基于主控要素的生態(tài)地質(zhì)脆弱性評價
——以四川省西昌市為例

張景華， 歐陽淵， 劉 洪，， 黃瀚霄， 張騰蛟， 李 富， 李 樋

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，成都 610081； 2.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，成都 610059)

0 引言

生態(tài)學(xué)(ecology)是研究有機體與其周圍環(huán)境相互關(guān)系的科學(xué)，環(huán)境包括非生物和生物環(huán)境，前者包括地質(zhì)環(huán)境在內(nèi)的各種自然環(huán)境，后者則包括同種或異種其他有機體[1]。地質(zhì)學(xué)(geology)的研究對象為地球的固體硬殼——地殼或巖石圈，主要研究地球的物質(zhì)組成、內(nèi)部構(gòu)造、外部特征、各層圈之間的相互作用和演變歷史，是研究地球及其演變的一門自然科學(xué)。生態(tài)學(xué)與地質(zhì)學(xué)結(jié)合，誕生了生態(tài)地質(zhì)學(xué)(eco-geology)。生態(tài)地質(zhì)學(xué)是地質(zhì)學(xué)的一個分支，同時也是生態(tài)學(xué)和地質(zhì)學(xué)之間的新興邊緣科學(xué)[2-6]。生態(tài)地質(zhì)的研究對象涉及巖石圈、土壤圈、水圈、大氣圈及生物圈[7-9]，是用地質(zhì)學(xué)、生態(tài)學(xué)理論和方法研究生物與其生存地質(zhì)環(huán)境之間關(guān)系的學(xué)科[10]。

國外生態(tài)地質(zhì)調(diào)查工作最早始于20世紀(jì) 80 年代末的前蘇聯(lián)[11]，我國則始于1994 年[12-13]。進入21世紀(jì)后，國內(nèi)外一些學(xué)者對生態(tài)地質(zhì)開展了不同程度的研究[8，14-19]，這些研究工作多是從地球化學(xué)角度對生態(tài)地質(zhì)進行研究。2019年，自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局啟動 “生態(tài)地質(zhì)調(diào)查工程”，以服務(wù)長江上游重要生態(tài)功能區(qū)生態(tài)保護修復(fù)為宗旨，著眼于大涼山區(qū)生態(tài)文明建設(shè)對地質(zhì)工作的重大需求，設(shè)立了“大涼山區(qū)生態(tài)地質(zhì)調(diào)查”項目，以全新的調(diào)查思路，將“山水林田湖草”視作一個生態(tài)共同體，把地質(zhì)作用過程和生態(tài)空間分布、變化規(guī)律作為整體進行系統(tǒng)性調(diào)查研究； 在此基礎(chǔ)上，開展生態(tài)地質(zhì)脆弱性評價與分區(qū)，為生態(tài)系統(tǒng)管理、保護與修復(fù)提供地球系統(tǒng)科學(xué)解決方案。本文即為“大涼山區(qū)生態(tài)地質(zhì)調(diào)查”項目所取得的部分成果。

“脆弱性”一詞最早源自拉丁文vulnerare，其原意是“可能受傷”。在早期，脆弱性問題(vulnerability)主要用于流行病學(xué)領(lǐng)域，用來指出哪些地區(qū)容易發(fā)生流行病。從20世紀(jì)70年代開始，專家逐漸將脆弱性引入生態(tài)研究領(lǐng)域，并逐漸延伸到其他領(lǐng)域[20-21],脆弱性評價已成為生態(tài)(地質(zhì))環(huán)境評價的重要內(nèi)容之一[22-29]。綜合前人對脆弱性概念的理解和筆者在西昌市開展的生態(tài)地質(zhì)調(diào)查實踐，本文認為生態(tài)地質(zhì)脆弱性是指地球表層系統(tǒng)對內(nèi)外擾動的敏感性以及因缺乏應(yīng)對能力而使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變的一種屬性； 即在一定條件下，生態(tài)地質(zhì)環(huán)境對內(nèi)外擾動的敏感性以及因缺乏應(yīng)對能力而使生態(tài)地質(zhì)環(huán)境的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變的一種屬性。本文以西昌市為研究區(qū)，在生態(tài)地質(zhì)調(diào)查和綜合研究的基礎(chǔ)上，基于構(gòu)造運動及其演化是控制西昌市生態(tài)環(huán)境演變的重要驅(qū)動力的觀點來篩選評價指標(biāo)； 在地理信息系統(tǒng)支持下，采用改進后的層次分析法(analytic hierarchy process，AHP)確定評價指標(biāo)的權(quán)重，開展生態(tài)地質(zhì)脆弱性評價與分區(qū)，提出生態(tài)保護修復(fù)建議，為西昌市生態(tài)保護修復(fù)提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

1.1 自然地理

西昌市位于四川省西南部，是涼山彝族自治州的州府所在地，也是攀西地區(qū)的政治、經(jīng)濟、文化及交通中心和打造攀西城市群中的核心力量，其地理位置在E101°46′～102°25′，N27°32′～28°10′之間，南北長約70 km，東西寬約43 km，幅員面積2 655 km2； 地勢北高南低，以山地為主，山脈走向和構(gòu)造線一致，多呈SN向，山地分布在安寧河?xùn)|西兩側(cè)，西部的牦牛山是市境內(nèi)山地的主體，占全市總面積的一半，自北向南縱貫全境。西昌屬于亞熱帶高原季風(fēng)氣候區(qū)，素有小“春城”之稱，四周群山環(huán)繞，立體氣候特點突出。

1.2 地層巖性與地質(zhì)構(gòu)造

西昌市前寒武系至第四系均有出露，以中生界和新生界為主，地層呈近SN向展布，與主構(gòu)造線一致。侵入巖出露在磨盤山區(qū)，主要巖石類型有石英斑巖、黑云母花崗巖、閃長巖和正長巖等； 噴出巖主要分布在牦牛山及磨盤山區(qū)，以晚二疊世峨眉山玄武巖出露最廣(圖1)。

1.第四系： 沖洪積物； 2.新近系-第四系昔格達組： 粉砂巖； 3.白堊-古近系雷打樹組： 粉砂巖、泥巖為主； 4.中下白堊統(tǒng)小壩組： 粉砂質(zhì)泥巖、泥巖為主； 5.下白堊統(tǒng)飛天山組： 粉砂巖、泥巖為主； 6.侏羅系官溝組、牛滾凼組、新村組、益門組： 泥巖、粉砂巖為主； 7.上三疊統(tǒng)寶頂組： 長石石英砂巖為主； 8.上三疊統(tǒng)白果灣組： 長石石英砂巖為主； 9.上三疊統(tǒng)大蕎地組： 長石石英砂巖為主； 10.上三疊統(tǒng)丙南組： 板巖為主； 11.上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖組： 玄武巖為主； 12.中二疊統(tǒng)陽新組： 灰?guī)r為主； 13.上石炭統(tǒng)黃龍組： 灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖為主； 14.泥盆系干溝組、爛泥箐組、曲靖組： 灰?guī)r、白云巖為主； 15.志留系稗子田組： 灰?guī)r、白云巖、鈣質(zhì)頁巖為主； 16.寒武系： 筇竹寺組、滄浪鋪組，粉砂巖、泥巖為主； 17.震旦-寒武系燈影組： 白云巖為主； 18.震旦系觀音崖組： 灰?guī)r、泥巖為主； 19.上元古界列古六組： 酸性火山碎屑巖； 20.上元古界開建橋組： 酸性火山碎屑巖； 21.晚三疊世黑云母花崗巖； 22.晚三疊世鈉閃石英正長巖； 23.晚三疊世鈉閃花崗巖； 24.晚三疊世鈉閃正長巖； 25.晚二疊世輝長巖； 26.新元古代花崗巖； 27.新元古代英云閃長巖； 28.新元古代花崗閃長巖； 29.新元古代石英閃長巖； 30.新元古代二長花崗巖； 31.新元古代閃長巖； 32.新元古代輝長巖； 33.中元古代花崗巖； 34.斷裂帶； 35.韌性剪切帶圖1 西昌市地質(zhì)簡圖Fig.1 Geological map of Xichang City

西昌市位于上揚子陸塊西緣和羌塘陸塊東緣，為一個構(gòu)造復(fù)雜的造山帶系統(tǒng)，形成多條大型左旋走滑構(gòu)造帶，形成了“縱向成條，條中有塊”的斷塊構(gòu)造特征。區(qū)內(nèi)褶皺和斷裂十分發(fā)育，褶皺主要有螺髻山背斜、磨盤山向斜等； 主要斷裂帶有金河—菁河斷裂帶(F1)、磨盤山—昔格達斷裂帶(F2)、安寧河斷裂帶(F3)和則木河斷裂帶(F4)等。金河—菁河斷裂帶位于磨盤山—馬鞍山以西，呈南北向縱貫市域西部，沿線分布有較多晚二疊世小型超基性、基性侵入體，表明其在晚二疊世是一個深達上地幔的巖石圈斷裂。磨盤山—昔格達斷裂帶北起牦牛山，向南經(jīng)磨盤山縱貫全境，形成于新元古代，經(jīng)多期構(gòu)造變形，對兩側(cè)中生代地層有明顯的控制作用，是一條第四紀(jì)活動斷裂。安寧河斷裂帶沿安寧河谷發(fā)育，呈近南北展布，斷面以西傾為主，總體表現(xiàn)出擠壓、走滑特征，造成兩側(cè)斷塊差異升降，形成安寧河斷陷盆地和斷塊山脈，具有強烈的地震活動性。則木河斷裂帶西北由西昌開始，向東南延伸出西昌，由多條次級剪切斷層呈左階斜列組合而成，也是一條活動斷裂，發(fā)生過多次強震和大地震。

1.3 森林植被

西昌市屬于川西南河谷山原植被地區(qū)的金沙江下游安寧河植被小區(qū)，森林覆蓋率為 46.0%，森林針葉化現(xiàn)象較普遍，作為地帶性植被的闊葉林較少。由于地形地貌及垂直氣候的差異，植被群落分布具有垂直性差異[30]，在干熱河谷發(fā)育稀疏草叢，河谷盆地和階地上栽培著各種熱帶、亞熱帶經(jīng)濟植物，中山山地分布著大面積的云南松和松櫟混交林，局部溝谷地區(qū)保存有亞熱帶偏干性常綠闊葉林，亞高山殘存有冷杉林及冷杉、云杉混交林分布，高山分布蒿草、雜草類高山草甸。

1.4 生態(tài)環(huán)境

西昌市四周群山環(huán)繞，形成相對獨立的氣候、土壤和植被，使得生態(tài)環(huán)境表現(xiàn)出較強的相對獨立性。近年來，西昌市社會經(jīng)濟高速發(fā)展，隨著人口壓力和生產(chǎn)活動的不斷增強，也對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了較大的壓力和脅迫。除安寧河谷外，西昌市大部分土地承載力較低，抗干擾能力弱，受干擾后生態(tài)系統(tǒng)自然恢復(fù)的速度慢、難度大，雖然生態(tài)環(huán)境整體較好，但還存在一些諸如水土流失較嚴(yán)重、地質(zhì)災(zāi)害較頻發(fā)、森林生態(tài)系統(tǒng)功能降低等生態(tài)地質(zhì)環(huán)境問題。

2 評價方法

2.1 技術(shù)思路

目前對生態(tài)地質(zhì)脆弱性進行評價，主要有2種技術(shù)思路，一種是針對生態(tài)地質(zhì)問題進行評價，另一種是基于生態(tài)地質(zhì)條件(要素)進行評價[31-35]。作為地質(zhì)學(xué)的一個分支，生態(tài)地質(zhì)及其脆弱性的概念目前尚無統(tǒng)一的定義，但本文認為二者的內(nèi)涵比較清楚，生態(tài)地質(zhì)的內(nèi)涵是研究各種生態(tài)問題或生態(tài)過程的地質(zhì)學(xué)機理、地質(zhì)作用過程及背景條件，而生態(tài)地質(zhì)脆弱性的內(nèi)涵則為在一定的生態(tài)地質(zhì)條件下，生態(tài)地質(zhì)環(huán)境對內(nèi)外擾動的敏感性以及因缺乏應(yīng)對能力從而使自身的結(jié)構(gòu)和功能容易發(fā)生改變的一種屬性。無論生態(tài)地質(zhì)還是生態(tài)地質(zhì)脆弱性，其內(nèi)涵都強調(diào)生態(tài)地質(zhì)條件。因此，對西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性采用基于生態(tài)地質(zhì)條件(要素)進行評價更能反映其內(nèi)涵，從服務(wù)生態(tài)保護修復(fù)目的出發(fā)，將生態(tài)地質(zhì)脆弱性分為不脆弱、輕度脆弱、中度脆弱、高度脆弱與極脆弱5個等級。

2.2 指標(biāo)篩選

通常把自然界分為生物與非生物兩大類，雖然這兩大類幾乎總是可區(qū)別、可分開的，但又不能彼此孤立地存在。生物依賴于環(huán)境，它們必須與環(huán)境連續(xù)地交換物質(zhì)和能量，需適應(yīng)于環(huán)境才能生存； 另一方面，生物又影響環(huán)境，不斷改造環(huán)境條件，生物與環(huán)境在相互作用中形成統(tǒng)一的整體[1]，亦即生物與環(huán)境密不可分，一起構(gòu)成了生態(tài)環(huán)境。如果從地球系統(tǒng)科學(xué)的角度出發(fā)，將巖石圈、生物圈、大氣圈、水圈等圈層作為一個系統(tǒng)看待，影響或控制這些圈層之間能量與物質(zhì)交換的動力為地球的內(nèi)、外營力，地球生態(tài)地質(zhì)環(huán)境演變結(jié)果都是地球內(nèi)外營力綜合作用的結(jié)果。因此，從地球系統(tǒng)科學(xué)和多圈層交互作用來看，生態(tài)地質(zhì)脆弱性是由氣象、水文、地形地貌、地質(zhì)環(huán)境、土壤、地質(zhì)災(zāi)害和生態(tài)環(huán)境本身等各個條件所控制，而上述影響生態(tài)地質(zhì)脆弱性各項條件，又可進一步劃分為各種單要素。

西昌市屬亞熱帶西南季風(fēng)氣候，多年平均氣溫16.9 ℃，多年平均日照2 445.4 h，無霜期273 d，多年平均降雨1 013.5 mm，水資源豐富。從氣象、水文條件來說，在整個西昌市范圍內(nèi)，與植物生長關(guān)系最為密切的水、熱、光等條件都非常有優(yōu)越，完全可以滿足植被生長所需； 除了垂直分帶性外，在橫向上，氣象、水文條件并不會造成植被生長的巨大差異，亦即氣象、水文條件并不是控制西昌市生態(tài)地質(zhì)的主控因素，其對生態(tài)地質(zhì)脆弱性及分區(qū)的影響不大。

既然氣象、水文條件不是西昌市生態(tài)地質(zhì)的主控因素，那么地形地貌、土壤類型、土壤侵蝕、地質(zhì)災(zāi)害等都是受地質(zhì)條件控制，與地質(zhì)環(huán)境相關(guān)。根據(jù)筆者在西昌市開展的生態(tài)地質(zhì)調(diào)查工作取得的認識[36]，本文認為地質(zhì)構(gòu)造及其演化是控制西昌市生態(tài)地質(zhì)環(huán)境演變的重要驅(qū)動力，而地質(zhì)建造及其環(huán)境則是形成現(xiàn)今生態(tài)地質(zhì)格局的物質(zhì)基礎(chǔ)。構(gòu)造運動及其演化控制著西昌市地層巖性的出露和宏觀地貌，并與風(fēng)化、剝蝕、搬運作用等外營力一起塑造了西昌市現(xiàn)今地貌形態(tài)，進而影響著地面坡度[37]、地表的巖石類型、成土母質(zhì)類型、土壤類型和植被類型等生態(tài)地質(zhì)要素，間接控制著基巖→成土母質(zhì)→土壤→植被這一生態(tài)地質(zhì)譜系。換言之，由地球內(nèi)營力形成的構(gòu)造運動及其演化與地形地貌、氣候和人類活動等一起塑造了西昌市現(xiàn)今生態(tài)地質(zhì)格局，西昌市現(xiàn)今生態(tài)地質(zhì)環(huán)境主要受各種地質(zhì)環(huán)境條件控制。

通過上述分析，篩選了地形地貌、地質(zhì)環(huán)境、土壤、生態(tài)4項生態(tài)地質(zhì)條件，然后進一步細化為坡度、溝壑密度、地層巖性、地質(zhì)建造、地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性、土壤類型、成土母質(zhì)、土壤侵蝕強度、生態(tài)系統(tǒng)類型、人口密度共10項生態(tài)地質(zhì)要素，參考相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、其他學(xué)者的研究成果[38-39]并結(jié)合西昌市的實際情況，制定了分級標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建評價指標(biāo)(表1)。

表1 西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性評價指標(biāo)Tab.1 Evaluation indicators of eco-geological vulnerability in Xichang City

2.3 數(shù)據(jù)來源與單因子脆弱性評價

本研究所使用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要來自于收集和利用遙感手段獲取，包括西昌市行政區(qū)劃圖、數(shù)字高程模型(digital elevation model,DEM)數(shù)據(jù)、地質(zhì)圖、地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)分區(qū)圖、土壤類型圖、土壤侵蝕強度數(shù)據(jù)、土地利用類型數(shù)據(jù)和人口密度數(shù)據(jù)等，具體如表2所示。并對這些數(shù)據(jù)進行加工處理，提取表1種所列的10項生態(tài)地質(zhì)要素數(shù)據(jù)并分級賦值，統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為Gauss Kruger投影、30 m空間分辨率的柵格圖像，得到西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性單因子評價圖(圖2)。

表2 數(shù)據(jù)來源與描述Tab.2 Source and description of the data

(續(xù)表)

(a) 坡度 (b) 溝壑密度 (c) 巖性 (d) 地質(zhì)建造 (e) 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性

(f) 土壤類型 (g) 成土母質(zhì) (h) 土壤侵蝕強度 (i) 生態(tài)系統(tǒng)類型 (j) 人口密度

圖2 西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性單因子評價圖Fig.2 Eco-geological vulnerability evaluation map of single factor in Xichang City

2.4 權(quán)重計算與綜合評價

從單因子分析得出的生態(tài)地質(zhì)脆弱性，只反映了某一因子的作用程度； 要將生態(tài)地質(zhì)脆弱性的區(qū)域差異綜合地反映出來，還需要進行生態(tài)地質(zhì)脆弱性綜合評價。由于各個因子對于生態(tài)地質(zhì)脆弱性的重要性不同，在進行綜合評價時，應(yīng)當(dāng)對單因子賦予不同的權(quán)重，運用加權(quán)方法進行評價。本次研究，在地理信息系統(tǒng)的支持下，采用改進的AHP法評價西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性。

AHP法是一種定性與定量相結(jié)合的決策分析方法，常被運用于多目標(biāo)、多準(zhǔn)則、多要素、多層次的非結(jié)構(gòu)化的復(fù)雜決策問題，在生態(tài)環(huán)境和資源環(huán)境評價領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛[29，40-44]。由于AHP法存在著較大的隨意性，為了克服這一問題，往往需要多部門、多領(lǐng)域的專家共同會商、集體決定，通常采用發(fā)放和回收專家調(diào)查表的形式來比較各因素的重要程度[45]。然而在實際操作中，發(fā)放和回收專家調(diào)查表這種方式依然存在著較大的局限性。首先，為了保證專家意見具有一定的代表性和普遍性，需要向各行業(yè)專家發(fā)放大量的調(diào)查表，有時甚至達到數(shù)百份，導(dǎo)致實際操作極為困難； 其次，發(fā)放的調(diào)查表與回收的調(diào)查表不成比例，在實際操作中，由于各種因素，發(fā)放了大量的調(diào)查表，實際回收的調(diào)查表卻往往寥寥無幾，導(dǎo)致樣本數(shù)量不夠，失去了統(tǒng)計意義； 再次，由于調(diào)查表是向各行業(yè)專家發(fā)放的，而專家感興趣的是其從事行業(yè)內(nèi)的問題，造成了專家對其從事行業(yè)問題的重要性的偏好，從而加大了主觀性。

2.4.1 AHP法改進

針對上述問題，本次研究在構(gòu)建西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性評價判斷矩陣時，對于各個因素之間的重要程度的判斷，提出了在生態(tài)地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過綜合研究各相關(guān)因素的控制作用及繼承關(guān)系來比較各相關(guān)因素的重要性的方法，用以取代專家打分，從而最大限度降低主觀性。

如前文所述，在西昌市域，構(gòu)造控制地貌形態(tài)和巖性分布，進而影響著地面坡度、地表的巖石類型、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度，而巖石作為成土母質(zhì)的來源控制著成土母質(zhì)的類型，還影響著地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育分布，母質(zhì)轉(zhuǎn)化為土壤，存在著地質(zhì)建造(構(gòu)造)控制地貌形態(tài)和巖性、巖性控制母質(zhì)、母質(zhì)控制土壤、土壤影響生態(tài)的控制關(guān)系，即基巖→成土母質(zhì)→土壤→植被這一生態(tài)地質(zhì)譜系。由此，通過研究西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性各相關(guān)因素的控制作用及繼承關(guān)系來進行兩兩比較，即凡是控制其他要素的相對被控制的要素顯得更為重要，據(jù)此先預(yù)判各相關(guān)因素的重要性比較結(jié)果，構(gòu)建了西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性層次分析判斷矩陣； 然后計算判斷矩陣的隨機一致性比例，通過分析隨機一致性比例、各因素的權(quán)重及排序來確定判斷矩陣是否構(gòu)建合理，驗證預(yù)判是否正確。

2.4.2 權(quán)重計算

基于上述分析與預(yù)判，構(gòu)建了西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性評價的判斷矩陣，然后求解判斷矩陣的隨機一致性比例、最大特征根及其所對應(yīng)的特征向量，從而得到各因素的權(quán)重及排序(表3)。

表3 西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性評價判斷矩陣與層次排序①Tab.3 Judgement matrix and arrangement of eco-geological vulnerability evaluation in Xichang City

由表3可知，λ=11.295 8，CI=0.144 0，RI=1.49，CR=0.096 6<0.10，即判斷矩陣的隨機一致性比例小于0.10，表明構(gòu)建的判斷矩陣具有符合要求的隨機一致性，判斷矩陣構(gòu)建合理。在10個單因素中，地質(zhì)建造權(quán)重最大、排序第一，往下依次是地層巖性、成土母質(zhì)、土壤類型、生態(tài)系統(tǒng)類型、坡度、溝壑密度、土壤侵蝕強度、地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性、人口密度。計算出來的10個因子的權(quán)重分配較合理，排序與預(yù)判一致，表明根據(jù)預(yù)判構(gòu)建的判斷矩陣合理，權(quán)重分配合適。

2.4.3 綜合評價

在地理信息系統(tǒng)中，把10個生態(tài)地質(zhì)脆弱性單因子評價圖分別賦以表3中的權(quán)重(W)，按照式(1)進行加權(quán)疊加，得出西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性加權(quán)總和； 然后按照表1中的生態(tài)地質(zhì)脆弱性分級標(biāo)準(zhǔn)(SS)進行分級，得到西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性綜合評價圖。

(1)

式中：SSj為j空間單元生態(tài)地質(zhì)脆弱性；Ci,j為j空間單元i因子生態(tài)地質(zhì)脆弱性等級分值；Wi為i因子生態(tài)地質(zhì)脆弱性權(quán)重。

3 評價結(jié)果

西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性綜合評價圖及各等級面積統(tǒng)計如圖3和表4所示?？傮w而言，西昌市生態(tài)地質(zhì)環(huán)境較為脆弱，不脆弱—輕度脆弱和中度脆弱—高度脆弱各占一半左右，但沒有極脆弱區(qū)域。不脆弱區(qū)域面積僅有208.31 km2、僅占研究區(qū)面積的7.85%，主要分布于安寧河谷； 輕度脆弱區(qū)域面積1 115.41 km2、占研究區(qū)面積的42.01%，主要分布于安寧河谷、安寧河谷右岸的月華至黃水一帶、邛海周圍一帶及白馬—蕎地一帶； 中度脆弱—高度脆弱區(qū)域面積合計1 331.28 km2、占研究區(qū)面積的50.14%，略微超過一半，中度脆弱—高度脆弱區(qū)域分布集中，主要分布于市域西部的牦牛山一帶和東南部的螺髻山一帶(圖3)。為了檢驗評價結(jié)果的準(zhǔn)確性，采用生態(tài)地質(zhì)路線調(diào)查的方式對評價結(jié)果進行了野外驗證，調(diào)查路線橫穿了整個西昌市，東起西昌市與昭覺縣交界處，向西經(jīng)大箐、洛古坡、佑君、馬鞍山等地止于雅礱江邊。從路線調(diào)查情況來看，安寧河谷以東生態(tài)地質(zhì)條件較好、不脆弱，以西則生態(tài)地質(zhì)條件較差、生態(tài)地質(zhì)脆弱，路線調(diào)查與評價結(jié)果基本一致，說明評價結(jié)果較準(zhǔn)確。

圖3 西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性評價圖Fig.3 Map of eco-geological vulnerability evaluation for Xichang City

表4 西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性面積統(tǒng)計Tab.4 Area statistics of eco-geological vulnerability in Xichang City

4 生態(tài)地質(zhì)脆弱性分區(qū)

在生態(tài)地質(zhì)脆弱性評價的基礎(chǔ)上，根據(jù)生態(tài)地質(zhì)脆弱性等級與空間分布的相似性與差異性，并盡可能保持鄉(xiāng)鎮(zhèn)地域的完整性，進行生態(tài)地質(zhì)脆弱性分區(qū)。將西昌市劃分為5個生態(tài)地質(zhì)脆弱性分區(qū)(圖4和表5)，分別是安寧河谷生態(tài)地質(zhì)輕度脆弱區(qū)(Ⅰ)、大箐生態(tài)地質(zhì)輕度脆弱區(qū)(Ⅱ)、巴汝—馬鞍山生態(tài)地質(zhì)中度脆弱區(qū)(Ⅲ)、螺髻山西坡生態(tài)地質(zhì)高度脆弱區(qū)(Ⅳ)和牦牛山生態(tài)地質(zhì)高度脆弱區(qū)(Ⅴ)。然后，在分析、總結(jié)各分區(qū)的主要生態(tài)地質(zhì)問題的基礎(chǔ)上，提出了生態(tài)保護與建設(shè)的重點與發(fā)展方向。

圖4 西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性分區(qū)圖Fig.4 Map eco-geological vulnerability zone of Xichang City

表5 西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性分區(qū)與保護建議Tab.5 Protection suggestions of each eco-geological vulnerability zones in Xichang City

5 結(jié)論與討論

1)地球內(nèi)營力形成的構(gòu)造運動及其演化是形成西昌市現(xiàn)今生態(tài)地質(zhì)格局的最主要的驅(qū)動力，與地形地貌、氣候和人類活動等一起塑造了西昌市現(xiàn)今生態(tài)地質(zhì)格局。

2)在生態(tài)地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過研究西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性各相關(guān)因素的控制作用及繼承關(guān)系來比較各相關(guān)因素重要性的方法，構(gòu)建的判斷矩陣隨機一致性好，計算出來的權(quán)重符合調(diào)查結(jié)果，相較專家打分法，可操作性更好。

3)西昌市生態(tài)地質(zhì)環(huán)境較為脆弱，雖然沒有極脆弱區(qū)域，但中度脆弱—高度脆弱達西昌市面積的50.14%。不脆弱與輕度脆弱區(qū)主要集中分布于安寧河谷和邛海盆地，中度脆弱—高度脆弱區(qū)域主要集中分布于西昌市西部的牦牛山一帶和東南部的螺髻山一帶。

4)全市可劃分為5個生態(tài)地質(zhì)脆弱性分區(qū)， 包括2個生態(tài)地質(zhì)輕度脆弱區(qū)——安寧河谷生態(tài)地質(zhì)輕度脆弱區(qū)(Ⅰ)和大箐生態(tài)地質(zhì)輕度脆弱區(qū)(Ⅱ)，1個生態(tài)地質(zhì)中度脆弱區(qū)——巴汝—馬鞍山生態(tài)地質(zhì)中度脆弱區(qū)(Ⅲ)，2個生態(tài)地質(zhì)高度脆弱區(qū)——螺髻山西坡生態(tài)地質(zhì)高度脆弱區(qū)(Ⅳ)和牦牛山生態(tài)地質(zhì)高度脆弱區(qū)(Ⅴ)。對于不同的生態(tài)地質(zhì)脆弱性分區(qū)，建議實行不同的生態(tài)保護修復(fù)方案與因地制宜的開發(fā)建設(shè)措施。

5)基于在西昌市開展的生態(tài)地質(zhì)調(diào)查與評價的實踐，筆者認為生態(tài)地質(zhì)和生態(tài)地質(zhì)脆弱性的內(nèi)涵與概念比較清楚，對于生態(tài)地質(zhì)脆弱性評價的指標(biāo)體系、內(nèi)容與評價方法也較為明確。然而，生態(tài)地質(zhì)調(diào)查與評價對生態(tài)功能區(qū)劃的意義與作用是什么？從地球系統(tǒng)科學(xué)角度來看，生態(tài)地質(zhì)調(diào)查所查明的生態(tài)地質(zhì)條件和生態(tài)地質(zhì)問題，無疑為生態(tài)環(huán)境的綜合評價提供了大量的參考依據(jù)與素材。而如何將這些素材引入到生態(tài)功能區(qū)劃中則值得進一步深入研究。