基于层次分析法的河湖健康评价研究

黄梦婷，李建国

(水利部淮河水利委员会水利科学研究院，安徽 合肥 230088)

随着经济社会发展，河湖水体污染加重，区域生态退化等问题日益凸显，水资源、水环境、水生态等复杂水问题仍然集中和突出。河湖健康评价是以系统、严谨的技术体系对河湖健康进行科学性评价，为河湖治理和保护提供技术支撑。塘西河位于安徽省合肥市境内，同时具备防洪、排涝等功能，是一座典型城市景观河道，本文运用层次分析法对塘西河的健康进行研究。

1 健康评价体系构建

1.1 评价指标体系构建的原则

(1)科学性原则。在构建评价指标体系时，根据河流实际调研情况、采样检测数据和相关文献参考，征询专家组意见，依据一定的科学技术方法建立。

(2)可操作性原则。考虑数据的可获取性、真实性、可靠性，充分利用现有河湖资料及成果，结合取样数据，构建评价指标体系。

(3)针对性原则。构建评价指标体系时，基于评价河流所在区域社会经济发展、水环境保护以及水资源开发利用等情况，结合公众调查，有针对性对评价河湖建立指标体系。

1.2 评价指标体系的构建

塘西河健康评价指标是以科学性、可操作性、针对性、完整性、系统性、合理性为基础，制定包括目标层、准则层和指标层在内的3级评价指标体系。

1.3 评价指标及权重的确定

1.3.1层次分析法

层次分析法(AHP)由运筹学专家萨蒂提出，是一种将复杂多元素分解成目标、准则、方案等多层次并赋予相应权重的分析方法。本文运用层次分析法将影响河流健康的影响因子划分成不同层次，分解成不同指标，且对每个指标进行定性和定量分析，将复杂的河流生态、环境等情况转化成目标值赋分，以分值体现各影响因素对河湖健康影响，梳理河流健康面临的主要问题及影响因素。

1.3.2评价指标筛选及权重确定

根据上述方法，选取塘西河健康评价指标如下，目标层1个指标，即河流健康(A)；准则层4个指标，即盆(B1)、水(B2)、生物(B3)、社会服务功能(B4)；由准则层深入选取17项指标层，即河流连通指数(C1)、岸线自然状况(C2)、河岸带宽度指数(C3)、违规开发利用水域岸线程度(C4)、生态水位满足程度(C5)、流量过程变异程度(C6)、水质优劣程度(C7)、底泥污染状况(C8)、水体自净能力(C9)、大型底栖无脊椎动物生物完整性指数(C10)、鱼类保有指数(C11)、水鸟状况(C12)、水生植物群落状况(C13)、防洪达标率(C14)、供水水量保证程度(C15)、岸线利用管理指数(C16)、公众满意度(C17)。指标体系及评价指标权重见表1。

表1 塘西河健康评价指标体系及评价指标权重

1.4 关键指标内涵说明

1.4.1“盆”准则层

(1)岸线自然状况。包括河岸稳定性和岸线植被覆盖率两个方面，其中岸线稳定性考虑有岸坡倾角、高度、植被覆盖度、土壤基质、河岸带冲刷情况等因素，岸线植被覆盖率指通过GIS分析处理获取岸坡植被覆盖面积与实际面积比值所得。

(2)河岸带宽度指数。指评价河长内采用现场勘察或遥感解译方式获取满足河岸带宽度要求的河岸长度比值。

1.4.2“水”准则层

(1)生态水位满足程度。以年为单位，计算全年最小日均水位满足河流生态水位比值。

(2)流量过程变异程度。以水文站实测河流月径流量与天然月径流量的平均差异程度为依据进行分析赋分。

(3)水质优劣程度。根据水质监测总磷、总氮、溶解氧值，对比GB 3838—2002规范值，结合河流水质目标计算超标值，采用线性插值进行赋分。

1.4.3“生物”准则层

(1)大型底栖无脊椎动物生物完整性指数。采用评价河段大型底栖无脊椎动物丰水期和枯水期实际监测值平均值与河流所在地区水生态分区大型底栖无脊椎动物最佳期望值比值进行赋分。

(2)水生植物群落状况。评价河段内对相应监测断面，对断面区域水生植物种类、数量、外来物种入侵数量进行统计，根据已有相关资料，进行相应统计赋分。

1.4.4“社会服务功能”准则层

(1)防洪达标率。采用评价河流涉水建筑物防洪标准达到相应规范要求的比例进行赋分。

(2)供水水量保证程度。指评价年(本文中评价年为2020年)内河流水文站点检测的逐日水位达到供水保证水位占年内供水总天数的百分比。

1.5 河流健康分级

河流健康分为5级。具体分级见表2。

表2 河流健康评价分级表

2 塘西河健康评价及结果

2.1 塘西河基本情况

塘西河位于安徽省合肥市，河道全长11.53km，流域面积约50.0km2，流域内全部为建成区，结合塘西河水文特征、水质状况、水生生物特征、地形地貌特征以及岸线开发利用等情况，分别在塘西河居民聚集区、湿地公园及建设开发区各选取1个河段作为评价河段。

2.2 塘西河数据准备及各项赋分

本文原始数据来自安徽省淮河水利科学研究院、安徽大学资源与环境工程学院，经计算拟合得到文本数据，具体赋分标准见表3。

表3 塘西河各项健康指标赋分表

塘西河指标层(C)指标值及相应赋分(C′)见表4。

表4 塘西河指标值及赋分表

2.3 塘西河指标赋分

塘西河河流健康指数采用分级指标逐级加权为指标因素赋分，确定塘西河健康等级，其计算公式如下:

B1:盆赋分=0.2×C1′+0.25×C2′+0.2×C3′+0.35×C4′

(1)

B2:水赋分=0.2×C5′+0.15×C6′+0.25×C7′+0.15×C8′+0.25×C9′

(2)

B3:生物赋分=0.2×C10′+0.3×C11′+0.2×C12′+0.3×C13′

(3)

B4:社会服务功能赋分=0.2×C14′+0.25×C15′+0.25×C16′+0.3×C8′

(4)

A:河流健康指数=0.2×B1′+0.3×B2′+0.2×B3′+0.3×B4′

(5)

准则层指标综合得分，见表5。

表5 塘西河综合得分表

2.4 评估结果分析

综上，通过对塘西河健康评价，评价2020年近期河流健康状况达到“健康”等级。根据评分结果，塘西河“水”准则层得分较低，主要原因是，生物多样性下降，由于近年来区域经济发展，河流陆域、水域均有不同程度开发利用，使得水生生物赖以栖息的生态环境发生改变，影响水生生物的繁衍与增值，如鱼类、水鸟类、大型底栖无脊椎动物、水生植物等数量下降、种群数量萎缩、种质资源退化等现象。

3 结论与对策

本文利用层次分析法建立适合塘西河健康评估体系，并对塘西河进行健康评估，最终赋分88.18分，塘西河为“健康”类型，河流等级为“二类河湖”。

针对塘西河健康问题，提出以下对策。

(1)盆以水土保持治理为主。例如相关单位应对工程建设单位加强监督管理，要求其立行立改，完善施工现场水土保持措施布置，减少水土流失。

(2)水以水污染排查与治理为主。例如根据水质监测数据，评价时段水质最差项目为氨氮指数，建议全面摸查，加强水质专项整治行动，恢复水体自然净化能力，控制面源污染进入河流。

(3)生物以恢复流域生态系统为主，例如禁止非法捕捞，科学增殖放流，构建鱼类食物链，营造鱼类良好生境。

(4)社会服务功能以进一步提升河湖环境，提高公众参与度，协同开展流域内生态环境保护功能为主。

(5)本文讨论的流量过程变异程度主要为巢湖入塘西河的实测流量，并未考虑饱和地面、超渗地面、地下水等径流对河道流量影响，本文分析结果可能与Tennant法结果有差别。