基于層次分析法的礦糧復(fù)合區(qū)生態(tài)環(huán)境影響評價
——以相山鈾礦為例

宋振江，楊 俊?，李 爭

（1.東華理工大學(xué)測繪工程學(xué)院，江西 南昌 330013；2.流域生態(tài)與地理環(huán)境監(jiān)測國家測繪地理信息局重點實驗室，江西 南昌 330013；3.東華理工大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，江西 南昌 330013）

基于層次分析法的礦糧復(fù)合區(qū)生態(tài)環(huán)境影響評價
——以相山鈾礦為例

宋振江1，2，楊 俊1，2?，李 爭3

（1.東華理工大學(xué)測繪工程學(xué)院，江西 南昌 330013；2.流域生態(tài)與地理環(huán)境監(jiān)測國家測繪地理信息局重點實驗室，江西 南昌 330013；3.東華理工大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，江西 南昌 330013）

該研究的目的在于測算當(dāng)前相山鈾礦區(qū)域的相關(guān)生態(tài)環(huán)境指標(biāo)值，通過構(gòu)造評價模型來反映相山鈾礦這一典型礦糧復(fù)合區(qū)的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，進(jìn)而為相關(guān)政策制定提供依據(jù).運(yùn)用了層次分析法、M（·，＋）—加權(quán)平均模型來構(gòu)造綜合評價模型.選取農(nóng)民人均年純收入、土地產(chǎn)出率、經(jīng)濟(jì)效用、單位GDP能耗、生物豐度指數(shù)、土地退化指數(shù)、環(huán)境質(zhì)量指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、景觀自然性等作為綜合評價指標(biāo).研究結(jié)果顯示：相山鈾礦生態(tài)綜合指數(shù)值為0.597 5，說明該研究區(qū)域生態(tài)質(zhì)量一般，生態(tài)環(huán)境受到一定破壞，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有變化，但尚可維持基本功能，受干擾后易惡化，生態(tài)問題顯現(xiàn)，生態(tài)災(zāi)害時有發(fā)生.研究表明，礦糧復(fù)合區(qū)經(jīng)過多年的工礦開采致使生態(tài)環(huán)境脆弱，區(qū)域生態(tài)環(huán)境遭到破壞，而這一地區(qū)的整治要從經(jīng)濟(jì)發(fā)展、區(qū)域環(huán)境保護(hù)、區(qū)域景觀生態(tài)保護(hù)、社會概況等方面綜合考慮.與此同時，政府應(yīng)制定相應(yīng)的政策保障以減輕或延緩區(qū)域生態(tài)破壞.并且政府與有關(guān)各方應(yīng)尋求有效的利益協(xié)同機(jī)制實現(xiàn)共贏，從而使生態(tài)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展有機(jī)協(xié)調(diào)，進(jìn)而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展.

礦糧復(fù)合區(qū)；生態(tài)環(huán)境影響；層次分析法；綜合評價

隨著經(jīng)濟(jì)社會的高速發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展理念在礦糧復(fù)合區(qū)內(nèi)逐漸貫徹深化，傳統(tǒng)的粗放式采礦與農(nóng)地保護(hù)之間的沖突愈發(fā)突出，采礦產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣日益吞噬著良田，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到威脅，農(nóng)民權(quán)利嚴(yán)重受損，人地矛盾愈發(fā)突出.當(dāng)前，國內(nèi)學(xué)者主要圍繞礦區(qū)農(nóng)田污染與污染防治［1］、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)［2－3］、耕地演變［4－5］等方面進(jìn)行研究，大量的研究發(fā)現(xiàn)，礦糧復(fù)合區(qū)等區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)狀況評價是從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會、技術(shù)等多個方面出發(fā)的.付梅臣等［1］從農(nóng)田恢復(fù)工程與固體廢物處理技術(shù)角度出發(fā)對礦糧復(fù)合區(qū)進(jìn)行生態(tài)治理，李園園［2］、呂鵬等［3］運(yùn)用了全排列多邊形綜合圖示指標(biāo)法對礦糧復(fù)合區(qū)進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)健康評價，宋瑩等［4］、石秀偉等［5］從礦糧復(fù)合區(qū)耕地演變預(yù)測信息系統(tǒng)進(jìn)行研究，但這些研究關(guān)于生態(tài)影響評價指標(biāo)的整體性有待深入研究，并未能深入某一專門礦糧復(fù)合區(qū)進(jìn)行研究，因此文章從生態(tài)環(huán)境影響的整體性出發(fā)，針對鈾礦—糧復(fù)合區(qū)進(jìn)行研究，通過對相山鈾礦職工、農(nóng)戶的調(diào)查數(shù)據(jù)，從經(jīng)濟(jì)發(fā)展、區(qū)域環(huán)境保護(hù)、區(qū)域景觀生態(tài)保護(hù)、社會概況等方面對此類具有放射性污染的礦糧復(fù)合區(qū)進(jìn)行生態(tài)環(huán)境影響評價，以期為土地整治提供依據(jù)，提高該區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè).

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

相山鈾礦田位于贛中地區(qū)，撫州市西南部的樂安縣與崇仁縣的行政區(qū)劃交匯處，地理坐標(biāo)115°46′24″～116°3′30″E，27°27′1″～27°38′12″N（如圖1所示）.該鈾礦田曾是亞洲最大的鈾礦，該區(qū)域礦糧交錯，并且存在山多平原少的矛盾.與此同時，鈾礦井下作業(yè)做成當(dāng)?shù)夭糠滞恋卮嬖谖廴?、塌陷的問題，以及產(chǎn)生諸多社會影響，因此其屬于典型的礦糧復(fù)合區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與農(nóng)民權(quán)利保護(hù)亟需保障的區(qū)域，選取這一區(qū)域作為研究范圍具有典型意義.

1.2 研究方法

圖1 研究區(qū)域示意圖Fig.1 Traffic position schemes

基于文章所研究的礦糧復(fù)合區(qū)的地域特征，文章采用改進(jìn)的層次分析法進(jìn)行生態(tài)環(huán)境影響評價.層次分析法 （analytic hierachy process，簡寫AHP）適用于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、決策準(zhǔn)則較多而且不以量化的決策問題，而文章所探討的問題正適于此，結(jié)合生態(tài)環(huán)境影響的復(fù)雜性與模糊性，將各因素分層，采用改進(jìn)的層次分析法運(yùn)用Matlab編程進(jìn)行綜合評價［6－7］.層次分析法模型的層次結(jié)構(gòu)通常分為三層：①目標(biāo)層：即模型分析所要達(dá)到的目標(biāo)或結(jié)果，文章所要解決的目標(biāo)是對生態(tài)系統(tǒng)狀況進(jìn)行影響評價；②準(zhǔn)則層：涵蓋了為實現(xiàn)研究目標(biāo)所涉及的一些中間環(huán)節(jié)，其起著控制范圍的作用，文章選取經(jīng)濟(jì)發(fā)展、區(qū)域環(huán)境保護(hù)、區(qū)域景觀生態(tài)保護(hù)、社會概況等4個指標(biāo)；③方案層：包含了對生態(tài)環(huán)境影響的評價指標(biāo)，是最終做出決策的依據(jù).模型將這些元素分成4組，再將4組中的指標(biāo)劃分為18個因素，下一層受上一層支配，形成了一個遞進(jìn)層次［8］（各指標(biāo)如圖2所示）.

圖2 生態(tài)系統(tǒng)狀況層次分析模型Fig.2 The analytic hierarchy process model of ecological system status

2 模型確定權(quán)重

2.1 構(gòu)造判斷矩陣

當(dāng)前層次上的因素為 C1，C2，C3，C4，相關(guān)的上一層因素為生態(tài)系統(tǒng)狀況G，則可針對因素G，對所有因素C1，C2，C3，C4進(jìn)行兩兩比較，得到數(shù)值cij，其定義和解釋如表1所示．

記C＝（cij）n×n，則C為因素C1，C2，…，C4相應(yīng)于上一層因素G的判斷矩陣，記最大特征值為λmax，屬于λmax的標(biāo)準(zhǔn)化的特征向量為w＝（w1，w2，…，wn）T，則可求出準(zhǔn)則層的經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)、區(qū)域環(huán)境保護(hù)指標(biāo)、區(qū)域景觀生態(tài)指標(biāo)、社會概況指標(biāo)的權(quán)重值分別為0．2769、0．305 0、0．305 0、0．113 1（如表2所示），亦能求出方案層權(quán)重（如表3所示）．

2.2 一致性檢驗

表1 1～9標(biāo)度的含義Tab.1 The meanings of 1－9 scales

表2 準(zhǔn)則層權(quán)重Tab.2 The weight of criterion tier

表3 方案層權(quán)重Tab.3 The weight of project tier

表4 RI的值Tab.4 The value of RI

3 生態(tài)評價體系構(gòu)建

生態(tài)評價體系的構(gòu)建前提是評價標(biāo)準(zhǔn)的識別，通過實地調(diào)研及文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)農(nóng)民人均年純收入等指標(biāo)適宜該區(qū)域生態(tài)影響評價之需.其中，農(nóng)民人均年純收入指標(biāo)源于崇仁縣政府的統(tǒng)計調(diào)查的歷年數(shù)據(jù)，2009－2014年農(nóng)民人均年純收入分別為6 297元／人、7198元／人、8537元／人、9132元／人、11103元／人、11050元／人，則當(dāng)前年人均純收入11050元／人.

研究區(qū)域土地產(chǎn)出率指標(biāo)為單位土地GDP，結(jié)合統(tǒng)計數(shù)據(jù)得出該區(qū)域平均土地產(chǎn)出率為6.34.經(jīng)濟(jì)效用指經(jīng)濟(jì)所能夠滿足人的欲望的能力評價，或者說，其指研究區(qū)域內(nèi)居民在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中所感受到的滿足程度.

單位GDP能耗指標(biāo)的公式為：

其中研究區(qū)域2009—2012年單位GDP能耗分別為0.806噸標(biāo)準(zhǔn)煤／萬元、0.550噸標(biāo)準(zhǔn)煤／萬元、0.543噸標(biāo)準(zhǔn)煤／萬元、0.536噸標(biāo)準(zhǔn)煤／萬元，該指標(biāo)的可比實例選取2013年數(shù)據(jù)0.53噸標(biāo)準(zhǔn)煤／萬元.

生物豐度指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、水網(wǎng)密度指數(shù)、土地退化指數(shù)、環(huán)境質(zhì)量指數(shù)指標(biāo)等來源于《江西省生態(tài)環(huán)境狀況評價報告》、《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838－2002）［9］、《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（修訂）》（GB 15618－2008）［10］、《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095－1996）［11］.

人口密度指標(biāo)基于研究區(qū)域的人口密度為標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)為243人／km2.由統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)可知研究區(qū)域平均人居耕地占有面積為0.159人／公頃、平均文化程度（高中及以上）為23.31%.

表5 評分標(biāo)準(zhǔn)Tab.5 Standard for evaluation

其中經(jīng)濟(jì)效用、生物豐度指數(shù)、土地退化指數(shù)、環(huán)境質(zhì)量指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、景觀自然性、物種多樣性、土地適宜性、水網(wǎng)密度指數(shù)、人均耕地占有面積、文化程度指標(biāo)及其等級如表6所示.

表6 部分生態(tài)評價指標(biāo)及其等級說明［12－14］Tab.6 Some ecological evaluation index and degree statement［12－14］

由前述層次分析模型可知各生態(tài)影響因素權(quán)重及評分指標(biāo)，根據(jù)上述原理和方法，運(yùn)用德爾菲法進(jìn)行專家打分，打分標(biāo)準(zhǔn)如表5、6所示，各表的權(quán)重計算結(jié)果與各項指標(biāo)的專家打分值如表7所示.

表7 相山某鈾礦礦糧復(fù)合區(qū)生態(tài)影響評價指標(biāo)體系［15］Tab.7 The target system of ecological impact assessment on Xiangshan Uranium－Grain mixed zone

4 基于M（·，＋）－加權(quán)平均模型的綜合評價

田輝等（2012年）［15］、楊晶等（2007年）［16］、衡景梅等（2004年）［17］采用綜合評價指數(shù)（ECI），文章將綜合評價指標(biāo)結(jié)合模糊評價進(jìn)行研究，采用M（·，＋）－加權(quán)平均模型運(yùn)用于其中，則：

式中：ECI表示生態(tài)綜合評價指數(shù)；Ii表示單項指標(biāo)評分值；wi表示評價指標(biāo)i的權(quán)重；n表示評價指標(biāo)數(shù)．

據(jù)表8的綜合指標(biāo)數(shù)值和表9的等級劃分依據(jù)可知，相山鈾礦生態(tài)綜合指數(shù)值為0.5975，說明該研究區(qū)域生態(tài)質(zhì)量一般，生態(tài)環(huán)境受到一定破壞，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有變化，但依舊可維系基本功能，受干擾后易惡化，生態(tài)問題顯現(xiàn)，生態(tài)災(zāi)害將時有發(fā)生.高污染、高耗能等粗放型經(jīng)濟(jì)活動造成降級水平低靡的惡性循環(huán)，區(qū)域環(huán)境保護(hù)任重而道遠(yuǎn)，生物豐度降低、土地退化等問題愈發(fā)突出，區(qū)域景觀生態(tài)面臨威脅，人口密度、水網(wǎng)密度、人均耕地占有面積、文化程度的不利地位亦是研究區(qū)域生態(tài)綜合指數(shù)值偏低的重要動因.通過實地調(diào)研也發(fā)現(xiàn)存在同樣的問題.因此對該區(qū)域的治理刻不容緩，應(yīng)當(dāng)施加工程措施對該區(qū)域進(jìn)行土地整理復(fù)墾，使之在生態(tài)環(huán)境得以保護(hù)的前提下實現(xiàn)對農(nóng)民權(quán)利的保護(hù).

表8 綜合指標(biāo)數(shù)值Tab.8 Comprehensive index value

表9 等級劃分Tab.9 Class grading

5 結(jié)語

根據(jù)基于層次分析法的生態(tài)綜合評價方法，通過對相山鈾礦的研究發(fā)現(xiàn)，該礦糧復(fù)合區(qū)由于受采礦的影響造成了一定程度的環(huán)境污染，影響了區(qū)域生態(tài)環(huán)境的健康，造成了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)一定程度上受損，損害了農(nóng)民的權(quán)利，降低了采礦經(jīng)濟(jì)的社會效益.文章運(yùn)用層次分析法從定性和定量的角度出發(fā)，結(jié)合模糊性與差異性對該區(qū)域進(jìn)行系統(tǒng)的生態(tài)評價，通過綜合指標(biāo)數(shù)值確定研究區(qū)域的生態(tài)環(huán)境狀況，研究成果以期為生態(tài)環(huán)境保護(hù)和農(nóng)民權(quán)利保護(hù)同礦產(chǎn)開發(fā)的博弈奠定基礎(chǔ)，為國家制定礦糧復(fù)合區(qū)經(jīng)濟(jì)開發(fā)戰(zhàn)略提供理論依據(jù).而國內(nèi)對礦糧復(fù)合區(qū)生態(tài)影響的研究尚處于起步階段，還需在今后的研究中予以補(bǔ)足，今后將結(jié)合遙感理論對該領(lǐng)域做以系統(tǒng)研究，以此完善此生態(tài)影響評價.

［1］付梅臣，胡振琪，劉爽.礦糧復(fù)合區(qū)農(nóng)田恢復(fù)與污染防治［J］.金屬礦山，2008，387（9）：119－122.

［2］李園園.礦糧復(fù)合區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)健康評價［D］.焦作：河南理工大學(xué)，2011：1－4，57.

［3］呂鵬，馬守臣，孫瑞，等.礦糧復(fù)合區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康評價——以河南省焦作市為例［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，51（20）：4480－4495.

［4］宋瑩，胡振琪，陳勝華，等.煤糧復(fù)合區(qū)耕地演變預(yù)測信息系統(tǒng)的構(gòu)建［J］.煤炭工程，2008（2）：123－125.

［5］石秀偉，胡振琪，侯占東，等.小尺度煤糧復(fù)合區(qū)耕地演變預(yù)測［J］.金屬礦山，2013，439（1）：134－137.

［6］余正，肖峻，莫易敏.基于MATLAB／GUI的層次分析法在投資評價中的應(yīng)用［J］.機(jī)械研究與應(yīng)用，2009（5）：103－105

［7］宋飛，趙法鎖.地下工程風(fēng)險分析的層次分析法及MATLAB應(yīng)用［J］.地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報，2008，30（3）：292－296.

［8］胡運(yùn)全，郭耀煌.運(yùn)籌學(xué)教程［M］.2版.北京：清華大學(xué)出版社，2003：436－440.

［9］GB 3838－2002，地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］.2002.

［10］GB 15618－2008，土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（修訂）［S］.2008.

［11］GB 3095－1996，環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］.1996.

［12］閆傳海.淮河下游地區(qū)景觀生態(tài)評價［J］.生態(tài)科學(xué)，1996，18（2）：47－51.

［13］張龍生，李萍，張建旗.甘肅省生態(tài)環(huán)境脆弱性及其主要影響因素分析［J］.中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2013，34（3）：55－59.

［14］談存峰，王生林.基于能值理論的蘭州農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)評價分析［J］.中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2013，34（2）：48－55.

［15］田輝，趙海卿，郭曉東，等.基于層次分析法的敬信濕地生態(tài)評價［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（33）：16328－16329.

［16］楊晶，王文勇.層次分析法在自然保護(hù)區(qū)生態(tài)評價中的應(yīng)用［J］.工業(yè)安全與環(huán)保，2007，30（5）：27－29.

［17］衡景梅，艾南山.層次分析法在工業(yè)園區(qū)生態(tài)影響評價中的應(yīng)用［J］.四川環(huán)境，2004，23（5）：68－71.

責(zé)任編輯：高 山

The Impact Assessment of Mine－grain Mixed Zone′s Eco－environment Based on Analytic Hierarchy Process——Based on the Study of Xiangshan Uranium Orefield

SONG Zhenjiang1，2，YANG Jun1，2?，LI Zheng3
（1.Faculty of Geomatics，East China Institute of Technology，Nanchang 330013，China；2.The Key Laboratory of Watershed Ecology and Geographical Environment Monitoring，NASG，Nanchang 330013，China；3.College of Economic and Management，East China Institute of Technology，Nanchang 330013，China）

This paper aims to measure the index value of the present environment situation in the Urani?um Orefield of Xiangshan Mountain，a typical mine－grain zone，and reflect its present ecological environ?ment situation by constructing a comprehensive evaluation model based on Analytic Hierarchy Process and M（·，＋）－weight average model，thus，providing the foundation for the local government to set policies to protect its local environment.Analytic hierarchy process was derived from operations research.M（·，＋）－weight average model was derived from fuzzy mathematics.In the impact assessment of mine－grain mixed zone′s eco－environment，analytic hierarchy process and M（·，＋）－weight mverage model are the basis of the comprehensive evaluation model.This paper selected some indicators as comprehensive evaluation index（such as per capita net income of rural households，land output，economic utility，energy intensity per GDP，organism abundance index，land degradation index，environmental quality index，vegetative cov?er index，landscape naturalness，etc.）and the result of the study shows that the ecological comprehensive index value of Xiangshan mountain area is 0.5975，which indicates that the mine′s regional eco－environ?ment quality is normal，but its eco－environment has been disturbed to some extent.As a result of it，the lo?cal ecological system has changed but still maintains its basic functions.It is the evident that ecological disasters in the area are apt to occur because the local eco－environment becomes worse easily after dis?turbance.In a word，the eco－environment of this mine－grain mixed zone is too fragile and its regional eco－environment has been disturbed seriously because of excessive mining and exploitation for years.There?fore，in order to renovate the polluted environment，the local government should take into account of the factors，including local economic development，regional environment protection，regional landscape ecolog?ical protection，social situation，and so on.What is more，the local government should provide relevant poli?cy supports to reduce or delay the regional ecological damage.Besides，our government and interested par?ties need to look for the interests of the cooperative mechanisms so as to create a win－win situation.If these interested parties find the mechanisms，ecological environmental protection and economic develop?ment would gain organic coordination，which can promote the sustainable development.

mine－grain mixed zone；impact of ecological environment；analytic hierarchy process；com?prehensive evaluation

X826

A

1008－8423（2015）03－0355－06

10.13501／j.cnki.42－1569／n.2015.09.032

2015－07－16.

國家自然科學(xué)基金項目（41201118）；教育部人文社會科學(xué)研究項目（14YJC630077）；江西省高校人文社會科學(xué)研究項目（GL1416）；江西省社會科學(xué)規(guī)劃項目（14GL25）；測繪地理信息江西省研究生創(chuàng)新教育基地資助.

宋振江（1991－），男，碩士生，主要從事土地利用與管理的研究；?

楊?。?984－），男，講師，博士，主要從事土地利用與管理的研究.