基于层次分析法的宝石河河湖健康评价

2023-08-23王瑞琪宋浩田

水利科技与经济 2023年8期

王瑞琪,宋浩田

(1.东北农业大学水利与土木工程学院,哈尔滨 150030;2.黑龙江大学水利电力学院,哈尔滨 150080)

0 引言

河湖健康评价对于河湖管理工作至关重要,不仅为组织河湖管理及保护工作指明方向,同时也是检验河湖长制工作及河湖管理成效的重要参考[1]。本文选取流经宝清县的宝石河为例,通过利用层次分析法对宝石河进行健康分析,根据评价结果,建立能够为河长制工作服务的河湖健康评价模型。

1 研究区自然概况

宝石河为挠力河左岸的一级支流,位于宝清县西部。宝石河上游称为千沟河里,发源于宝石山,千沟河里与大百石河交汇后称为宝石河,自西向东南折向东北,从上游到下游依次流经宝石村、青龙山、小城子镇、东泉村、四新村、夹信子镇,于宝清县夹信子镇合作村东1.65km处汇入挠力河。流域面积908km2,干流长约41.5km,弯曲系数1.27,平均河道比降2.54%。宝石河流域总地势西南高东北低,小城子镇太平桥以上为山区河流段,往东流入平原区至夹信子镇合作村东侧,从左岸进入挠力河。宝石河入挠力河口处距离宝清县城直线距离2.3km。宝石河左岸有大百石河、小百石河和大梨树沟河汇入,右岸无流域面积50km2以上支流汇入。

2 研究方法

本文基于河长制建立宝石河健康评价模型,旨在识别人类活动对流域生态系统的影响范围和影响程度。考虑到层次分析法具有简单、灵活和实用的特点,且容易被基层技术人员掌握,特别是对多准则评价决策和难以完全定量分析的问题具有较强的适用性,因此本文采用AHP层次分析法建立宝石河健康评价。

2.1 评价指标选择

本文指标的选取参考2022年省河湖长制办公室印发的《黑龙江省河湖健康评价技术指南》(以下简称《指南》),包括水文水资源、水环境、物理结构、水生生物、社会服务功能5个方面,共19项评价指标,对宝石河进行健康评估[2]。

2.2 构造判断矩阵

判断矩阵是针对上一层中的某一个因素来判断,本层次与上一个层次相关的每个因素之间的相对重要性,对应的数值代表其重要程度。通常情况下,采用1-9及其倒数的标度方法。判断矩阵必须满足以下条件:

rij>0

rii=1

式中:rij为i指标与j指标的比例标度值[3]。

本文采用的比例标度含义见表1。

表1 判断矩阵元素标值依据

2.3 一致性判断

本文所选用的指标较多,数据较为复杂,且对相同的事物认识都有一定的客观性和模糊性,因此需要计算矩阵的一致性,来进行检验判断。一致性指标CI的计算公式如下:

(1)

式中:n为判断矩阵的阶数;λmax为最大特征值;当判断矩阵具有完全一致性时,CI=0。

需要引入平均随机一致性指标RI来衡量和计算是否有偏差,公式如下:

(2)

通过式(2),计算CR是否小于0.1。若小于0.1,则认为判断矩阵的一致性通过检验。见表2。

表2 RI 取值

3 层次分析法在示范河湖评价中的应用

3.1 构建评价结构

根据层次模型与河湖健康评价指标,构建河湖健康评价结构,分为目标层、准则层、指标层,见图1。

图1 河湖健康评价指标层次结构

3.2 计算因素的相对权重

利用SPSSAU平台进行数据处理计算,准则层各因素权重见表3;一致性检验结果见表4;指标层各因素权重见表5。

表4 一致性检验

表5 河流健康评价指标体系及指标权重

河流健康评价采用百分制5级分值赋分评价,对应设定5个评价等级和健康类型,健康水平集合可设为{非常健康,健康,亚健康,不健康,劣态},根据河流健康评价结果,识别人类活动对流域生态系统的影响范围和影响程度,揭示河流受损成因,并采取相应的治理措施。本文采用的河流健康评价等级、健康类型、预警颜色、赋分范围见表6。

表6 河流健康评估分级表

3.3 宝石河健康评价结果

本文从水文水资源、水环境、物理结构、水生生物、社会服务功能5个方面,分析了宝石河健康情况,并运用层次分析法,建立了适合宝石河健康评价的3层指标模型[4]。综合计算该评价,并根据《指南》中河湖健康评估分级表,宝石河健康赋分为57.3分,评估等级为亚健康。见表7和图2。

图2 河湖健康评价指标赋分

表7 宝石河健康得分表

4 问题与对策分析

4.1 主要问题

从图2中可见,水环境指标层的分数属于劣态范围,社会服务功能指标层的分数接近于不健康的范围,是影响宝石河健康的两个重要因素。分析原因,由于近代的经济社会加速发展、环境资源开发利用等,引起的生态破坏,间接导致了流域环境结构和功能的退化,从而导致宝石河流域产生了水环境不稳定、生物多样性受损、湿地退化等生态环境问题;个别堤防段防洪能力达不到国家现行防洪标准,而产生的水毁、洪涝灾害等防洪安全问题;由于水资源开发利用和水污染防治监管不力,使得岸带植被覆盖率下降,对河湖健康造成不利影响[5],同时也导致了公众对流域满意程度较低。

4.2 对策建议

为加强宝石河流域的高质量发展,加快幸福河湖的建设,在全面分析宝石河健康问题基础上,提出对策建议:

1)加强流域生态系统保护和修复,以推动森林、河湖、湿地生态系统的综合整治和自然恢复为导向,进一步突出对流域珍稀和特有鱼类资源及其栖息地的保护和恢复,增强流域生物多样性维护等生态功能。结合流域现状和水生态环境保护目标,采取工程措施、林草措施与耕作措施等相结合,实施局部重点治理,按计划综合开展河道整治、污染治理等。

2)强化流域水资源刚性约束,合理优化配置流域水资源,提高用水效益和效率,强化生态流量管控,维护流域健康水生态[6]。严格分区、分类实施生态流量目标保障与管控。根据宝石河生态系统特点,考虑生态环境功能、自净功能,分区分类确定管理断面、考核断面枯水期、生态敏感期等不同时段最小生态流量(水位)和适宜生态流量(水位),将生态流量目标设立为流域水资源调度方案及年度调度计划中的重要部分,作为流域水量分配、水资源统一调度、取用水总量控制的重要依据。加强生态流量日常监管,完善宝石河生态流量监测考核断面的生态流量监测预警体系建设,严格生态流量考核断面与控制断面下泄流量考核与监督检查[5]。积极推进大中型灌区开展节水型灌区创建,完善农业灌溉基础设施,强化用水管理,进一步提高灌区灌溉有效利用效率,推行科学节水灌溉技术,树立节水意识,并提高水文化建设宣传力度。

3)加大水污染防治力度,坚持精准治污、科学治污、依法治污,突出系统谋划、综合施策,建管并重、标本兼治,盯紧水污染重点区域、重点问题、重点环节,实施流域综合治理,强化入河排污口、水功能区规范化管理,优化健全水环境质量监测体系,巩固提升流域水环境质量[7]。以事故频发区域、水质较差支流为重点,加强水环境突发性风险防控,完善预警体系与预防设施建设,根据水环境风险问题成因分析,提出预防性措施,提升应急处置能力。补齐流域防洪工程体系短板,持续推进宝石河流域防洪体系工程建设,加快中小河流整治项目实施进展,重点对有险工险段的堤防工程补齐短板。