基于PSR模型的煤礦區(qū)土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究

胡 松，黃義忠，謝小棠，和圓媛，袁 泉

（昆明理工大學(xué)，云南昆明 650093）

基于PSR模型的煤礦區(qū)土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究

胡 松，黃義忠*，謝小棠，和圓媛，袁 泉

（昆明理工大學(xué)，云南昆明 650093）

中國(guó)是煤炭開(kāi)采大國(guó)，煤炭的開(kāi)采勢(shì)必對(duì)土地生態(tài)產(chǎn)生影響，如引起地表變形、破壞耕地等。本文就井工煤礦開(kāi)采產(chǎn)生的土地生態(tài)環(huán)境影響進(jìn)行分析，采用壓力-狀態(tài)-響應(yīng)（PSR）模型框架，從土地生態(tài)安全壓力、土地生態(tài)安全狀態(tài)和土地生態(tài)安全響應(yīng)3個(gè)方面構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用專家打分法和熵值法綜合確定指標(biāo)權(quán)重。以云南省羅平縣龍馳煤礦礦區(qū)為例，運(yùn)用上述評(píng)價(jià)體系對(duì)其土地生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)，所得結(jié)果與實(shí)際基本相符，表明該方法具有可行性，可為相關(guān)研究提供研究思路與參考。

煤礦區(qū)；土地生態(tài)安全；PSR模型；指標(biāo)體系；評(píng)價(jià)

土地是人類生存和發(fā)展最基本的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，人類對(duì)土地的利用強(qiáng)度不斷增加，人口、資源、環(huán)境的矛盾日益加重，一系列土地生態(tài)問(wèn)題相繼出現(xiàn)。土地生態(tài)安全對(duì)國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要，近年來(lái)受到越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注。

土地生態(tài)安全問(wèn)題最早由卡爾曼諾夫和費(fèi)里耶夫提出，他們根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)專門(mén)化和集約化的要求，提出了一套對(duì)土壤、氣候和其他自然條件進(jìn)行全面比較評(píng)價(jià)的方法，并根據(jù)上述因素制定了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。通過(guò)綜合各學(xué)者的觀點(diǎn)可知，土地生態(tài)安全的含義應(yīng)是指陸地表層由各種有機(jī)物和無(wú)機(jī)物構(gòu)成的土地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不受破壞，并且給人類提供的服務(wù)的數(shù)量和質(zhì)量能夠滿足需要。相應(yīng)地，土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)就是對(duì)土地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、價(jià)值所進(jìn)行的評(píng)價(jià)［1］。

煤炭是我國(guó)的重要能源之一，我國(guó)是世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)煤礦資源在開(kāi)采過(guò)程中，約94%為井工開(kāi)采［2_3］，開(kāi)采過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染，并有可能破壞土地生態(tài)安全，如地表變形、植被生物擾動(dòng)、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造改變、地類破壞、地表水污染、地下水污染及人類搬遷等。本文擬就井工煤礦區(qū)的土地生態(tài)效應(yīng)及其土地生態(tài)安全進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

1 煤礦區(qū)土地生態(tài)環(huán)境效應(yīng)分析

煤炭作為主要?jiǎng)恿δ茉矗溟_(kāi)采利用對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展帶來(lái)了巨大的推動(dòng)作用，同時(shí)也對(duì)礦區(qū)土地生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了一系列影響。井工煤礦區(qū)的開(kāi)采和相應(yīng)設(shè)施的建設(shè)會(huì)挖損、壓占礦區(qū)內(nèi)的生物、水資源、耕地等，并有可能引發(fā)地質(zhì)塌陷，污染地質(zhì)環(huán)境等。相關(guān)的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)分析詳見(jiàn)圖1。

2 煤礦區(qū)土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)方法與指標(biāo)體系

2.1 土地生態(tài)安全分級(jí)

土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和等級(jí)的確定是評(píng)價(jià)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，標(biāo)準(zhǔn)和等級(jí)的設(shè)置是否科學(xué)合理直接影響到評(píng)價(jià)結(jié)果的正確性，本文參照國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)中綜合指數(shù)的分級(jí)方法，將土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分為5級(jí)（表1）［4］。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

土地生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)多層次、多因素的復(fù)雜系統(tǒng)，對(duì)土地生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)需要進(jìn)行全面深入的研究，建立起一整套完整的、實(shí)用的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。PSR模型即壓力（Pressure）-狀態(tài)（State）-響應(yīng)（Response）模型，是20世紀(jì)80年代末由經(jīng)濟(jì)合作和開(kāi)發(fā)組織（OECD）與聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）提出的模型概念，該模型從人類與土地生態(tài)環(huán)境相互作用的角度出發(fā)，將指標(biāo)分為3種各不相同又相互聯(lián)系的類型：壓力指標(biāo)反映人類活動(dòng)對(duì)土地生態(tài)環(huán)境造成的負(fù)荷；狀態(tài)指標(biāo)反映土地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、健康狀態(tài)；響應(yīng)指標(biāo)反映人類面臨土地生態(tài)環(huán)境問(wèn)題所采取的對(duì)策和措施［5_6］。本文根據(jù)井工煤礦區(qū)的土地生態(tài)安全問(wèn)題構(gòu)建了相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如表2所示。

圖1 井工煤礦開(kāi)采土地生態(tài)效應(yīng)

表1 土地生態(tài)安全分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2.3 評(píng)價(jià)方法

2.3.1 指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

由于各指標(biāo)的性質(zhì)不同，具有不同的量綱和數(shù)量級(jí)，為了保證結(jié)果的可靠性，采用極值標(biāo)準(zhǔn)化法對(duì)各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)化公式為：

公式（1）適用于正向指標(biāo)，即指標(biāo)數(shù)值越大越好；公式（2）適用于負(fù)向指標(biāo)，即指標(biāo)數(shù)值越小越好。式中max xj為標(biāo)準(zhǔn)最大值，min xj為標(biāo)準(zhǔn)最小值。對(duì)于原始數(shù)據(jù)中超出指標(biāo)值域范圍的值，根據(jù)指標(biāo)類型分別取值0或1，標(biāo)準(zhǔn)化后各指標(biāo)取值區(qū)間為［0，1］［7］。

2.3.2 指標(biāo)權(quán)重確定

指標(biāo)權(quán)重的確定是土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，合理地分配各指標(biāo)的權(quán)重是量化評(píng)估的關(guān)鍵。因此本文采用專家打分法與熵值法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行組合賦權(quán)［8］，盡量提高各指標(biāo)權(quán)重的可信度。

2.3.3 土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)綜合得分計(jì)算模型

本文采用綜合指數(shù)法計(jì)算礦區(qū)土地生態(tài)安全綜合指數(shù)，數(shù)學(xué)模型為：

Z=w1×y1+w2×y2+……+wn×yn。（3）

式（3）中，Z為土地生態(tài)安全綜合指數(shù)；wi為i指標(biāo)的權(quán)重；yi為i指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值。

3 案例分析

3.1 案例概況

龍馳煤礦所在地為溶蝕低山地貌，屬亞熱帶高原性山地季風(fēng)氣候，土壤類型主要屬紅壤、黃壤。礦區(qū)土地利用類型主要包括耕地20.50%、林地56.70%、草地7.54%、其他地類15.26%。

3.2 案例區(qū)土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)

根據(jù)龍馳煤礦土地?fù)p毀情況及對(duì)土地生態(tài)環(huán)境的影響，將該礦區(qū)分4個(gè)單元進(jìn)行評(píng)價(jià)：開(kāi)采區(qū)（1評(píng)價(jià)區(qū)），進(jìn)場(chǎng)道路（2評(píng)價(jià)區(qū)），工業(yè)場(chǎng)地（3評(píng)價(jià)區(qū)）和上述3個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)土地生態(tài)問(wèn)題影響外延區(qū)（4評(píng)價(jià)區(qū)）。根據(jù)各個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)造成的土地生態(tài)安全問(wèn)題及其對(duì)整個(gè)煤礦區(qū)土地生態(tài)環(huán)境的影響程度，采用特爾菲法確定各評(píng)價(jià)區(qū)占整個(gè)區(qū)域指數(shù)權(quán)重分別為0.36，0.22，0.33，0.09。

結(jié)合上述評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法，對(duì)龍馳煤礦區(qū)土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)結(jié)果如表2，表3和圖2所示。在評(píng)價(jià)中由于龍馳煤礦區(qū)不涉及村民搬遷，所以未對(duì)此項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

從表3可以看出，龍馳煤礦區(qū)1，2，3，4評(píng)價(jià)區(qū)土地生態(tài)安全綜合指數(shù)分別為0.630 0，0.590 6，0.589 1，0.808 5。根據(jù)各個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)的權(quán)重，可得龍馳煤礦區(qū)綜合指數(shù)為0.623 9。由表1土地生態(tài)安全分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可知，1評(píng)價(jià)區(qū)土地生態(tài)安全等級(jí)為Ⅲ等，屬于敏感級(jí)；2和3評(píng)價(jià)區(qū)土地生態(tài)安全等級(jí)為Ⅳ等，屬于風(fēng)險(xiǎn)級(jí)；4評(píng)價(jià)區(qū)土地生態(tài)安全等級(jí)為Ⅱ等，屬于較安全級(jí)。根據(jù)礦區(qū)整體綜合指數(shù)，礦區(qū)土地生態(tài)安全等級(jí)為Ⅲ等，屬于敏感級(jí)?？傮w來(lái)看，龍馳煤礦區(qū)中4評(píng)價(jià)區(qū)的土地生態(tài)安全狀態(tài)最好，而2和3評(píng)價(jià)區(qū)最差。

表2 煤礦區(qū)土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)、權(quán)重及龍馳煤礦區(qū)土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)

表3 龍馳煤礦區(qū)土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)結(jié)果

X 821

A

0528-9017（2015）02-0264-03

10.16178/j.issn.0528-9017.20150237

2014-10-05

云南省人才培養(yǎng)項(xiàng)目（kksy20121057）

胡 松（1989_），女，云南紅河州人，在讀碩士研究生，主要研究方向?yàn)橥恋亻_(kāi)發(fā)與生態(tài)保護(hù)。E-mail：1119167031@qq.com。

黃義忠（1972_），男，廣西桂林人，副教授，碩士生導(dǎo)師，博士，主要研究方向?yàn)橥恋刭Y源管理、環(huán)境地質(zhì)。E-mail：hyizhong95@163.com。

文獻(xiàn)著錄格式：胡松，黃義忠，謝小棠，等.基于PSR模型的煤礦區(qū)土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，56（2）：264_ 266，269.