流域社會經濟對杞麓湖生態安全的影響評估

劉　宇，祁云寬，劉紹俊，李蔭璽

(玉溪市環境科學研究所，云南 玉溪 653100)

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流域社會經濟對杞麓湖生態安全的影響評估

劉宇，祁云寬，劉紹俊，李蔭璽

(玉溪市環境科學研究所，云南 玉溪 653100)

摘要：基于層次分析法和模糊模式識別建立了綜合評價模型，對杞麓湖流域2009—2013年的社會經濟影響進行了評估，結果表明：2009—2013年流域社會經濟活動對杞麓湖生態安全的影響均處于第五級(嚴重狀態)，且對第五級的隸屬度總體呈增大趨勢。說明杞麓湖流域社會經濟壓力已經很大并呈加劇趨勢，生態系統已經受到嚴重破壞。

關鍵詞：社會經濟；生態安全；生態影響；安全評估；杞麓湖

杞麓湖位于云南省通?？h境內，是流域近27萬人民賴以生存的源泉和維護該地區生態平衡的重要根基。然而，隨著社會經濟的快速發展，杞麓湖水質惡化和富營養化的趨勢也日益明顯，近二十年來水質一直處于劣V類，有機污染和氮污染尤其突出。同時，連續幾年的干旱造成杞麓湖長期低水位運行，加劇了湖泊水質惡化及生態安全的風險，湖泊治理與保護形勢嚴峻。

本文基于層次分析法和模糊模式識別兩種基本的數學方法建立綜合評價模型，對杞麓湖流域2009—2013年的社會經濟影響進行評估，以期清晰認知流域內社會經濟發展對其影響的程度，進而為改善杞麓湖水環境提供技術和政策支持。

1評估模型與評價方法

流域社會經濟活動對湖泊影響的評價屬于綜合評價的范疇，評價研究的總體思路是首先建立評價指標體系和相應的評價標準，基于評價指標體系，建立評價模型，開展評價研究[1]。

1.1指標體系和評價標準

根據流域的自然、社會和經濟特征，建立具有層次結構的評價指標體系，整個指標體系包括3個分類指數、10個關鍵評價指數和21個評價指標[1]，詳見表1。 根據流域社會、經濟、人類活動對湖泊水庫生態安全的影響程度，將其劃分為五個等級，然后根據各個評價指標與湖泊水庫生態安全影響的響應關系，確定各個評價指標的等級標準[1]。文獻[2]給出了各等級標準劃分的區間，本文綜合考慮隸屬函數的連續性和計算上的方便，采用以下方法確定分級代表值：第一級的代表值取第一級的值；第二級的代表值取第一級與第二級標準的平均值，依此類推[3]，詳見表1。

1.2評價模型

1.2.1子系統綜合評價

設評價因素集為u= {u1,u2, …,un}，n為每個子系統的評價因子數；評價集為v= {v1,v2, …,vm}，m為評價標準的評價等級數；評價因子的權重系數集為w= {w1,w2, …,wn}；r為由單要素評價向量組成的模糊矩陣，單要素評價向量是指單個評價因子相對于各評價等級的隸屬度所組成的向量。則子系統綜合評價結果為：

y=wоr= {y1,y2, …,ym}

(1)

式(1)中運算符號“о”為模糊運算的合成算子，由于其運算法則只突出了隸屬度很大和很小項的作用，所得運算結果有時評價不出優劣，這在實際問題的處理中是不合理的[4]。因此，本文采用普通矩陣的算法進行復合運算，以體現所有因素的共同作用[5]。

1.2.2區域生態系統綜合評價

設評價因素集為U = {U1, U2, …, Ul}，l為子系統數；評價集為V = {V1, V2, …, Vm}，m為評價標準的評價等級數；各子系統的權重系數集為W={W1，W2，…，Wl}；R為由各子系統綜合評價結果構成的區域生態系統綜合評價的模糊矩陣。則流域社會經濟活動對杞麓湖生態安全影響的綜合評價結果為：

Y=WоR={Y1，Y2，…，Ym}

(2)

Y計算方法與y相同。

表1　流域社會經濟活動對湖泊影響評估指標體系和評價標準

1.3隸屬度的確定

隸屬度是通過建立隸屬函數來確定，本文采用升(降)半階梯形隸屬函數。

設xi表示第i個評價因子的指標值，Sij表示第i個評價因子第j級的分級代表值。則第i個評價因子屬于第級的隸屬度計算關系式為：

越小越好：

越大越好：

1.4權重的確定

本文運用層次分析法來確定每個評價指標的權重。首先采用成對比較法和1～9 比較尺度構造兩兩比較判斷矩陣[6]，然后由MATLAB計算每一比較矩陣的特征向量和最大特征根λmax。通過計算一致性指標CI和隨機一致性指標RI得到一致性比率CR，并對CR做一致性檢驗。若檢驗通過，歸一化后的特征向量即為權向量；若不通過，需重新構造比較矩陣。

1.5綜合評價結果

運算結果矩陣Y中的值是對應于集合V的各項隸屬度，反映了流域社會經濟活動對湖泊生態安全的影響相對于一級、二級、三級、四級、五級的所屬程度。

2杞麓湖流域社會經濟概況

杞麓湖流域總面積354.34km2，轄秀山街道、九龍街道、河西鎮、四街鎮、楊廣鎮、納古鎮及興蒙鄉等六鎮(街道)一鄉，共53個村委會，284個自然村。2013年杞麓湖流域內總人口為266774人，人口密度約為753人/km2。

近年來，杞麓湖流域內人均GDP呈上升趨勢，由2009年的13532元/人上升到2013年的24522元/人。隨著流域經濟的發展，城鎮用地面積由2009年的18.072km2，增長到2013年的19.630km2，城鎮用地比重增加0.44個百分點；耕地面積由2009年105.30km2，增加到2013年106.26km2，耕地比重增加0.19個百分點；連續幾年的干旱造成杞麓湖天然補水減少，湖泊低水位運行，水面面積由2009年的33.93km2，減少到2013年的19.64km2，水面比重減少4.04個百分點。2009—2013年，水利工程影響指數整體呈上升趨勢，2012年為最大值0.86%，2013年為0.71%，均處于較低水平。2009—2013年，環保投資指數總體呈上升趨勢，2013年達到最大值0.97%。

隨著社會經濟發展，近五年總體污染源排放量呈增長趨勢，其中COD、TN增長趨勢較明顯，TP變化趨勢相對平緩；點源增長趨勢較緩，面源增長趨勢較快?！笆濉逼陂g隨著各類環保工程的大力實施，各類污染源得到有效控制，經濟社會發展的同時，有效控制了污染排放增加幅度。

3杞麓湖流域社會經濟影響評估

運用前述方法對杞麓湖2009—2013年的社會經濟影響進行評估。

3.1評價因素集和評價標準的確定

結合杞麓湖流域的社會經濟特點和數據的可得性，確定評價因素集U={人均GDP，人口密度，環保投資指數，城鎮用地比重，耕地比重，水面比重，單位面積面源COD負荷，單位面積面源TN負荷，單位面積面源TP負荷，單位面積點源COD負荷，單位面積點源TN負荷，單位面積點源TP負荷，主要入湖河流COD濃度，主要入湖河流TN濃度，主要入湖河流TP濃度}，各評價因子2009—2013年的指標值見表2。

表2　2009—2013年評價因子指標值

根據表1，將諸評價因素的實測值分為5個等級，即評價集V={一級，二級，三級，四級，五級}。

3.2指標權重的確定

以一級指標(分類指數)為例，得出判斷矩陣和各計算指標見表3，依次類推，計算出各級指標權重見表4，各指標權重均通過一致性檢驗。

表3　分類指數判斷矩陣及計算結果

表4　流域社會經濟活動對杞麓湖生態影響評價指標體系的權重

3.3評估結果與分析

根據表1確定的評價標準和公式(1)、(2)、(3)、(4)，結合表2中各指標值和表4中各指標權重，經復合運算得到2009—2013年流域社會經濟活動對杞麓湖生態安全影響的評估結果：

根據計算結果和最大隸屬度原則，2009—2013年杞麓湖流域社會經濟活動對湖泊生態安全的影響均處于第五級(嚴重狀態)，且對第五級的隸屬度總體呈增大趨勢，表明杞麓湖流域社會經濟壓力已經很大并呈加劇趨勢，生態系統已經受到嚴重破壞。

4結論

隨著杞麓湖流域內經濟發展和城市化進程加快，人口數量在逐年增長，流域污染物產生量在迅速增加，其發展速度已遠遠超過了杞麓湖流域生態環境可以接受的程度，加之2009年以來的連續干旱，流域生態系統對經濟社會的支持能力已經達到極限，長期以來處于超負荷狀態。通過以上計算得出的綜合評估結果與實際情況相符，同時也印證了該評估方法的實用性和科學性。

參考文獻：

[1]國家環保部，中國環科院，等．全國重點湖泊水庫生態安全評估方法規程[R]．北京，2008．

[2]戴麗，李躍青，胡小貞,等．滇池生態安全調查與評估[R]．昆明，2011．

[3]孫寶權，董少杰，邵作玖,等．探討模糊評價法在水質評價中的應用[J]．水利與建筑工程學報，2009，7(3)：127-128，141．

[4]何錦峰，劉艷艷，舒蘭,等．模糊綜合評價模型在水質整體質量評價中的應用[J]．重慶工商大學學報:自然科學版，2009，26(2)：190-193．

[5]劉彬，周玉娟，奕清華．模糊數學在地下水質綜合評價中的應用[J]．河北建筑科技學院學報，2006，23(1)：8-10．

[6]羅曙霞，王化麟，苗永春,等．AHP-模糊綜合評判法在項目后評價中的應用[J]．管理縱橫：158-159．

Evaluation of Impacts of Economy and Society on Ecological Security of the Qilu Lake Basin

LIU YU,QI Yun-kuan,LIU Shao-jun,LI Yin-xi

(Yuxi Institute of Environmental Science Research, Yuxi Yunnan 653100,China)

Abstract：A Comprehensive evaluation model was built up based on analytic hierarchy process and fuzzy pattern recognition method to assess the impacts of economy and society in the Qilu lake basin during 2009-2013. The results showed that the economic and social activities in the basin have seriously impacted the ecological security in the fifth level. Furthermore, the impacts intended to increase, which meant that the economic and social pressure in the basin has been exacerbating. This would result in serious damage on ecological system.

Key words：society and economy; ecological security; ecological impact; security assessment; Qilu Lake

收稿日期：2015-07-10

作者簡介：劉宇(1986-)，女，工程師，四川廣安人，主要從事湖泊生態環境保護與環境污染治理方面的研究工作。

中圖分類號：X82

文獻標志碼：A

文章編號：1673-9655(2016)02-0050-05