陳　磊,吳悅菡,王　培,沈珍瑤

(北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院,北京　100875)

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基于風(fēng)險(xiǎn)的濟(jì)南市水生態(tài)安全評(píng)價(jià)

陳磊,吳悅菡,王培,沈珍瑤

(北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院,北京100875)

摘要：為更準(zhǔn)確全面地評(píng)價(jià)區(qū)域水生態(tài)安全,在傳統(tǒng)的水生態(tài)安全評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)上引入了風(fēng)險(xiǎn)因素,探討了基于風(fēng)險(xiǎn)的水生態(tài)安全的含義、特點(diǎn)和內(nèi)容。以濟(jì)南市為例,基于層次分析法，從風(fēng)險(xiǎn)、狀態(tài)和響應(yīng)3個(gè)方面建立了區(qū)域水生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,并結(jié)合綜合指數(shù)法與模糊綜合評(píng)判法的評(píng)價(jià)結(jié)果,最終給出各區(qū)域的安全狀態(tài)。結(jié)果表明,濟(jì)南市安全度居中,改變區(qū)域生態(tài)現(xiàn)狀并采取有效措施控制其演變趨勢(shì),對(duì)區(qū)域水生態(tài)安全有重要意義,所提出的基于風(fēng)險(xiǎn)的水生態(tài)安全評(píng)價(jià)方法切實(shí)可行,可為其他區(qū)域水生態(tài)安全研究提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)險(xiǎn);水生態(tài)安全;安全評(píng)價(jià);綜合指數(shù)法;等級(jí)劃分法;模糊綜合評(píng)判法;優(yōu)勢(shì)因子;限制因子;濟(jì)南市

隨著全球?qū)λ踩珕栴}的日益重視,水生態(tài)安全已成為關(guān)系人類經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重大問題[1]。水生態(tài)系統(tǒng)安全是一個(gè)整合的新概念,目前國內(nèi)外關(guān)于水生態(tài)安全的研究主要集中于概念提出及安全評(píng)價(jià)[2]。從概念上看,國內(nèi)流域水生態(tài)安全研究尚不成熟,相關(guān)理論仍處于探索階段,尤其是概念界定上依然存在爭(zhēng)議;從方法上看,國內(nèi)對(duì)水生態(tài)安全的研究多集中在指標(biāo)體系構(gòu)建,具體方法包括模糊物元分析法、模糊優(yōu)選模型法、水貧窮指數(shù)法等[3],但受“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”(PSR)模型的局限,少有從流域水環(huán)境整體角度出發(fā),考慮多風(fēng)險(xiǎn)源和多脅迫因子及其整體相互關(guān)系的研究。雖有研究在考慮風(fēng)險(xiǎn)影響的基礎(chǔ)上,應(yīng)用三角模糊數(shù)原理開展區(qū)域水安全狀況評(píng)價(jià)[1],但未考慮各區(qū)域差異性及風(fēng)險(xiǎn)滯后性。針對(duì)這些局限性,筆者從廣義范圍內(nèi)的生態(tài)安全范疇出發(fā),結(jié)合水這一自然要素的特點(diǎn)和特殊性,對(duì)水生態(tài)安全從風(fēng)險(xiǎn)角度進(jìn)行了重新定義;在此基礎(chǔ)上,以濟(jì)南市為典型城市案例,通過基于風(fēng)險(xiǎn)因素的水生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,探尋其區(qū)域水生態(tài)問題,旨在為我國大中城市水生態(tài)安全評(píng)價(jià)和分析提供參考。

1研究方法

1.1　水生態(tài)安全評(píng)價(jià)及改進(jìn)

風(fēng)險(xiǎn)是指遭受損失、損傷、毀壞的可能性,可以作為安全或者危險(xiǎn)的一種定性或定量的度量[4]。安全具有動(dòng)態(tài)性,安全狀態(tài)表現(xiàn)為一個(gè)動(dòng)態(tài)過程。演變的發(fā)展在于是否存在和引發(fā)風(fēng)險(xiǎn),因此,從風(fēng)險(xiǎn)角度定義的水生態(tài)安全應(yīng)該是一個(gè)關(guān)于安全主體的存在風(fēng)險(xiǎn)與否、安全狀態(tài)現(xiàn)況、安全演變趨勢(shì)的函數(shù)。從概念上來看,水生態(tài)安全既包括水生態(tài)復(fù)合系統(tǒng)的現(xiàn)狀安全狀態(tài),又表現(xiàn)為不存在不安全的演變趨勢(shì);從過程上來看,水生態(tài)安全包括風(fēng)險(xiǎn)的引發(fā)傳遞和響應(yīng)控制兩個(gè)交互的過程?！帮L(fēng)險(xiǎn)爆發(fā)-危害傳遞-響應(yīng)控制”過程決定了水生態(tài)安全的演變,其中決策者可通過響應(yīng)控制在很大程度上改善不安全演變趨勢(shì)?？梢婏L(fēng)險(xiǎn)貫穿于水生態(tài)安全的全過程,時(shí)時(shí)刻刻影響著水生態(tài)安全的狀態(tài)和發(fā)展。因此,水生態(tài)安全因素分析必須包括風(fēng)險(xiǎn)因素分析,只有充分識(shí)別和消除最大可能風(fēng)險(xiǎn),才能及時(shí)掌握水生態(tài)安全的演變趨勢(shì),有效控制其惡化。

與常規(guī)的水生態(tài)安全評(píng)價(jià)內(nèi)容不同的是,基于風(fēng)險(xiǎn)的水生態(tài)安全評(píng)價(jià)內(nèi)容除了包括水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)、功能評(píng)價(jià)外,還包括系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)防控和修復(fù)能力評(píng)價(jià)。根據(jù)安全理論,引入風(fēng)險(xiǎn)因素后的水生態(tài)安全評(píng)價(jià)應(yīng)具有如下特點(diǎn):①警示性。風(fēng)險(xiǎn)是水生態(tài)安全狀態(tài)演變的可能性,風(fēng)險(xiǎn)分析應(yīng)能夠進(jìn)行水生態(tài)安全的趨勢(shì)預(yù)警;②動(dòng)態(tài)性?？紤]風(fēng)險(xiǎn)種類及其發(fā)生概率的變化,引入風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行評(píng)價(jià),相關(guān)評(píng)價(jià)指數(shù)代表了水生態(tài)安全演變和不確定性;③空間差異性。某區(qū)域的空間風(fēng)險(xiǎn)不僅來源于區(qū)域自身,還應(yīng)來源于周圍相鄰區(qū)域,常規(guī)的評(píng)價(jià)并未考慮此影響;④人為操作性。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果分析,若存在的風(fēng)險(xiǎn)尚未影響水生態(tài)安全,可及時(shí)采用預(yù)防措施,避免風(fēng)險(xiǎn)的引發(fā)和傳遞;若存在的風(fēng)險(xiǎn)具有一定發(fā)生概率且會(huì)影響水生態(tài)安全,應(yīng)立即采取應(yīng)急預(yù)案,將風(fēng)險(xiǎn)可能會(huì)造成的危害和損失降到最低。

1.2　評(píng)價(jià)方法

水生態(tài)安全評(píng)價(jià)內(nèi)容主要包括評(píng)價(jià)復(fù)合水生態(tài)系統(tǒng)是否安全和如何維持其安全,常用的評(píng)價(jià)模式為暴露響應(yīng)分析模式和綜合指數(shù)評(píng)價(jià)模式。筆者根據(jù)各方法特點(diǎn),選取模糊綜合評(píng)判法及綜合指數(shù)法分別對(duì)水生態(tài)安全系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià),并將評(píng)價(jià)結(jié)果一一對(duì)應(yīng),建立耦合關(guān)系。首先,采用側(cè)重于現(xiàn)狀評(píng)價(jià)的綜合指數(shù)法和側(cè)重于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的等級(jí)劃分法分別進(jìn)行評(píng)價(jià),并將兩種結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證,再通過模糊綜合評(píng)判法對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)充。通過以上方法,得到基于風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域水生態(tài)的總體狀況和安全水平(圖1)。

圖1　基于風(fēng)險(xiǎn)的水生態(tài)安全評(píng)價(jià)流程

1.2.1數(shù)據(jù)收集與風(fēng)險(xiǎn)因子遴選

要充分掌握生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的安全和完整性,需從不同角度同時(shí)選取多個(gè)指標(biāo)。從研究區(qū)域的地形氣候情況、水資源特點(diǎn)及現(xiàn)存生態(tài)環(huán)境問題出發(fā),分析主要存在的風(fēng)險(xiǎn)因子(常規(guī)風(fēng)險(xiǎn)因子和具有“一票否決制”的特殊因子)。收集降水量、流量、水位、水質(zhì)等各類數(shù)據(jù),并根據(jù)客觀性、代表性、簡(jiǎn)潔性、可操作性的原則對(duì)指標(biāo)進(jìn)行遴選。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)野外考察和調(diào)研資料選取出最有代表性和最有影響力的因子;對(duì)選出的風(fēng)險(xiǎn)因子進(jìn)行自相關(guān)分析,去除研究時(shí)間內(nèi)無明顯變化的指標(biāo);根據(jù)專家打分情況匯總,選用排名較高的指標(biāo)。

1.2.2風(fēng)險(xiǎn)-現(xiàn)狀綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

1.2.2.1確定權(quán)重

首先,根據(jù)評(píng)價(jià)對(duì)象各組成部分之間的相互關(guān)系,采用層次分析法進(jìn)一步將流域水生態(tài)安全分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層(制約層)、要素層及指標(biāo)層4個(gè)層次,每個(gè)層次分別選擇反映其主要特征的要素作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。結(jié)合流域?qū)嶋H情況,列出綜合判斷矩陣,計(jì)算出不同層次的各指標(biāo)的權(quán)重。

然后,為驗(yàn)證層次總排序計(jì)算結(jié)果的可靠性進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。文獻(xiàn)表明,當(dāng)CR=CI/RI<0.1 時(shí),可認(rèn)為權(quán)重的計(jì)算結(jié)果可接受[5]。

1.2.2.2評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)確定及數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是建立科學(xué)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與指標(biāo)體系[6]。在評(píng)價(jià)過程中,評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用于模糊綜合評(píng)判時(shí),作為專家評(píng)判打分的參考比較;評(píng)價(jià)結(jié)果分析時(shí),用于優(yōu)勢(shì)因子、限制因子的遴選,將各指標(biāo)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較。為了綜合評(píng)價(jià),在對(duì)不同量綱指標(biāo)的初始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理時(shí),將所有的指標(biāo)數(shù)值統(tǒng)一量綱,使指標(biāo)的數(shù)值越大,反映出的水生態(tài)安全性越高。

1.2.3模糊綜合評(píng)判法評(píng)價(jià)

水生態(tài)安全是一個(gè)復(fù)雜的、沒有嚴(yán)格界限劃分、很難用精確尺度來刻畫的模糊現(xiàn)象,水生態(tài)安全復(fù)合系統(tǒng)具有“模糊性”和“多屬性”的特征,因此水生態(tài)安全評(píng)價(jià)是一種多屬性或多準(zhǔn)則的評(píng)價(jià)問題。模糊綜合評(píng)判法是一種運(yùn)用模糊變換原理分析和評(píng)價(jià)模糊系統(tǒng)的分析評(píng)判方法,它以模糊推理為主,定性與定量相結(jié)合,準(zhǔn)確與非準(zhǔn)確相統(tǒng)一,適合于復(fù)雜多要素的水生態(tài)安全系統(tǒng)的綜合性研究。

表1　水生態(tài)安全等級(jí)判別標(biāo)準(zhǔn)[8]

其具體評(píng)價(jià)步驟為:①設(shè)置指標(biāo)體系。為保證評(píng)價(jià)的可比性,基于層次分析法和風(fēng)險(xiǎn)因素建立水生態(tài)安全評(píng)價(jià)體系;②確定評(píng)價(jià)集合。根據(jù)評(píng)價(jià)決策的實(shí)際需要,將評(píng)判等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分為“不安全”、“較不安全”、“一般”、“較安全”、“安全”5個(gè)等級(jí)(表1)，即評(píng)價(jià)集合為V={v1,v2,v3,v4,v5}={不安全,較不安全,一般,較安全,安全},并依據(jù)水生態(tài)安全指標(biāo)體系中的風(fēng)險(xiǎn)、狀態(tài)和響應(yīng)3方面對(duì)不同等級(jí)的水生態(tài)安全特征給予描述;③確定評(píng)價(jià)要素權(quán)重子集。采用1.2.2計(jì)算權(quán)重法中的層次分析法確定權(quán)重;④實(shí)施評(píng)判。根據(jù)評(píng)判對(duì)象的各種實(shí)際資料及數(shù)據(jù),采用模糊數(shù)學(xué)和精確數(shù)學(xué)方法對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行估算,然后根據(jù)已確定的評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表1)依次對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。分別得出各子集Di(i=1,2,3)中單要素的評(píng)價(jià)決策矩陣Ri(i=1,2,3),然后由各單要素的權(quán)重Ai和評(píng)價(jià)決策矩陣Ri經(jīng)過合成運(yùn)算即可得到要素層評(píng)價(jià)決策矩陣Ci,依次向上推，即可得到水生態(tài)安全的模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果A=(a1,a2,a3,a4,a5)[7]。

1.2.4綜合指數(shù)法評(píng)價(jià)1.2.4.1側(cè)重現(xiàn)狀的綜合指數(shù)評(píng)判法

通過下層指標(biāo)歸一化數(shù)值與各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重,進(jìn)行對(duì)應(yīng)的上層指數(shù)的評(píng)估數(shù)值計(jì)算,可以合并得到指標(biāo)對(duì)應(yīng)的上級(jí)指數(shù)的評(píng)估數(shù)值。

(1)

式中:S為綜合評(píng)價(jià)值;Ak,i為n×m階矩陣,k=1,2,…,n;i=1,2,…,m;n為評(píng)價(jià)指標(biāo)的個(gè)數(shù);m為評(píng)價(jià)單元的個(gè)數(shù);ωi為指標(biāo)權(quán)重。

顯然可通過取不同的k、i值來計(jì)算不同評(píng)價(jià)單元各個(gè)評(píng)價(jià)層次的水安全綜合指數(shù)[9],如水生態(tài)安全、水生態(tài)響應(yīng)、水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)、水生態(tài)狀態(tài)等。

1.2.4.2基于風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí)劃分法

為評(píng)價(jià)各區(qū)的水生態(tài)安全存在的風(fēng)險(xiǎn)和現(xiàn)狀,將水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和水生態(tài)現(xiàn)狀分別劃分為5級(jí)[10]。設(shè)水生態(tài)現(xiàn)狀指數(shù)為S,其中S1級(jí)、S2級(jí)、S3級(jí)、S4級(jí)、S5級(jí)分別代表水生態(tài)現(xiàn)狀最安全、較安全、中等安全、較不安全、不安全;設(shè)水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為R,其中R1級(jí)、R2級(jí)、R3級(jí)、R4級(jí)、R5級(jí)分別為風(fēng)險(xiǎn)最小、較小、中等、較大、最大。以此對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行具體劃分。

1.2.5建立耦合關(guān)系并分析結(jié)果

水生態(tài)安全的狀態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)受風(fēng)險(xiǎn)和響應(yīng)的耦合影響,不同安全現(xiàn)狀在不同的風(fēng)險(xiǎn)威脅下安全性不同。將水生態(tài)狀態(tài)和水生態(tài)響應(yīng)評(píng)價(jià)結(jié)果定義為現(xiàn)狀指數(shù),水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果定義為風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。在兩者之間建立耦合關(guān)系,其結(jié)果定義為基于風(fēng)險(xiǎn)的水生態(tài)安全等級(jí)。將模糊評(píng)判法中的評(píng)判子集V={v1,v2,v3,v4,v5}={不安全,較不安全,一般,較安全,安全}與綜合指數(shù)法中劃分的等級(jí)一一對(duì)應(yīng),將水生態(tài)安全動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果劃分為9級(jí),即Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)為安全,Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)為較安全,Ⅴ級(jí)、Ⅵ級(jí)為一般,Ⅶ級(jí)、Ⅷ級(jí)為較不安全,Ⅸ級(jí)為不安全,如表2所示。在水生態(tài)安全現(xiàn)狀評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上求得綜合安全性,體現(xiàn)了生態(tài)安全在不確定性因素影響下的動(dòng)態(tài)演變過程和演變趨勢(shì),可以為生態(tài)安全響應(yīng)預(yù)警提供判斷、決策依據(jù)。

表2　水生態(tài)安全動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)級(jí)別

2濟(jì)南市水生態(tài)安全研究

2.1　研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

濟(jì)南市地處中緯度內(nèi)陸區(qū)(圖2),魯中山地的北緣與山前傾斜平原的交接帶,地勢(shì)南高北低,變化顯著,絕對(duì)標(biāo)高在500～700 m,其市區(qū)位于低山丘陵與平原的交接地帶。濟(jì)南市水資源有以下幾個(gè)特點(diǎn):①水資源補(bǔ)給年內(nèi)、年際變化大,年內(nèi)降水量不足;②水資源地域分布不均;③水資源結(jié)構(gòu)以地下水為主,泉水為濟(jì)南水資源的特色;④人均水資源占有量少;⑤用水效益較高,但當(dāng)?shù)厮Y源開發(fā)利用結(jié)構(gòu)不合理,地下水資源開發(fā)過度,黃河客水和當(dāng)?shù)氐乇硭貌蛔恪?jì)南市是一座融泉、湖、河、地下水為一體的供水城市,市域共有河流50余條,分屬黃河、小清河、海河三大流域,地下水種類繁多且資源豐富。濟(jì)南市豐富的水資源背景及七大區(qū)域的空間分異性使之涵蓋多種水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子,因此將濟(jì)南市選作典型城市進(jìn)行研究。

圖2　研究區(qū)位置

文中統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),如人均水資源量、年降水量、植被覆蓋率、城市人均綠地面積、工業(yè)用水重復(fù)率、環(huán)保投資占GDP比重等,主要來源于《濟(jì)南2005年統(tǒng)計(jì)年鑒》《2005年濟(jì)南市水資源公報(bào)》、濟(jì)南市水質(zhì)評(píng)價(jià)報(bào)告、環(huán)境質(zhì)量公告及各區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒;概率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),如洪澇災(zāi)害比例、旱災(zāi)比例等,采用華北、東北近500年旱澇史料中濟(jì)南部分、山東省洪澇災(zāi)害記錄經(jīng)整理計(jì)算而得;景觀類指數(shù),如景觀破碎度、景觀多樣性指數(shù),由遙感解譯獲得。

2.2　權(quán)重確定

依據(jù)基于風(fēng)險(xiǎn)的水生態(tài)安全內(nèi)容及層次分析法,結(jié)合濟(jì)南市水生態(tài)安全現(xiàn)狀及其地下水、地表水和泉水的水域特色,列出綜合判斷矩陣,計(jì)算不同層次各指標(biāo)的權(quán)重,構(gòu)筑基于風(fēng)險(xiǎn)的濟(jì)南市水生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表3)。經(jīng)計(jì)算CR=CI/RI=0.021 363/0.303 156=0.070 469<0.1,可見各層指標(biāo)的權(quán)重取值較為合理。

表3 水生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

目標(biāo)層制約層要素層指標(biāo)層

2.3　評(píng)價(jià)方法

2.3.1模糊綜合評(píng)判法定性評(píng)價(jià)

利用模糊科學(xué)的模糊綜合評(píng)判法,分別得到濟(jì)南市風(fēng)險(xiǎn)—現(xiàn)狀綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系要素層諸要素的評(píng)判決策矩陣,與權(quán)重向量合成運(yùn)算,得到制約層的綜合評(píng)判結(jié)果為

B1=[19/745/1620/775/521/26]

B2=[1/35/1911/568/595/88]

B3=[1/155/592/233/381/31]

3.3.2綜合指數(shù)及等級(jí)劃分法定量評(píng)價(jià)

利用綜合指數(shù)法進(jìn)行評(píng)價(jià),得出2005年濟(jì)南市及各區(qū)水生態(tài)安全綜合指數(shù)計(jì)算結(jié)果,以圖表顯示(圖3)。

圖3　濟(jì)南市及各區(qū)水生態(tài)安全綜合指數(shù)

由圖3可見,天橋區(qū)面臨的水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)最小,歷下區(qū)風(fēng)險(xiǎn)最大。長(zhǎng)清區(qū)水生態(tài)狀態(tài)最好,歷下區(qū)次之,歷城區(qū)最差。天橋區(qū)的水生態(tài)響應(yīng)最差,槐蔭區(qū)最好。整體來看,槐蔭區(qū)水生態(tài)安全狀況最好;天橋區(qū)、歷下區(qū)、濟(jì)南市、長(zhǎng)清區(qū)接近且都在0.45～0.60之間,安全狀態(tài)中等;市中區(qū)、歷城區(qū)都低于0.45,安全性較差。

等級(jí)劃分法的結(jié)果為:槐蔭區(qū)水生態(tài)安全狀況為Ⅳ級(jí),天橋區(qū)、歷下區(qū)、濟(jì)南市、長(zhǎng)清區(qū)為Ⅴ級(jí)、Ⅵ級(jí),市中區(qū)、歷城區(qū)為Ⅶ級(jí)、Ⅷ級(jí)(表4)。整體來看,綜合指數(shù)法與等級(jí)劃分法的評(píng)價(jià)結(jié)果較為接近,各區(qū)的水生態(tài)安全排序也較為一致?？梢钥闯?唯有濟(jì)南市和長(zhǎng)清區(qū)水生態(tài)安全的數(shù)值大小與安全等級(jí)不一致,主要在于兩種方法的側(cè)重有所不同:等級(jí)劃分法更側(cè)重于風(fēng)險(xiǎn)的影響,把狀態(tài)和響應(yīng)合為一類;而綜合指數(shù)法中雖然風(fēng)險(xiǎn)的權(quán)重較大,但其側(cè)重于風(fēng)險(xiǎn)、狀態(tài)和響應(yīng)的獨(dú)立性,更突出響應(yīng)的作用。

表4　兩種方法評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比

2.3.3綜合評(píng)判結(jié)果

分析得出考慮風(fēng)險(xiǎn)因素的濟(jì)南市及6區(qū)的水生態(tài)現(xiàn)狀安全程度,見表5。

表5　濟(jì)南市及各區(qū)水生態(tài)安全等級(jí)

各區(qū)水生態(tài)安全評(píng)判結(jié)果與綜合指數(shù)計(jì)算分析結(jié)果基本一致,槐蔭區(qū)狀態(tài)最佳;歷下區(qū)、天橋區(qū)、濟(jì)南市、長(zhǎng)清區(qū)次之,狀態(tài)一般;市中區(qū)、歷城區(qū)接近,處于較不安全狀態(tài)。由此也驗(yàn)證了耦合關(guān)系建立較為合理。

2.4　濟(jì)南市水生態(tài)安全總體評(píng)價(jià)

由于無泉水?dāng)嗔鞯摹耙黄狈駴Q制”因素的影響,濟(jì)南市水生態(tài)安全狀態(tài)沒有惡化,但在控制風(fēng)險(xiǎn)、改善狀態(tài)上還存在一定的問題。從各區(qū)來看,槐蔭區(qū)水生態(tài)狀態(tài)較安全,天橋區(qū)、長(zhǎng)清區(qū)、歷下區(qū)一般;市中區(qū)、歷城區(qū)水生態(tài)狀態(tài)較不安全;濟(jì)南市存在著水資源量不足,化肥農(nóng)藥不合理使用等水生態(tài)安全問題,主要原因有工業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)布局不合理,城市環(huán)境保護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)較薄弱及城市生態(tài)建設(shè)和保護(hù)相對(duì)滯后等(圖4)。

圖4　水生態(tài)安全結(jié)果分區(qū)

2.5　濟(jì)南市水生態(tài)安全趨勢(shì)分析

在此基礎(chǔ)上,對(duì)2002年、2005年、2007年和2010年的水生態(tài)安全狀態(tài)進(jìn)行趨勢(shì)分析,結(jié)果見圖5?？梢?濟(jì)南市水生態(tài)狀態(tài)逐年改善,響應(yīng)措施力度和效果也逐年加大,由此有效地控制了風(fēng)險(xiǎn)的引發(fā)和傳遞,水生態(tài)安全呈良性發(fā)展,且具有安全的演變趨勢(shì),其中2005年和2007年在狀態(tài)和響應(yīng)措施上差距不是很大,但在面臨的風(fēng)險(xiǎn)上有很大差距,說明2007年對(duì)水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)有了明顯的控制,同時(shí)也說明水生態(tài)安全的發(fā)展或演變不是瞬間演變的結(jié)果,具有顯著的動(dòng)態(tài)性和一定的滯后性。總體來看,2002—2007年間濟(jì)南市的水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)逐年加大,且增大幅度明顯增大,2007—2010年間,風(fēng)險(xiǎn)的增長(zhǎng)幅度減小,主要原因在于前期響應(yīng)措施作用的見效。

圖5　濟(jì)南市水生態(tài)安全趨勢(shì)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比

3結(jié)語

從風(fēng)險(xiǎn)角度出發(fā),明晰水生態(tài)安全的概念、內(nèi)容及特點(diǎn),定義基于風(fēng)險(xiǎn)的水生態(tài)安全,探討其運(yùn)行機(jī)理和評(píng)價(jià)模式。從方法學(xué)上,在常規(guī)的生態(tài)安全定義和“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”評(píng)價(jià)框架的基礎(chǔ)上引入風(fēng)險(xiǎn)因素,建立了基于風(fēng)險(xiǎn)的水生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,綜合考慮了水生態(tài)復(fù)合系統(tǒng)安全現(xiàn)狀及其演變趨勢(shì),在水生態(tài)現(xiàn)狀指數(shù)和水生態(tài)響應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的基礎(chǔ)上構(gòu)建了水生態(tài)安全等級(jí)。案例研究結(jié)果表明,本文提出的基于風(fēng)險(xiǎn)的水生態(tài)安全評(píng)價(jià)方法切實(shí)可行,可為我國其他大中城市水生態(tài)安全評(píng)價(jià)和分析提供參考。

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Risk-based safety assessment of water ecology in Jinan City

CHEN Lei,WU Yuehan,WANG Pei,SHEN Zhenyao

(SchoolofEnvironment,BeijingNormalUniversity,Beijing100875,China)

Abstract：To evaluate the water ecological safety at the regional scale, risk factors are introduced to improve the traditional evaluation method. The concept, characteristics and content of water security is also discussed. Jinan city was taken as the study case. Security evaluation index system of regional water ecological was established based on the Analytic Hierarchy Process from the aspects of risk, state and response. By coupling the evaluation results of quantitative comprehensive index method and qualitative fuzzy comprehensive method, the safety of each region were analyzed. The results showed that Jinan City faced medium security condition, and measures are suggested to control evolution trend and improve water ecological status. In sum, the new method is feasible and can provide a scientific basis for the safety evaluation of the regional water ecology.

Key words：risk; water ecological security; safety assessment; comprehensive index method; hierarchy classification method; fuzzy comprehensive method; dominant factor; limiting factor; Jinan City

(收稿日期：2015-10-08編輯：彭桃英)

中圖分類號(hào)：X820.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1004-6933(2016)01-0029-07

作者簡(jiǎn)介:陳磊(1982—),男,副教授,博士,主要從事流域非點(diǎn)源污染模擬與控制、城市降雨徑流污染控制、流域綜合管理等研究。E-mail:chenlei1982bnu@bnu.edu.cn

基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金(51579011)

DOI：10.3880/j.issn.1004-6933.2016.01.004