基于层析分析法的呼兰河健康评价研究

张明月，王立权，赵文超，景梦园

(黑龙江大学 水利电力学院，哈尔滨 150080)

1 呼兰河河流健康状态评价

河流为降雨提供补给来源，在水循环中起着重要作用。然而，人类对河流的频繁利用改变了河流的自然属性，导致社会服务功能发挥的作用不够，因此维护河流健康刻不容缓。河流健康评估除了有判断河流健康状态的基本作用外，还可以对未来河流如何进行恢复提供方向，能够更好地促进河流朝着良好的方向进行[1]。近些年来，国内的许多学者根据具体河流建立特定的指标体系。赵彦伟等[2]建立的指标体系包括水量、水质等5个方面，侧重于河流的自然特征。朱卫红等[3]从河流水文、河流形态等5个层面构建了指标体系。陈歆等[4]把拉萨河干流的指标体系划分成包括水文、水质、社会服务等5个要素，把社会服务功能列入其中。王鹏全等[5]从水资源保护、水环境治理、水污染防治等5个方面进行指标体系建立。

河流健康评估要综合河流的自然和社会属性进行具体的分析，河流由于所在地的经济发展状况、自然气候等差异，建立全国通用的指标体系是很困难的。因此，本文根据水文水资源、物理结构、化学、生物、社会服务功能等5个准则层对呼兰河进行健康评估，并针对呼兰河制定相应保护措施。

1.1 研究区域概况

呼兰河位于黑龙江省中部地区，属于松花江的支流，太平岭是呼兰河的发源地。呼兰河全长为438.48 km，所占面积为3.72×104km2。流域内多年平均径流量为41.29×108m3，多年平均径流深为133.3 mm。由于人类不合理的开采利用，对呼兰河生态系统造成不可逆的侵占与破坏。

1.2 指标体系建立

在深入理解河流健康评价含义的基础上，查阅并参考国内外指标体系构建，结合呼兰河的实际情况,建立多指标的指标体系，将呼兰河健康评价指标体系分为目标层、准则层和指标层。

第1层目标层：即呼兰河河流健康评价，能够直接表明比较完整的河流健康状况。

第2层准则层：从水文水资源、物理结构、化学、生物、社会服务功能等5个各有侧重点的层次来进一步反映河流的健康状态。

第3层指标层：包括13个指标，这13个指标结合起来能够反映呼兰河的健康状况，这些指标以定量指标为主，辅佐为定性指标，具体每个指标都严格遵照不同的层次性、代表性、可行性等原则。指标层由水资源开发利用率和生态流量满足程度等共13个指标组成。河流健康评价指标体系见图1。

图1 河流健康评价指标体系

1.3 评估分级

根据河湖健康评价指南确定河流健康状态，RHI为河流健康综合赋分，河流健康分为5类，见表1。

表1 河湖健康评估分级

呼兰河各指标得分见表2。

表2 呼兰河河流健康评估得分

1.4 基于层次分析法的指标体系权重计算

根据已确定的指标体系，确定指标的权重采用层次分析法[6]。

1)构造判断矩阵。运用1-9比较标度法建立判断矩阵[7]。

2)权重计算及一致性检验。根据构造的判断矩阵的最大特征值求得相应的归一化特征向量，即指标权重。权重的分配要进行一致性检验，即计算随机一致性指标CR和一般一致性指标CI。当n>2、CR<0.1时，就具有一致性。

CR=CI/RI

(1)

(2)

式中：RI为平均一致性指标，1～5阶的指标数值见表3[8]。

表3 判断矩阵的平均一致性指标

准则层的指标权重根据《河湖健康评估技术导则》，得到B1的权重为0.14，B2的权重为0.14，B3的权重为0.14，B4的权重为0.28，B5的权重为0.30。计算结果见表4。

表4 各层指标权重计算结果

1.5 河流健康综合评价

根据不同权重，计算呼兰河的各个重要指标层的综合能力得分，见表5。

表5 呼兰河健康评价得分

2 评价结果与分析

结果显示，呼兰河综合得分68.56，表明呼兰河处于亚健康状态。

2.1 水文水资源

呼兰河在水文水资源完整性赋分为71.5。生态流量满足程度指标评分相对不高，主要原因是由于农田灌溉需要用水，村民从河道取水，造成水量下降，生态流量满足程度相对下降。水资源开发利用率处于不健康的状态，主要原因是流域范围内耕地面积较多，用水需求量大，导致水资源开发程度相对较大。

2.2 物理结构

呼兰河在物理结构完整性赋分为56.25，其中天然湿地保留率赋分为50。主要原因是大量湿地由于被开垦，改变了原来的状态，变成田地，这样不仅会造成湿地面积减少，还会导致生态系统被损坏。此外，由于环境及人为因素影响，水体被污染、湿地被占用等都是造成天然湿地面积下降的原因。河流纵向连通性指数为不健康，主要原因是呼兰河内含有拦河工程，对河流的连通性造成影响。

2.3 化 学

呼兰河在化学完整性赋分为77.24，包括3个指标即入河排污口布局合理程度、水功能区达标率和水质优劣程度。水质优劣程度评价结果低的原因主要有两方面：①人为污染，人类保护环境的意识不够明确；②呼兰河河道比降沿程降低。

2.4 生 物

呼兰河在生物完整性赋分为62，大型无脊椎动物生物完整性指数赋分为51。主要原因在于底栖动物的种类和数量、栖息地与水环境息息相关，沿线污染物排放、围垦河道、农业大量用水导致呼兰河水环境较差以及生物种类与生物量减少。

2.5 社会服务功能

呼兰河在社会服务功能赋分为82.13，社会服务功能完整性包括公众满意度、供水水量满足程度、防洪达标率3个指标。公众满意度相对于其他两个指标评分较低，需要进行针对性调查，并进行环境改善以及问题处理。

3 结 论

本文根据呼兰河所处的地理位置、自然环境等方面构建了河流健康评价体系，对呼兰河健康进行综合评价，结果表明呼兰河总体处于亚健康水平。根据指标评分，大部分指标处于亚健康状态甚至不健康以及劣质状态，造成这样的结果主要是由于人为干扰和生态环境的日益恶化。此次对呼兰河的评估结果表明，在今后的河流治理过程中，呼兰河将会有较大的改善空间。从自然属性方面，治理过程中可以从水生生物的保护和生态环境的改善方面进行有针对性的提高，建立退耕还湿来恢复湿地状态，做好水生态治理工作，加强宣传工作，呼吁群众对野生鱼类进行保护，禁止非法捕捞，这样才能从根本上保护鱼类物种。从社会服务功能方面，可以征求群众意见，了解群众所需要的以及急需改善的地方，提高公众满意度，进一步提高供水保证。总之，应全方位治理呼兰河，积极采取措施，改善呼兰河的健康状态。