人工濕地綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系?

徐慧嫻， 李鋒民， 盧　倫， 伍　淼

(中國(guó)海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266100)

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人工濕地綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系?

徐慧嫻， 李鋒民??， 盧倫， 伍淼

(中國(guó)海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266100)

為了將污水處理和環(huán)境生態(tài)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，在有效處理污水的同時(shí)美化環(huán)境，創(chuàng)造生態(tài)景觀，帶來(lái)環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，本文運(yùn)用綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)及層次分析法，根據(jù)人工濕地的特點(diǎn)，提出并建立了適合評(píng)價(jià)人工濕地綜合指標(biāo)體系。建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括選址適宜性、構(gòu)建、運(yùn)行效果與管理、成本費(fèi)用分析、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值、社會(huì)效益6項(xiàng)一級(jí)指標(biāo)，及對(duì)應(yīng)的20個(gè)二級(jí)指標(biāo)。并按5分制標(biāo)準(zhǔn)，制定了綜合打分的原則，從而構(gòu)建了人工濕地評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

人工濕地； 綜合評(píng)價(jià)； 指標(biāo)體系； 層次分析法； 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值

引用格式：徐慧嫻， 李鋒民， 盧倫， 等. 人工濕地綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[J]. 中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2016, 46(10)： 106-115.

XU Hui-Xian, LI Feng-Min, LU Lun, et al. Comprehensible evaluation index system of constructed wetlands[J]. Periodical of Ocean University of China, 2016, 46(10)： 106-115.

人工濕地是指人為構(gòu)筑的、具有可控制性和工程化特點(diǎn)的主要用于污水處理的濕地系統(tǒng)。它是模擬自然濕地結(jié)構(gòu)與功能的復(fù)合體，利用系統(tǒng)中基質(zhì)-水生植物-微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用，通過(guò)基質(zhì)過(guò)濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解對(duì)污水進(jìn)行高效凈化[1]。人工濕地是1970年代發(fā)展起來(lái)的一種新型污水處理技術(shù)，與傳統(tǒng)的二級(jí)處理技術(shù)相比，具有建設(shè)運(yùn)行費(fèi)用低、耗能少、出水水質(zhì)好、運(yùn)行管理方便、有較高的氮、磷去除能力以及生態(tài)環(huán)境效益顯著并實(shí)現(xiàn)廢水資源化等特點(diǎn)[2]。同時(shí)，人工濕地將廢水凈化和生態(tài)環(huán)境保護(hù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，在有效凈化廢水的同時(shí)也美化了生態(tài)環(huán)境，創(chuàng)造了獨(dú)特的生態(tài)景觀，帶來(lái)了生態(tài)效益和一定的經(jīng)濟(jì)效益。人工濕地以特有的優(yōu)勢(shì)受到人們的關(guān)注，并廣泛地應(yīng)用于處理生活污水、工業(yè)污水、礦山及石油開采廢水等行業(yè)中。

人工濕地評(píng)價(jià)是一個(gè)非常復(fù)雜的問題，涉及地理、生物、水文、氣候、地質(zhì)等許多學(xué)科，不同的評(píng)價(jià)要求，衡量指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同。美國(guó)、歐盟與有關(guān)國(guó)際機(jī)構(gòu)在濕地功能評(píng)價(jià)方面開展了許多研究工作，開發(fā)了諸如水文地貌法、生境評(píng)估法、快速評(píng)價(jià)法等濕地功能評(píng)價(jià)方法[3-6]，但迄今為止并未建立一種得到大家廣泛認(rèn)可的評(píng)價(jià)指標(biāo)、理論和方法體系。中國(guó)濕地功能評(píng)價(jià)研究尚在起步階段，濕地評(píng)價(jià)開展得較少，且多為定性評(píng)價(jià)[7-9]。由于人工濕地應(yīng)用初期主要用于污水處理，因此對(duì)人工濕地的評(píng)價(jià)大多局限于對(duì)其少數(shù)功能的研究[10]，而對(duì)人工濕地綜合評(píng)價(jià)的研究很少。中國(guó)學(xué)者董金凱等[11]認(rèn)為，人工濕地具有凈化污水、物質(zhì)資料生產(chǎn)、調(diào)節(jié)微氣候、降低噪音、休閑娛樂、文化科研教育等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能；王淑軍等人[12]將臨沂市武河人工濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分為設(shè)計(jì)價(jià)值和非設(shè)計(jì)價(jià)值，并得出武河濕地每年貢獻(xiàn)的總價(jià)值為11 424萬(wàn)元。沈萬(wàn)斌等人[13]提出人工濕地價(jià)值體系，認(rèn)為人工濕地價(jià)值由環(huán)境經(jīng)濟(jì)價(jià)值和成本價(jià)值組成，環(huán)境經(jīng)濟(jì)價(jià)值由環(huán)境容量?jī)r(jià)值、資源價(jià)值和社會(huì)價(jià)值組成，成本價(jià)值由維護(hù)價(jià)值和人工改造價(jià)值組成，以沈陽(yáng)馬官橋人工濕地為例，計(jì)算其總價(jià)值與總效益，并得到部分學(xué)者的認(rèn)可。Z.M.Chen等[14]對(duì)北京長(zhǎng)島人工濕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)凈值做了評(píng)估，認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)凈值等于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值之差。張依然等人[15]從生態(tài)特征與功能、水質(zhì)凈化功能及經(jīng)濟(jì)社會(huì)功能三個(gè)方面對(duì)新薛河人工濕地進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出新薛河人工濕地可持續(xù)指數(shù)為“良”。由此看來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)人工濕地的評(píng)價(jià)主要側(cè)重于人工濕地工程的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)人工濕地的綜合狀況評(píng)價(jià)鮮有報(bào)道。建立一套較全面的適合人工濕地的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)于評(píng)價(jià)人工濕地建設(shè)、運(yùn)行、管理具有重要意義，對(duì)于人工濕地的管理和長(zhǎng)期可持續(xù)運(yùn)行也具有重要意義。

目前針對(duì)濕地評(píng)價(jià)的方法包括層次分析法和綜合評(píng)價(jià)法，層次分析法是一種有效的系統(tǒng)分析和決策分析方法，在濕地評(píng)價(jià)過(guò)程中得到廣泛應(yīng)用[16]。綜合評(píng)價(jià)法可以綜合大量的復(fù)雜因素進(jìn)行綜合分析，運(yùn)用不同尺度信息的多項(xiàng)指標(biāo)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能度量建立指標(biāo)體系[17]。針對(duì)中國(guó)人工濕地不同的特征和管理的不同標(biāo)準(zhǔn)要求，基于文獻(xiàn)查閱與總結(jié)的基礎(chǔ)上，借鑒了國(guó)內(nèi)外相關(guān)濕地評(píng)價(jià)研究的指標(biāo)，從人工濕地的選址適宜性、構(gòu)建、運(yùn)行效果和管理、成本費(fèi)用分析、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值、社會(huì)效益等多個(gè)方面進(jìn)行分析，初步提出一個(gè)客觀和綜合的指標(biāo)體系。

1　評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立及標(biāo)準(zhǔn)化處理

構(gòu)建指標(biāo)體系的基本原則包括綜合性原則、整體性原則、可操作性原則、個(gè)性化原則、定量與定性相結(jié)合的原則。根據(jù)此原則，參考國(guó)內(nèi)外對(duì)相關(guān)案例評(píng)價(jià)的各種方法，結(jié)合人工濕地建設(shè)的自然生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況，將人工濕地綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系分為三層：第一層是目標(biāo)層，即人工濕地綜合評(píng)價(jià)；第二層是一級(jí)指標(biāo)，分為選址適宜性、構(gòu)建、運(yùn)行效果與管理、成本費(fèi)用分析、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和社會(huì)效益；第三層是二級(jí)指標(biāo)，即每個(gè)一級(jí)指標(biāo)由哪些具體指標(biāo)來(lái)表達(dá)，共分為20項(xiàng)(見圖1)。

圖1　人工濕地評(píng)價(jià)指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)圖Fig.1　System structure of constructed wetland comprehensible assessment index

1.1 選址適宜性

人工濕地所在地址的物理、化學(xué)和生物環(huán)境條件對(duì)濕地系統(tǒng)影響巨大。當(dāng)建設(shè)人工濕地時(shí)，諸多條件如氣候、地理、地表水、土壤、降雨、生物、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素都應(yīng)該被考慮進(jìn)去[18]。若缺乏對(duì)建設(shè)人工濕地的適宜性分析和區(qū)域規(guī)劃，不適宜地段盲目的建立人工濕地系統(tǒng)，則會(huì)出現(xiàn)較多的問題，尤其是因選址不當(dāng)使得濕地的處理效果不好，以至于廢棄等問題。這些問題制約了人工濕地系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用，因此對(duì)地人工濕地進(jìn)行選址適宜性分析是十分有必要的。影響人工濕地的選址的因素主要包括地形坡度、土壤、年均溫度、年降雨量，與污水處理廠和河道的位置關(guān)系[19-22]。地形坡度、土壤、年均溫度、年降雨量使用定量評(píng)價(jià)方法，與污水處理廠和河道的位置關(guān)系使用定性評(píng)價(jià)法。評(píng)分梯度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)劃分，具體評(píng)分如表1所示，評(píng)分結(jié)果在某個(gè)范圍內(nèi)時(shí)候，取值不含最高值。

1.2 構(gòu)建

人工濕地的構(gòu)建應(yīng)考慮池體、植物、填料、防滲和通氣、集配水系統(tǒng)等方面的內(nèi)容。對(duì)人工濕地構(gòu)建方面的評(píng)價(jià)包括四個(gè)部分，分別是池體設(shè)計(jì)、植物設(shè)計(jì)、填料設(shè)計(jì)、工程完備性。

池體設(shè)計(jì)主要包括單元面積、長(zhǎng)寬比、水力坡度、水深的設(shè)計(jì)[23]。該指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的劃分依據(jù)單元面積、長(zhǎng)寬比，水力坡度、水深4個(gè)因素的實(shí)現(xiàn)程度，參數(shù)見表2[24]。

植物是人工濕地的重要組成部分，對(duì)人工濕地的凈化能起到重要作用[25]。人工濕地植物的選擇應(yīng)考慮植物的適應(yīng)性、耐污能力、凈化能力、根系、經(jīng)濟(jì)和觀賞價(jià)值以及物種間的合理搭配等原則[26]。常見的可以作為人工濕地植物如表3所示。該項(xiàng)評(píng)分包括適配植物、種植密度、植物蓋度，種植密度指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)按照實(shí)際情況中處于種植密度要求范圍的植物種類占所有種類植物的比重確定。具體評(píng)分如表4所示，最后分值由3個(gè)因素平均所得。

表1　人工濕地評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 1　Rating system of constructed wetland assessment index

Note:①Site selection;②Building;③Operation and management;④Cost analysis;⑤Ecosystem services value;⑥Social benefits

表2　人工濕地池體幾何尺寸設(shè)計(jì)Table 2　Constructed wetland pond design

表3　人工濕地適配植物Table 3　Plants in constructed wetland

Note：①Terrestrial plant；②Hygrophyte；③Emergent aquatic plant；④Submerged plant；⑤Floating-leaved macrophyte；⑥Floating plant

表4　人工濕地植物設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 4　Rating system of constructed wetland plant assessment index　/%

Note: ①Plants；②Pant density；③Plant coverage

填料是人工濕地廢水處理系統(tǒng)的重要組成成分之一，對(duì)去除污水中的污染物起著非常重要的作用[18]。人工濕地填料一般由土壤、細(xì)砂、粗砂、礫石、碎瓦片、粉煤灰、泥炭、頁(yè)巖、鋁礬土、膨潤(rùn)土、沸石等介質(zhì)的一種或幾種所構(gòu)成，多種材料包括土壤、砂子、礦物、有機(jī)物料以及工業(yè)副產(chǎn)品如爐渣、鋼渣和粉煤灰等都可作為人工濕地基質(zhì)。在選擇填料的過(guò)程中應(yīng)該充分考慮其微觀特性及物化性質(zhì)，如礦物組分、吸附性、微生物附著性、經(jīng)濟(jì)性等方面[27]。該項(xiàng)評(píng)分包括填料種類、有效粒徑、填料厚度、孔隙率，具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表5所示，最終分值由四個(gè)因素加權(quán)平均所得。

表5　人工濕地填料設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 5　Rating system of constructed wetlandmatrix design assessment index

Note: ①Filter types；；②Effectivesize；③Matrixthickness；④Porosity

人工濕地構(gòu)建還包括輔助工程、附屬設(shè)施、集配水裝置、防滲層，通氣裝置。該項(xiàng)評(píng)分主要使用的方法是根據(jù)人工濕地含有這些設(shè)施的健全程度來(lái)判斷(見表1)。

1.3 運(yùn)行效果與管理

人工濕地設(shè)計(jì)的首要目的是處理各種來(lái)源的污水，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)或者規(guī)范要求的水質(zhì)而排放。而管理對(duì)保障人工濕地的正常運(yùn)行具有重要意義。人工濕地運(yùn)行效果和管理主要包括水力停留時(shí)間，出水水質(zhì)、管理運(yùn)行體系完備性。

水力停留時(shí)間是人工濕地污水處理系統(tǒng)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)之一，直接影響處理效果。從總處理效果出發(fā)，不同的污染物和具體條件，停留時(shí)間有最佳的選擇[28]。該項(xiàng)指標(biāo)由理論水力停留時(shí)間與實(shí)際停留時(shí)間的比值的絕對(duì)值確定。該項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算公式如下：

式中：R為比值；t1為設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間；t2實(shí)際停留時(shí)間。

人工濕地對(duì)有機(jī)污染物以及SS均有較好的凈化效果，同時(shí)，對(duì)于N、P也有較大的去除率，能滿足地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。本文采用綜合污染指數(shù)法進(jìn)行計(jì)算[29]，選取5項(xiàng)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)因子，即：化學(xué)需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、總氮(TN)、總磷(TP)、溶解氧(DO)，計(jì)算依據(jù)是《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，其計(jì)算公式如下：

式中：P為綜合污染指數(shù)；Pi為i項(xiàng)污染物的污染指數(shù)；n為選取污染指標(biāo)的項(xiàng)數(shù)，本文中選取5項(xiàng)；Ci為i項(xiàng)污染指標(biāo)的年平均濃度值；Si為i項(xiàng)污染指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值。具體指標(biāo)分級(jí)如表1所示。

科學(xué)的運(yùn)行管理不僅可以保證人工濕地工程對(duì)污染物高效、穩(wěn)定的去除效果，增加人工濕地的使用壽命，同時(shí)通過(guò)適當(dāng)?shù)墓芾砭S護(hù)措施，可以解決人工濕地帶來(lái)的一些生態(tài)問題，充分發(fā)揮其美化生態(tài)環(huán)境、豐富動(dòng)植物種的作用[30]。人工濕地完整的運(yùn)行體系包括4個(gè)重要的內(nèi)容，管理體制、進(jìn)行管理事項(xiàng)(水位控制、日常監(jiān)測(cè)、填料堵塞管理、植物收割、蚊蠅控制、冬季保溫等)、充足管理人員、充足運(yùn)行資金。此項(xiàng)分值由這四部分實(shí)現(xiàn)程度評(píng)判。

1.4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值

人工濕地廢水處理效果好，將整個(gè)污水處理過(guò)程融入到周圍生態(tài)環(huán)境之中[31]。除此之外，人工濕地還能固碳釋氧，調(diào)節(jié)微氣候，能滯沙阻塵、凈化空氣，能降低噪音、殺滅病菌，從而為居民提供更舒適的生活環(huán)境[32-33]。人工濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值包括使用價(jià)值和非使用價(jià)值，文獻(xiàn)總結(jié)人工濕地使用價(jià)值包括物質(zhì)生產(chǎn)、水質(zhì)凈化、調(diào)蓄洪水、調(diào)節(jié)大氣組分、調(diào)節(jié)氣候、休閑娛樂、文化科研等價(jià)值。每種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算方法如表6所示，使用價(jià)值為七項(xiàng)價(jià)值之和，非使用價(jià)值利用條件價(jià)值法計(jì)算。陳仲新等在2000年等估算中國(guó)單位面積濕地生態(tài)系統(tǒng)的平均價(jià)值為168 754元/hm2[34]，與2000年相比，2014年全國(guó)居民消費(fèi)價(jià)格指數(shù)為139.8元[35]，因此得出目前濕地生態(tài)系統(tǒng)平均價(jià)值為235 969元/hm2，為方便操作，本文人工濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值取240 000元/hm2進(jìn)行比較。

表6　人工濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估方法Table 6　Economic valuation methods of constructed wetlandecosystem services

1.5 成本費(fèi)用分析

人們?cè)谶x擇和設(shè)計(jì)污水處理工藝時(shí)必須考慮工程造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用等問題，目前在中國(guó)有關(guān)人工濕地建設(shè)費(fèi)用方面的實(shí)際數(shù)據(jù)或報(bào)道較少。在國(guó)外，已投入運(yùn)行的人工濕地工程造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用由于各系統(tǒng)因地而異而導(dǎo)致差別較大，但總體上人工濕地處理系統(tǒng)運(yùn)行的平均費(fèi)用僅為傳統(tǒng)二級(jí)污水處理廠的1/10～1/2[36]。人工濕地工程費(fèi)用包括土地征用費(fèi)、人工濕地處理設(shè)施建設(shè)費(fèi)用、截污管渠建設(shè)費(fèi)用、植物種植與系統(tǒng)調(diào)試費(fèi)用；人工濕地運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用包括常年維護(hù)人工費(fèi)(C1)、常年維護(hù)的材料消耗和植物種苗補(bǔ)充費(fèi)(C2)、檢修、事故處理和不可預(yù)見費(fèi)(C3)。

V=TV/Q,

C=(C1+C2+C3)/Q。

式中:V表示噸水投資；TV表示總投資；Q表示人工濕地處理規(guī)模；C表示運(yùn)行費(fèi)用。噸水投資、運(yùn)行費(fèi)用都取污水處理廠的1/10和1/2作為梯度值，建設(shè)費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用公式參照2010年劉杰得出的公式[37]，其中噸水處理規(guī)模取5萬(wàn)t，與2010年相比，2015年固定資產(chǎn)投資價(jià)格指數(shù)約為108.6元[35]，計(jì)算得出噸水投資應(yīng)在150和800元/m3之間。運(yùn)行費(fèi)用應(yīng)在0.06和0.3元/m3之間。具體評(píng)分范圍如表1所示。

1.6 社會(huì)影響

人工濕地處理系統(tǒng)要求自然、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)3個(gè)方面因素相平衡，除要考慮其生態(tài)效益外，還應(yīng)滿足市民一定的社會(huì)需求。人工濕地處理系統(tǒng)的建設(shè)增加了城市的景觀面積，使自然水景與人工水景相互交融，讓更多當(dāng)?shù)鼐用裼H近自然，享受自然，所以它在美化生態(tài)環(huán)境、提供休閑娛樂場(chǎng)所方面有著不可取代的社會(huì)效益[38]。另外，人工濕地處理系統(tǒng)還可以為教育和科研提供對(duì)象、材料和試驗(yàn)基地，從而在教育和科研中發(fā)揮相當(dāng)重要的作用。人工濕地建設(shè)可以提高居民的濕地保護(hù)意識(shí)，公眾滿意度，這部分可以采用問卷調(diào)查或者訪談法。人工濕地建設(shè)運(yùn)行過(guò)程中也帶來(lái)了大量的就業(yè)機(jī)會(huì)，該項(xiàng)使用定性評(píng)價(jià)方法(見表1)。

2　評(píng)價(jià)方法

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重反映了各個(gè)因子對(duì)整體評(píng)價(jià)對(duì)象的貢獻(xiàn)大小。為了避免評(píng)價(jià)過(guò)程出現(xiàn)的主觀性和片面性等問題，應(yīng)該選擇科學(xué)方法來(lái)確定各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，如采用因子分析法、實(shí)證權(quán)重法或者層次分析法等方法。本研究中將采用層次分析法[34]。

設(shè)計(jì)調(diào)查問卷，本文一份問卷中一共包括7個(gè)表格，用1～9等數(shù)字來(lái)表示各個(gè)指標(biāo)間的相對(duì)重要程度，專家填寫問卷，對(duì)同一級(jí)的指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造判斷矩陣B，共7個(gè)，對(duì)矩陣進(jìn)行計(jì)算，矩陣B的最大特征根所對(duì)應(yīng)的特征向量即為各指標(biāo)的權(quán)重向量，對(duì)特征向量中各值進(jìn)行歸一化處理后即得各指標(biāo)的權(quán)重，最后進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，一致性比例小于0.1時(shí)，認(rèn)為結(jié)果是可以接受的，否則對(duì)判斷矩陣進(jìn)行適當(dāng)修正。最后建立一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重集Wi和二級(jí)指標(biāo)的層次總權(quán)重集W總。

Wi= (w1,w2,…,wm)，W總= (w1,w2, …,wn)。

式中：i為一級(jí)指標(biāo)的序號(hào)；m表示各項(xiàng)一級(jí)指標(biāo)中二級(jí)指標(biāo)的總數(shù)；n為二級(jí)指標(biāo)總數(shù)。鑒于層次分析法計(jì)算時(shí)的龐大計(jì)算量，本次研究中采用了專業(yè)的層次分析法計(jì)算軟件yaahp 7.0，計(jì)算得出人工濕地指標(biāo)體系各指標(biāo)權(quán)重如表7所示。

表7　人工濕地評(píng)價(jià)指標(biāo)體系各指標(biāo)權(quán)重Table 7　Index weight of constructed wetland assessment system

2.2 綜合評(píng)價(jià)

將各二級(jí)指標(biāo)實(shí)際值乘以各自的權(quán)重，所有的項(xiàng)相加再乘以20即是所評(píng)價(jià)的人工濕地的最后得分值，計(jì)算公式如下。

其中：S表示評(píng)價(jià)最后得分；Wi表示各項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重；a表示各項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)評(píng)分。也可用同樣方法計(jì)算一級(jí)指標(biāo)得分，以便對(duì)人工濕地一級(jí)指標(biāo)得分情況進(jìn)行內(nèi)部比較或者交叉比較。依據(jù)得分高低來(lái)綜合考評(píng)人工濕地。因此得出人工濕地評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)在0～100之間，將分值分為優(yōu)、良、中、差、極差5種情況(見表8)。

表8　人工濕地綜合評(píng)價(jià)分級(jí)Table 8　Classification of constructed wetlands comprehensible evaluation

2.3 實(shí)例研究

應(yīng)用本次建立的人工濕地評(píng)價(jià)指標(biāo)體系對(duì)趙牛河人工濕地進(jìn)行評(píng)價(jià)，工程位于齊河縣晏黃溝入趙牛河?xùn)|岸及西岸規(guī)劃用地，總投資為6 800萬(wàn)，日處理量為40 000 m3/d?？傄?guī)劃面積333hm2，其中核心區(qū)域占地68hm2，包括潛流濕地規(guī)劃面積9hm2，表面流濕地規(guī)劃占地面積21hm2，沿趙牛河兩岸生態(tài)帶修復(fù)規(guī)劃占地面積39hm2。作為海河流域重要支流的趙牛河入水水質(zhì)應(yīng)嚴(yán)格控制，進(jìn)水水質(zhì)應(yīng)滿足地表水環(huán)境質(zhì)量V類水質(zhì)要求。本實(shí)證評(píng)價(jià)的主要數(shù)據(jù)來(lái)源于趙牛河人工濕地環(huán)境影響報(bào)告書、趙牛河人工濕地工藝方案、驗(yàn)收材料，德州統(tǒng)計(jì)年鑒及趙牛河人工濕地的有關(guān)統(tǒng)計(jì)和觀測(cè)數(shù)據(jù)資料，以及包括筆者對(duì)趙牛河人工濕地的進(jìn)出水實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和調(diào)查問卷資料。評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)經(jīng)處理后各指標(biāo)值、綜合指數(shù)值見表9。根據(jù)表9評(píng)價(jià)結(jié)果以及表7的權(quán)重，綜合計(jì)算趙牛河人工濕地得分是72.0，整體評(píng)價(jià)處于“良”的，說(shuō)明其綜合狀態(tài)良好，應(yīng)繼續(xù)保持。

表9　趙牛河人工濕地評(píng)價(jià)結(jié)果Table 9　Evaluation result of Zhaoniu River constructed wetland

4　結(jié)語(yǔ)

本研究在濕地評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，綜合人工濕地處理系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了基于層次分析法和綜合指數(shù)法的定性與定量相結(jié)合的人工濕地綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，在設(shè)定各級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)和權(quán)重時(shí)，還需要特別考慮人工濕地的不同類型和主要功能。此外評(píng)價(jià)體系中各指標(biāo)數(shù)據(jù)比較容易獲得，例如位置、地形坡度、年均溫度、池體設(shè)計(jì)、填料、噸水投資、運(yùn)行費(fèi)用都可以通過(guò)查閱文獻(xiàn)或者現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)直接獲得，水質(zhì)凈化數(shù)據(jù)是人工濕地運(yùn)行的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也可通過(guò)水質(zhì)實(shí)驗(yàn)直接獲得。該指標(biāo)體系能使評(píng)價(jià)結(jié)果量化，所得的評(píng)價(jià)結(jié)果更為直觀，評(píng)價(jià)結(jié)果低于“中”級(jí)的人工濕地都應(yīng)對(duì)不足之處進(jìn)行改善。最后根據(jù)構(gòu)造的指標(biāo)體系，選擇趙牛河人工濕地作為研究對(duì)象，計(jì)算了綜合指數(shù)，計(jì)算結(jié)果表明，趙牛河人工濕地綜合得分為“良”，應(yīng)繼續(xù)保持良好狀態(tài)。

致謝:感謝德州環(huán)保局工作人員和趙牛河人工濕地管理處提供的幫助。

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責(zé)任編輯龐旻

Comprehensible Evaluation Index System of Constructed Wetlands

XU Hui-Xian, LI Feng-Min, LU Lun, WU Miao

(College of Environmental Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266100, China)

In order to combine sewage treatment with the eco-environment in an efficient way, and treat the sewage effectively, and meanwhile beautifi the environment, create ecological landscape, and bring a lot of benefits to the environment and economics. The index the system of constructed wetlands established includes three parts: selecting indexes, confirming weights and integrated grade. In the beginning 6 criteria layers were searched by referring lots of literatures and visiting specialists, including site selection, building, operation and management, cost analysis, ecosystem services value and social benefits. Secondly weights of 6 criteria layers and 20 sub-criteria were calculated by Analytical Hierarchy Process, including their respective weights and the normalized weights. Eventually, the rule of integrated grade was made in accordance with the five-grade marking system. The comprehensible evaluation index system of constructed wetlands was established through these measures.

constructed wetlands; comprehensive evaluation; index system; analytic hierarchy process; ecosystem services value

國(guó)家水體污染控制與治理重大科技專項(xiàng)(2012ZX07203004)資助

2016-01-28；

2016-04-23

徐慧嫻(1991-)，女，碩士生.E-mail： xuhuixianmmd@163.com

??通訊作者：E-mail: lifengmin@onc.edu.cn

X32

A

1672-5174(2016)10-106-10

10.16441/j.cnki.hdxb.20160025

National Science and Technology Major Project on Water Poliation Control and Treatment(2012ZX07203004)