AHP-based evaluation on site selection for offshore cage culture
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摘要: 网箱养殖区的规划和选址，对于提高经济效益和推进网箱养殖产业可持续发展具有重要意义。然而，影响网箱养殖的因素涉及到海洋环境、生产管理和设施安全等，是一个复杂的多因素决策过程。因此，构建用以评估影响深水网箱养殖选址的指标体系非常重要。利用层次分析法 (Analytic Hierarchy Process, AHP) 构建了包含3项准则层和14项指标层的深水网箱养殖选址指标体系模型，并根据专家判断法定量化分析各项准则层和指标层各项指标的相对重要性。自然因素为准则层中影响深水网箱养殖选址的最重要指标，其次是限制性因素，最后是社会因素。14项二级指标中，水质是最重要的二级指标，影响最小的是饲料供应。基于AHP决策方法构建的深水网箱养殖选址评价指标体系，可以定量化分析不同因素的重要性程度，有助于合理布局深水网箱养殖区域，对适宜开展深水网箱养殖的区域进行选择，并为海洋功能区划的优化和修编提供参考。
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关键词:
- 深水网箱养殖 /
- 选址 /
- 层次分析法 (AHP) /
- 影响因素 /
- 评价指标体系
Abstract: The planning and selection of appropriate location of cage culture areas are essential for improving the economic benefits and promoting the sustainable development of cage culture industry. However, several factors affecting cage culture include marine environment, production management and facility safety, which makes it a complex and multifactor decision-making process. Thus, developing an index system to evaluate the impact on the location of deep-water cage culture is important. This paper employs the analytic hierarchy process (AHP) to construct an index system model for deep-water cage culture site selection. The model includes three criteria layers and fourteen index layers, and quantitatively analyzed the relative importance of each criterion layer and index layer based on expert judgment. Natural factors are the most important indicators affecting the location of deep-water cage culture in the criteria layer, followed by restrictive factors and finally social factors. Among the fourteen secondary indicators, water quality was the most significant, while feed supply had the least impact. The AHP-based evaluation index system for deep-water cage culture site selection can accurately assess the importance of various factors. This findings are beneficial for appropriately arranging deep-water cage culture area, selecting regions suitable for deep-water cage culture, and providing guidance for optimizing and revising marine functional zoning. -
图 1 深水网箱养殖选址影响因素评估模型
Figure 1. Evaluation model of factors affecting deep-water cage culture site selection
图 2 深水网箱养殖选址影响因素评价指标体系因子权重分配图
Figure 2. Factor weight distribution of evaluation index system of factors affecting deep-water cage culture site selection
表 1 深水网箱养殖选址影响因素及分析
Table 1. Factors affecting deep-water cage culture site selection and analysis
一级指标
Level I indicator二级指标
Level II indicator指标筛选依据
Basis for indicator selection参考文献
Reference自然因素
Natural factor
(N)水质
Water quality1. 为养殖鱼类提供良好的海域水环境，保证养殖鱼类的良好生长。
2. 依据《渔业水质标准》和《海水水质标准》的要求，选择指标包括pH 值、溶解氧、化学需氧量、无机氮和磷酸盐及重金属。其中：pH值范围 7.5~8.5；溶解氧质量浓度大于5 mg·L−1；化学需氧量不大于3 mg·L−1；无机 氮质量浓度不超过0.3 mg·L−1，磷酸盐质量浓度不超过0.03 mg·L−1。[5,9-11,19-20] 水深
Water depth3. 根据我国目前深水网箱箱体的大小，水深需在15 m以上，且要求最低潮 位时网箱底部离海底不得小于5 m；
4. 水深不易太深，避免增加锚泊难度；
5. 易形成温跃层的水深，不利于水体混合。[5,10,19,21] 底质
Bottom quality6. 网箱锚、桩的稳定性，底质以平坦宽阔的沙质为宜；
7. 养殖区沉积物中有机碳，硫化物等指标控制，沙质底质为宜。[5,10,19,22] 水温
Water temperature8. 依据不同鱼类的最适水温范围而定 [5,9-10,19] 水动力
Hydrodynamics9. 不同的鱼类品种有不同的最适生长流速需求；
10. 利于残余饵料和排泄物的迅速扩散，减少自身污染；
11. 养殖设施变形许可范围内，保障养殖鱼类的有效活动容积。[5,9-10,19,21] 台风
Typhoon避风条件好，台风频率低的海区 [5,10,21] 波浪
Waves最大浪高小于6 m [5,10,21] 社会因素
Social factor
(S)养殖管理
Breeding management1. 养殖环境实时监测；养殖鱼的实时观察记录；
2. 网箱安全检查；网衣定期清洁；
3. 饵料投放的科学调整；
4. 常见鱼类疾病诊断治疗。[5,11,20,23] 基础设施
Infrastructure1. 海上交通便捷程度；码头距离养殖区距离；
2. 网箱阻流，分流设施。[5,10-11,19] 养殖品种
Breeding species1. 养殖品种对海域的温、盐要求；
2. 养殖品种对水质、水温的要求。[11,20-21,24] 饵料供应
Diets supply1. 颗粒饵料或鲜活饵料的养殖全周期供应；
2. 益生菌、维生素等疾病预防药物选择与使用。[5,10-11,20,25] 限制性因素
Limited factor
(L)海洋功能区划
Marine functional zoning1. 具有时间属性，是逐渐发展的；
2. 养殖区符合农渔业区管理要求，无用地冲突；
3. 拟养区一定距离内无大的污染源，无排污口，无倾倒区；
4. 远离军事管理区。[5,9-11,19,26] 海洋环境承载力
Marine environmental carrying capacity1. 符合海洋环境容量以及海洋环境承载力，保持其绿色可持续发展；
2. 在海洋环境承载力的范围内，尽可能的达到规模经济，使得生态、经济 效益二效合一，避免因养殖规模过大、密度过于集中导致污染、养殖鱼 类致病。[5,11,18,20] 管理政策
Management policy1. 《扶持海工装备深远海养殖平台政策措施》等国家政策；
2. 深远海养殖产业发展规划。[10-11,20] 
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表 2 1~10阶矩阵的平均随机一致性指标RI值
Table 2. Average random consistency index RI value of 1–10 order matrix
n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 一致性指标 RI 0 0 0.52 0.89 1.12 1.24 1.32 1.41 1.46 1.49
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表 3 九级标度法
Table 3. Nine scale method
标度Scale 标度的含义Definition of scale 1 两个指标相比较，同样重要 3 两个指标相比较，一个指标比另一个指标稍微重要 5 两个指标相比较，一个指标比另一个指标比较重要 7 两个指标相比较，一个指标比另一个指标十分重要 9 两个指标相比较，一个指标比另一个指标绝对重要 2、4、6、8 上述两相邻判断的中值
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表 4 准则层判断矩阵
Table 4. Criterion level judgment matrix
评估体系 F(CR=0.001 5) 自然因素 N 社会因素 S 限制性因素 L 相对权重 W 自然因素 N 1.000 0 8.000 0 3.000 0 0.681 6 社会因素 S 0.125 0 1.000 0 0.333 3 0.082 0 限制性因素 L 0.333 3 3.000 0 1.000 0 0.236 4
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表 7 限制性因素判断矩阵
Table 7. Judgment matrix of restrictive factor
限制性因素 L(CR=0.0015) L1 L2 L3 相对权重 W L1 1.000 0 3.000 0 8.000 0 0.681 6 L2 0.333 3 1.000 0 3.000 0 0.236 4 L3 0.125 0 0.333 3 1.000 0 0.082 0
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表 5 自然因素判断矩阵
Table 5. Judgment matrix of natural factor
自然因素 N(CR=0.037 8) N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 相对权重 W N1 1.000 0 2.000 0 7.000 0 4.000 0 2.000 0 3.000 0 5.000 0 0.312 9 N2 0.500 0 1.000 0 6.000 0 3.000 0 0.500 0 1.000 0 4.000 0 0.168 0 N3 0.142 9 0.166 7 1.000 0 0.500 0 0.200 0 0.333 3 1.000 0 0.039 0 N4 0.250 0 0.333 3 2.000 0 1.000 0 0.500 0 0.500 0 4.000 0 0.088 5 N5 0.500 0 2.000 0 5.000 0 2.000 0 1.000 0 3.000 0 4.000 0 0.218 8 N6 0.333 3 1.000 0 3.000 0 2.000 0 0.333 3 1.000 0 5.000 0 0.132 5 N7 0.200 0 0.250 0 1.000 0 0.250 0 0.250 0 0.200 0 1.000 0 0.040 2
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表 6 社会因素判断矩阵
Table 6. Judgment matrix of social factors
社会因素 S(CR=0.019 2) S1 S2 S3 S4 相对权重 W S1 1.000 0 0.333 3 0.500 0 3.000 0 0.171 5 S2 3.000 0 1.000 0 2.000 0 5.000 0 0.470 9 S3 2.000 0 0.500 0 1.000 0 4.000 0 0.284 0 S4 0.333 3 0.200 0 0.250 0 1.000 0 0.073 6
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图(2) / 表(7)
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