貴陽(yáng)喀斯特地區(qū)生態(tài)環(huán)境層次分析法綜合評(píng)價(jià)

摘要 文章運(yùn)用層次分析法，依據(jù)貴陽(yáng)市喀斯特地區(qū)的生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)、特征、社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀和規(guī)劃，篩選出形成和影響生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的五類(lèi)19個(gè)主要特征因子作為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行等級(jí)化處理并確定其權(quán)重，為貴陽(yáng)市喀斯特地區(qū)生態(tài)環(huán)境的治理提供決策依據(jù)。

關(guān)鍵詞 層次分析法評(píng)價(jià) 生態(tài)環(huán)境

中圖分類(lèi)號(hào)： P642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

The Environmental Quality Appraisal of the Karst

on Guiyang City by AHP Method

JIN Kuang

(School of Geographical Sciences， Southwest University， Chongqing 400715)

AbstractThis paper guiyang City is the typical area where karst extremely developed. Based on environmental structure characteristics and the status quo and design of the social development， 19 main factors of five kinds have been selected using the Analytic Hierarchy Process (AHP) to carry on their rank processing and weight assignment for their influence on ecological environment This is the foundation to plan， manage and protect ecological environment of karsts area on Guiyang city.

Key wordsAHP evaluation;environmental quality

生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展是對(duì)立統(tǒng)一的關(guān)系。人類(lèi)的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)以生態(tài)環(huán)境為載體，而經(jīng)濟(jì)的發(fā)展為生態(tài)環(huán)境治理提供了保障。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)雖然取得了舉世矚目的成就，生態(tài)環(huán)境卻遭到了有史以來(lái)最嚴(yán)重的破壞。環(huán)境惡化與資源的枯竭不僅成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的絆腳石，而且成為人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展的巨大威脅。于是，可持續(xù)發(fā)展的理念越來(lái)越受到重視。喀斯特地區(qū)水土流失和石漠化嚴(yán)重，抗災(zāi)變和干擾力弱，生態(tài)環(huán)境極為脆弱，人與自然的矛盾十分突出。

1 研究區(qū)域概況

貴陽(yáng)市位于貴州中部，云貴高原向東部低山丘陵過(guò)渡的斜坡，東經(jīng)106€?7′~107€?7′和北緯26€?17′~26€?57′。東南接黔南布依族苗族自治州，北鄰畢節(jié)地區(qū)。總面積8034平方公里，東西寬115km，南北長(zhǎng)130km。

貴陽(yáng)有自寒武系至第四系等均有分布出露齊全的底層，出露巖層分布最廣的是碳酸鹽巖。由于擁有亞熱帶季風(fēng)氣候良好的水熱條件，喀斯特地貌發(fā)育程度極高，喀斯特面積占全市土地面積的86.31%，決定了貴陽(yáng)是以喀斯特地貌為主的地貌類(lèi)型。

貴陽(yáng)市分布有山地、丘陵、盆地和谷地等多種地貌，主要以丘陵、山地為主，貴陽(yáng)市地貌的成因類(lèi)型有六個(gè)，分別為：溶蝕、溶蝕-侵蝕、溶蝕-構(gòu)造、剝蝕-侵蝕、剝蝕-構(gòu)造及侵蝕-堆積，其中分布最廣的是溶蝕構(gòu)造，幾乎全市都有分布。

較低的緯度與較高的海拔以及中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候使得貴陽(yáng)市夏無(wú)酷暑，冬無(wú)嚴(yán)寒，無(wú)霜期長(zhǎng)，降雨充沛，雨熱同季。

貴陽(yáng)市擁有豐富的熱量資源，但復(fù)雜的地形和大面積山丘造成熱量資源在全市的分布不均衡，不僅表現(xiàn)在地理分布上，還表現(xiàn)在垂直高度變化上。貴陽(yáng)市在太平洋東南季風(fēng)和與印度洋西南季風(fēng)的共同控制下，降水十分充沛，多年平均降雨總量均達(dá)到1196.9mm，由于每年季風(fēng)進(jìn)退時(shí)間的早晚和季風(fēng)強(qiáng)弱有變化，使得降水量變化也較大，形成干濕季交替現(xiàn)象。

地質(zhì)、地貌和生物氣候復(fù)雜，致使貴陽(yáng)市的土壤類(lèi)型也多種多樣、特性各異。主要的土壤類(lèi)型為石灰土。石灰土的土層淺薄，有明顯的石灰反應(yīng)，呈堿性，水分有效性差，易旱、吸濕水含量低，因而石灰土土地質(zhì)量差，生產(chǎn)能力低，生產(chǎn)力低。由于石灰土在碳酸鹽巖上發(fā)育，易溶蝕，導(dǎo)致水土流失嚴(yán)重。

由于貴陽(yáng)擁有適宜多種植物生長(zhǎng)的良好的水熱條件，因此植物種類(lèi)繁多，植被具有明顯的亞熱帶性質(zhì)。亞熱帶濕潤(rùn)性常綠闊葉林是貴陽(yáng)地帶性原生植被，然而由于人類(lèi)活動(dòng)的干擾，原生植被大部分被破壞，因此，大部分地區(qū)次生植被演替發(fā)育。

綜上所述，貴陽(yáng)市自然環(huán)境狀況既為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了豐富的自然資源和良好的自然環(huán)境，又因其喀斯特地貌和山地廣布，加上喀斯特植被的特點(diǎn)，決定了該地區(qū)生態(tài)環(huán)境極其脆弱且自我調(diào)節(jié)能力差，若受到人類(lèi)的破壞和干擾，則生態(tài)平衡就很難恢復(fù)。①

2 研究方法

層次分析法(Analytic Hierarchy Process)亦稱(chēng)AHP，是美國(guó)學(xué)者T.L. Satty教授于20世紀(jì)70年代提出的一種系統(tǒng)分析方法。本文運(yùn)用常用的層次分析法對(duì)貴陽(yáng)市喀斯特區(qū)域進(jìn)行生態(tài)評(píng)價(jià)。喀斯特生態(tài)評(píng)價(jià)是受多因子影響的一個(gè)過(guò)程，用層次分析法進(jìn)行評(píng)價(jià)不但可行，而且具有簡(jiǎn)單、有效、適用的特點(diǎn)。

AHP法是利用分層的原理能將復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)化、層次化。首先建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，然后通過(guò)確定判斷矩陣按照一定的規(guī)則計(jì)算各因子相對(duì)于上層因子的權(quán)重，最后逐層推算全部因子對(duì)總目標(biāo)層的權(quán)重。在此基礎(chǔ)上進(jìn)而計(jì)算出各層次要素對(duì)于總體目標(biāo)的組合權(quán)重，從而得出各要素或方案的權(quán)值，以此區(qū)分各要素或方案的優(yōu)劣。

權(quán)重的確定步驟如下：

（1）通過(guò)專(zhuān)家確定各因子的相對(duì)重要性，采用1-9標(biāo)度法進(jìn)行評(píng)判，據(jù)此構(gòu)造判斷矩陣。

其中Cij必須滿(mǎn)足Cij=1/Cji(i≠j)，(i，j=1，2，3…n)，Cij=1(i=j)，C矩陣具有正值、互反性和一致性。

（2）權(quán)重計(jì)重和排序。各結(jié)構(gòu)層中的相對(duì)權(quán)重，采用方根法求解C的舊一化特征向量和特征值，直到滿(mǎn)足一致性檢驗(yàn)，所求的特征向量就是各因子的權(quán)重排序：

Mi =Cij (i，j = 1，2，……n)

Wi =， Wi = Wi /i

（3）判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)。判斷矩陣是建立在每2個(gè)要素比較評(píng)分的基礎(chǔ)上，如果2評(píng)分具有客觀上的一致性，那么判斷矩陣必具有完全的一致性。這里一致性檢驗(yàn)的實(shí)質(zhì)就是對(duì)經(jīng)過(guò)專(zhuān)家的判斷思考給出標(biāo)度的矩陣進(jìn)行滿(mǎn)意程度的驗(yàn)證。判斷矩陣的最大特征根

max = 一致性檢驗(yàn)，CI = ，CR=CI/RI，

其中CI為一致性指標(biāo)，CR為相對(duì)一致性指標(biāo)，RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，根據(jù)n查取。若CR＜0.1，則認(rèn)為判斷矩陣滿(mǎn)足一致性要求。②

3 指標(biāo)體系建立與分析

3.1 建立貴陽(yáng)市喀斯特生態(tài)評(píng)價(jià)的遞解層次結(jié)構(gòu)

圖1貴陽(yáng)市喀斯特地區(qū)生態(tài)質(zhì)量AHP評(píng)價(jià)遞解層次結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)貴陽(yáng)市喀斯特生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的實(shí)際，依據(jù)上述資料，按照科學(xué)性、實(shí)用性、動(dòng)態(tài)性、系統(tǒng)性原則建立貴陽(yáng)市喀斯特評(píng)價(jià)的遞解層次結(jié)構(gòu)，如圖1。目標(biāo)層A，在喀斯特生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)體系建立的總目標(biāo)就是貴陽(yáng)市喀斯特AHP綜合評(píng)價(jià)；要素層B，從喀斯特的地質(zhì)地貌指標(biāo)、物種多樣性指標(biāo)、氣候水熱指標(biāo)、土地覆蓋及侵蝕狀況指標(biāo)、人類(lèi)適宜狀況指標(biāo)五個(gè)方面分析，用這幾個(gè)方面特性的非線(xiàn)性相加反映總目標(biāo)的價(jià)值。指標(biāo)層C，具體反映要素層的多項(xiàng)指標(biāo)，根據(jù)貴陽(yáng)市喀斯特的生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過(guò)程所形成及所維持的人類(lèi)賴(lài)以生存的自然環(huán)境條件與效用，共確定了19評(píng)價(jià)因子。這些指標(biāo)分別從不同方面反映要素層，更細(xì)層次上反映目標(biāo)層。③

3.2 構(gòu)建判斷矩陣，用和積法求取因素權(quán)重。

在建立總目標(biāo)評(píng)價(jià)模型樹(shù)的基礎(chǔ)上，首先按標(biāo)度定量化，對(duì)同一層次的各因子間相對(duì)于上一層的某項(xiàng)因子的相對(duì)重要性給予問(wèn)卷評(píng)分，然后按照層次分析法標(biāo)定系列得出相應(yīng)的標(biāo)定值，將定性指標(biāo)定量化。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況仔細(xì)詳實(shí)的調(diào)查，運(yùn)用專(zhuān)家評(píng)分法確定各因子的相對(duì)重要性。對(duì)總目標(biāo)層的五個(gè)要素構(gòu)建判斷矩陣，總目標(biāo)層A對(duì)于要素層(B1、B2、B3、B4、B5)各相關(guān)因子的判斷矩陣，如表2，通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)的整理，運(yùn)用公式進(jìn)行權(quán)重計(jì)重和排序，得出各個(gè)層次評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值。

表2總目標(biāo)層對(duì)于綜合評(píng)價(jià)層各相關(guān)因子的判斷矩陣

max = 5.013 7C. I. = 0.003 4 R. I. = 1.120 0C.R. = 0·003 0在上表取B13 = 1/3，其含義表示在貴州市喀斯特生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中地質(zhì)地貌指標(biāo)相對(duì)于物種多樣性指標(biāo)而言，屬于較不重要；B31 =3表示物種多樣性指標(biāo)相對(duì)于地質(zhì)地貌指標(biāo)，屬于稍微重要。根據(jù)專(zhuān)家評(píng)議分得出上表中基準(zhǔn)層B相對(duì)于目標(biāo)層A的權(quán)重。經(jīng)計(jì)算得最大特征值max = 5.0137， C. I. = 0.0034.取R. I. =1.12， 則CR=0.0030， C.R.≤0.1，特征矩陣滿(mǎn)足一致性。④

按照上述方法，以此類(lèi)推可得要素層對(duì)指標(biāo)層的最大特征值、歸一化特征向量，并對(duì)特征矩陣進(jìn)行一致性分析。依次對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)判，貴陽(yáng)市喀斯特生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)體系中，地質(zhì)地貌因素層下C層各因子判斷矩陣一致性比例為0.01147，氣候水熱因素層下C層各因子判斷矩陣一致性比例為0.0034，物種多樣性因素層下C層各因子判斷矩陣一致性比例為0.0979，土地覆蓋及侵蝕因素層下C層各因子判斷矩陣一致性比例為0.0141，人類(lèi)適宜狀況因素層下C層各因子判斷矩陣一致性比例為0.0223，評(píng)價(jià)因子一致性檢驗(yàn)均小于0.1，結(jié)果均合理有效。

3.3 綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

依據(jù)貴陽(yáng)市各項(xiàng)指標(biāo)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，根據(jù)隸屬函數(shù)和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可得出其評(píng)判矩陣R，據(jù)公式B = A·R進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)最大隸屬度原則，貴陽(yáng)市生態(tài)環(huán)境綜合評(píng)判向量B = (0.2320，0.1370，0.5832，0.1523)中，最大值0.5832說(shuō)明貴陽(yáng)市喀斯特區(qū)域的生態(tài)質(zhì)量等級(jí)為3級(jí)，生態(tài)質(zhì)量較差，生態(tài)環(huán)境較脆弱。

4 貴陽(yáng)市喀斯特區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理的對(duì)策與建議

數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示，貴陽(yáng)市喀斯特區(qū)域的生態(tài)壞境主要受人類(lèi)活動(dòng)影響，森林覆蓋率和草場(chǎng)的面積都較低，土壤保水保肥能力較差，生態(tài)環(huán)境面臨的問(wèn)題和壓力巨大。因此，以種植業(yè)為主的農(nóng)業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)應(yīng)大力發(fā)展，同時(shí)帶動(dòng)其他產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實(shí)施小流域治理，大力種樹(shù)種草，退耕還林還草，采取封山育林、限牧育草。在植樹(shù)造林時(shí)應(yīng)遵循“草—灌—林”的生態(tài)學(xué)規(guī)律，且要正向的人為干預(yù)，從而改善生態(tài)系統(tǒng)。⑤農(nóng)村的二、三產(chǎn)業(yè)也要大力發(fā)展，搞好農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)品的綜合利用和深層次加工，以使環(huán)境保護(hù)工作和經(jīng)濟(jì)發(fā)展更好結(jié)合起來(lái)。在生態(tài)環(huán)境脆弱、貧困嚴(yán)重的地區(qū)，最有效直接的辦法是適當(dāng)移民和計(jì)劃生育以及退耕還林、退牧還草。

注釋

①屠玉麟.獨(dú)特的文化搖籃——喀斯特與貴州文化[M].貴陽(yáng):貴州教育出版社，2000.

②夏軍.區(qū)域水環(huán)境及生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)[M].武漢:武漢水利電力大學(xué)出版社，1999.

③張美華.黃山景觀生態(tài)環(huán)境的層次分析法綜合評(píng)價(jià)[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2002(6).

④R.Ram.Anthon. A note on the use of the analytic hierarchy process for environmental in pact assessment[J].Journal of Environmental Management， 2001， 63:27-35.

⑤姚建，丁晶，艾南山.岷江上游生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2004(4).