市域生態(tài)安全預(yù)警研究
——以山東省泰安市為例

李文亞，寧紀(jì)群，張立新，李傳健

(曲阜師范大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院，山東 日照 276826)

市域生態(tài)安全預(yù)警研究
——以山東省泰安市為例

李文亞，寧紀(jì)群，張立新，李傳健

(曲阜師范大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院，山東 日照 276826)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展, 生態(tài)安全已經(jīng)成為制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的核心問題，在這種背景下，生態(tài)安全預(yù)警問題的重要性日益凸顯。以泰安市為例，運(yùn)用熵值法對經(jīng)濟(jì)、社會、資源和環(huán)境四個方面包含14個指標(biāo)的生態(tài)安全預(yù)警評價體系進(jìn)行實(shí)證研究。結(jié)果表明：泰安市在綜合評價指標(biāo)中處于中警狀態(tài)，經(jīng)濟(jì)、社會和資源指標(biāo)的預(yù)警值較低，處于巨警狀態(tài)，環(huán)境指標(biāo)處于輕警狀態(tài)。基于此，泰安市應(yīng)發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)，提高土地綠化率，加強(qiáng)資源的合理開發(fā)與利用。

生態(tài)環(huán)境；可持續(xù)發(fā)展；熵值法；預(yù)警

引言

在國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)踐中，許多國家和地區(qū)過度注重GDP增長但忽視了生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，從而付出了生態(tài)惡化的沉重代價。由此，很多國家逐漸認(rèn)識到經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要性，生態(tài)安全預(yù)警問題也得到了學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注。很多國內(nèi)學(xué)者在各自的不同范疇也對生態(tài)安全預(yù)警進(jìn)行了鉆研。葛京鳳、梁彥慶[1]首先全面地描述了河北山區(qū)的生態(tài)安全評價預(yù)警過程，同時結(jié)合國內(nèi)外學(xué)者的研究，提出了山區(qū)生態(tài)安全分異規(guī)律與區(qū)域差異，對生態(tài)環(huán)境安全調(diào)控進(jìn)行了系統(tǒng)地分析與探討。徐成龍等[2]使用PSR模型構(gòu)建黃三角生態(tài)安全預(yù)警指標(biāo)體系，運(yùn)用熵值法對黃三角生態(tài)安全預(yù)警進(jìn)行研究，表明黃三角的生態(tài)安全形勢不容樂觀；孟展等[3]使用熵指法和灰色預(yù)警模型，對四川省土地生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行了評價，表明四川省土地生態(tài)系統(tǒng)健康水平呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的趨勢；王富喜、毛愛華等[4]使用熵值法對山東省城鎮(zhèn)化質(zhì)量進(jìn)行了綜合評測表明山東省的城鎮(zhèn)化發(fā)展很不平衡，空間差異十分顯著等等?？偟膩碚f，學(xué)術(shù)界在生態(tài)安全預(yù)警的指標(biāo)和方法方面都還處在探索階段。本文以泰安市為例，從經(jīng)濟(jì)、社會、資源和環(huán)境四個方面構(gòu)建生態(tài)安全預(yù)警指標(biāo)，并使用熵值評價法進(jìn)行預(yù)警實(shí)證分析，以期提出有針對性的政策建議。

1 生態(tài)安全預(yù)警的研究方法

1.1 預(yù)警評價方法

本文選用熵值法來計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重值，具體步驟如下；

(1)采用極差標(biāo)準(zhǔn)化方法對預(yù)警指標(biāo)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理。

設(shè)m個預(yù)警指標(biāo)，n個預(yù)警對象，得到的原始數(shù)據(jù)矩陣：

X=(xij)m×n(i=1,2，…，n;j=1,2,…，m),xij為第j個預(yù)警對象在第i個預(yù)警指標(biāo)上的實(shí)際值。

(1)

之后對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理：

(2)

(2)計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)下第i年份指標(biāo)值的比重jij

(3)

由此，可以建立數(shù)據(jù)的比重矩陣Y={yij}m×n

(3)計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)下的信息熵ej的公式

(4)

(4)計(jì)算效用信息值dj

dj=1-ej

(5)

第j項(xiàng)指標(biāo)下的信息效用價值取決于1與第j項(xiàng)指標(biāo)的信息熵ej之間的差值，權(quán)重的大小直接受1與該項(xiàng)信息熵ej之間的差值的影響。所以，計(jì)算出的數(shù)據(jù)中其權(quán)重越大，對評價的重要性就越大，信息效用值也就越大。

(5)評價指標(biāo)權(quán)重

(6)

由熵值法確定的指標(biāo)權(quán)重本質(zhì)是利用該指標(biāo)信息的價值系數(shù)來計(jì)算的，其價值系數(shù)越高，對評價的重要性越大。

(6)綜合評價

(7)

第i個指標(biāo)的評價值：

(8)

顯然fi越大，樣本的效果越好。最后比較所有的fi的值，即可得出評價結(jié)論[5]。

1.2 判別標(biāo)準(zhǔn)

生態(tài)安全預(yù)警要遵循資源開發(fā)與利用的臨界原則，以及科學(xué)性、綜合性和整體性、層次性原則。資源與環(huán)境的開發(fā)與利用都是有一定限度的，超出限度必定對地球系統(tǒng)及人類帶來許多不可逆的影響。被判定事物等級對生態(tài)安全警度級別標(biāo)準(zhǔn)范圍的隸屬程度稱為待評事物的關(guān)聯(lián)度，判定事物等級標(biāo)準(zhǔn)可以根據(jù)關(guān)聯(lián)度取值范圍的不同來進(jìn)行分級。

(1)當(dāng)fi>1 時，表示生態(tài)安全預(yù)警某級標(biāo)準(zhǔn)的上限被該判定事物的生態(tài)安全預(yù)警值所超越，大于該級標(biāo)準(zhǔn)的上限，而且其數(shù)值越大，表示該項(xiàng)目的開發(fā)潛力就會越來越大；

(2)當(dāng)0≤fi<1時，表示生態(tài)安全警度某級標(biāo)準(zhǔn)的上限與要求被判定生態(tài)安全預(yù)警值較為一致，符合要求的程度表示為生態(tài)安全預(yù)警值的大小，預(yù)警值越大，與標(biāo)準(zhǔn)值離得就越近；

(3)當(dāng)-1 ≤fi<0時，表示生態(tài)安全預(yù)警某級標(biāo)準(zhǔn)的要求不適合被判定的生態(tài)安全預(yù)警值，其標(biāo)準(zhǔn)并不能進(jìn)行判斷，但這種情況下都具有一定的條件轉(zhuǎn)化為符合該級的標(biāo)準(zhǔn)；

(4)當(dāng)fi<-1 時，表示被判定的生態(tài)安全預(yù)警值不符合生態(tài)安全預(yù)警某級標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且不具備轉(zhuǎn)化為符合該級標(biāo)準(zhǔn)的條件，該值越小，離該級標(biāo)準(zhǔn)的要求就越遠(yuǎn)[6]。

本文設(shè)置了生態(tài)安全預(yù)警判別標(biāo)準(zhǔn)(表1)，擬定5個檔次，確定評價區(qū)域的生態(tài)環(huán)境安全度，計(jì)算得到的預(yù)警值能對應(yīng)于某個級別的安全預(yù)警狀況。綜合預(yù)警值越高，說明區(qū)域的生態(tài)安全狀況越好，相反，綜合預(yù)警值越低，說明區(qū)域的生態(tài)安全狀態(tài)越差。

表1 生態(tài)安全預(yù)警判別標(biāo)準(zhǔn)

2 預(yù)警評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

在指標(biāo)體系構(gòu)建的過程中，需要客觀的對構(gòu)成該區(qū)域生態(tài)環(huán)境安全及人類活動安全的要素進(jìn)行深入分析，進(jìn)而有選擇的進(jìn)行指標(biāo)體系的選擇與構(gòu)建。生態(tài)安全預(yù)警指標(biāo)體系由目標(biāo)層、項(xiàng)目層和指標(biāo)層三個層次進(jìn)行遞階構(gòu)成[7]?；趯μ┌彩猩鷳B(tài)環(huán)境指標(biāo)體系的構(gòu)建，需要將相互聯(lián)系的很多指標(biāo)進(jìn)行有機(jī)組合，其評價指標(biāo)應(yīng)該從環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、治理等多個影響方面進(jìn)行選取，而且各個指標(biāo)之間的功能和性質(zhì)之間各有不同，從而可以準(zhǔn)確、系統(tǒng)、全面的從多個側(cè)面反應(yīng)該時期內(nèi)泰安市的發(fā)展特點(diǎn)以及其變化規(guī)律。

2.1 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是反映一定社會現(xiàn)象數(shù)量方面的名稱及數(shù)值，包括國內(nèi)生產(chǎn)總值、生產(chǎn)總值、貿(mào)易赤字、消費(fèi)價格指數(shù)、物價指數(shù)、居民消費(fèi)指數(shù)等等。本論文的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)選取了包括生產(chǎn)總值、人均地區(qū)生產(chǎn)總值、第三產(chǎn)業(yè)占生產(chǎn)總值比重和居民消費(fèi)指數(shù)四個指標(biāo)。生產(chǎn)總值是指在一定時期內(nèi)該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)中所生產(chǎn)出的全部最終產(chǎn)品和勞務(wù)的價值，反映地區(qū)的經(jīng)濟(jì)表現(xiàn)和財富：人均地區(qū)生產(chǎn)總值是區(qū)域經(jīng)濟(jì)實(shí)力高低的重要指標(biāo)，等于國內(nèi)生產(chǎn)總值除以年末總?cè)丝?；第三產(chǎn)業(yè)占生產(chǎn)總值比重是第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值除以第一、二、三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值之和；居民消費(fèi)指數(shù)反映居民家庭購買消費(fèi)商品及服務(wù)的價格水平的變動情況。

2.2 社會指標(biāo)

社會指標(biāo)是衡量、監(jiān)測社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)量關(guān)系，研究社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展各要素的現(xiàn)狀、相互關(guān)系和發(fā)展趨勢的一種手段。人口的壓力、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、城市化等都會對社會發(fā)展產(chǎn)生影響，而隨著社會的發(fā)展，又會影響生態(tài)安全，對人類生存有一定壓力。其中，社會指標(biāo)包括城市化率、人類干擾指數(shù)、交通密度指數(shù)、人口自然增長率等 。本論文選取包括城市人口密度、人均日生活用水量、建成區(qū)綠化覆蓋率三個指標(biāo)。城市人口密度表示生活在城市范圍內(nèi)的人口稀密的程度，代表了城市化現(xiàn)象，城市人口越密集表示人口對城市的壓力越大；人均日生活用水量可以表現(xiàn)出人類對生態(tài)的利用程度；建成區(qū)綠化覆蓋率表示綠化覆蓋率面積占建成區(qū)的百分比。

2.3 環(huán)境指標(biāo)

隨著環(huán)境問題的日益凸顯，需針對環(huán)境要素設(shè)定評價環(huán)境質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。反映系統(tǒng)內(nèi)生態(tài)環(huán)境狀況及資源可利用程度指標(biāo)包括大氣質(zhì)量指數(shù)、水質(zhì)量指數(shù)、林草覆蓋率指數(shù)等；反映生態(tài)環(huán)境惡化狀況及治理改善程度指標(biāo)包括水土流失率、耕地?fù)p失指數(shù)、捕撈強(qiáng)度等；反映工礦企業(yè)對生態(tài)環(huán)境的影響指標(biāo)包括廢水處理率、廢水排放量、廢渣排放量等；反映農(nóng)用化學(xué)物質(zhì)的大量使用對環(huán)境帶來的影響指標(biāo)包括化學(xué)農(nóng)藥的使用面積、化肥的使用面積、塑料地膜使用面積等。其中本論文綜合以上指標(biāo)確定了包括廢水排放量、二氧化硫排放量和一般工業(yè)固體廢物處置量三個狀態(tài)指標(biāo)。

2.4 資源指標(biāo)

資源環(huán)境是指影響人類生存和發(fā)展的各種天然的和經(jīng)過人工改造的自然因素的總體。資源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，一個和諧的社會是不可能建立在資源枯竭和環(huán)境惡化的基礎(chǔ)上的。資源指標(biāo)主要包括人均水資源量、造林面積比例、人均礦產(chǎn)資源量等。本論文選取造林總面積和水資源總量兩個資源指標(biāo)進(jìn)行分析。

根據(jù)上述分析，本文構(gòu)建了包含經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境和資源四個維度的評價指標(biāo)體系，如表2所示：

表2 生態(tài)安全預(yù)警指標(biāo)體系

3 實(shí)證分析

3.1 預(yù)警評價步驟

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)分析以及對預(yù)警指標(biāo)體系的構(gòu)建，本文所涉及的數(shù)據(jù)均來自山東省統(tǒng)計(jì)年鑒和泰安市統(tǒng)計(jì)年鑒等。根據(jù)公式(2)對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，然后根據(jù)公式(4)、(5)、(6)計(jì)算得出各項(xiàng)指標(biāo)的信息熵ej、信息效用值dj、和各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值wj，以及各項(xiàng)指標(biāo)相對于一級指標(biāo)的比重vj。如表3所示。

通過公式(7)和公式(8)計(jì)算得出泰安市生態(tài)環(huán)境預(yù)警綜合評價值，進(jìn)行生態(tài)安全等級評定。

3.2 預(yù)警評價結(jié)果分析

從表2～表4分析得到泰安市生態(tài)環(huán)境預(yù)警評價指標(biāo)子系統(tǒng)權(quán)重值排序?yàn)椋涵h(huán)境>經(jīng)濟(jì)>資源>社會。環(huán)境調(diào)控與治理對生態(tài)安全貢獻(xiàn)最大，表明隨著人類環(huán)保意識的增強(qiáng)，政府采取的調(diào)控措施對泰安市環(huán)境的恢復(fù)與保護(hù)起到至關(guān)重要的作用。經(jīng)過分析研究可以看出：泰安市的綜合評價值從2010年之后就處于巨警狀態(tài)，經(jīng)濟(jì)、社會和資源指標(biāo)評價均為巨警，向惡化方向演化，特別是經(jīng)濟(jì)對環(huán)境的影響導(dǎo)致社會指標(biāo)和資源指標(biāo)對生態(tài)有嚴(yán)重的破壞性影響。

表3 泰安市生態(tài)安全預(yù)警指標(biāo)信息熵、信息效用值和權(quán)重值

表4 泰安市生態(tài)安全預(yù)警評等級評定

(1)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)綜合評價值從2004年到2013年一直處于巨警狀態(tài)，主要是由生產(chǎn)總值和人均生產(chǎn)總值所引起，但評價值有所上升，說明經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對生態(tài)安全有一定的提升作用。

(2)社會指標(biāo)綜合評價值從2004年到2013年一直處于巨警狀態(tài)，城市人口密度對其產(chǎn)生很大影響，且評價值一直很低。

(3)資源指標(biāo)綜合評價值也處于巨警狀態(tài)，主要由造林總面積和水資源總量引起的，評價值較低。

4 結(jié)論與政策性建議

4.1 結(jié)論

泰安市的綜合評價指標(biāo)處于中警狀態(tài)，經(jīng)濟(jì)、社會和資源指標(biāo)的預(yù)警值較低，處于巨警狀態(tài)，環(huán)境指標(biāo)處于輕警狀態(tài)。隨著科技水平的進(jìn)步，人類把經(jīng)濟(jì)的發(fā)展建立在犧牲環(huán)境的基礎(chǔ)上，GDP的高速增長成為人類經(jīng)濟(jì)增長的最終目標(biāo)，對資源無休止的開發(fā)與浪費(fèi)，生態(tài)系統(tǒng)的壓力越來越大，森林覆蓋率降低，人均耕地面積減少，人地矛盾日益凸顯；同時，肆意排放的工業(yè)“三廢”及不合理及不達(dá)標(biāo)的管理“三廢”制度，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中化肥的濫用和農(nóng)藥的不合理噴灑，也使污染越來越嚴(yán)重，生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)能力日趨薄弱；加上泰安市人均國民生產(chǎn)總值不高，污染速度高于環(huán)境治理速度，導(dǎo)致生態(tài)安全警情呈現(xiàn)惡化趨勢[8]。

生態(tài)環(huán)境的改善離不開各方面的綜合管理和治理，一方面，努力提高生產(chǎn)技術(shù)，消耗最少的資源生產(chǎn)出最多的產(chǎn)品，從而減輕人類活動對生態(tài)環(huán)境的壓力；另一方面，采取各種措施對資源的浪費(fèi)進(jìn)行遏制，同時加大對環(huán)境保護(hù)的投入。

4.2 政策建議

4.2.1 始終貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)

各級各部門根據(jù)國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，制定一系列切實(shí)可行的方案步驟，下達(dá)至下級部門的政策需可靠及時完成，在人們?nèi)罕姷谋O(jiān)督及參與下，完成保護(hù)環(huán)境及進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的責(zé)任與義務(wù)。環(huán)境保護(hù)部門更應(yīng)該發(fā)揮其在環(huán)境保護(hù)方面的管理監(jiān)督職能，堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展，發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)，走文明發(fā)展的道路。

4.2.2 大力進(jìn)行植被的種植，提高土地綠化率

在綠化率較低的地區(qū)應(yīng)該進(jìn)行植被的種植與修復(fù)，提高植被的覆蓋率，減少水土流失，加大濕地保護(hù)。園林綠化可以改善城市生態(tài)環(huán)境，而且城市綠地系統(tǒng)是城市中惟一有生命的基礎(chǔ)設(shè)施,在保持城市生態(tài)系統(tǒng)平衡、改善城市環(huán)境質(zhì)量方面,具有其他設(shè)施不可替代的功效,是提高城市居民生活質(zhì)量的一個必不可少的依托條件。城市園林綠化通過植樹、種灌、栽花、培草等過程,不僅要提高城市的綠地率,也要充分利用立體多元的綠色植被的生態(tài)效應(yīng)調(diào)節(jié)溫濕度、降低城市污染程度,改善城市生態(tài)環(huán)境[8]。

4.2.3 控制非農(nóng)建設(shè)用地的開發(fā)，加強(qiáng)資源的合理利用和開發(fā)

泰安市應(yīng)切實(shí)保護(hù)耕地面積，確保農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，同時也應(yīng)該加強(qiáng)水體保護(hù)，減少工業(yè)廢水的排放及治理。泰安市的礦產(chǎn)資源中，煤炭資源較為豐富，但近幾年的無控制開采，使煤炭產(chǎn)業(yè)急劇下降，應(yīng)該嚴(yán)格控制其無限制的開采和開發(fā)，合理利用資源。

[1] 葛京鳳,梁彥慶.山區(qū)生態(tài)安全評價預(yù)警與調(diào)控研究[M]. 北京:科學(xué)出版社,2011:10-56.

[2] 徐成龍,程昱,任建芬.黃河三角洲地區(qū)生態(tài)安全預(yù)警測度及時空格局[J].經(jīng)濟(jì)地理,2014， (3):149-155.

[3] 孟展,張銳.基于熵值法和灰色預(yù)測模型的土地生態(tài)系統(tǒng)健康評價[J].水土保持通報,2014，34 (4):226-231.

[4] 王富喜,毛愛華.基于熵值法的山東省城鎮(zhèn)化質(zhì)量測度及空間差異分析[J].地理科學(xué)，2013，33(11)： 1323-1329.

[5] 王耕,吳偉.區(qū)域生態(tài)安全預(yù)警指數(shù)——以遼河流域?yàn)槔齕J].生態(tài)學(xué)報, 2011，28(8):57-58.

[6] 李萬蓮,由文輝,鄭梅.淮河蚌埠段水質(zhì)演變及原因分析[J].水資源保護(hù),2014，23(4):104-105．

[7] 曉靜,王耕. 基于AHP和熵值法的遼寧省城市生態(tài)安全評價[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2013，34(4):104-109.

[8] 張立新,崔麗杰. 山東省農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力評價研究[J]. 華東經(jīng)濟(jì)管理,2015,(7):14-19.

(責(zé)任編輯：劉小林)

Urban Ecological Security Early Warning——Taking Tai'an City in Shandong Province as an Example

LI Wen-ya, NING Ji-qun, ZHANG Li-xin, LI Chuan-jian

(School of Economics, Qufu Normal University, Rizhao Shandong 276826)

With the rapid socio-economic development, ecological security has become the core problems constraining the regional economic and social sustainable development. Therefore, the importance of early warning of ecological security has become increasingly prominent. Evaluation index system of early warning for ecological security is constructed including 14 indicators from four aspects of economy, society, resources and environment. Taking Tai'an City as an example, using the entropy value method of empirical research based on entropy method to China's eleven provinces to evaluate the competitiveness of high-tech industry research, the results show that: Tai'an City is in the lower alarm value of economic, social and resource indicators, and environmental indicators are in a relatively safe state. Therefore, Tai'an City should develop green economy, improve the rate of land greening, and strengthen the rational development and utilization of resources.

ecological environment；sustainable development；entropy method；warning

10.3969/j.issn.1009-2080.2015.06.015

2015-10-26

國家社會科學(xué)基金一般項(xiàng)目“農(nóng)業(yè)主體功能區(qū)的新型城鎮(zhèn)化實(shí)現(xiàn)路徑研究”(編號：15BJL039；主持人：李傳健)； 教育部人文社會科學(xué)研究規(guī)劃基金項(xiàng)目“省域內(nèi)發(fā)展規(guī)劃邊緣區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展路徑研究——以山東為例”(編號：12YJA790066；主持人：李傳健)。

李文亞(1991-)，女，山東寧陽人，曲阜師范大學(xué)碩士研究生； 李傳健(1968-)，山東曲阜人，曲阜師范大學(xué)副教授，經(jīng)濟(jì)學(xué)博士。

X171

A

1009-2080(2015)06-0056-05