何孫鵬，甄江紅，李靈敏，羅莎莎

(內(nèi)蒙古師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010022)

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生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)與預(yù)警研究
——以鄂爾多斯市為例

何孫鵬，甄江紅*，李靈敏，羅莎莎

(內(nèi)蒙古師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010022)

摘要：以鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為研究對(duì)象，運(yùn)用加權(quán)合成法得出生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)并進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用灰色方法建立預(yù)測(cè)模型，得出預(yù)測(cè)值.研究表明：從1990-2010年，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總的趨勢(shì)是不斷變好，但在不同的階段生態(tài)環(huán)境質(zhì)量所處的等級(jí)不同，從1990-2000年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量處于一般等級(jí)；從2001-2010年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量處于良好等級(jí).通過(guò)預(yù)測(cè)得出環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)不斷上升，環(huán)境質(zhì)量不斷改善，到2016年環(huán)境質(zhì)量開(kāi)始進(jìn)入優(yōu)等級(jí).

關(guān)鍵詞：鄂爾多斯市；生態(tài)環(huán)境質(zhì)量；評(píng)價(jià)；預(yù)警

生態(tài)環(huán)境與人類社會(huì)的生存和發(fā)展有著密切的關(guān)系，是一個(gè)社會(huì)穩(wěn)定和發(fā)展的基礎(chǔ)[1].因此，研究和預(yù)測(cè)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量對(duì)人類有著非常重大的意義.近年來(lái)有不少專家學(xué)者對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)有諸多研究，例如，白銀市區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)研究[2]、重慶市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)研究[3]、陜西關(guān)中地區(qū)生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)及對(duì)策[4]、重慶市主城區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)及對(duì)策建議[5]和恩施州區(qū)域生態(tài)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)研究[6]等.

鄂爾多斯地區(qū)是我國(guó)半干旱區(qū)一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的自然單元，位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中西南部，北、西、東三面臨近黃河，南面與黃土高原遙相呼應(yīng)恰好處在我國(guó)風(fēng)沙高原與黃土高原、干旱氣候與半干旱氣候、風(fēng)蝕與水蝕、農(nóng)業(yè)與牧業(yè)等交錯(cuò)的過(guò)渡帶上，具有過(guò)渡帶上脆弱生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)所具有的獨(dú)有特征.近十幾年來(lái)隨著地下煤藏的大量開(kāi)采，輕重工業(yè)的迅速發(fā)展，人類對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響程度也在日益加劇，因此研究鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量就顯得尤為重要.關(guān)于對(duì)鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的研究并不多，從已有的資料來(lái)看，主要有鄂爾多斯生態(tài)環(huán)境建設(shè)中存在問(wèn)題及對(duì)策[7]、鄂爾多斯生態(tài)環(huán)境效益分析與評(píng)價(jià)[8]和基于GIS的鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)[9]等.但對(duì)鄂爾多斯市近21年來(lái)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量到底是怎樣的，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化情況如何以及未來(lái)環(huán)境質(zhì)量到底如何發(fā)展等問(wèn)題卻鮮有研究.

因此，本文以鄂爾多斯市為研究對(duì)象，首先在熵技術(shù)支持下的層次分析法得出權(quán)重值并建立指標(biāo)體系，再利用加權(quán)合成法得出環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)并進(jìn)行了下一步的分析，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用灰色方法建立灰色模型[10]來(lái)預(yù)測(cè)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的變化情況，希望通過(guò)本文對(duì)研究者和政府決策提供些許依據(jù).

1　研究區(qū)概況

鄂爾多斯市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)西南部，地處鄂爾多斯高原腹地，東、北、西三面被黃河環(huán)繞，南于黃土高原相連，地理坐標(biāo)為北緯 37.60°～40.86°，東經(jīng) 106.71°～111.85°，東西長(zhǎng)約400km，南北寬約340km.鄂爾多斯市西高東低，海拔850～2149m，東部為丘陵溝壑區(qū)，西中部是河套平原，南部和北部分別被毛烏素沙漠和庫(kù)布齊沙漠覆蓋.

2　生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)體系構(gòu)建和研究方法

2.1　構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及其標(biāo)準(zhǔn)

要評(píng)價(jià)一個(gè)地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的好壞，就需要一個(gè)合理全面的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn).本文參考了城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、祁連山區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建、南京市城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)體系、烏魯木齊城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)等[11-14]相關(guān)研究成果，遵循科學(xué)性、代表性、可操作性等原則，結(jié)合鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境的實(shí)際狀況，從自然資源環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境、生態(tài)破壞與環(huán)境污染、環(huán)境治理四個(gè)方面構(gòu)建了生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(見(jiàn)表1).

表1　鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及其權(quán)重

由于評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系的復(fù)雜性，且因地而異，需要分層次進(jìn)行，而我國(guó)目前生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)尚處于探索階段，無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn).因此，本文依據(jù)國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界的相關(guān)研究成果以及廣泛借鑒生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)劃分，將生態(tài)環(huán)境質(zhì)量分為優(yōu)、良、一般、較差、差五個(gè)等級(jí)(見(jiàn)表2).

2.2　指標(biāo)權(quán)重的確定

權(quán)重是計(jì)算生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)的一個(gè)重要數(shù)據(jù).為使評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重更加科學(xué)、合理，本文采用熵技術(shù)支持下的層次分析法來(lái)確定各指標(biāo)權(quán)重.首先對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要性進(jìn)行排序，采用層次分析法計(jì)算出各指標(biāo)的權(quán)重，然后采用熵技術(shù)對(duì)AHP法確定的權(quán)重進(jìn)行修正，最后得出權(quán)重的最終結(jié)果(見(jiàn)表1).

2.3　生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

本文采用加權(quán)合成法計(jì)算鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)I，即：

(1)

式中，I為生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)，Wi為第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值，Yi為第i個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值.

3　生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)

3.1　數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

本文選用指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)主要來(lái)源于《內(nèi)蒙古統(tǒng)計(jì)年鑒》(1990-2010)、《鄂爾多斯市統(tǒng)計(jì)年鑒》(1990-2010).為使指標(biāo)數(shù)據(jù)具有可比性，采取以下方式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除其單位和量綱，即：

(2)

(3)

式中，Yi為第i個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，Xi為第i個(gè)指標(biāo)的實(shí)際值，Xi0為第i個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值(Xi0的確定參考了國(guó)家或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)值、具有良好生態(tài)環(huán)境城市的現(xiàn)狀值、生態(tài)文明建設(shè)規(guī)劃等相關(guān)研究成果).其中，正指標(biāo)采用公式(2)處理；逆指標(biāo)采用公式(3)處理.當(dāng)指標(biāo)值大于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)值作為該指標(biāo)的指數(shù)值.

3.2綜合評(píng)價(jià)值的計(jì)算及其等級(jí)的界定

根據(jù)公式(1)，可計(jì)算出生態(tài)環(huán)境質(zhì)量各評(píng)價(jià)等級(jí)綜合分值(表2)及1990-2010年間鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)綜合指數(shù)(表3、圖1).由表2可知，綜合指數(shù)在1～0.8618之間生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)為優(yōu)；綜合指數(shù)在0.8618～0.6058之間生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)為良；綜合指數(shù)在0.6058～0.4194之間生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)為一般；綜合指數(shù)在0.4194～0.2578之間生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)為較差；綜合指數(shù)在0.2578～0之間生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)為差.

圖1　1990～2010年間鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化圖 Fig.1　The eco-environmental quality of variation in Ordos city during 1990 to 2010

質(zhì)量等級(jí)優(yōu)良一般較差差綜合分值1～0.86180.8618～0.60580.6058～0.41940.4194～0.25780.2578～0

表3　1990～2010年鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)

4生態(tài)環(huán)境質(zhì)量分析

4.1整個(gè)時(shí)段內(nèi)(1990-2010)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化規(guī)律

從表3和圖1可以看出，鄂爾多斯市從1990-2010年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量增長(zhǎng)了0.48倍，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體呈波動(dòng)上升趨勢(shì).到2010年，鄂爾多斯市環(huán)境質(zhì)量等級(jí)達(dá)到良.

4.2不同時(shí)段生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化規(guī)律和原因分析

由表3和圖1可知，鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量在不同的時(shí)段內(nèi)具體變化還有所差異.具體可以分為兩個(gè)時(shí)段：

從1990-2000年這11年間生態(tài)環(huán)境質(zhì)量都處于一般等級(jí)，年均增速不高，中間雖有上升但都未能達(dá)到良好等級(jí)(其中1997年綜合指數(shù)最高為0.5746).究其原因：鄂爾多斯市雖然有優(yōu)越的煤炭資源條件加速了工業(yè)化，但其經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)落后，產(chǎn)業(yè)薄弱，發(fā)展起來(lái)的主要是以高耗能、低效率的煤炭產(chǎn)業(yè)，大量的工業(yè)“三廢”排放而污染了環(huán)境.因此影響了經(jīng)濟(jì)發(fā)展，還使得環(huán)境沒(méi)有得到較大改善.

從2000年以后的2001-2010年這10年間生態(tài)環(huán)境質(zhì)量都達(dá)到良好等級(jí)，年均增速大大提高.從2001-2007年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不斷改善，2007年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)達(dá)到了最大值0.8129,之后從2008-2010年又有所下降，但綜合指數(shù)依然較高.這一期間鄂爾多斯市產(chǎn)業(yè)規(guī)?？焖僭龃?，技術(shù)設(shè)備先進(jìn)化程度大為提高，經(jīng)濟(jì)得到快速發(fā)展，為治理環(huán)境打下基礎(chǔ).同時(shí)為響應(yīng)國(guó)家保護(hù)環(huán)境號(hào)召，鄂爾多斯市大力整頓那些高污染、高耗能企業(yè)，使得單位GDP能耗、電耗和水耗下降，環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)呈上升趨勢(shì).

5　生態(tài)環(huán)境質(zhì)量預(yù)警研究

5.1　灰色預(yù)測(cè)模型的建立

鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量從1990年到2010年的綜合指數(shù)已經(jīng)得出，那么生態(tài)環(huán)境質(zhì)量以后的變化情況會(huì)是怎么樣的，會(huì)朝好的方向發(fā)展還是朝壞的方向發(fā)展.本文運(yùn)用灰色預(yù)測(cè)法，建立灰色模型(模型1)[15-17]，來(lái)預(yù)測(cè)鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量并分析其變化情況.為了提高模型的精度和準(zhǔn)確性，經(jīng)過(guò)不斷檢驗(yàn)選取了1990-2010年21年的環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)作為建模數(shù)據(jù)(見(jiàn)表3).

由表3得鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)的原始時(shí)間序列:

X(0)(t)={0.5059,0.4720,0.5026,0.5038,0.5455,0.5414,0.5461,0.5746,0.5620,0.5698,0.5432,0.6187,0.6464,0.6413,0.6581,0.6126,0.6592,0.8129,0.7281,0.7245,0.7476}

由上式得一次累加數(shù)據(jù)序列:

X(1)(t)={0.5059,0.9779,1.4805,1.9843,2.5298,3.0712,3.6173,4.1919,4.7539,5.3237,5.8669,6.485,7.132,7.7733,8.4314,9.044,9.7032,10.5161,11.2442,11.9687,12.7163}

由灰色關(guān)聯(lián)法公式可得:

YM=[0.4720,0.5026,0.5038,0.5455,0.5414,0.5461,0.5746,0.5620,0.5698,0.5432,0.6187,0.6464,0.6413,0.6581,0.6126,0.6592,0.8129,0.7281,0.7245,0.7476]T

由此得:

由此得預(yù)測(cè)模型：

(1)

5.2模型檢驗(yàn)及得出預(yù)測(cè)值

在模型建立之后，對(duì)該模型用后驗(yàn)查法[18-19]進(jìn)行檢驗(yàn)，得方差比C=0.2813，小誤差概率P=0.9524.通過(guò)查看灰色預(yù)測(cè)精度檢驗(yàn)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表4)，得出了方差C等級(jí)為好，小誤差概率P等級(jí)為好.因此，該模型可以用于預(yù)測(cè)鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)(見(jiàn)表5).

表5　鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)預(yù)測(cè)值

由表5可知，鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)在未來(lái)10年(2011-2020)不斷上升，環(huán)境質(zhì)量不斷變好，在2016年開(kāi)始進(jìn)入優(yōu)等級(jí).

6　結(jié)論

本文基于生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)理論以及鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的實(shí)際，構(gòu)建了鄂爾多斯市態(tài)環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)體系與標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用加權(quán)合成法得出鄂爾多斯市1990-2010年間生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)，并進(jìn)行分析.研究表明：研究時(shí)段內(nèi)鄂爾多斯市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不斷改善，但提高的速度有明顯的差異，從2001-2010年間改善的速度要大于1990-2000年.從1990-2000年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量處于一般等級(jí)，從2001-2010年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量處于良好等級(jí)，通過(guò)預(yù)測(cè)得到環(huán)境質(zhì)量在2016年開(kāi)始進(jìn)入優(yōu)等級(jí).

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責(zé)任編輯：高山

Research on Evaluation and Early Warnig of Ecological

Environmental Quality

——A Case Study of Ordos City

HE Sunpeng,ZHEN Jianghong,LI Lingmin,LUO Shasha

(College of Geography Science,Inner Mongolia Normal University,Huhhot 010022,China)

Abstract：The research object of this paper is the ecological environmental quality based on the Ordos city.The authors evaluated and analyzed the ecological environmental quality according to the ecological environmental quality comprehensive index obtained by weighted synthesis method,and then the predicted values are obtained on the basis of using the method of gray forecast model. Studies show that from 1990 to 2010, the ecological environment quality of the overall trend was constantly getting better,but the ecological environmental quality is in different grades in different stages;from 1990 to 2000, the ecological environment quality was general;from 2001 to 2010, the ecological environment quality was good.By predictions, the environmental quality comprehensive index is rising,and the environmental quality continues to improve and it will get excellent by 2016.

Key words：Ordos city;quality of eco-environment;evaluation;early warning

中圖分類號(hào)：F424

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A