P-S-R 模型在海河流域濕地生態(tài)安全評價中的應(yīng)用

戶 超,王洪翠,羅 陽

(1.河海大學(xué)水利水電學(xué)院,江蘇南京 210098;2.海河水利委員會, 天津 300170)

近年來,隨著海河流域社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,其生態(tài)環(huán)境問題,尤其是濕地環(huán)境不斷惡化,嚴(yán)重威脅著流域社會經(jīng)濟(jì)的健康和可持續(xù)發(fā)展,而人們在濕地環(huán)境安全意識方面還相當(dāng)薄弱。因此,科學(xué)度量海河流域內(nèi)濕地的生態(tài)安全現(xiàn)狀,建立和完善生態(tài)環(huán)境安全預(yù)警及其機(jī)制,成為當(dāng)前流域健康全面發(fā)展的一項緊迫任務(wù)。

海河流域濕地資源豐富,遍布于流域內(nèi)各處,類型多樣,包括濱海、河流、湖泊、沼澤、庫塘等5 類16型,具有重要的保護(hù)和科研價值。經(jīng)調(diào)查,全流域濕地面積為87.97 萬hm2,占流域面積的2.77%[1-2]。

生態(tài)安全的概念自提出以來,已經(jīng)應(yīng)用到區(qū)域土地、農(nóng)業(yè)、自然保護(hù)區(qū)、城市、旅游風(fēng)景區(qū)等方面,研究主要集中在生態(tài)安全的評述與評價等方面[3-9]。目前,關(guān)于濕地生態(tài)安全的研究相對較少,還沒有提出完整的濕地生態(tài)安全評價指標(biāo)體系和評價模型。我國僅扎龍濕地、洪湖濕地等開展過生態(tài)安全評價研究[10-14]。筆者在海河流域濕地普查和重點(diǎn)濕地調(diào)查的基礎(chǔ)上,以白洋淀、七里海等海河流域10 個重要濕地為研究對象,應(yīng)用P-S-R 模型對海河流域重要濕地進(jìn)行生態(tài)安全評價,為合理配置流域內(nèi)濕地資源,維持濕地生態(tài)功能,確定濕地水質(zhì)狀況提供科學(xué)數(shù)據(jù),并為今后濕地資源的保護(hù)、管理和可持續(xù)開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和城市建設(shè)的擴(kuò)大,大量未經(jīng)處理的“三廢”、生活污水和化肥、農(nóng)藥等有害物質(zhì)直接向濕地水體排放,嚴(yán)重污染河湖水體,對濕地生物多樣性造成嚴(yán)重破壞。海河流域濕地安全狀況堪憂。選取海河流域10 個重要濕地進(jìn)行評價,參加評價的重要濕地的自然狀況見表1。

表1 海河流域重點(diǎn)濕地自然狀況

2 生態(tài)安全的概念

生態(tài)安全是指一個區(qū)域生存和發(fā)展所需的生態(tài)環(huán)境處于不受或少受破壞的狀態(tài),即自然生態(tài)環(huán)境既能夠滿足人類的持續(xù)生存和發(fā)展的需要,又不損害自然生態(tài)環(huán)境的潛力[15]。它包括兩方面的含義：①在外界不利因素的作用下,人與自然不受損傷、侵害或威脅,人類社會的生存發(fā)展能夠持續(xù),自然生態(tài)系統(tǒng)能夠保持健康和完整;②生態(tài)安全的實現(xiàn)是一個動態(tài)過程,需要通過脆弱性的不斷改善,實現(xiàn)人與自然處于健康和有活力的客觀保障條件[16]。

所謂濕地生態(tài)安全是指維持濕地生態(tài)過程的連續(xù)性、濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和濕地生態(tài)系統(tǒng)功能的完整性[17]。足夠的濕地面積、多樣化的濕地類型、豐富的物種、較少的人類干擾和完善的法律制度等是濕地安全的基礎(chǔ)和濕地功能得以發(fā)揮的條件。生態(tài)安全評價是對生態(tài)系統(tǒng)完整性以及各種風(fēng)險下維持其健康的可持續(xù)能力的識別與判斷研究[18]。

3 評價指標(biāo)體系

3.1 評價指標(biāo)選擇的原則

為了客觀、全面、科學(xué)地衡量濕地生態(tài)安全狀況,在研究和確定濕地生態(tài)安全評價指標(biāo)體系及其評價方法時,要遵循科學(xué)性、全面性、獨(dú)立性、可行性、可操作性和可比性等原則[10]。

3.2 評價指標(biāo)的選取

根據(jù)P-S-R 模型,結(jié)合目前國內(nèi)外有關(guān)生態(tài)安全評價的各種方法[6-7,19],按照層次分析法,將海河流域濕地生態(tài)安全評價指標(biāo)體系歸納為以下3 個層次指標(biāo)結(jié)構(gòu)體系：①目標(biāo)層,以海河流域濕地生態(tài)安全指數(shù)I 作為目標(biāo)層,以綜合表征海河流域重要濕地生態(tài)安全狀況。②準(zhǔn)則層,為實現(xiàn)安全評價所涉及的項目。以壓力層(A1)、狀態(tài)層(A2)、響應(yīng)層(A3)作為準(zhǔn)則層。③指標(biāo)層,由可直接度量的指標(biāo)構(gòu)成,包括：壓力層中的人類干擾指數(shù)、區(qū)域開發(fā)指數(shù)等4 個指標(biāo);狀態(tài)層中降水量、生物多樣性指數(shù)等5 個指標(biāo),響應(yīng)層中水量調(diào)度、濕地保護(hù)意識等4 個指標(biāo)。這13 個指標(biāo)構(gòu)成海河流域重要濕地生態(tài)安全評價指標(biāo)體系。

海河流域重要濕地生態(tài)安全評價體系見表2。

表2 海河流域重點(diǎn)濕地生態(tài)安全評價指標(biāo)體系及其權(quán)重

4 評價方法與步驟

4.1 指標(biāo)權(quán)重的確定

采用特爾菲法與層次分析法相結(jié)合來確定權(quán)重,即專家小組對海河流域重要濕地生態(tài)安全評價指標(biāo)體系相互間的相對重要性進(jìn)行兩兩互判,構(gòu)建判斷矩陣,計算出各評價指標(biāo)的權(quán)重,若通過一致性檢驗,則該賦分權(quán)重相對合理, 若未通過一次性檢驗,則需重新兩兩互判。計算過程如下。

a.根據(jù)確定的指標(biāo)體系及它們之間的相互關(guān)系,分別構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣。

矩陣1 O-A

矩陣2 A1-B

矩陣3 A2-B

矩陣4 A3-B

b.運(yùn)用DPS v5.02 專業(yè)版計算所得的最大特征值λmax、層次單排序及一致性檢驗結(jié)果見表3。由表3 可知,計算所得的CR均小于0.10,通過一致性檢驗,計算得到的特征向量可作為權(quán)重。由此可得出指標(biāo)層所有指標(biāo)相對于目標(biāo)層的權(quán)重(表2)。

4.2 指標(biāo)閾值的選擇

由于目前我國環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)體系不健全,筆者所采用的標(biāo)準(zhǔn)基本上都是從其他生態(tài)功能區(qū)借鑒來的,主要來源于國家、行業(yè)和地方規(guī)定的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn),背景或本底標(biāo)準(zhǔn),類比標(biāo)準(zhǔn),生態(tài)建設(shè)目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn),專家經(jīng)驗值,等等。

表3 矩陣單排序計算結(jié)果

4.3 濕地生態(tài)安全度的計算

按照計算得出海河流域重要濕地生態(tài)安全評價指標(biāo)體系中各級指標(biāo)權(quán)重,采用下列公式計算出海河流域濕地生態(tài)安全度的等級：

式中：Wi為第i 個指標(biāo)在指標(biāo)體系中的權(quán)重;Xi為單因子指標(biāo)的得分;i 為濕地生態(tài)安全體系中指標(biāo)數(shù)。

海河流域重要濕地生態(tài)安全狀況依據(jù)濕地生態(tài)安全得分劃分為極度預(yù)警(0 ≤I ≤2)、中度預(yù)警(2 ＜I ≤4)、預(yù)警(4 ＜I ≤6)、比較安全(6 ＜I ≤8)、安全(8＜I ≤10)等5 個等級。

5 海河流域重要濕地生態(tài)安全評價

運(yùn)用上述的評價方法,首先對海河流域重要濕地生態(tài)安全評價指標(biāo)進(jìn)行兩兩互判,通過一致性檢驗后作為各指標(biāo)權(quán)重,計算各濕地生態(tài)安全指數(shù),確定濕地的生態(tài)安全狀況,結(jié)果見表4。

由表4 可見,海河流域重要濕地生態(tài)安全狀況不容樂觀,參加評價的10 個重點(diǎn)濕地有9 個處于預(yù)警狀態(tài),1 個處于中度預(yù)警狀態(tài)(大浪淀的生態(tài)安全指數(shù)僅為3.8340)。參評的10 個濕地生態(tài)安全指數(shù)由大到小依次為：大黃堡洼、唐海、七里海、衡水湖、海興、野鴨湖、北大港、南大港、白洋淀、大浪淀。海河流域濕地整體生態(tài)安全狀況有向中度預(yù)警甚至極度預(yù)警狀態(tài)惡化的趨勢,亟須加強(qiáng)對濕地的保護(hù)和管理。

表4 海河流域重要濕地生態(tài)安全評價結(jié)果

表5 海河流域重要濕地不同準(zhǔn)則層貢獻(xiàn)率 %

在海河流域10 個重要濕地中,壓力層、狀態(tài)層、響應(yīng)層的指標(biāo)貢獻(xiàn)率不盡相同(表5)。

由表5 可見,海河流域10 個重要濕地的3 個準(zhǔn)則層中,以壓力層的貢獻(xiàn)率最高。以野鴨湖濕地為例,壓力層貢獻(xiàn)率高達(dá)65.5%;而各指標(biāo)層中,壓力層的濕地受威脅狀況和區(qū)域開發(fā)指數(shù)指標(biāo)、狀態(tài)層的水資源量與生物多樣性指數(shù)指標(biāo)、響應(yīng)層的濕地保護(hù)意識和政策法規(guī)的貫徹力度指標(biāo)的貢獻(xiàn)率相對較高。這主要是因為由于此前對濕地的重要性認(rèn)識不足,濕地保護(hù)意識極其淡薄, 又無正規(guī)的管理渠道,加之受經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)使,對濕地資源長期過度開發(fā),普遍存在濕地生態(tài)系統(tǒng)退化,生物多樣性喪失,天然濕地面積急劇減少,濕地功能和效益不斷下降等現(xiàn)象。

近年來,海河水利委員會一直把水生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)作為流域治理的首要目標(biāo)和工作主線,開展了白洋淀、衡水湖等重點(diǎn)濕地生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工作,啟動“保護(hù)白洋淀行動計劃”;加強(qiáng)七里海、衡水湖、南大港等濕地的監(jiān)測、保護(hù)和相機(jī)補(bǔ)水輸水工作;堅持力所能及地優(yōu)化調(diào)度流域有限的水資源,通過補(bǔ)水、輸水、洪水資源化等措施,力爭讓平原主要干涸河道保持濕潤,改善部分污染嚴(yán)重河道的水質(zhì),努力打造“濕潤海河,清潔海河”,合理配置流域內(nèi)濕地資源,減少人為脅迫造成的濕地生態(tài)脆弱性,減緩濕地的退化趨勢,重點(diǎn)加強(qiáng)對周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生的污染的治理,提高資源的利用率,對海河流域濕地進(jìn)行更有效的保護(hù)。

6 結(jié) 語

應(yīng)用P-S-R 模型,從壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3 個方面構(gòu)建海河流域重點(diǎn)濕地生態(tài)安全評價的指標(biāo)體系。以生態(tài)安全理論為基礎(chǔ),對海河流域內(nèi)10 個重要濕地進(jìn)行生態(tài)安全評價,得出海河流域重要濕地生態(tài)安全狀況不容樂觀的結(jié)論,10 個重點(diǎn)濕地中9 個處于預(yù)警狀態(tài),1 個處于中度預(yù)警狀態(tài)。因此,為進(jìn)一步促進(jìn)海河流域濕地的健康、持續(xù)發(fā)展,必須重視海河流域濕地生態(tài)安全建設(shè),改善在其開發(fā)利用過程中存在的不合理狀況,制止或控制建設(shè)性的破壞,增強(qiáng)生態(tài)安全意識,做好環(huán)境的生態(tài)監(jiān)測和生態(tài)恢復(fù),建立健全生態(tài)安全預(yù)警系統(tǒng)。

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