陜北能源化工基地生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)

劉玒玒，解建倉，張建龍

（西安理工大學(xué) 西北水資源與環(huán)境生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710048）

0 引 言

生態(tài)脆弱性是景觀或生態(tài)系統(tǒng)在特定時(shí)空尺度上相對(duì)于干擾而具有的敏感反應(yīng)和恢復(fù)狀態(tài)，它是生態(tài)系統(tǒng)的固有屬性在干擾作用下的表現(xiàn)［1］。至今，國內(nèi)外的生態(tài)脆弱性研究已較為成熟，Kamaljit［2］和 Mortberg［3］等人采用景觀生態(tài)學(xué)評(píng)估方法對(duì)城市化或農(nóng)林生態(tài)區(qū)生態(tài)脆弱性評(píng)估；王讓會(huì)［4］對(duì)新疆塔里木干旱地區(qū)生態(tài)脆弱性評(píng)估；鄭榮寶［5］對(duì)廣州市土地利用總體規(guī)劃與生態(tài)脆弱性的耦合分析研究；周丙娟［6］對(duì)鄱陽湖區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)研究，以上學(xué)者多從宏觀尺度上采用景觀生態(tài)學(xué)的敏感度指數(shù)和針對(duì)特殊位置相結(jié)合的統(tǒng)計(jì)分析方法。而本研究借助遙感、GIS和GPS技術(shù)深入到各評(píng)價(jià)類型區(qū)域，引入DARE權(quán)重計(jì)算法［7］和生態(tài)脆弱指數(shù)空間信息方法［8］計(jì)算每個(gè)柵格像元的脆弱度值，使評(píng)價(jià)單元尺度變小，評(píng)價(jià)值的可靠性增強(qiáng)，生態(tài)脆弱性空間布局更為清晰合理。

基地地處生態(tài)脆弱區(qū)和環(huán)境敏感區(qū)，其發(fā)展、特別是能源化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，必須堅(jiān)持生態(tài)保護(hù)和建設(shè)的方向，不能以犧牲和破壞生態(tài)系統(tǒng)及其服務(wù)功能為代價(jià)，特別要竭力保護(hù)林草植被，保護(hù)水源地和濕地，保護(hù)基本農(nóng)田和地下水。同時(shí)，還必須堅(jiān)持環(huán)境保護(hù)和治理的方向，重點(diǎn)控制SO2和COD的排放與治理，并注意控制CO2和氮氧化物的排放。建立生態(tài)環(huán)境區(qū)域和企業(yè)責(zé)任制。堅(jiān)持生態(tài)環(huán)境友好的方向，是治理生態(tài)脆弱性的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，必須長期不懈地堅(jiān)持下去。

1 研究區(qū)概況

陜北能源化工基地于1998年國家發(fā)展改革委員會(huì)正式批復(fù)確定，是中國唯一的國家級(jí)能源化工基地。陜北能源化工基地轄榆林、延安兩市，具體包括延安市的13個(gè)縣區(qū)；榆林市的12個(gè)縣區(qū)。總面積8．1×104km2，約占陜西省國土面積的45%。位于毛烏素沙漠南緣，北靈山、藥王山和黃龍山一線以北，地處 E107°15′～E110°14′、N34°33′～N39°34′之間，在黃河中游黃土高原腹地，東隔黃河與山西相望，西連甘肅、寧夏，北靠內(nèi)蒙古自治區(qū)，南接關(guān)中平原，是中國鄂爾多斯盆地的核心地帶。陜北地區(qū)屬干旱地區(qū)，年平均氣溫7～12℃，無霜期130d左右，年平均降水量500mm左右，人均水資源量為813m3，低于陜西省、全國的平均水平。

陜北地區(qū)生態(tài)脆弱性由來已久，對(duì)當(dāng)?shù)厝嗣竦纳詈蜕a(chǎn)產(chǎn)生了廣泛而深刻的影響。同時(shí)，勤勞而勇敢的陜北人民探索成功了無數(shù)與脆弱的生態(tài)系統(tǒng)相適應(yīng)的生活和生產(chǎn)方式，使得人民生活和生產(chǎn)得以正常進(jìn)行并持續(xù)發(fā)展。隨著生活水平不斷提高，貧困發(fā)生率與貧困深度不斷下降。這表明，歷史悠久的生態(tài)脆弱性對(duì)于陜北能源化工基地的可持續(xù)發(fā)展必將產(chǎn)生顯著而深遠(yuǎn)的影響，但同時(shí)也完全有可能鑄就具有陜北特色的區(qū)域可持續(xù)發(fā)展模式。

生態(tài)脆弱性 （Ecological Vulnerability）是涉及生態(tài)學(xué)、地理學(xué)、社會(huì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、災(zāi)害學(xué)、氣象學(xué)等多個(gè)學(xué)科的綜合性概念，是指生態(tài)受到外界干擾作用超出自身的調(diào)節(jié)范圍而表現(xiàn)出的對(duì)干擾的敏感程度［9］。一般來說，生態(tài)脆弱區(qū)具有敏感性強(qiáng)、穩(wěn)定性差；生態(tài)彈性小、抗干擾能力差；生態(tài)承載力低、環(huán)境容量小以及自然恢復(fù)能力差等特點(diǎn)［10］。當(dāng)前生態(tài)脆弱性研究涉及到社會(huì)系統(tǒng)，自然生態(tài)系統(tǒng)，以及社會(huì)—生態(tài)耦合系統(tǒng)三大類［11］。本文以陜北能源化工基地為研究對(duì)象，對(duì)該區(qū)域生態(tài)脆弱性現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，以便在理論和實(shí)踐上因地制宜，為合理實(shí)施生態(tài)恢復(fù)和建設(shè)提供參考。

2 研究方法

生態(tài)脆弱性研究一般經(jīng)過3個(gè)步驟［12］：①選擇建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；②確定指標(biāo)體系中各因子權(quán)重；③利用數(shù)學(xué)原理分析計(jì)算。陜北能源化工基地生態(tài)環(huán)境相對(duì)脆弱，特別是礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)難度較大；水資源較為短缺，水資源數(shù)量及污水排放的壓力較大，生態(tài)脆弱性十分明顯?；谶b感和GIS技術(shù)方法，采用DARE法和生態(tài)脆弱度評(píng)價(jià)方法并結(jié)合12個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行生態(tài)脆弱性綜合分析，反映基地各縣區(qū)生態(tài)脆弱性等級(jí)差異與空間格局特征，分析基地發(fā)展對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。

2．1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

針對(duì)研究區(qū)具體的生態(tài)環(huán)境問題，結(jié)合局地特征因素，按照科學(xué)性、代表性、綜合性、實(shí)用性、可行性原則，選取自然成因、社會(huì)成因和經(jīng)濟(jì)成因3個(gè)方面的12項(xiàng)指標(biāo)，構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，實(shí)現(xiàn)基地生態(tài)脆弱性指標(biāo)的量化，見圖1?；夭糠挚h區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)現(xiàn)狀值見表1。

圖1 生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig．1 Ecological vulnerability assessment index system

表1 基地部分縣區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)現(xiàn)狀值Table 1 Base portion of county area ecological environment vulnerability assessment index of value

2．2 指標(biāo)權(quán)重的確定

對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定采用Klee提出的DARE方法，具體步驟為：

1）對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行相鄰間的兩兩比較，如指標(biāo)Xn－1與X1同等重要，則Xn－1的暫定重要性系數(shù)Kn－1＝1，若Xn－1比X1重要1倍，則Kn－1＝2，其余類推。

2）計(jì)算修正系數(shù)。令K′＝1，指標(biāo)Xi的修正系數(shù)

表2 各指標(biāo)權(quán)重Table 2 Weight of each index

2．3 評(píng)價(jià)方法

由于陜北能源化工基地生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)沒有統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，各指標(biāo)量綱不同，故為了提高各指標(biāo)以及各縣域之間的可比性，需對(duì)原始指標(biāo)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，將連續(xù)指標(biāo)值或等級(jí)值都標(biāo)準(zhǔn)化在0～1之間。采用100km×100km網(wǎng)格將12個(gè)指標(biāo)空間單元標(biāo)準(zhǔn)化，最后得出全部的標(biāo)準(zhǔn)化處理數(shù)據(jù)，據(jù)此建立了指標(biāo)體系，可根據(jù)以下公式求得陜北能源化工基地生態(tài)脆弱度，公式為：

式中Xi為各指標(biāo)初始化之值；Wi為各指標(biāo)權(quán)重；G為縣區(qū)生態(tài)脆弱度。

采用上式計(jì)算出陜北能源化工基地各縣區(qū)的脆弱度G。參考王讓會(huì)［4］和周丙娟［6］等人的分類等級(jí)體系，并結(jié)合基地生態(tài)環(huán)境實(shí)際情況，將研究區(qū)脆弱度劃分為4級(jí)，即：強(qiáng)度脆弱區(qū)G≥0．75，Ⅳ級(jí)；較強(qiáng)脆弱區(qū)G為0．50～0．75，Ⅲ級(jí)；中度脆弱區(qū)G為0．25～0．50，Ⅱ級(jí)；輕度脆弱區(qū)G＜0．25。其中基地部分縣區(qū)生態(tài)脆弱度值見表3。

2．4 生態(tài)環(huán)境脆弱狀況分析

陜北能源化工基地地處生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)，根據(jù)其生態(tài)脆弱性指數(shù)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從表3數(shù)據(jù)可以看出，較強(qiáng)度脆弱區(qū)面積較大，主要集中在陜北丘陵溝壑區(qū)，這里地處黃土高原腹地，是陜北高原的主體部分，是黃河中游水土流失最嚴(yán)重的地區(qū)之一。

表3 基地部分縣區(qū)生態(tài)脆弱度值Table 3 Ecological frangibility degree value some counties of base

在自然因素方面，通過指標(biāo)權(quán)重值可以看出，多年平均降水量、人均水資源量、森林覆蓋率的數(shù)值較大，是影響研究區(qū)生態(tài)脆弱性的自然主導(dǎo)因子。陜北地區(qū)屬干旱半干旱大陸性季風(fēng)氣候，降雨多集中在夏季，多是暴雨形式，區(qū)內(nèi)蒸發(fā)強(qiáng)烈，水土資源極不平衡，因而水資源的需求量很大，但是由于：①境內(nèi)水污染嚴(yán)重，水質(zhì)很差；②千溝萬壑的地形條件決定了供水工程建設(shè)難且供水成本高；③水量年際年內(nèi)分配極不均勻，汛期河流來水量大，但河流泥沙量大難以開發(fā)利用；④受生態(tài)環(huán)境等因素的制約，地下水資源開發(fā)也受到限制。所以，實(shí)際可開發(fā)利用的較充足的水源很少，水資源開發(fā)利用條件總體不佳。

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素方面，GDP、人口密度的指標(biāo)權(quán)重值較大，是影響研究區(qū)生態(tài)脆弱性的社會(huì)經(jīng)濟(jì)主導(dǎo)因子。陜北各縣農(nóng)民人均純收入均遠(yuǎn)低于全國水平，35%的行政村尚未脫貧，貧困人口全省最多。陜北能源化工基地不僅縣域之間發(fā)展不平衡，而且同一縣域的不同區(qū)域發(fā)展也不均衡，主要表現(xiàn)在能源化工城鎮(zhèn)與其它城鎮(zhèn)差異，這種現(xiàn)象在資源富集縣區(qū)表現(xiàn)最為突出。因此需要加快新農(nóng)村建設(shè)，改善農(nóng)村生活生產(chǎn)條件。同時(shí)，積極實(shí)施扶貧開發(fā)戰(zhàn)略，提高農(nóng)民收入，切實(shí)減少貧困人口。

3 結(jié) 論

陜北地處生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)，能源化工基地的快速發(fā)展加大了該地區(qū)生態(tài)環(huán)境壓力。雖然近年來在退耕還林還草、整頓采煤采油秩序、推行文明礦區(qū)建設(shè)、科學(xué)治理污染等方面做了大量工作，但隨著更大規(guī)模的開發(fā)建設(shè)，環(huán)境污染和生態(tài)破壞的因素不斷增加，生態(tài)環(huán)境承載力面臨日益增長的壓力。為了防治生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化，有必要對(duì)基地生態(tài)脆弱性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。通過該項(xiàng)目研究，建立了陜北能源化工基地的生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)體系，并利用遙感和GIS技術(shù)，結(jié)合數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法完成了對(duì)基地范圍內(nèi)的生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)，結(jié)果表明基地生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行狀況較差，強(qiáng)度脆弱區(qū)占25．1%，較強(qiáng)度脆弱區(qū)占52．9%。為使陜北能源化工基地的生態(tài)環(huán)境朝著良性化的方向發(fā)展，根據(jù)生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)結(jié)果，從基地實(shí)際情況出發(fā)，重點(diǎn)加強(qiáng)礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)治理工程建設(shè)，提出了煤炭、石化等行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的概念，為陜北能源化工基地生態(tài)環(huán)境治理及生態(tài)可持續(xù)發(fā)展提供參考。

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