分配科学等优点。本次研究所获得的濑溪河流域健康评价体系可为流域的管理部分提供生态健康诊断和环境保护提供理论基础。

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