基于层次分析法的倭肯河干流下游健康评估分析

曾雯禹，王立权，李铁男，张 柠

(1.黑龙江大学 水利电力学院，哈尔滨 150080； 2.黑龙江省水利科学研究院，哈尔滨 150080)

0 引 言

水是人类赖以生存的资源，人水协调发展是人类的长期目标。随着时代发展，人类广建水利设施、过度开发河流水资源，导致河流健康问题日益凸显。目前，可通过建立河流健康评估系统反映具体河流健康问题。对于健康评估体系的建立和应用，国家颁布了《全国河湖健康评估技术导则(征求意见稿)》。近期，福建省发布首创省级全域性河湖健康评估蓝皮书《福建省河湖健康蓝皮书》，江西、甘肃等省市也陆续推出适应本省具体情况的河湖健康评估技术导则。倭肯河位于黑龙江省，需要考虑其不同于其他省市河流的水文特征、河流资源及河流利用程度等问题，建立独立的健康评价体系。

1 倭肯河健康评价指标体系构建

1.1 评价指标体系构建的原则[1]

1.1.1 科学性原则

在构建评价系统时，首先需要依据文献和可靠资料构建，同时专家组意见也尤为重要。在构建过程中，避免主观发挥，科学地将主观因素干扰程度降到最低值。

1.1.2 适应性原则

构建评价指标体系时，在满足全国河流健康评估技术体系的情况下，根据不同地区河流特色因地制宜，形成可为河湖保护考核问责与社会监督提供支持的体系。

1.1.3 系统性原则

构建评价指标体系时，构建的评价指标要求能完整地、系统地描述河湖健康状况；在同一体系中，应避免指标的重复性。

1.1.4 可操作性原则

构建评价指标体系时，首先考虑数据的可获取性，考虑充分利用现有资料与成果；其次考虑人力、资金和后勤保障等条件，优选效率高、成本适宜的调查与监测方法。

1.2 评价指标体系的构建

倭肯河健康评估指标体系是在全国重要河湖健康评估指标体系的框架下，采用包括目标层、准则层和指标层在内的3级体系，结合倭肯河的实际特点确立。影响地区河流健康的因素较多，基于河流健康评估的内涵，结合数据的可获得性，在科学性、适应性、系统性、可操作性原则的基础上构建倭肯河健康的指标体系。

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)[2]是指将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。本文中层次分析法能将健康评估内容分成不同的层次，并对同一层次的不同指标进行侧重分析，将复杂的河流健康评估转化成简单目标的赋分，发现河流健康问题所在。

1.3.2 评价指标筛选及权重确定

根据倭肯河的水文资料及数据获取等具体情况筛选部分可选指标进行具体分析，将目标层河流健康(A)分为准则层5个指标，即水文水资源(B1)、物理结构(B2)、水质(B3)、生物(B4)和社会服务功能(B5),以及指标层11个指标，即水资源开发利用率(C1)、河段径流变化率(C2)、生态流量保证率(C3)、河岸带植被覆盖度(C4)、河岸带人工干扰程度(C5)、河流连通状况(C6)、天然湿地保留率(C7)、水质综合指数(C8)、鱼类保有指数(C9)、堤防工程防洪达标率(C10)、水功能区达标率(C11)。

同时构造层次分析结构模型，将每一层次的各要素每两个之间比较，得到各因素权重[3]，并完成一致性检验。筛选后，具体指标及其对应权重见表1。

表1 倭肯河健康评估指标体系及评估指标权重

1.4 关键指标内涵说明

1.4.1 水文水资源准则层

1) 水资源开发利用率。指河流域内地表水供水量占流域地表水资源量的百分比。

2) 生态流量保证率[4]。根据水平年(2018年)实测日径流量，按照丰、平、枯3个水期，分别计算最小生态流量。按照《河湖生态需水评估导则》(SL/479-2010)，采用蒙大拿法计算。

1.4.2 物理结构准则层

1) 河岸带人工干扰程度。反映人类活动对河流健康的影响，收集数据采用实地走访和问卷调查的形式。

2) 河流连通状况。主要指河流的纵向连通性。根据单位河长(100 km)内影响河流连通性的建筑物或设施的数量和类型进行评估，重点调查河流干流的闸坝数量。

1.4.3 水质结构准则层

水质优劣程度。按照河湖水质类别比例赋分，在评估赋分时，根据不同断面的水质优劣程度进行分别赋分后，取其平均值作为评估河段的赋分值。

1.4.4 生物结构准则层

鱼类保有指数[5]。将评估河段内现有鱼类种数与历史参考鱼类种数的差异情况作为鱼类生物保有指数。

1.4.5 社会服务结构准则层

1) 堤防工程防洪达标率。指达到防洪标准的堤防长度占堤防总长度的比例。评估内容为河堤防工程措施的完善状况，应结合《防洪标准》(GB50201-2014)和堤防的保护对象确定堤防工程的防洪标准。

2) 水功能区达标率。政府部门为了保障水体的使用功能而划定水功能区域，区域内的水体水质必须要达到相应的分类标准。

1.5 河流健康分级

河湖健康分为4级。具体分级见表2。

表2 河流健康评估分级表

2 倭肯河干流下游健康评估及结果分析

2.1 倭肯河干流下游基本情况

倭肯河[6]属于松花江右岸较大支流之一。发源于完达山西北侧，全长368.03 km，流域面积11 015 km2，地理坐标为E129°-E131°，N45°-N47°，流经七台河市、勃利县、桦南县、依兰县等市县，在依兰县城东约1 km处注入松花江。

根据河流水文特征、河床及河滨带形态、水质状况、水生生物特征以及流域经济社会发展特征的相同性和差异性，结合倭肯河沿线的行政区划边界，环境监测、水文监测断面协调统一，将倭肯河分为3个评估河段，分别为上游、中游和下游。本文评估的下游段起点为桦南县公心集乡红旗村，终点为倭肯河河口(倭肯河入松花江口)。

倭肯河下游河道坡降较缓，河滩宽阔，河床较宽，洪水滞时较长，夏汛期易产生大面积暴雨洪水。下游依兰段没有珍稀鱼类，也没有珍稀鱼类产卵场、越冬场、索饵场。下游区域内有3个自然保护区分布在桦南县，分别为国家级的黑龙江七星砬子东北虎自然保护区、市级的共和水库自然保护区和向阳山水库自然保护区。

2.2 倭肯河干流下游数据准备及各项赋分

本文原始数据来自黑龙江省水利科学研究院、黑龙江省水文图集及水资源管理年报，经收集、计算得到本文所用数据。结合专家意见，具体赋分标准具体见表3。

表3 倭肯河各项健康指标赋分表

查询各项指标数据，2018年(水平年)倭肯河干流下游指标层(C)指标值及相应赋分(C′)见表4。

表4 倭肯河干流下游指标层(C)指标值及相应赋分(C′)表

2.3 倭肯河下游健康指标得分及排序

倭肯河健康评估采用分级指标评分法，逐级加权、综合评分的方法，评估得分即河流健康指数。按照层次分析法所得到的权重与指标层的赋分值，给倭肯河下游整体赋分，其计算公式如下：

A：综合得分=0.9×(0.3×B1+0.3×B2+0.2×B3+0.2×B4)+0.1×B5

结合指标层(C)数据，得到2018年倭肯河干流下游健康评估各级指标及综合得分，见表5。

表5 倭肯河干流下游健康评估综合得分表

2.4 评估结果分析

综上，水平年(2018年)倭肯河下游处于不健康状态。主要原因是:

1) 对于水文水资源准则层：过度开发利用水资源，尤其是在4-9月份，农业灌溉大量且集中用水，导致河道内水量急剧减少，河段径流变化率较大；上游桃山水库的拦蓄作用对流域内水土环境产生的不利影响。

2) 对于水质准则层：处于倭肯河干流下游流域的桦南县和依兰县都存在工业水污染源，其中依兰县的7家工业水污染源，每年向倭肯河排放约17×104t生产污水。同时，依兰县污水处理厂未运行，排污口排出的污水水体极黑并伴有恶臭。一年之中冰封期、枯水期水质问题尤为明显，期间日径流量较小(最低值达到0.769 m3/s)，生化氧化作用低，水体自净能力弱，同时排污口较多，在流量极低的情况下仍有大量污水排入倭肯河，导致倭肯河干流下游在冰封期水质多呈劣五类。

3) 对于社会服务功能准则层：堤防工程防洪达标率处于病态状态，反映了该流域堤防工程不到位，存在防洪防汛风险。倭肯河下游段，不达标的堤防工程集中在依兰县，不达标堤防长度46.81 km。

3 结论与对策

本文结合层次分析法建立适合倭肯河的河流健康评估体系，并对倭肯河干流下游进行健康评估。结合赋分标准，直观反映出倭肯河干流下游的健康状况，最终赋分值为48.565，即倭肯河干流下游处于不健康状况。

针对倭肯河下游实际健康问题，提出以下对策：

1) 源头区应以防控为主。例如实施封育保护，实行“六不”措施，建立退耕、退耕还湿还河生态补偿机制。

2) 人类聚集生活区应以治理为主。例如实施水资源开发利用管控、实施入河污染物总量控制和保证河道连通性和生态流量等。具体可全面实施农业“三减”行动，推进畜禽养殖污染治理，实施城镇污水处理基础设施升级改造，县城主城区实现雨污分离，强化城镇污水处理厂入河排污口监管，建设农村生活污集中收集和处理设施。

3) 河道岸线区应以保护为主。例如实施入河污染物及水功能区水质的监测与问责，实现水域岸线法制化规范化管理，实施水源地达标、涉水工程与设施标准化建设，保护敏感鱼类生态习性和底栖生物完整性，实施水土保持治理，提高植被覆盖度达到50%以上，提高堤防工程达标率。