基于AHP的宁夏地区人工湿地综合评价体系研究

关键词：宁夏；人工湿地；综合评价；层次分析法

中图分类号：X820.2 文献标志码：B

前言

宁夏是中国水资源最少的省区之一，水资源十分贫乏。随着经济社会的快速发展、城市规模的日益扩张，境内水资源紧缺和水体污染问题日渐凸显，威胁区域水生态安全和黄河水质安全。近年来，为了改善黄河流域水环境质量，保障水质安全，宁夏地区加大资金投入力度，加陕推进人工湿地等生态治理工程建设，有效提升了流域水环境承载力，改善了流域水生态质量。随着人工湿地建设规模不断扩大，水质保障的效果明显提高，但是，由于不同湿地的建设和运行管理单位不尽相同，湿地的建设和运行效果也出现了较大差异，缺乏系统的评估和分析。因此，需要从人工湿地建设和运行方面综合考虑，对不同人工湿地的建设和运行效果进行系统的评估，深入地了解人工湿地在建设和运行过程中存在的问题，分析影响人工湿地的建设和运行效果的主要因素，以实现对已建成运行人工湿地的科学管理和优化指导。

文章通过实地勘察与调研，结合相关文献资料，利用AHP建立了适合宁夏地区的人工湿地综合评价体系，研究结果可为宁夏地区人工湿地的建设和运行管理的优化和改进提供参考。

1人工湿地综合评估指标体系构建目的

（1）系统总结现有人工湿地的建设和运行管理情况，发现人工湿地在建设和运行管理中的突出问题，并提出整改和优化建议。

（2）规范人工湿地的建设和运行管理要求，总结优秀人工湿地的建设和运行管理经验，发挥综合评估对人工湿地建设和运行管理工作的规范、导向作用。

（3）为当地人工湿地的推广应用提供依据，为当地拟建人工湿地的优化和改进提供参考。

2人工湿地综合评估指标体系构建原则

人工湿地综合评估指标体系指标选择的科学性是决定评估结论结果准确性和权威性的基础，指标的选取要遵循综合性、代表性和操作性等基本原则。

（1）综合性：指标选取需完整、全面，从设计、建设、运行和管理等多方面评估人工湿地综合效果，多角度全面衡量各个影响因子。

（2）代表性：指标选取需具有典型性和代表性，指标可以显著反映出人工湿地的建设和运行效果，得出准确的评估结论。

（3）操作性：指标选取需具有可操作性，指标必须易于采集，结果可以赋值和计算，同时应便于评价者客观判定，减少主观因素产生的影响。

3人工湿地综合评估指标体系构建

3.1评价指标的确定

根据人工湿地综合评估指标体系目的及原则，结合对宁夏地区人工湿地的建设、运行情况的调研分析，借鉴国内、外相关研究，通过分析人工湿地各因素的影响程度，建立设计指标、运行指标、出水指标和管理指标4个一级指标15个二级指标的人工湿地综合评估指标体系。（见图1）

3.1.1设计指标

设计指标是决定人工湿地运行效果和产出效益的基本指标，人工湿地设计的核心是填料和植物。根据宁夏地区人工湿地的建设特点，结合相关规范和标准要求，设计指标可细分为单元设计、填料设计、水生植物、水力负荷、水力停留时间。

（1）单元设计：单元设计主要包括长宽比设计、水深设计、布水设计和排空设计4个指标，评价标准参照见表1和表3。

（2）填料设计：填料是人工湿地污染物去除最重要的功能组成，目前国内常用的填料有：人工砾石、沸石、火山岩、陶粒、粉煤灰等。其中，火山岩、沸石、陶粒等由于吸附性好、比表面积大、微生物附着性好的特点，处理效果好于人工砾石等一般填料，但由于价格较高，不宜大量使用，常配合其他填料使用，作为湿地的强化处理填料。填料设计评价按照填料种类、分区设置、填料厚度、填料级配4个指标的平均值，评价标准见表2。

（3）水生植物：水生植物是人工湿地污染物去除的主要功能组成，潜流湿地的植物主要为挺水植物和湿生植物。在选择人工湿地植物时，应选择多样化的植物类型，以提高水生植物多样性和稳定性，同时，选取有一定观赏价值的水生植物，不仅能起到去除污染物效果，还能有一定的景观效果。据相关工程经验，植物设计评价按照植物种类和植物种植密度2个指标的平均值，评价标准见表2。

（4）水力负荷：指单位面积人工湿地在单位时间内所能接纳的待处理水量，是决定人工湿地处理能力的重要指标。根据相关规范和指南要求，结合相关工程经验，宁夏地区人工湿地水力负荷设计评价标准见表3。

（5）水力停留时间：指湿地进水从进入人工湿地到流出人工湿地的时间差的平均值，是决定人工湿地处理效果的重要指标。根据相关规范和指南要求，结合相关工程经验，宁夏地区人工湿地水力停留时间设计评价标准见表3。

3.1.2运行指标

运行指标是决定人工湿地运行效果和产出效益的重要指标，是确保人工湿地稳定运行的关键，根据宁夏地区人工湿地的建设特点，运行指标可细分为来水水质、堵塞情况和冬季水温3个指标。

（1）来水水质：宁夏地区建设的人工湿地进水大多为当地污水处理厂尾水，来水水质相对稳定，但当污水处理厂运行异常时，来水水质波动性较大，对人工湿地运行影响较大。因此根据来水水质超标率对来水水质进行评价（来水水质超标率=来水超标的天数／人工湿地运行天数），评价标准见表3。

（2）堵塞情况：潜流人工湿地具有保温性能好、处理效果受气候影响小、卫生条件较好等优点，但设计不当或管理不善等原因易造成的湿地堵塞问题，潜流湿地堵塞的主要表现形式是出现大面积水体漫流，呈现表流化趋势，污染水体不再流经填料而是从湿地表面漫流，导致填料利用率大幅下降，处理效果变差。潜流湿地运行期间是否出现堵塞和漫流，是人工湿地运行效果的关键指标，评价标准见表3。

（3）冬季水温：根据相关研究结果，潜流湿地运行效果易受低温影响，低温条件下，微生物对污染物的去除效果大幅降低，特别是含氮污染物的去除效果将明显受到抑制，人工湿地进水水温对湿地中水生植物、微生物有重要影响，是人工湿地运行效果的重要指标。因西北某省冬季寒冷，气温较低，人工湿地冬季进水温度对处理效果的保证有重要意义，评价标准见表3。

3.1.3出水指标

出水水质是人工湿地运行效果的直接表现，出水水质数据可通过在线监测仪器获得。根据西北某省人工湿地的建设特点，人工湿地出水质指标主要为COD_cr、NH₃-N、TP和TN，出水指标根据宁夏地区人工湿地的实际去除能力进行评价，评价标准见表3。

3.1.4管理指标

管理指标是人工湿地建成后运行效果和产出效益的重要保障。根据宁夏地区人工湿地的气候特征和建设特点，结合相关规范和标准要求，管理指标可细分为管理制度、人员培训和日常管理3个指标。

（1）管理制度：人工湿地管理单位应根据本地人工湿地的建设特点和气候特点制定相应的运营手册、应急预案、安全操作规程、设备维护保养手册等，并定期修订，此项分值由上述管理制度的实现程度评价，评价标准见表3。

（2）人员培训：专业有效的管理可以有效发挥人工湿地的处理效果，保证湿地的使用寿命。人工湿地的运维管理人员定期应接受人工湿地相关工艺技术、应急处理等理论知识和操作技能的培训，人工湿地运维单位应对运行人员、技术人员及管理人员进行定期考核。

（3）日常管理：人工湿地的日常管理主要包括植物养护、植物收割、池体排空、水位调节等。其中植物养护主要是指湿地内部的杂草清理和植物补植等；植物收割是指通过湿地水生植物进行定期收割，将污染物清出水体，避免植物腐败导致的出水水质异常；池体排空是指通过定期对人工湿地进行反冲洗或放空处理，排出淤积的生物膜，减少人工湿地淤积或堵塞；水位调节是指通过调整湿地内部水位，达到促进水生植物生长和冬季池体保温的效果。此项分值根据植物养护、植物收割、池体排空、水位调节等实现程度评价，评价标准见表3。

3.2利用AHP确定人工湿地综合评估指标体系权重

针对宁夏地区气候环境特征，根据已有研究结果，通过实地调查、走访宁夏地区多处已建人工湿地的建设情况和运行管理情况，选取了15个最具代表性和典型性的影响因子构建了人工湿地综合评价体系：目标层为宁夏地区人工湿地综合评价；准则层为设计指标、运行指标、出水指标和管理指标；指标层为单元设计、填料设计、水生植物等15个指标。以上述综合评价体系为基础，利用AHP法，通过邀请相关专业的多位专家对各项评价因子进行两两比较打分，最终计算出各评价因子的权重值（见表4）。

3.3人工湿地综合评估结果

将定性指标和定量指标结果与各个影响因素的权重相乘得出综合评估结果，并将综合评分结果分为四个等级。其中得分为3.2～4评价结果为优，得分为2.4～3.2评价结果为良，得分为2.0～2.4评价结果为及格，得分为小于2.0评价结果为差。

4结论

通过分析国内外人工湿地评价的研究与实践资料，提出了人工湿地综合评价指标体系构建的目的、原则和评价步骤。结合宁夏地区的区域特点和人工湿地的建设特点，进行了人工湿地综合评价指标体系的研究与探索，从设计、运行、出水和管理四个角度，建立了包含4个一级指标和15个二级指标的人工湿地综合评价指标体系。提出了以层次分析法作为确定各评价指标基础权重的基本方法，针对各指标的特点，确定了各指标的采集和量化方法和评价标准。确定了AHP的定性与定量相结合的人工湿地综合评价指标体系，，并对指标进行了量化和权重确定。评价结果可为进一步优化和提高宁夏地区人工湿地的建设和运行管理水平提供参考和借鉴。