生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價與預(yù)警研究——以鄂爾多斯市為例

何孫鵬，甄江紅，李靈敏，羅莎莎

(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)

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生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價與預(yù)警研究
——以鄂爾多斯市為例

何孫鵬，甄江紅*，李靈敏，羅莎莎

(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：以鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為研究對象，運用加權(quán)合成法得出生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)并進行評價分析，在此基礎(chǔ)上運用灰色方法建立預(yù)測模型，得出預(yù)測值.研究表明：從1990-2010年，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總的趨勢是不斷變好，但在不同的階段生態(tài)環(huán)境質(zhì)量所處的等級不同，從1990-2000年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量處于一般等級；從2001-2010年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量處于良好等級.通過預(yù)測得出環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)不斷上升，環(huán)境質(zhì)量不斷改善，到2016年環(huán)境質(zhì)量開始進入優(yōu)等級.

關(guān)鍵詞：鄂爾多斯市；生態(tài)環(huán)境質(zhì)量；評價；預(yù)警

生態(tài)環(huán)境與人類社會的生存和發(fā)展有著密切的關(guān)系，是一個社會穩(wěn)定和發(fā)展的基礎(chǔ)[1].因此，研究和預(yù)測生態(tài)環(huán)境質(zhì)量對人類有著非常重大的意義.近年來有不少專家學(xué)者對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價有諸多研究，例如，白銀市區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價研究[2]、重慶市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價研究[3]、陜西關(guān)中地區(qū)生態(tài)環(huán)境評價及對策[4]、重慶市主城區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價及對策建議[5]和恩施州區(qū)域生態(tài)環(huán)境綜合評價研究[6]等.

鄂爾多斯地區(qū)是我國半干旱區(qū)一個相對獨立的自然單元，位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中西南部，北、西、東三面臨近黃河，南面與黃土高原遙相呼應(yīng)恰好處在我國風(fēng)沙高原與黃土高原、干旱氣候與半干旱氣候、風(fēng)蝕與水蝕、農(nóng)業(yè)與牧業(yè)等交錯的過渡帶上，具有過渡帶上脆弱生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)所具有的獨有特征.近十幾年來隨著地下煤藏的大量開采，輕重工業(yè)的迅速發(fā)展，人類對生態(tài)環(huán)境的影響程度也在日益加劇，因此研究鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量就顯得尤為重要.關(guān)于對鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的研究并不多，從已有的資料來看，主要有鄂爾多斯生態(tài)環(huán)境建設(shè)中存在問題及對策[7]、鄂爾多斯生態(tài)環(huán)境效益分析與評價[8]和基于GIS的鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與評價[9]等.但對鄂爾多斯市近21年來生態(tài)環(huán)境質(zhì)量到底是怎樣的，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化情況如何以及未來環(huán)境質(zhì)量到底如何發(fā)展等問題卻鮮有研究.

因此，本文以鄂爾多斯市為研究對象，首先在熵技術(shù)支持下的層次分析法得出權(quán)重值并建立指標(biāo)體系，再利用加權(quán)合成法得出環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)并進行了下一步的分析，在此基礎(chǔ)上運用灰色方法建立灰色模型[10]來預(yù)測生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的變化情況，希望通過本文對研究者和政府決策提供些許依據(jù).

1　研究區(qū)概況

鄂爾多斯市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)西南部，地處鄂爾多斯高原腹地，東、北、西三面被黃河環(huán)繞，南于黃土高原相連，地理坐標(biāo)為北緯 37.60°～40.86°，東經(jīng) 106.71°～111.85°，東西長約400km，南北寬約340km.鄂爾多斯市西高東低，海拔850～2149m，東部為丘陵溝壑區(qū)，西中部是河套平原，南部和北部分別被毛烏素沙漠和庫布齊沙漠覆蓋.

2　生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)體系構(gòu)建和研究方法

2.1　構(gòu)建評價指標(biāo)體系及其標(biāo)準(zhǔn)

要評價一個地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的好壞，就需要一個合理全面的評價標(biāo)準(zhǔn).本文參考了城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價指標(biāo)體系、祁連山區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價指標(biāo)體系的構(gòu)建、南京市城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價體系、烏魯木齊城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價等[11-14]相關(guān)研究成果，遵循科學(xué)性、代表性、可操作性等原則，結(jié)合鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境的實際狀況，從自然資源環(huán)境、社會經(jīng)濟環(huán)境、生態(tài)破壞與環(huán)境污染、環(huán)境治理四個方面構(gòu)建了生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價指標(biāo)體系(見表1).

表1　鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價指標(biāo)體系及其權(quán)重

由于評價標(biāo)準(zhǔn)體系的復(fù)雜性，且因地而異，需要分層次進行，而我國目前生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)尚處于探索階段，無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn).因此，本文依據(jù)國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的相關(guān)研究成果以及廣泛借鑒生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級劃分，將生態(tài)環(huán)境質(zhì)量分為優(yōu)、良、一般、較差、差五個等級(見表2).

2.2　指標(biāo)權(quán)重的確定

權(quán)重是計算生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)的一個重要數(shù)據(jù).為使評價指標(biāo)的權(quán)重更加科學(xué)、合理，本文采用熵技術(shù)支持下的層次分析法來確定各指標(biāo)權(quán)重.首先對各評價指標(biāo)的重要性進行排序，采用層次分析法計算出各指標(biāo)的權(quán)重，然后采用熵技術(shù)對AHP法確定的權(quán)重進行修正，最后得出權(quán)重的最終結(jié)果(見表1).

2.3　生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價方法

本文采用加權(quán)合成法計算鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)I，即：

(1)

式中，I為生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)，Wi為第i個指標(biāo)的權(quán)重值，Yi為第i個指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值.

3　生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價

3.1　數(shù)據(jù)來源及處理

本文選用指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)主要來源于《內(nèi)蒙古統(tǒng)計年鑒》(1990-2010)、《鄂爾多斯市統(tǒng)計年鑒》(1990-2010).為使指標(biāo)數(shù)據(jù)具有可比性，采取以下方式進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除其單位和量綱，即：

(2)

(3)

式中，Yi為第i個指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，Xi為第i個指標(biāo)的實際值，Xi0為第i個指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值(Xi0的確定參考了國家或國際標(biāo)準(zhǔn)值、具有良好生態(tài)環(huán)境城市的現(xiàn)狀值、生態(tài)文明建設(shè)規(guī)劃等相關(guān)研究成果).其中，正指標(biāo)采用公式(2)處理；逆指標(biāo)采用公式(3)處理.當(dāng)指標(biāo)值大于標(biāo)準(zhǔn)值時，采用標(biāo)準(zhǔn)值作為該指標(biāo)的指數(shù)值.

3.2綜合評價值的計算及其等級的界定

根據(jù)公式(1)，可計算出生態(tài)環(huán)境質(zhì)量各評價等級綜合分值(表2)及1990-2010年間鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價綜合指數(shù)(表3、圖1).由表2可知，綜合指數(shù)在1～0.8618之間生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級為優(yōu)；綜合指數(shù)在0.8618～0.6058之間生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級為良；綜合指數(shù)在0.6058～0.4194之間生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級為一般；綜合指數(shù)在0.4194～0.2578之間生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級為較差；綜合指數(shù)在0.2578～0之間生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級為差.

圖1　1990～2010年間鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化圖 Fig.1　The eco-environmental quality of variation in Ordos city during 1990 to 2010

質(zhì)量等級優(yōu)良一般較差差綜合分值1～0.86180.8618～0.60580.6058～0.41940.4194～0.25780.2578～0

表3　1990～2010年鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)

4生態(tài)環(huán)境質(zhì)量分析

4.1整個時段內(nèi)(1990-2010)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化規(guī)律

從表3和圖1可以看出，鄂爾多斯市從1990-2010年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量增長了0.48倍，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體呈波動上升趨勢.到2010年，鄂爾多斯市環(huán)境質(zhì)量等級達到良.

4.2不同時段生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化規(guī)律和原因分析

由表3和圖1可知，鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量在不同的時段內(nèi)具體變化還有所差異.具體可以分為兩個時段：

從1990-2000年這11年間生態(tài)環(huán)境質(zhì)量都處于一般等級，年均增速不高，中間雖有上升但都未能達到良好等級(其中1997年綜合指數(shù)最高為0.5746).究其原因：鄂爾多斯市雖然有優(yōu)越的煤炭資源條件加速了工業(yè)化，但其經(jīng)濟基礎(chǔ)落后，產(chǎn)業(yè)薄弱，發(fā)展起來的主要是以高耗能、低效率的煤炭產(chǎn)業(yè)，大量的工業(yè)“三廢”排放而污染了環(huán)境.因此影響了經(jīng)濟發(fā)展，還使得環(huán)境沒有得到較大改善.

從2000年以后的2001-2010年這10年間生態(tài)環(huán)境質(zhì)量都達到良好等級，年均增速大大提高.從2001-2007年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不斷改善，2007年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)達到了最大值0.8129,之后從2008-2010年又有所下降，但綜合指數(shù)依然較高.這一期間鄂爾多斯市產(chǎn)業(yè)規(guī)?？焖僭龃螅夹g(shù)設(shè)備先進化程度大為提高，經(jīng)濟得到快速發(fā)展，為治理環(huán)境打下基礎(chǔ).同時為響應(yīng)國家保護環(huán)境號召，鄂爾多斯市大力整頓那些高污染、高耗能企業(yè)，使得單位GDP能耗、電耗和水耗下降，環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)呈上升趨勢.

5　生態(tài)環(huán)境質(zhì)量預(yù)警研究

5.1　灰色預(yù)測模型的建立

鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量從1990年到2010年的綜合指數(shù)已經(jīng)得出，那么生態(tài)環(huán)境質(zhì)量以后的變化情況會是怎么樣的，會朝好的方向發(fā)展還是朝壞的方向發(fā)展.本文運用灰色預(yù)測法，建立灰色模型(模型1)[15-17]，來預(yù)測鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量并分析其變化情況.為了提高模型的精度和準(zhǔn)確性，經(jīng)過不斷檢驗選取了1990-2010年21年的環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)作為建模數(shù)據(jù)(見表3).

由表3得鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)的原始時間序列:

X(0)(t)={0.5059,0.4720,0.5026,0.5038,0.5455,0.5414,0.5461,0.5746,0.5620,0.5698,0.5432,0.6187,0.6464,0.6413,0.6581,0.6126,0.6592,0.8129,0.7281,0.7245,0.7476}

由上式得一次累加數(shù)據(jù)序列:

X(1)(t)={0.5059,0.9779,1.4805,1.9843,2.5298,3.0712,3.6173,4.1919,4.7539,5.3237,5.8669,6.485,7.132,7.7733,8.4314,9.044,9.7032,10.5161,11.2442,11.9687,12.7163}

由灰色關(guān)聯(lián)法公式可得:

YM=[0.4720,0.5026,0.5038,0.5455,0.5414,0.5461,0.5746,0.5620,0.5698,0.5432,0.6187,0.6464,0.6413,0.6581,0.6126,0.6592,0.8129,0.7281,0.7245,0.7476]T

由此得:

由此得預(yù)測模型：

(1)

5.2模型檢驗及得出預(yù)測值

在模型建立之后，對該模型用后驗查法[18-19]進行檢驗，得方差比C=0.2813，小誤差概率P=0.9524.通過查看灰色預(yù)測精度檢驗等級標(biāo)準(zhǔn)(見表4)，得出了方差C等級為好，小誤差概率P等級為好.因此，該模型可以用于預(yù)測鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)(見表5).

表5　鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)預(yù)測值

由表5可知，鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)在未來10年(2011-2020)不斷上升，環(huán)境質(zhì)量不斷變好，在2016年開始進入優(yōu)等級.

6　結(jié)論

本文基于生態(tài)環(huán)境評價理論以及鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的實際，構(gòu)建了鄂爾多斯市態(tài)環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)體系與標(biāo)準(zhǔn)，運用加權(quán)合成法得出鄂爾多斯市1990-2010年間生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)，并進行分析.研究表明：研究時段內(nèi)鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不斷改善，但提高的速度有明顯的差異，從2001-2010年間改善的速度要大于1990-2000年.從1990-2000年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量處于一般等級，從2001-2010年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量處于良好等級，通過預(yù)測得到環(huán)境質(zhì)量在2016年開始進入優(yōu)等級.

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責(zé)任編輯：高山

Research on Evaluation and Early Warnig of Ecological

Environmental Quality

——A Case Study of Ordos City

HE Sunpeng,ZHEN Jianghong,LI Lingmin,LUO Shasha

(College of Geography Science,Inner Mongolia Normal University,Huhhot 010022,China)

Abstract：The research object of this paper is the ecological environmental quality based on the Ordos city.The authors evaluated and analyzed the ecological environmental quality according to the ecological environmental quality comprehensive index obtained by weighted synthesis method,and then the predicted values are obtained on the basis of using the method of gray forecast model. Studies show that from 1990 to 2010, the ecological environment quality of the overall trend was constantly getting better,but the ecological environmental quality is in different grades in different stages;from 1990 to 2000, the ecological environment quality was general;from 2001 to 2010, the ecological environment quality was good.By predictions, the environmental quality comprehensive index is rising,and the environmental quality continues to improve and it will get excellent by 2016.

Key words：Ordos city;quality of eco-environment;evaluation;early warning

中圖分類號：F424

文獻標(biāo)志碼：A