內(nèi)蒙古呼包鄂地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)——基于模糊綜合分析法

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內(nèi)蒙古呼包鄂地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)——基于模糊綜合分析法

羅 莎 莎，甄 江 紅*

(內(nèi)蒙古師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010022)

摘要：呼包鄂地區(qū)是內(nèi)蒙古最具活力的經(jīng)濟(jì)圈，近年來(lái)，呼包鄂地區(qū)生態(tài)環(huán)境發(fā)生不同的變化。本文選取自然資源環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境、生態(tài)破壞與環(huán)境污染、環(huán)境治理4個(gè)方面40個(gè)具體指標(biāo)，采用基于熵權(quán)的層次分析法計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重，運(yùn)用模糊綜合分析法對(duì)呼包鄂地區(qū)2012年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，并研究其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化原因。評(píng)價(jià)結(jié)果為：2012年，呼和浩特市和鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)處于優(yōu)，包頭市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)處于一般。

關(guān)鍵詞：呼包鄂地區(qū)；生態(tài)環(huán)境質(zhì)量；模糊綜合分析法；評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)即根據(jù)特定的目的，在遵循原則的前提下選擇具有代表性、可操作性、可比性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，運(yùn)用科學(xué)可行的方法，對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣程度進(jìn)行判別和分析[1]。以往的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)較多地集中于對(duì)某一污染源或環(huán)境污染問(wèn)題進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，近年來(lái)，開始形成以一些特定生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法對(duì)環(huán)境現(xiàn)狀、污染問(wèn)題、生態(tài)效應(yīng)進(jìn)行調(diào)查、監(jiān)測(cè)、定量分析與評(píng)價(jià)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)體系[2]。例如，萬(wàn)本太(2003)對(duì)中國(guó)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣度評(píng)價(jià)[3]、李崧(2006)將層次分析法應(yīng)用于黑龍江省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)研究[4]、冀曉東(2010)基于可變模糊集模型的區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)[5]等。

隨著工業(yè)化進(jìn)程的加速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)繁榮、科學(xué)進(jìn)步所帶來(lái)的生態(tài)破壞與環(huán)境惡化等嚴(yán)峻問(wèn)題使得人與自然的矛盾愈發(fā)尖銳，生態(tài)環(huán)境問(wèn)題日益受到人們的關(guān)注。同時(shí)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的好壞也影響著區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展與綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

內(nèi)蒙古呼包鄂地區(qū)是首都北京的前緣地帶，是重要的生態(tài)屏障，關(guān)系著中國(guó)華北和中部地區(qū)的生態(tài)環(huán)境安全。呼包鄂地區(qū)的生態(tài)環(huán)境本底比較脆弱，且近年來(lái)由于城市化和工業(yè)化進(jìn)程的加快，使得三市的生態(tài)環(huán)境受到不同程度的影響，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量發(fā)生了變化[2]。因此，探究其變化趨勢(shì)及原因，以便為政府相關(guān)部門提供決策支持，并保證呼包鄂地區(qū)繼續(xù)發(fā)揮帶頭作用，促進(jìn)內(nèi)蒙古地區(qū)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展成為當(dāng)前的緊迫任務(wù)。從已有的文獻(xiàn)資料看，關(guān)于內(nèi)蒙古或呼包鄂地區(qū)生態(tài)環(huán)境的研究主要有內(nèi)蒙古高原生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究、生態(tài)環(huán)境問(wèn)題及對(duì)策研究、生態(tài)環(huán)境退化現(xiàn)狀及對(duì)策研究、生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展研究、呼和浩特城市生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境評(píng)價(jià)與分析等[6-10]，但關(guān)于呼包鄂地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量方面的綜合分析甚少。因此，本文采用模糊綜合分析法，此方法的優(yōu)點(diǎn)是可將一些難以界定或定量的因素定量化，確定每個(gè)指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬度。以內(nèi)蒙古呼包鄂地區(qū)為研究對(duì)象，立足于呼包鄂地區(qū)實(shí)際情況，在生態(tài)環(huán)境質(zhì)量定量評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，分析影響生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化的原因以及工業(yè)化進(jìn)程與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的互動(dòng)機(jī)制，為實(shí)現(xiàn)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1研究區(qū)概況

內(nèi)蒙古自治區(qū)位于中華人民共和國(guó)的北部邊疆，由東北向西南斜伸，呈狹長(zhǎng)形。東西直線距離2400多公里，直線距離1700公里，全區(qū)總面積118.3萬(wàn)平方公里，占中國(guó)土地面積的12.3%，是中國(guó)第三大省區(qū)。氣候以溫帶大陸性季風(fēng)氣候?yàn)橹?，大興安嶺北段地區(qū)屬于寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候。內(nèi)蒙是中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展最快的省市區(qū)之一。邊境口岸眾多，與京津、東北、西北經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作關(guān)系密切。

2模型的建立

2.1　模糊綜合評(píng)價(jià)法

模糊綜合評(píng)價(jià)是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)。應(yīng)用模糊關(guān)系合成的原理，將一些邊界不清，不易定量的因素定量化，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的一種方法[11]，通過(guò)構(gòu)造等級(jí)模糊子集把反映被評(píng)事物的模糊指標(biāo)進(jìn)行量化(即確定隸屬度)，然后利用模糊變換原理對(duì)各指標(biāo)綜合[12]。

2.2　評(píng)價(jià)步驟

2.2.1確定評(píng)價(jià)對(duì)象的因素論域

p個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，u={u1，u2，…，up}。

2.2.2確定評(píng)價(jià)等級(jí)論域

v={v1，v2，…，vp}，即等級(jí)集合。每一個(gè)等級(jí)可對(duì)應(yīng)一個(gè)模糊子集。

2.2.3建立模糊關(guān)系矩陣R

通過(guò)建立隸屬函數(shù)確定出每個(gè)因素對(duì)評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬度。各評(píng)價(jià)指標(biāo)與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況變化由正向關(guān)系和逆向關(guān)系兩種，正向關(guān)系就是評(píng)價(jià)因子指標(biāo)增大時(shí)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況指數(shù)變大，逆向指標(biāo)的作用與正向指標(biāo)相反。

正向指標(biāo)的隸屬函數(shù)計(jì)算公式:

(公式1)

(公式2)

(公式3)

逆向指標(biāo)的隸屬函數(shù)計(jì)算公式:

(公式4)

(公式5)

(公式6)

式中 a1，a2，a3，a4，a5表示生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)值。由上式確定了指標(biāo)的隸屬度，進(jìn)而得到模糊關(guān)系矩陣 R。

rij表示 I 種指標(biāo)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量數(shù)值屬于第 J 類評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度。

2.2.4確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重集合

Wi={W1，W2，W3，…，Wn}，Wi為評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，滿足：

2.2.5建立模糊綜合評(píng)價(jià)模型

3評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與方法

3.1　構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及其標(biāo)準(zhǔn)

生態(tài)環(huán)境包括自然資源環(huán)境、社會(huì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)環(huán)境，它們相互作用、相互依賴、相互制約，組成了具有復(fù)雜性和整體性的生態(tài)環(huán)境。本文參考了城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、呼和浩特城市生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境評(píng)價(jià)與分析等[10,13-17]相關(guān)研究成果，遵循可比性、可代表性、可行性的原則，結(jié)合呼包鄂地區(qū)生態(tài)環(huán)境的實(shí)際狀況，從自然資源環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境、生態(tài)破壞與環(huán)境污染、環(huán)境治理四個(gè)層面，人口結(jié)構(gòu)、城市環(huán)境、城市綠化、生產(chǎn)效率、可持續(xù)性等方面構(gòu)建了生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1)。

按照環(huán)境生態(tài)學(xué)理論，生態(tài)環(huán)境是支撐人類生命系統(tǒng)的整個(gè)自然系統(tǒng)的總稱，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量是指在一個(gè)具體的時(shí)間和空間范圍內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)的總體和部分生態(tài)環(huán)境因子的組合對(duì)人類生存及社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的適宜程度[18]。由于評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)體系復(fù)雜，且因地而異，需要分層次進(jìn)行，而我國(guó)目前生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)尚處于探索階段，無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。因此本文依據(jù)國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界的相關(guān)研究成果以及廣泛應(yīng)用的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)劃分，將生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)分為優(yōu)、良、一般、較差、差五個(gè)等級(jí)，并考慮到呼包鄂地區(qū)的氣候、土地、人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、工業(yè)排放量等，得出各評(píng)價(jià)指標(biāo)的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值(表1)。

3.2　評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定

層次分析法(Analytic Hierarchy Process,簡(jiǎn)稱為AHP)是美國(guó)著名運(yùn)籌學(xué)家Thomas L.Saty教授于20世紀(jì)70年代中期提出的一種系統(tǒng)分析方法，是一種廣泛的綜合決策方法，但其中的權(quán)重是由主觀確定的，缺乏一定的客觀性。因此本文在指標(biāo)權(quán)重的確定中引入熵，將主觀與客觀相結(jié)合，得到更加符合實(shí)際情況的熵權(quán)。

表1：呼包鄂地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及其權(quán)重

4計(jì)算過(guò)程

4.1　數(shù)據(jù)來(lái)源

本文選用指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)主要來(lái)源于《內(nèi)蒙古統(tǒng)計(jì)年鑒》(2012)、《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》(2012)和《呼和浩特市經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》(2012)、《包頭市統(tǒng)計(jì)年鑒》(2012)、《鄂爾多斯市統(tǒng)計(jì)年鑒》(2012)。

4.2　單項(xiàng)指標(biāo)隸屬度的計(jì)算

采用上述模糊綜合評(píng)判的數(shù)學(xué)模型以呼和浩特市為例進(jìn)行生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，利用各指標(biāo)測(cè)度值和各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值(表1) ，分別計(jì)算得到呼和浩特市各指標(biāo)的隸屬度。即判斷矩陣R1、R2、R3、R4。

4.3　綜合評(píng)定

B=WR=│0.3200，0.1456，0.3060，0.1030，0.1251│，其中R=│R1，R2，R3，R4│T。

根據(jù)最大隸屬度原則，選取向量B中最大的分量。

根據(jù)相同的計(jì)算，可得包頭市和鄂爾多斯市的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果(表2)。

表2：呼包鄂三市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)

5生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)分析

通過(guò)模糊綜合分析法得出，2012年呼和浩特市和鄂爾多斯市的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量處于等級(jí)優(yōu)，包頭市的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量處于等級(jí)一般。

呼和浩特市近年來(lái)城市發(fā)展速度較快，大力開發(fā)和利用資源，工業(yè)化水平領(lǐng)先于自治區(qū)其他盟市，煤炭產(chǎn)量大幅度上升，使單位GDP能耗、電耗持續(xù)增高，一定程度上破壞了生態(tài)環(huán)境的平衡，帶來(lái)了一系列環(huán)境污染問(wèn)題，但政府在意識(shí)到保護(hù)環(huán)境的重要性后，大力推廣節(jié)能減排，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，整頓落后產(chǎn)業(yè)，提高區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)力，使生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有了較大的改善，工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)在一定程度上達(dá)到了平衡。

包頭市是著名的草原鋼城，工業(yè)發(fā)展歷史相對(duì)久遠(yuǎn)，但由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，工業(yè)化過(guò)程排出的工業(yè)廢物嚴(yán)重污染環(huán)境，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量開始下降，同時(shí)滯后的觀念也使生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的下降與工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展形成鮮明對(duì)比。

鄂爾多斯市的高耗能產(chǎn)業(yè)發(fā)展近幾年逐漸穩(wěn)定，規(guī)模增大，技術(shù)設(shè)備先進(jìn)化，帶來(lái)的工業(yè)結(jié)構(gòu)合理以及經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，使得鄂爾多斯市有足夠的經(jīng)濟(jì)實(shí)力治理環(huán)境，對(duì)耗能高、工業(yè)廢棄物排放量大、產(chǎn)值低的行業(yè)進(jìn)行了大力整頓，響應(yīng)國(guó)家重視環(huán)境保護(hù)的潮流，表現(xiàn)為建成區(qū)綠化覆蓋率大幅度提高，單位GDP能耗、電耗、水耗有很大程度的下降等，使其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量得到明顯的改善。

6結(jié)論

本文基于生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的理論與實(shí)際，構(gòu)建了生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用層次分析法及模糊綜合分析法對(duì)呼包鄂地區(qū)2012年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)與分析。評(píng)價(jià)結(jié)果為：2012年呼和浩特市和鄂爾多斯市的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量處于等級(jí)優(yōu)，包頭市的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量處于等級(jí)一般。

本文所用的模糊綜合分析法雖然可將一些難以界定或定量的因素定量化，確定每個(gè)指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬度，從而得出更為準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)結(jié)果。但是，這種方法只能就某一年份的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，無(wú)法進(jìn)行一個(gè)時(shí)間序列的分析，得出城市的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的變化趨勢(shì)，從而進(jìn)行前后對(duì)比，探究更為具體的原因。

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The Evaluation of Eco-environmental Quality of HubaoE Area in Inner Mongolia Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation Method

LUO Sha-sha,ZHEN Jiang-hong

(College of Geography Science, Inner Mongolia Normal University, Huhhot 0100222, China)

Abstract:HubaoE area is the most dynamic economic circle in Inner Mongolia,with the influence of urbanization and industrialization,eco-environment of HubaoE area has suffered the influence in different level.This article selects four aspects as evaluation indexes,includes the natural resources, social economic’s environment, ecological destruction and environmental pollution, environmental governance.the index weight is obtained by AHP,and using fuzzy comprehensive evaluation to evaluate eco-environmental quality of HubaoE area in 2012,and study the variational reasons of the eco-environment quality.The results of evaluation show that:Huhhot and Ordos’s eco-environmental quality is the excellent ,and Baotou city’s is medium.

Key words:HubaoE area;eco-environmental quality;fuzzy comprehensive evaluation;the evaluation index system

中圖分類號(hào)：X321

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-1869(2015)02-0036-05

作者簡(jiǎn)介：羅莎莎(1990-)，女，福建省龍巖市人，碩士，研究方向：城市與區(qū)域發(fā)展。

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41261109)，內(nèi)蒙古自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2012MS0617)，內(nèi)蒙古師范大學(xué)研究生科研創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目(CXJJS14073)。

收稿日期：2014-11-15