基于AHP的寧夏地區(qū)人工濕地綜合評(píng)價(jià)體系研究

關(guān)鍵詞：寧夏；人工濕地；綜合評(píng)價(jià)；層次分析法

中圖分類(lèi)號(hào)：X820.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

前言

寧夏是中國(guó)水資源最少的省區(qū)之一，水資源十分貧乏。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展、城市規(guī)模的日益擴(kuò)張，境內(nèi)水資源緊缺和水體污染問(wèn)題日漸凸顯，威脅區(qū)域水生態(tài)安全和黃河水質(zhì)安全。近年來(lái)，為了改善黃河流域水環(huán)境質(zhì)量，保障水質(zhì)安全，寧夏地區(qū)加大資金投入力度，加陜推進(jìn)人工濕地等生態(tài)治理工程建設(shè)，有效提升了流域水環(huán)境承載力，改善了流域水生態(tài)質(zhì)量。隨著人工濕地建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，水質(zhì)保障的效果明顯提高，但是，由于不同濕地的建設(shè)和運(yùn)行管理單位不盡相同，濕地的建設(shè)和運(yùn)行效果也出現(xiàn)了較大差異，缺乏系統(tǒng)的評(píng)估和分析。因此，需要從人工濕地建設(shè)和運(yùn)行方面綜合考慮，對(duì)不同人工濕地的建設(shè)和運(yùn)行效果進(jìn)行系統(tǒng)的評(píng)估，深入地了解人工濕地在建設(shè)和運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題，分析影響人工濕地的建設(shè)和運(yùn)行效果的主要因素，以實(shí)現(xiàn)對(duì)已建成運(yùn)行人工濕地的科學(xué)管理和優(yōu)化指導(dǎo)。

文章通過(guò)實(shí)地勘察與調(diào)研，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料，利用AHP建立了適合寧夏地區(qū)的人工濕地綜合評(píng)價(jià)體系，研究結(jié)果可為寧夏地區(qū)人工濕地的建設(shè)和運(yùn)行管理的優(yōu)化和改進(jìn)提供參考。

1人工濕地綜合評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建目的

（1）系統(tǒng)總結(jié)現(xiàn)有人工濕地的建設(shè)和運(yùn)行管理情況，發(fā)現(xiàn)人工濕地在建設(shè)和運(yùn)行管理中的突出問(wèn)題，并提出整改和優(yōu)化建議。

（2）規(guī)范人工濕地的建設(shè)和運(yùn)行管理要求，總結(jié)優(yōu)秀人工濕地的建設(shè)和運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，發(fā)揮綜合評(píng)估對(duì)人工濕地建設(shè)和運(yùn)行管理工作的規(guī)范、導(dǎo)向作用。

（3）為當(dāng)?shù)厝斯竦氐耐茝V應(yīng)用提供依據(jù)，為當(dāng)?shù)財(cái)M建人工濕地的優(yōu)化和改進(jìn)提供參考。

2人工濕地綜合評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建原則

人工濕地綜合評(píng)估指標(biāo)體系指標(biāo)選擇的科學(xué)性是決定評(píng)估結(jié)論結(jié)果準(zhǔn)確性和權(quán)威性的基礎(chǔ)，指標(biāo)的選取要遵循綜合性、代表性和操作性等基本原則。

（1）綜合性：指標(biāo)選取需完整、全面，從設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行和管理等多方面評(píng)估人工濕地綜合效果，多角度全面衡量各個(gè)影響因子。

（2）代表性：指標(biāo)選取需具有典型性和代表性，指標(biāo)可以顯著反映出人工濕地的建設(shè)和運(yùn)行效果，得出準(zhǔn)確的評(píng)估結(jié)論。

（3）操作性：指標(biāo)選取需具有可操作性，指標(biāo)必須易于采集，結(jié)果可以賦值和計(jì)算，同時(shí)應(yīng)便于評(píng)價(jià)者客觀判定，減少主觀因素產(chǎn)生的影響。

3人工濕地綜合評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建

3.1評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定

根據(jù)人工濕地綜合評(píng)估指標(biāo)體系目的及原則，結(jié)合對(duì)寧夏地區(qū)人工濕地的建設(shè)、運(yùn)行情況的調(diào)研分析，借鑒國(guó)內(nèi)、外相關(guān)研究，通過(guò)分析人工濕地各因素的影響程度，建立設(shè)計(jì)指標(biāo)、運(yùn)行指標(biāo)、出水指標(biāo)和管理指標(biāo)4個(gè)一級(jí)指標(biāo)15個(gè)二級(jí)指標(biāo)的人工濕地綜合評(píng)估指標(biāo)體系。（見(jiàn)圖1）

3.1.1設(shè)計(jì)指標(biāo)

設(shè)計(jì)指標(biāo)是決定人工濕地運(yùn)行效果和產(chǎn)出效益的基本指標(biāo)，人工濕地設(shè)計(jì)的核心是填料和植物。根據(jù)寧夏地區(qū)人工濕地的建設(shè)特點(diǎn)，結(jié)合相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)計(jì)指標(biāo)可細(xì)分為單元設(shè)計(jì)、填料設(shè)計(jì)、水生植物、水力負(fù)荷、水力停留時(shí)間。

（1）單元設(shè)計(jì)：?jiǎn)卧O(shè)計(jì)主要包括長(zhǎng)寬比設(shè)計(jì)、水深設(shè)計(jì)、布水設(shè)計(jì)和排空設(shè)計(jì)4個(gè)指標(biāo)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參照見(jiàn)表1和表3。

（2）填料設(shè)計(jì)：填料是人工濕地污染物去除最重要的功能組成，目前國(guó)內(nèi)常用的填料有：人工礫石、沸石、火山巖、陶粒、粉煤灰等。其中，火山巖、沸石、陶粒等由于吸附性好、比表面積大、微生物附著性好的特點(diǎn)，處理效果好于人工礫石等一般填料，但由于價(jià)格較高，不宜大量使用，常配合其他填料使用，作為濕地的強(qiáng)化處理填料。填料設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)按照填料種類(lèi)、分區(qū)設(shè)置、填料厚度、填料級(jí)配4個(gè)指標(biāo)的平均值，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

（3）水生植物：水生植物是人工濕地污染物去除的主要功能組成，潛流濕地的植物主要為挺水植物和濕生植物。在選擇人工濕地植物時(shí)，應(yīng)選擇多樣化的植物類(lèi)型，以提高水生植物多樣性和穩(wěn)定性，同時(shí)，選取有一定觀賞價(jià)值的水生植物，不僅能起到去除污染物效果，還能有一定的景觀效果。據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，植物設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)按照植物種類(lèi)和植物種植密度2個(gè)指標(biāo)的平均值，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

（4）水力負(fù)荷：指單位面積人工濕地在單位時(shí)間內(nèi)所能接納的待處理水量，是決定人工濕地處理能力的重要指標(biāo)。根據(jù)相關(guān)規(guī)范和指南要求，結(jié)合相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，寧夏地區(qū)人工濕地水力負(fù)荷設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

（5）水力停留時(shí)間：指濕地進(jìn)水從進(jìn)入人工濕地到流出人工濕地的時(shí)間差的平均值，是決定人工濕地處理效果的重要指標(biāo)。根據(jù)相關(guān)規(guī)范和指南要求，結(jié)合相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，寧夏地區(qū)人工濕地水力停留時(shí)間設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

3.1.2運(yùn)行指標(biāo)

運(yùn)行指標(biāo)是決定人工濕地運(yùn)行效果和產(chǎn)出效益的重要指標(biāo)，是確保人工濕地穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，根據(jù)寧夏地區(qū)人工濕地的建設(shè)特點(diǎn)，運(yùn)行指標(biāo)可細(xì)分為來(lái)水水質(zhì)、堵塞情況和冬季水溫3個(gè)指標(biāo)。

（1）來(lái)水水質(zhì)：寧夏地區(qū)建設(shè)的人工濕地進(jìn)水大多為當(dāng)?shù)匚鬯幚韽S(chǎng)尾水，來(lái)水水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，但當(dāng)污水處理廠(chǎng)運(yùn)行異常時(shí)，來(lái)水水質(zhì)波動(dòng)性較大，對(duì)人工濕地運(yùn)行影響較大。因此根據(jù)來(lái)水水質(zhì)超標(biāo)率對(duì)來(lái)水水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)（來(lái)水水質(zhì)超標(biāo)率=來(lái)水超標(biāo)的天數(shù)／人工濕地運(yùn)行天數(shù)），評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

（2）堵塞情況：潛流人工濕地具有保溫性能好、處理效果受氣候影響小、衛(wèi)生條件較好等優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)計(jì)不當(dāng)或管理不善等原因易造成的濕地堵塞問(wèn)題，潛流濕地堵塞的主要表現(xiàn)形式是出現(xiàn)大面積水體漫流，呈現(xiàn)表流化趨勢(shì)，污染水體不再流經(jīng)填料而是從濕地表面漫流，導(dǎo)致填料利用率大幅下降，處理效果變差。潛流濕地運(yùn)行期間是否出現(xiàn)堵塞和漫流，是人工濕地運(yùn)行效果的關(guān)鍵指標(biāo)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

（3）冬季水溫：根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果，潛流濕地運(yùn)行效果易受低溫影響，低溫條件下，微生物對(duì)污染物的去除效果大幅降低，特別是含氮污染物的去除效果將明顯受到抑制，人工濕地進(jìn)水水溫對(duì)濕地中水生植物、微生物有重要影響，是人工濕地運(yùn)行效果的重要指標(biāo)。因西北某省冬季寒冷，氣溫較低，人工濕地冬季進(jìn)水溫度對(duì)處理效果的保證有重要意義，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

3.1.3出水指標(biāo)

出水水質(zhì)是人工濕地運(yùn)行效果的直接表現(xiàn)，出水水質(zhì)數(shù)據(jù)可通過(guò)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀器獲得。根據(jù)西北某省人工濕地的建設(shè)特點(diǎn)，人工濕地出水質(zhì)指標(biāo)主要為COD_cr、NH₃-N、TP和TN，出水指標(biāo)根據(jù)寧夏地區(qū)人工濕地的實(shí)際去除能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

3.1.4管理指標(biāo)

管理指標(biāo)是人工濕地建成后運(yùn)行效果和產(chǎn)出效益的重要保障。根據(jù)寧夏地區(qū)人工濕地的氣候特征和建設(shè)特點(diǎn)，結(jié)合相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求，管理指標(biāo)可細(xì)分為管理制度、人員培訓(xùn)和日常管理3個(gè)指標(biāo)。

（1）管理制度：人工濕地管理單位應(yīng)根據(jù)本地人工濕地的建設(shè)特點(diǎn)和氣候特點(diǎn)制定相應(yīng)的運(yùn)營(yíng)手冊(cè)、應(yīng)急預(yù)案、安全操作規(guī)程、設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)手冊(cè)等，并定期修訂，此項(xiàng)分值由上述管理制度的實(shí)現(xiàn)程度評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

（2）人員培訓(xùn)：專(zhuān)業(yè)有效的管理可以有效發(fā)揮人工濕地的處理效果，保證濕地的使用壽命。人工濕地的運(yùn)維管理人員定期應(yīng)接受人工濕地相關(guān)工藝技術(shù)、應(yīng)急處理等理論知識(shí)和操作技能的培訓(xùn)，人工濕地運(yùn)維單位應(yīng)對(duì)運(yùn)行人員、技術(shù)人員及管理人員進(jìn)行定期考核。

（3）日常管理：人工濕地的日常管理主要包括植物養(yǎng)護(hù)、植物收割、池體排空、水位調(diào)節(jié)等。其中植物養(yǎng)護(hù)主要是指濕地內(nèi)部的雜草清理和植物補(bǔ)植等；植物收割是指通過(guò)濕地水生植物進(jìn)行定期收割，將污染物清出水體，避免植物腐敗導(dǎo)致的出水水質(zhì)異常；池體排空是指通過(guò)定期對(duì)人工濕地進(jìn)行反沖洗或放空處理，排出淤積的生物膜，減少人工濕地淤積或堵塞；水位調(diào)節(jié)是指通過(guò)調(diào)整濕地內(nèi)部水位，達(dá)到促進(jìn)水生植物生長(zhǎng)和冬季池體保溫的效果。此項(xiàng)分值根據(jù)植物養(yǎng)護(hù)、植物收割、池體排空、水位調(diào)節(jié)等實(shí)現(xiàn)程度評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

3.2利用AHP確定人工濕地綜合評(píng)估指標(biāo)體系權(quán)重

針對(duì)寧夏地區(qū)氣候環(huán)境特征，根據(jù)已有研究結(jié)果，通過(guò)實(shí)地調(diào)查、走訪(fǎng)寧夏地區(qū)多處已建人工濕地的建設(shè)情況和運(yùn)行管理情況，選取了15個(gè)最具代表性和典型性的影響因子構(gòu)建了人工濕地綜合評(píng)價(jià)體系：目標(biāo)層為寧夏地區(qū)人工濕地綜合評(píng)價(jià)；準(zhǔn)則層為設(shè)計(jì)指標(biāo)、運(yùn)行指標(biāo)、出水指標(biāo)和管理指標(biāo)；指標(biāo)層為單元設(shè)計(jì)、填料設(shè)計(jì)、水生植物等15個(gè)指標(biāo)。以上述綜合評(píng)價(jià)體系為基礎(chǔ)，利用AHP法，通過(guò)邀請(qǐng)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的多位專(zhuān)家對(duì)各項(xiàng)評(píng)價(jià)因子進(jìn)行兩兩比較打分，最終計(jì)算出各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重值（見(jiàn)表4）。

3.3人工濕地綜合評(píng)估結(jié)果

將定性指標(biāo)和定量指標(biāo)結(jié)果與各個(gè)影響因素的權(quán)重相乘得出綜合評(píng)估結(jié)果，并將綜合評(píng)分結(jié)果分為四個(gè)等級(jí)。其中得分為3.2～4評(píng)價(jià)結(jié)果為優(yōu)，得分為2.4～3.2評(píng)價(jià)結(jié)果為良，得分為2.0～2.4評(píng)價(jià)結(jié)果為及格，得分為小于2.0評(píng)價(jià)結(jié)果為差。

4結(jié)論

通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外人工濕地評(píng)價(jià)的研究與實(shí)踐資料，提出了人工濕地綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建的目的、原則和評(píng)價(jià)步驟。結(jié)合寧夏地區(qū)的區(qū)域特點(diǎn)和人工濕地的建設(shè)特點(diǎn)，進(jìn)行了人工濕地綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的研究與探索，從設(shè)計(jì)、運(yùn)行、出水和管理四個(gè)角度，建立了包含4個(gè)一級(jí)指標(biāo)和15個(gè)二級(jí)指標(biāo)的人工濕地綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。提出了以層次分析法作為確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)基礎(chǔ)權(quán)重的基本方法，針對(duì)各指標(biāo)的特點(diǎn)，確定了各指標(biāo)的采集和量化方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。確定了AHP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，，并對(duì)指標(biāo)進(jìn)行了量化和權(quán)重確定。評(píng)價(jià)結(jié)果可為進(jìn)一步優(yōu)化和提高寧夏地區(qū)人工濕地的建設(shè)和運(yùn)行管理水平提供參考和借鑒。