基于层次-灰色关联法的洱海农业面源污染控制技术综合评价

科技导报2017，35（9）收稿日期：2016-07-12；修回日期：2016-08-12基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项（2012ZX07105-002）；国家科技支撑计划课题（2014BAC09B02）；中央级公益性科研院所基本科研业务专项（2012-YSKY-14）作者简介：张萍，硕士研究生，研究方向为水环境生态修复，电子信箱：piaozaiyuanfang@163.com；卢少勇（通信作者），研究员，研究方向为水污染防治与水环境生态修复，电子信箱:lushy2000@163.com引用格式：张萍,卢少勇,潘成荣.基于层次-灰色关联法的洱海农业面源污染控制技术综合评价[J].科技导报,2017,35(9):50-55;doi:10.3981/j.issn.1000-7857.2017.09.006基于层次基于层次-灰色关联法的洱海农业面源灰色关联法的洱海农业面源污染控制技术综合评价污染控制技术综合评价张萍1,2，卢少勇2，潘成荣1,31.合肥工业大学资源与环境工程学院，合肥2300092.中国环境科学研究院，湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室，环境基准与风险评估国家重点实验室，国家环境保护洞庭湖科学观测研究站，北京1000123.安徽省环境科学研究院，合肥230061摘要摘要农业面源污染是导致洱海富营养化的重要污染源，本文建立了考虑环境、经济和生态效益的面源污染控制技术评价指标体系，评价指标包括总磷、氨氮及化学需氧量去除率、建设及运行成本、技术稳定度、管理方便度和生态协调性等。同时，应用层次-灰色关联分析法，在洱海面源污染控制技术初筛的基础上，对备选技术进行综合关联度评判，获得最优方案。评价结果表明：生活污水污染控制备选方案中，土壤净化槽最优；在畜禽养殖污染控制备选方案中，基质化栽培最优；在农业径流污染控制方案中人工湿地最优。关键词关键词洱海；农业面源污染；层次分析法；灰色关联分析在点源得到有效控制情况下，面源污染对河湖水污染的贡献不断增加，有资料显示，农业面源污染是导致各种水体污染的重要因素[1]。1993年，在丹麦270条河流中94%的氮负荷，52%的磷负荷来自非点源污染；荷兰来自农业非点源污染的总氮、总磷分别占水环境污染总量的60%和40%~50%[2]。巢湖流域（2007年），农业面源总氮（TN）、总磷（TP）排放量分别为0.87万t、0.16万t，分别占流域排放总量的32%、48%[3]；在太湖流域（“十五”期间），83%的TN和84%的TP来自农田、农村畜禽养殖业和农村生活面源[3]。因此，选择合适的面源污染控制技术非常关键。目前，已有学者在建立面源污染控制技术指标体系、确定指标权重等方面开展了工作。刘莉等[4]建立了4个环境效益指标、2个经济成本指标，分析了太湖流域农业面源污染控制技术；沈丰菊等[5]从经济、技术、环境3个方面运用层次分析和熵值法构建农村生活污水评价技术体系。但是，国内学者对农业面源污染控制技术筛选评价研究不多，农业面源污染控制技术决策过程复杂，不仅要考虑技术本身参数，还要考虑环境、经济和生态效益，所涉及指标和领域多样，一些定性指标难以量化。基于此，本文用层次分析和灰色关联法综合评价农业面源污染控制技术，充分利用层次和灰色关联法的优势，使评价更合理。层次分析法定性与定量相结合，通过分析各指标间关系、建立对比矩阵，将复杂问题分解为若干层次和指标，在各指标间比较和计算，较合理地确定指标权重[6]。灰色关联分析是建立在充分利用客观数据的基础上，得到各方案与最优理想方案的接近度，从而决策[7]。1研究方法1.1基本流程农业面源污染控制技术筛选基本流程如图1。1.2农业面源污染控制技术指标体系构建面源污染控制技术筛选需考虑多个相关作用的评价指标，其设施的建设和运行受自然和社会经济等因素影响，技术方案选择要考虑环境、经济和生态效益，本文评价指标体系共分3个层次，各层次分别对应的指标见表1。环境效益主要考虑有机物和氮磷去除效果，本文用TP、氨氮和化学需氧量（COD）3个指标反映；经济效益主要考虑建设和运行成本；50科技导报2017，35（9）生态效益主要以技术生态效益来考虑，包括技术稳定度、管理方便度和生态协调性：技术稳定度主要反映技术成熟度，技术管理方便度主要考虑技术运行维护的难易程度，生态协调性主要反映技术是否利用当地的自然、水文和地理优势。1.3指标权重的确定层次分析法是定性和定量相结合、层次化和系统化的分析法，其主要赋权步骤：1）构建判断矩阵，依SaatyTL1~9比率标度法[8]，基于专家意见咨询，通过指标因素间两两比较构建判断矩阵A-Bi，B1-Ci，B2-Ci，B3-Ci：A-Bi=éëêêùûúú1121121/21/21B1-Ci=éëêêùûúú1241/2121/