模糊物元分析在巖溶生態(tài)安全評價中的應(yīng)用

俞亮源 謝世友

摘要 運用模糊物元模型理論，采用P-S-R生態(tài)評價模型構(gòu)建了巖溶生態(tài)環(huán)境安全評價指標體系。選取相關(guān)數(shù)據(jù)對重慶市三峽庫區(qū)11個區(qū)縣的巖溶生態(tài)環(huán)境安全進行評價。結(jié)果表明，研究地11區(qū)縣巖溶生態(tài)環(huán)境安全度從大到小依次為墊江縣（0.485 6）、梁平縣（0.373 9）、豐都縣（0.365 6）、忠縣（0.330 2）、萬州區(qū)（0.303 1）、開縣（0.301 6）、奉節(jié)縣（0.272 4）、巫山縣（0.248 8）、云陽縣（0.240 5）、城口縣（0.158 2）、巫溪縣（0.122 8）。通過引入模糊物元模型的分析方法，為決策部門制訂相應(yīng)的政策及巖溶生態(tài)環(huán)境安全評價提供有益借鑒。

關(guān)鍵詞 模糊物元；巖溶；生態(tài)安全；重慶市

中圖分類號 S181.3 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）03-0075-02

Abstract Using fuzzy matter element analysis， PSR ecological evaluation model was used to construct the index system of Karst ecological environment safety evaluation. The relevant data were adopted to evaluate Karst ecological environment in 11 counties in the Three Gorges Reservoir Region in Chongqing. The results showed that the safety degree of Karst ecological environment in 11 counties from good to bad was in the order as Dianjiang County（0.485 6）>Liangping County（0.373 9）>Fengdu County（0.365 6）>Zhong County（0.330 2）>Wanzhou District（0.303 1）>Kai County（0.301 6）>Fengjie County（0.272 4）>Wushan County（0.248 8）>Yunyang County（0.240 5）>Chengkou County（0.158 2）>Wuxi County（0.122 8）. The introduction of fuzzy matter element model provides useful reference for decisionmaking departments to formulate corresponding policies to evaluate regional environment and safety of Karst ecological environment.

Key words Fuzzy matter element；Karst；Ecological safety；Chongqing

我國巖溶面積分布廣泛，總面積達37萬km2，約占國土總面積的14.29%[1]。由于巖溶地區(qū)生態(tài)環(huán)境極其脆弱，加上人類不合理的開發(fā)利用，導(dǎo)致水土流失嚴重，土地承載力和生產(chǎn)能力下降，大量碳酸鹽巖裸露在外表，形成石漠化現(xiàn)象。重慶市碳酸鹽巖裸露面積可達3.01萬km2，占重慶市國土總面積的36.80%[2]，主要集中于重慶東南部和東北地區(qū)。巖溶生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的恢復(fù)和重建是政府和相關(guān)科研部門關(guān)注的焦點。生態(tài)安全已經(jīng)與經(jīng)濟安全、國防安全同等重要，成為不容忽視的問題[3]。生態(tài)安全評價是當前地理、資源環(huán)境科學(xué)及生態(tài)學(xué)主要研究和應(yīng)用的領(lǐng)域。生態(tài)安全評價將會有效地促進土地利用效率和生態(tài)環(huán)境的建設(shè)[4]。筆者對巖溶生態(tài)環(huán)境安全進行評價，找出巖溶生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的影響因子，以期為政府及相關(guān)部門制訂合理的巖溶生態(tài)環(huán)境治理措施和有效的評價方法提供決策依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

2006年重慶市提出了“一圈兩翼”基本戰(zhàn)略構(gòu)想[5]，即“一小時經(jīng)濟圈”及渝東南翼和渝東北翼。渝東北翼包括萬州區(qū)、城口縣、巫溪縣、巫山縣、開縣、云陽縣、奉節(jié)縣、梁平縣、忠縣、墊江縣、豐都縣11個區(qū)縣。渝東南翼包括黔江區(qū)、秀山縣、酉陽縣、石柱縣、彭水縣、武隆縣6個區(qū)縣。筆者以渝東北翼三峽庫區(qū)11個區(qū)縣為研究對象，該區(qū)域碳酸鹽巖分布廣泛，是重慶三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境治理的重點。該區(qū)域以山地為主要土地類型，耕地面積少，山地土壤侵蝕劇烈，水土流失嚴重，主要經(jīng)濟收入來源以外出務(wù)工和種植經(jīng)濟作物為主，人均收入與重慶都市圈差別明顯。

2 巖溶生態(tài)安全評價模糊物元分析原理

2.1 評價模型的選擇

選取一個恰當?shù)闹笜梭w系模型由評價巖溶生態(tài)環(huán)境安全評價的前提和基礎(chǔ)。P-S-R模型由加拿大統(tǒng)計學(xué)家Tony Friend和David Rapport于1970年提出，之后該模型被經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）所采用，在生態(tài)環(huán)境安全評價方面被廣泛應(yīng)用。筆者采用P-S-R模型，使用壓力（Pressure）、狀態(tài)（State）和響應(yīng)（Response）來模擬生態(tài)環(huán)境安全發(fā)生的整個過程[6-7]（圖1）。壓力是指人類的一些主要經(jīng)濟活動（如工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、建筑等）給環(huán)境造成的壓力。

狀態(tài)是在生態(tài)環(huán)境造成壓力的情況下出現(xiàn)的一種狀態(tài)，如土地破環(huán)、水質(zhì)下降、水土流失等。響應(yīng)主要指上述壓力和狀態(tài)對人類生存環(huán)境帶來的影響，不能夠持續(xù)發(fā)展，威脅著人類的生存而采取的一種必要措施，最終實現(xiàn)人與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展[8]。

2.2 指標體系的構(gòu)建

筆者依托重慶市石漠化檢測專項數(shù)據(jù)庫和《重慶市統(tǒng)計年鑒》選取橫截面數(shù)據(jù)。檢測數(shù)據(jù)來源于重慶市林業(yè)局、重慶市發(fā)改委對重慶市巖溶區(qū)域的遙感監(jiān)測和調(diào)查結(jié)果。由于選取數(shù)據(jù)的量綱不同，根據(jù)上述模型構(gòu)建基本的巖溶生態(tài)環(huán)境安全評價指標體系，包括目標層、準則層和指標層。該指標體系選擇33個不同因子作為評價指標進行評價（表1）。

2.3 模糊物元的定義

我國著名學(xué)者蔡文教授提出物元分析方法，該方法得到了廣泛的應(yīng)用[9]。模糊物元分析是把模糊數(shù)學(xué)和物元分析相結(jié)合，對事物量值的模糊性和復(fù)雜事物諸多影響因素之間互不相容的問題進行分析，解決了因素之間模糊不相容的問題[10]。模糊物元是一個由三元有序組構(gòu)成的集合，用R表示模糊事物元，M表示事物，C表示事物M的特征， X表示特征C的模糊量值。建立物元決策方案M，特征評價指標Ci，則量值Xji就構(gòu)成了如下模型，即

3 評價結(jié)果與展望

通過構(gòu)建模糊物元評價單元對重慶市11區(qū)縣巖溶生態(tài)環(huán)境安全狀況進行評價，結(jié)果顯示，該研究區(qū)巖溶生態(tài)環(huán)境安全狀況差異大，其中墊江縣（0.485 6）狀況最好，巫溪縣（0.122 8）為最差（圖2）。

從評價結(jié)果來看，該區(qū)域巖溶生態(tài)環(huán)境安全狀況與當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展有著一定的聯(lián)系，且與重慶市石漠化檢測數(shù)據(jù)有一定的吻合度。雖然有一定偏差，但從整體評價結(jié)果來看，結(jié)果是可行的，這說明巖溶生態(tài)環(huán)境是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及經(jīng)濟發(fā)展、收入水平、交通條件、地貌類型等因素。安全評價也要考慮多方面的因素，采用模糊物元評價模型具有一定的客觀性，評價結(jié)果穩(wěn)定。這表明在巖溶生態(tài)環(huán)境評價方面采用模糊物元模型是可靠的，可為區(qū)域巖溶生態(tài)環(huán)境評價提供一種新方法。

巖溶生態(tài)環(huán)境作為新型的研究領(lǐng)域，有著特殊的復(fù)雜系統(tǒng)，對于其安全方面的評價研究目前現(xiàn)有的成果較少。筆者選取的11個區(qū)縣均為三峽庫區(qū)巖溶生態(tài)環(huán)境治理的重點區(qū)域，通過選取合理的巖溶生態(tài)環(huán)境影響因子建立了評價指標體系，引入了模糊物元評價模型，最終對結(jié)果排序，這對政府制訂相應(yīng)的區(qū)域環(huán)境政策提供有借鑒意義。

筆者應(yīng)用P-S-R模型，結(jié)合研究區(qū)域的特點，在專題數(shù)據(jù)庫及統(tǒng)計年鑒中選取評價指標，至于選取指標的科學(xué)性及對巖溶生態(tài)環(huán)境評價的現(xiàn)實意義仍有待進一步的挖掘和研究。

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