基于層次分析法的生態環境評價研究
——以安徽省舜盛礦山為例

李發保

(合肥市肥西縣生態環境分局，安徽 肥西 231200)

1 引言

項目評價區位于安徽省池州市東至縣堯渡鎮歷山東北側，同時也處于大歷山風景名勝區、縣城規劃區及X014縣道可視范圍內，區內有一座水泥用石灰巖礦及其水洗砂線。該礦山始建于20世紀70年代初，隸屬于東至原縣建設局，礦區面積0.4116 km2[1]。

為全面了解該區域生態環境現狀，為下一步礦山遺留生態環境整治工作提供依據，開展本次生態環境調查工作，針對區域內各樣地調查數據評述生物群落狀況，編制生態現狀調查報告。礦山生態環境現狀評價是一項復雜的工作，生態因子難以定量化且類型多樣[2～4]。本研究以層次分析法為基礎，分析礦山生態環境特性，建立適合礦山生態環境特點的規范化評價模型[2,5,6]。探尋層次分析法運用于環境影響評價的實踐經驗與理論經驗。

2 評價方法

本文采用層次分析法對安徽省舜盛新材料科技有限責任公司礦山對生態環境的影響進行系統分析，層次分析法(AHP法)可同時對多組監測值進行標準級別判定和環境質量比較，計算過程方便快捷[5,6]。

2.1 建立層次結構模型

按照決策對象之間的相互關系將其分為最高層、中間層和最低層，繪制層次結構圖。最高層指決策的目的[7]。

2.2 構造判斷(成對比較)矩陣

對元素進行兩兩對比，按照重要程度評定等級[8]。aij為要素i與要素j重要性比較結果，表1列出Saaty給出的重要性含義及其賦值。

(1)

判斷矩陣元素aij的標度方法如表1所示。

2.3 層次單排序及其一致性檢驗

對應于判斷矩陣最大特征根λmax的特征向量，經歸一化(使向量中各元素之和等于1)后記為W。W的元素為同一層次因素對于上一層次因素某因素相對重要性的排序權值，這一過程稱為層次單排序[9]。能否確認層次單排序，則需要進行一致性檢驗，所謂一致性檢驗是指對A確定不一致的允許范圍[5,10]。其中，n階一致陣的唯一非零特征根為n；n階正互反陣A的最大特征根λ≥n當且僅當λ=n時，A為一致矩陣。

表1 判斷矩陣元素的標度方法

3 評價區生態現狀調查

3.1 生態系統現狀

項目區內各系統有規律地按一定順序排列組成，整個生態系統結構較為完整，功能較為完善。

3.2 植被及植物多樣性調查

對評價區進行現場調查和資料查閱，共統計維管束植物125科335屬521種。

評價區含10種以上的科稱為數量優勢科共11個，包括137科237種，分別占總屬種數的40.90%和46.47%。

3.3 動物多樣性調查

3.3.1 獸類多樣性調查

本次調查發現評價區內的獸類以小型獸類為主，共發現6目12科20種。

3.3.2 兩棲爬行動物多樣性調查

爬行動物：本次調查評價區爬行類動物共3目6科17種。調查區域內爬行動物棲息環境包括溝邊、池塘、居民區和附近的菜地，山里的林地和灌叢。附近的小水庫有一些人工放養的鱉和烏龜。

兩棲類動物：評價區內兩棲類動物的種類較少，但數量比爬行類明顯較大，共1目4科9種。

3.3.3 鳥類多樣性調查

監測調查組在2020年的12月22～24日內對所有生境樣線進行調查，本次評價區冬季鳥類調查共發現8目，22科，52種，累計526只鳥類，包含了絕大部分當地留鳥和冬候鳥。

由于此次鳥類調查是在冬季，主要調查了當地留鳥和冬候鳥的鳥類資源，并沒有收錄夏候鳥和過境鳥資料，依據安徽大學資源與環境工程學院生態學專業學生暑期調查和歷年觀鳥記錄以及《安徽省鳥類分布名錄與圖鑒》資料[11]，集中整合了評價區夏冬季鳥類名錄，可以全方位的覆蓋住舜盛礦全年鳥類資源，大歷山風景區鳥類監測共發現鳥種103種，屬于13目34科。

3.3.4 魚類多樣性調查

調查結果統計，共有魚類36種，分屬5目10科。

3.4 土地利用及水土流失調查

3.4.1 土地利用現狀

評價區總面積214.93 hm2，其中林地144.49 hm2，占總用地的67.23%以上；工礦倉儲用地38.66 hm2，占比17.99%；耕地19.16 hm2，占比19.6%；交通運輸用地1.88 hm2；住宅用地7.74 hm2；水域2.71 hm2；草地0.29 hm2。

3.4.2 水土流失現狀

評價區植被覆蓋率低，水土流失比較嚴重。以輕度侵蝕為主，主要為輕度水力侵蝕，主要原因是開采活動導致的地表植被損毀。

4 生態環境現狀綜合評價

4.1 生態環境現狀評價體系

根據評價區實際的調查和現有的基礎資料，參考2010年3月中煤國際工程集團重慶設計研究院出版的《礦產資源開發生物多樣性評價指南研究報告》中的生物多樣性評價體系，根據評價人員的相關經驗和建議，對各項因子進行客觀評分[12]。

4.2 綜合評分(層次分析法)

4.2.1 評價體系建立

根據評價區生態環境現狀特點，選取15項評價因子建立評價體系見表2。

4.2.2 權重確定

每個指標對生物多樣性的影響是不同的，為了使綜合評價得分更合理、有效，給每個指標一個權值。選取根據權重確定原則進行，通過專家咨詢，對生物多樣性現狀評價指標權重給出了結論。獲得3份評價指標體系重要性判斷表，分別進行權重計算。

表2 評價區生態環境現狀評價指標體系

4.2.3 一級指標權重計算A

表3矩陣的實際意義在于更加科學地賦予B1、B2、B3、B4 4個指標權重：B1土地資源為0.261，B2環境要素為0.522，B3物種多樣性為0.087，B4生物系統多樣性為0.130。

表3 一級指標判斷矩陣(1)

4.2.4 二級指標權重計算A

表4矩陣可以大概率通過一致性檢驗，將其標準化為[0.286 0.571 0.143],故C1礦田面積的權重為0.286，C2水土流失程度的權重為0.571，C3不良地質穩定情況的權重為0.143。

表4 二級指標判斷矩陣(1)

表5矩陣可以大概率通過一致性檢驗，將其標準化為[0.111 0.333 0.222 0.333]，故C4空氣環境質量的權重為0.111，C5地表水水質狀況的權重為0.333，C6地下水水質狀況的權重為0.143，C7土壤環境質量的權重為0.333。

表6矩陣可以大概率通過一致性檢驗，將其標準化為[0.245 0.490 0.122 0.082 0.061]，故C8植被覆蓋率的權重為0.245，C9人類威脅程度的權重為0.490，C10生物多樣性的權重為0.122，C11優勢物種數量的權重為0.082，C12生物量的權重為0.061。

表5 二級指標判斷矩陣(2)

表6 二級指標判斷矩陣(3)

表7矩陣可以大概率通過一致性檢驗，將其標準化為[0.286 0.571 0.143]，故C13生態系統類型多樣性的權重為0.286，C14生態系統穩定性的權重為0.571，C15異質性的權重為0.143。

表7 二級指標判斷矩陣(4)

4.2.5 一級指標權重計算B

表8矩陣可以大概率通過一致性檢驗，將其標準化為[0.153 0.461 0.308 0.077]，該矩陣的實際意義在于更加科學地賦予B1、B2、B3、B4 4個指標權重，在本例之中的一級指標的各個權重：B1土地資源為0.153，B2環境要素為0.461，B3物種多樣性為0.308，B4生物系統多樣性為0.077。

表8 一級指標判斷矩陣(2)

4.2.6 二級指標權重計算B

表9矩陣，將其標準化為[0.167 0.500 0.333]，故C1礦田面積的權重為0.167，C2水土流失程度的權重為0.500，C3不良地質穩定情況的權重為0.333。

表9 二級指標判斷矩陣(5)

表10矩陣，將其標準化為[0.353 0.118 0.176 0.353]，故C4空氣環境質量的權重為0.353，C5地表水水質狀況的權重為0.118，C6地下水水質狀況的權重為0.176，C7土壤環境質量的權重為0.353。

表10 二級指標判斷矩陣(6)

表11矩陣，將其標準化為[0.158 0.158 0.316 0.053 0.316]，故C8植被覆蓋率的權重為0.158，C9人類威脅程度的權重為0.158，C10生物多樣性的權重為0.316，C11優勢物種數量的權重為0.053，C12生物量的權重為0.316。

表12矩陣，將其標準化為[0.200 0.600 0.200]，故C13生態系統類型多樣性的權重為0.200，C14生態系統穩定性的權重為0.600，C15異質性的權重為0.200。

表11 二級指標判斷矩陣(7)

表12 二級指標判斷矩陣(8)

4.2.5 因子評分

結合實地調查和區域環境概況的相關資料，對所選取的指標進行分檔打分[8～10,13]，具體的分值見表13。

表13 生物多樣性現狀評價因子及評分

4.2.6 現狀評價指標得分

生物多樣性評價指標體系及權重見表14。

4.2.7 現狀環境綜合評價

將2項綜合評價指數與生物多樣性現狀分級表15比較分別屬于Ⅲ級和Ⅱ級[14]，即說明按照第一位專家的重要性判斷評價區的生物多樣性一般，按照第二位專家的重要性判斷評價區的生物多樣性較高。

5 評價結論與建議

5.1 生態環境現狀評價結論

通過采用層次分析法對評價區生態環境現狀進行的綜合評價研究，可得出以下幾點結論：

(1)評價區內露天開采致使礦區地表土層及地表植遭受破壞，增加了落石、滑坡、崩塌等次生災害隱患，增加了水土流失量。

表14 生物多樣性評價指標體系及權重

(2)評價區內人類工程活動主要為采石修路活動，沒有引起地表水、地下水水質發生變化的污染源存在。

(3)評價區現狀評價結果表明，從整體評價區角度生態系統整體結構尚完整，但是受長期開采影響該區域內生物多樣性一般。區內礦坑局部生物多樣性降低，但因為礦區面積小，物種多樣性簡單，因此不會引起整體區域內生物多樣性的降低。通過生態重建，評價區生態系統結構趨于穩定，對區域范圍內林地生態功能的影響不大。

表15 生物多樣性現狀分級標準

5.2 保護措施及建議

綜合判斷認為該礦山對地表水水質，空氣質量和土壤環境質量等指標權重較其他指標明顯較大，考慮生態保護措施時可具體的側重以這幾項指標為主，影響因子得分對于這幾項指標較為敏感[13～15]。所以，目標區域的生物多樣性一般，在針對性改善的過程中，重點改善區域內的土壤和水環境的質量，致力修復土壤結構損失，恢復土壤原始功能，對于土壤的改良是恢復生態系統健康的關鍵[3,16]。堅定維護地表水地下水水源的質量，建立良好的生態環境[3]。嚴格控制污染性氣體和揮發性污染物的排放，妥善處理，改善空氣質量[14，15]。根據該礦區本身的特點與開礦造成的水土流失對生態系統造成的危害，采用植物、工程配套的防治措施體系，更加高效地防治礦區的水土流失現象[13]。在此基礎上，適量增加植物的種類和數量，加強區域內生物量的維護，加強管理，保護物種多樣性。