基于層次分析法的銀川平原生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價

張勃，李陽，黃小琴，徐兆祥

（寧夏回族自治區(qū)水文環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院，銀川 750011）

銀川平原位于寧夏回族自治區(qū)北部，從行政區(qū)劃來看，轄銀川市、吳忠市、石嘴山市三市六縣。銀川平原地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）約占寧夏總GDP 的79%，在寧夏回族自治區(qū)經(jīng)濟發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。探討并建立銀川平原生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價模型，對寧夏生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價和管理具有十分重要的現(xiàn)實意義。層次分析法（AHP）是一種多目標決策分析方法，廣泛應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價領(lǐng)域［1］。為定量探究城市化進程中銀川平原的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化情況，本文利用層次分析法確定生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價指標的權(quán)重，進而確定銀川平原生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣程度。

1 層次結(jié)構(gòu)模型的建立

本次研究根據(jù)評價指標的普適性和可比較性等原則，在以往研究的基礎(chǔ)上，對相關(guān)專家學(xué)者進行訪談，參考相關(guān)文獻，依據(jù)研究內(nèi)容對指標做了調(diào)整及篩選，確定最終的指標體系[2-3]，如表1 所示。主要考慮因素是生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣程度，故銀川平原生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為評價目標層（A）；準則層（B）由銀川平原自然環(huán)境、經(jīng)濟環(huán)境和社會環(huán)境三部分組成；指標層（C）是能夠反映各要素現(xiàn)狀，具有代表性的數(shù)量指標。

表1 銀川平原生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價指標體系

2 判斷矩陣的構(gòu)建

層次分析法對同一層次中的各個元素進行兩兩比較，需要構(gòu)建判斷矩陣A。

式中：n為元素個數(shù)；aij為第i行和第j列的元素，其大于0。

aij滿足式（2）和式（3）的條件。

以1～9 及其倒數(shù)為標度，確定aij的標度法，如表2 所示。如果介于上述相鄰判斷之間，則值分別為2、4、6、8。

表2 相對重要性標度意義

3 一致性檢驗

計算每個矩陣的最大特征值λmax及特征向量值W，標準化處理W為同一級別相應(yīng)元素相對于前一級別元素的相對重要性的權(quán)值。測試判斷矩陣的一致性時，一致性檢驗公式如式（4）和式（5）所示。判斷矩陣一致性檢驗結(jié)果如表3 所示。

表3 判斷矩陣一致性檢驗結(jié)果

式中：CI為一致性指標；n為矩陣階數(shù)；CR為一致性比例；RI為平均隨機一致性指標。當CR小于0.1時，判斷矩陣通過一致性檢驗；反之，必須重新判斷，直到它通過。

4 權(quán)重值確定

在銀川平原生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的研究上，選擇特征值法確定權(quán)重。第一步，得到銀川平原生態(tài)環(huán)境質(zhì)量最大特征值與對應(yīng)特征向量；第二步，計算判斷矩陣的一致性比例，如果檢驗通過就繼續(xù)下一步；第三步，對求出的特征向量進行歸一化，即可得到權(quán)重。特征值法權(quán)重計算結(jié)果如表4 所示。

表4 特征值法權(quán)重

5 指標值的標準化和評分標準確定

在評價過程中，定量指標分為正向指標和負向指標兩種，正向指標值越大，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量越好；負向指標值正好相反。定量指標采用歸一化公式進行無量綱化處理。正向指標與負向指標的歸一化公式分別為

式中：H為標準化后指標值；Hi為第i個原始指標值；Hmin為指標分級中最小值；Hmax為指標分級中最大值。

計算出權(quán)重后，要結(jié)合銀川平原生態(tài)環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，確定評分標準。

6 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價結(jié)果

生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價指數(shù)的計算公式如式（8）所示。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級劃分如表5 所示。查閱《寧夏統(tǒng)計年鑒1994》《寧夏統(tǒng)計年鑒2004》《寧夏統(tǒng)計年鑒2014》[4-6]，經(jīng)計算，得到銀川平原生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價指數(shù)，如表6 所示。

表5 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級劃分

表6 不同年份銀川平原各市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價指數(shù)

銀川平原生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價結(jié)果顯示，1994 年、2004 年和2014年，銀川平原生態(tài)環(huán)境質(zhì)量受自然環(huán)境影響最大，其權(quán)重達53.9%，其次為經(jīng)濟環(huán)境和社會環(huán)境，其權(quán)重分別為29.7%和16.4%。

式中：EI為生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價指數(shù)；Wi為評價指標權(quán)重；Ci為各項評價指標統(tǒng)一量綱后對應(yīng)分值；i為評價指標個數(shù)。

7 結(jié)論

1994—2014年，從整體來看，銀川平原生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價指數(shù)逐步增加。1994年，銀川平原除銀川市區(qū)、石嘴山市區(qū)和青銅峽市外，其余市縣生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價指數(shù)均低于40，處于較差水平；2004年，銀川平原除永寧縣、靈武市、惠農(nóng)區(qū)外，其余市縣均達到一般水平；2014年，銀川平原生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價指數(shù)整體在50 以上，銀川市區(qū)、靈武市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量已達到較好水平，其他市縣均處于一般水平。銀川平原生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價指數(shù)增加的過程中，經(jīng)濟環(huán)境的快速發(fā)展是非常重要的因素，這與我國整體經(jīng)濟飛速發(fā)展是密不可分的。