張景華， 歐陽淵， 劉 洪，， 黃瀚霄， 張騰蛟， 李 富， 李 樋

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，成都 610081； 2.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，成都 610059)

0 引言

生態(tài)學(xué)(ecology)是研究有機(jī)體與其周圍環(huán)境相互關(guān)系的科學(xué)，環(huán)境包括非生物和生物環(huán)境，前者包括地質(zhì)環(huán)境在內(nèi)的各種自然環(huán)境，后者則包括同種或異種其他有機(jī)體[1]。地質(zhì)學(xué)(geology)的研究對(duì)象為地球的固體硬殼——地殼或巖石圈，主要研究地球的物質(zhì)組成、內(nèi)部構(gòu)造、外部特征、各層圈之間的相互作用和演變歷史，是研究地球及其演變的一門自然科學(xué)。生態(tài)學(xué)與地質(zhì)學(xué)結(jié)合，誕生了生態(tài)地質(zhì)學(xué)(eco-geology)。生態(tài)地質(zhì)學(xué)是地質(zhì)學(xué)的一個(gè)分支，同時(shí)也是生態(tài)學(xué)和地質(zhì)學(xué)之間的新興邊緣科學(xué)[2-6]。生態(tài)地質(zhì)的研究對(duì)象涉及巖石圈、土壤圈、水圈、大氣圈及生物圈[7-9]，是用地質(zhì)學(xué)、生態(tài)學(xué)理論和方法研究生物與其生存地質(zhì)環(huán)境之間關(guān)系的學(xué)科[10]。

國外生態(tài)地質(zhì)調(diào)查工作最早始于20世紀(jì) 80 年代末的前蘇聯(lián)[11]，我國則始于1994 年[12-13]。進(jìn)入21世紀(jì)后，國內(nèi)外一些學(xué)者對(duì)生態(tài)地質(zhì)開展了不同程度的研究[8，14-19]，這些研究工作多是從地球化學(xué)角度對(duì)生態(tài)地質(zhì)進(jìn)行研究。2019年，自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局啟動(dòng) “生態(tài)地質(zhì)調(diào)查工程”，以服務(wù)長江上游重要生態(tài)功能區(qū)生態(tài)保護(hù)修復(fù)為宗旨，著眼于大涼山區(qū)生態(tài)文明建設(shè)對(duì)地質(zhì)工作的重大需求，設(shè)立了“大涼山區(qū)生態(tài)地質(zhì)調(diào)查”項(xiàng)目，以全新的調(diào)查思路，將“山水林田湖草”視作一個(gè)生態(tài)共同體，把地質(zhì)作用過程和生態(tài)空間分布、變化規(guī)律作為整體進(jìn)行系統(tǒng)性調(diào)查研究； 在此基礎(chǔ)上，開展生態(tài)地質(zhì)脆弱性評(píng)價(jià)與分區(qū)，為生態(tài)系統(tǒng)管理、保護(hù)與修復(fù)提供地球系統(tǒng)科學(xué)解決方案。本文即為“大涼山區(qū)生態(tài)地質(zhì)調(diào)查”項(xiàng)目所取得的部分成果。

“脆弱性”一詞最早源自拉丁文vulnerare，其原意是“可能受傷”。在早期，脆弱性問題(vulnerability)主要用于流行病學(xué)領(lǐng)域，用來指出哪些地區(qū)容易發(fā)生流行病。從20世紀(jì)70年代開始，專家逐漸將脆弱性引入生態(tài)研究領(lǐng)域，并逐漸延伸到其他領(lǐng)域[20-21],脆弱性評(píng)價(jià)已成為生態(tài)(地質(zhì))環(huán)境評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容之一[22-29]。綜合前人對(duì)脆弱性概念的理解和筆者在西昌市開展的生態(tài)地質(zhì)調(diào)查實(shí)踐，本文認(rèn)為生態(tài)地質(zhì)脆弱性是指地球表層系統(tǒng)對(duì)內(nèi)外擾動(dòng)的敏感性以及因缺乏應(yīng)對(duì)能力而使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變的一種屬性； 即在一定條件下，生態(tài)地質(zhì)環(huán)境對(duì)內(nèi)外擾動(dòng)的敏感性以及因缺乏應(yīng)對(duì)能力而使生態(tài)地質(zhì)環(huán)境的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變的一種屬性。本文以西昌市為研究區(qū)，在生態(tài)地質(zhì)調(diào)查和綜合研究的基礎(chǔ)上，基于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及其演化是控制西昌市生態(tài)環(huán)境演變的重要驅(qū)動(dòng)力的觀點(diǎn)來篩選評(píng)價(jià)指標(biāo)； 在地理信息系統(tǒng)支持下，采用改進(jìn)后的層次分析法(analytic hierarchy process，AHP)確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，開展生態(tài)地質(zhì)脆弱性評(píng)價(jià)與分區(qū)，提出生態(tài)保護(hù)修復(fù)建議，為西昌市生態(tài)保護(hù)修復(fù)提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

1.1 自然地理

西昌市位于四川省西南部，是涼山彝族自治州的州府所在地，也是攀西地區(qū)的政治、經(jīng)濟(jì)、文化及交通中心和打造攀西城市群中的核心力量，其地理位置在E101°46′～102°25′，N27°32′～28°10′之間，南北長約70 km，東西寬約43 km，幅員面積2 655 km2； 地勢北高南低，以山地為主，山脈走向和構(gòu)造線一致，多呈SN向，山地分布在安寧河?xùn)|西兩側(cè)，西部的牦牛山是市境內(nèi)山地的主體，占全市總面積的一半，自北向南縱貫全境。西昌屬于亞熱帶高原季風(fēng)氣候區(qū)，素有小“春城”之稱，四周群山環(huán)繞，立體氣候特點(diǎn)突出。

1.2 地層巖性與地質(zhì)構(gòu)造

西昌市前寒武系至第四系均有出露，以中生界和新生界為主，地層呈近SN向展布，與主構(gòu)造線一致。侵入巖出露在磨盤山區(qū)，主要巖石類型有石英斑巖、黑云母花崗巖、閃長巖和正長巖等； 噴出巖主要分布在牦牛山及磨盤山區(qū)，以晚二疊世峨眉山玄武巖出露最廣(圖1)。

1.第四系： 沖洪積物； 2.新近系-第四系昔格達(dá)組： 粉砂巖； 3.白堊-古近系雷打樹組： 粉砂巖、泥巖為主； 4.中下白堊統(tǒng)小壩組： 粉砂質(zhì)泥巖、泥巖為主； 5.下白堊統(tǒng)飛天山組： 粉砂巖、泥巖為主； 6.侏羅系官溝組、牛滾凼組、新村組、益門組： 泥巖、粉砂巖為主； 7.上三疊統(tǒng)寶頂組： 長石石英砂巖為主； 8.上三疊統(tǒng)白果灣組： 長石石英砂巖為主； 9.上三疊統(tǒng)大蕎地組： 長石石英砂巖為主； 10.上三疊統(tǒng)丙南組： 板巖為主； 11.上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖組： 玄武巖為主； 12.中二疊統(tǒng)陽新組： 灰?guī)r為主； 13.上石炭統(tǒng)黃龍組： 灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖為主； 14.泥盆系干溝組、爛泥箐組、曲靖組： 灰?guī)r、白云巖為主； 15.志留系稗子田組： 灰?guī)r、白云巖、鈣質(zhì)頁巖為主； 16.寒武系： 筇竹寺組、滄浪鋪組，粉砂巖、泥巖為主； 17.震旦-寒武系燈影組： 白云巖為主； 18.震旦系觀音崖組： 灰?guī)r、泥巖為主； 19.上元古界列古六組： 酸性火山碎屑巖； 20.上元古界開建橋組： 酸性火山碎屑巖； 21.晚三疊世黑云母花崗巖； 22.晚三疊世鈉閃石英正長巖； 23.晚三疊世鈉閃花崗巖； 24.晚三疊世鈉閃正長巖； 25.晚二疊世輝長巖； 26.新元古代花崗巖； 27.新元古代英云閃長巖； 28.新元古代花崗閃長巖； 29.新元古代石英閃長巖； 30.新元古代二長花崗巖； 31.新元古代閃長巖； 32.新元古代輝長巖； 33.中元古代花崗巖； 34.斷裂帶； 35.韌性剪切帶圖1 西昌市地質(zhì)簡圖Fig.1 Geological map of Xichang City

西昌市位于上揚(yáng)子陸塊西緣和羌塘陸塊東緣，為一個(gè)構(gòu)造復(fù)雜的造山帶系統(tǒng)，形成多條大型左旋走滑構(gòu)造帶，形成了“縱向成條，條中有塊”的斷塊構(gòu)造特征。區(qū)內(nèi)褶皺和斷裂十分發(fā)育，褶皺主要有螺髻山背斜、磨盤山向斜等； 主要斷裂帶有金河—菁河斷裂帶(F1)、磨盤山—昔格達(dá)斷裂帶(F2)、安寧河斷裂帶(F3)和則木河斷裂帶(F4)等。金河—菁河斷裂帶位于磨盤山—馬鞍山以西，呈南北向縱貫市域西部，沿線分布有較多晚二疊世小型超基性、基性侵入體，表明其在晚二疊世是一個(gè)深達(dá)上地幔的巖石圈斷裂。磨盤山—昔格達(dá)斷裂帶北起牦牛山，向南經(jīng)磨盤山縱貫全境，形成于新元古代，經(jīng)多期構(gòu)造變形，對(duì)兩側(cè)中生代地層有明顯的控制作用，是一條第四紀(jì)活動(dòng)斷裂。安寧河斷裂帶沿安寧河谷發(fā)育，呈近南北展布，斷面以西傾為主，總體表現(xiàn)出擠壓、走滑特征，造成兩側(cè)斷塊差異升降，形成安寧河斷陷盆地和斷塊山脈，具有強(qiáng)烈的地震活動(dòng)性。則木河斷裂帶西北由西昌開始，向東南延伸出西昌，由多條次級(jí)剪切斷層呈左階斜列組合而成，也是一條活動(dòng)斷裂，發(fā)生過多次強(qiáng)震和大地震。

1.3 森林植被

西昌市屬于川西南河谷山原植被地區(qū)的金沙江下游安寧河植被小區(qū)，森林覆蓋率為 46.0%，森林針葉化現(xiàn)象較普遍，作為地帶性植被的闊葉林較少。由于地形地貌及垂直氣候的差異，植被群落分布具有垂直性差異[30]，在干熱河谷發(fā)育稀疏草叢，河谷盆地和階地上栽培著各種熱帶、亞熱帶經(jīng)濟(jì)植物，中山山地分布著大面積的云南松和松櫟混交林，局部溝谷地區(qū)保存有亞熱帶偏干性常綠闊葉林，亞高山殘存有冷杉林及冷杉、云杉混交林分布，高山分布蒿草、雜草類高山草甸。

1.4 生態(tài)環(huán)境

西昌市四周群山環(huán)繞，形成相對(duì)獨(dú)立的氣候、土壤和植被，使得生態(tài)環(huán)境表現(xiàn)出較強(qiáng)的相對(duì)獨(dú)立性。近年來，西昌市社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，隨著人口壓力和生產(chǎn)活動(dòng)的不斷增強(qiáng)，也對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了較大的壓力和脅迫。除安寧河谷外，西昌市大部分土地承載力較低，抗干擾能力弱，受干擾后生態(tài)系統(tǒng)自然恢復(fù)的速度慢、難度大，雖然生態(tài)環(huán)境整體較好，但還存在一些諸如水土流失較嚴(yán)重、地質(zhì)災(zāi)害較頻發(fā)、森林生態(tài)系統(tǒng)功能降低等生態(tài)地質(zhì)環(huán)境問題。

2 評(píng)價(jià)方法

2.1 技術(shù)思路

目前對(duì)生態(tài)地質(zhì)脆弱性進(jìn)行評(píng)價(jià)，主要有2種技術(shù)思路，一種是針對(duì)生態(tài)地質(zhì)問題進(jìn)行評(píng)價(jià)，另一種是基于生態(tài)地質(zhì)條件(要素)進(jìn)行評(píng)價(jià)[31-35]。作為地質(zhì)學(xué)的一個(gè)分支，生態(tài)地質(zhì)及其脆弱性的概念目前尚無統(tǒng)一的定義，但本文認(rèn)為二者的內(nèi)涵比較清楚，生態(tài)地質(zhì)的內(nèi)涵是研究各種生態(tài)問題或生態(tài)過程的地質(zhì)學(xué)機(jī)理、地質(zhì)作用過程及背景條件，而生態(tài)地質(zhì)脆弱性的內(nèi)涵則為在一定的生態(tài)地質(zhì)條件下，生態(tài)地質(zhì)環(huán)境對(duì)內(nèi)外擾動(dòng)的敏感性以及因缺乏應(yīng)對(duì)能力從而使自身的結(jié)構(gòu)和功能容易發(fā)生改變的一種屬性。無論生態(tài)地質(zhì)還是生態(tài)地質(zhì)脆弱性，其內(nèi)涵都強(qiáng)調(diào)生態(tài)地質(zhì)條件。因此，對(duì)西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性采用基于生態(tài)地質(zhì)條件(要素)進(jìn)行評(píng)價(jià)更能反映其內(nèi)涵，從服務(wù)生態(tài)保護(hù)修復(fù)目的出發(fā)，將生態(tài)地質(zhì)脆弱性分為不脆弱、輕度脆弱、中度脆弱、高度脆弱與極脆弱5個(gè)等級(jí)。

2.2 指標(biāo)篩選

通常把自然界分為生物與非生物兩大類，雖然這兩大類幾乎總是可區(qū)別、可分開的，但又不能彼此孤立地存在。生物依賴于環(huán)境，它們必須與環(huán)境連續(xù)地交換物質(zhì)和能量，需適應(yīng)于環(huán)境才能生存； 另一方面，生物又影響環(huán)境，不斷改造環(huán)境條件，生物與環(huán)境在相互作用中形成統(tǒng)一的整體[1]，亦即生物與環(huán)境密不可分，一起構(gòu)成了生態(tài)環(huán)境。如果從地球系統(tǒng)科學(xué)的角度出發(fā)，將巖石圈、生物圈、大氣圈、水圈等圈層作為一個(gè)系統(tǒng)看待，影響或控制這些圈層之間能量與物質(zhì)交換的動(dòng)力為地球的內(nèi)、外營力，地球生態(tài)地質(zhì)環(huán)境演變結(jié)果都是地球內(nèi)外營力綜合作用的結(jié)果。因此，從地球系統(tǒng)科學(xué)和多圈層交互作用來看，生態(tài)地質(zhì)脆弱性是由氣象、水文、地形地貌、地質(zhì)環(huán)境、土壤、地質(zhì)災(zāi)害和生態(tài)環(huán)境本身等各個(gè)條件所控制，而上述影響生態(tài)地質(zhì)脆弱性各項(xiàng)條件，又可進(jìn)一步劃分為各種單要素。

西昌市屬亞熱帶西南季風(fēng)氣候，多年平均氣溫16.9 ℃，多年平均日照2 445.4 h，無霜期273 d，多年平均降雨1 013.5 mm，水資源豐富。從氣象、水文條件來說，在整個(gè)西昌市范圍內(nèi)，與植物生長關(guān)系最為密切的水、熱、光等條件都非常有優(yōu)越，完全可以滿足植被生長所需； 除了垂直分帶性外，在橫向上，氣象、水文條件并不會(huì)造成植被生長的巨大差異，亦即氣象、水文條件并不是控制西昌市生態(tài)地質(zhì)的主控因素，其對(duì)生態(tài)地質(zhì)脆弱性及分區(qū)的影響不大。

既然氣象、水文條件不是西昌市生態(tài)地質(zhì)的主控因素，那么地形地貌、土壤類型、土壤侵蝕、地質(zhì)災(zāi)害等都是受地質(zhì)條件控制，與地質(zhì)環(huán)境相關(guān)。根據(jù)筆者在西昌市開展的生態(tài)地質(zhì)調(diào)查工作取得的認(rèn)識(shí)[36]，本文認(rèn)為地質(zhì)構(gòu)造及其演化是控制西昌市生態(tài)地質(zhì)環(huán)境演變的重要驅(qū)動(dòng)力，而地質(zhì)建造及其環(huán)境則是形成現(xiàn)今生態(tài)地質(zhì)格局的物質(zhì)基礎(chǔ)。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及其演化控制著西昌市地層巖性的出露和宏觀地貌，并與風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)作用等外營力一起塑造了西昌市現(xiàn)今地貌形態(tài)，進(jìn)而影響著地面坡度[37]、地表的巖石類型、成土母質(zhì)類型、土壤類型和植被類型等生態(tài)地質(zhì)要素，間接控制著基巖→成土母質(zhì)→土壤→植被這一生態(tài)地質(zhì)譜系。換言之，由地球內(nèi)營力形成的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及其演化與地形地貌、氣候和人類活動(dòng)等一起塑造了西昌市現(xiàn)今生態(tài)地質(zhì)格局，西昌市現(xiàn)今生態(tài)地質(zhì)環(huán)境主要受各種地質(zhì)環(huán)境條件控制。

通過上述分析，篩選了地形地貌、地質(zhì)環(huán)境、土壤、生態(tài)4項(xiàng)生態(tài)地質(zhì)條件，然后進(jìn)一步細(xì)化為坡度、溝壑密度、地層巖性、地質(zhì)建造、地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性、土壤類型、成土母質(zhì)、土壤侵蝕強(qiáng)度、生態(tài)系統(tǒng)類型、人口密度共10項(xiàng)生態(tài)地質(zhì)要素，參考相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、其他學(xué)者的研究成果[38-39]并結(jié)合西昌市的實(shí)際情況，制定了分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)(表1)。

表1 西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)Tab.1 Evaluation indicators of eco-geological vulnerability in Xichang City

2.3 數(shù)據(jù)來源與單因子脆弱性評(píng)價(jià)

本研究所使用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要來自于收集和利用遙感手段獲取，包括西昌市行政區(qū)劃圖、數(shù)字高程模型(digital elevation model,DEM)數(shù)據(jù)、地質(zhì)圖、地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)分區(qū)圖、土壤類型圖、土壤侵蝕強(qiáng)度數(shù)據(jù)、土地利用類型數(shù)據(jù)和人口密度數(shù)據(jù)等，具體如表2所示。并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，提取表1種所列的10項(xiàng)生態(tài)地質(zhì)要素?cái)?shù)據(jù)并分級(jí)賦值，統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為Gauss Kruger投影、30 m空間分辨率的柵格圖像，得到西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性單因子評(píng)價(jià)圖(圖2)。

表2 數(shù)據(jù)來源與描述Tab.2 Source and description of the data

(續(xù)表)

(a) 坡度 (b) 溝壑密度 (c) 巖性 (d) 地質(zhì)建造 (e) 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性

(f) 土壤類型 (g) 成土母質(zhì) (h) 土壤侵蝕強(qiáng)度 (i) 生態(tài)系統(tǒng)類型 (j) 人口密度

圖2 西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性單因子評(píng)價(jià)圖Fig.2 Eco-geological vulnerability evaluation map of single factor in Xichang City

2.4 權(quán)重計(jì)算與綜合評(píng)價(jià)

從單因子分析得出的生態(tài)地質(zhì)脆弱性，只反映了某一因子的作用程度； 要將生態(tài)地質(zhì)脆弱性的區(qū)域差異綜合地反映出來，還需要進(jìn)行生態(tài)地質(zhì)脆弱性綜合評(píng)價(jià)。由于各個(gè)因子對(duì)于生態(tài)地質(zhì)脆弱性的重要性不同，在進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)單因子賦予不同的權(quán)重，運(yùn)用加權(quán)方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。本次研究，在地理信息系統(tǒng)的支持下，采用改進(jìn)的AHP法評(píng)價(jià)西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性。

AHP法是一種定性與定量相結(jié)合的決策分析方法，常被運(yùn)用于多目標(biāo)、多準(zhǔn)則、多要素、多層次的非結(jié)構(gòu)化的復(fù)雜決策問題，在生態(tài)環(huán)境和資源環(huán)境評(píng)價(jià)領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛[29，40-44]。由于AHP法存在著較大的隨意性，為了克服這一問題，往往需要多部門、多領(lǐng)域的專家共同會(huì)商、集體決定，通常采用發(fā)放和回收專家調(diào)查表的形式來比較各因素的重要程度[45]。然而在實(shí)際操作中，發(fā)放和回收專家調(diào)查表這種方式依然存在著較大的局限性。首先，為了保證專家意見具有一定的代表性和普遍性，需要向各行業(yè)專家發(fā)放大量的調(diào)查表，有時(shí)甚至達(dá)到數(shù)百份，導(dǎo)致實(shí)際操作極為困難； 其次，發(fā)放的調(diào)查表與回收的調(diào)查表不成比例，在實(shí)際操作中，由于各種因素，發(fā)放了大量的調(diào)查表，實(shí)際回收的調(diào)查表卻往往寥寥無幾，導(dǎo)致樣本數(shù)量不夠，失去了統(tǒng)計(jì)意義； 再次，由于調(diào)查表是向各行業(yè)專家發(fā)放的，而專家感興趣的是其從事行業(yè)內(nèi)的問題，造成了專家對(duì)其從事行業(yè)問題的重要性的偏好，從而加大了主觀性。

2.4.1 AHP法改進(jìn)

針對(duì)上述問題，本次研究在構(gòu)建西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性評(píng)價(jià)判斷矩陣時(shí)，對(duì)于各個(gè)因素之間的重要程度的判斷，提出了在生態(tài)地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過綜合研究各相關(guān)因素的控制作用及繼承關(guān)系來比較各相關(guān)因素的重要性的方法，用以取代專家打分，從而最大限度降低主觀性。

如前文所述，在西昌市域，構(gòu)造控制地貌形態(tài)和巖性分布，進(jìn)而影響著地面坡度、地表的巖石類型、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度，而巖石作為成土母質(zhì)的來源控制著成土母質(zhì)的類型，還影響著地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育分布，母質(zhì)轉(zhuǎn)化為土壤，存在著地質(zhì)建造(構(gòu)造)控制地貌形態(tài)和巖性、巖性控制母質(zhì)、母質(zhì)控制土壤、土壤影響生態(tài)的控制關(guān)系，即基巖→成土母質(zhì)→土壤→植被這一生態(tài)地質(zhì)譜系。由此，通過研究西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性各相關(guān)因素的控制作用及繼承關(guān)系來進(jìn)行兩兩比較，即凡是控制其他要素的相對(duì)被控制的要素顯得更為重要，據(jù)此先預(yù)判各相關(guān)因素的重要性比較結(jié)果，構(gòu)建了西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性層次分析判斷矩陣； 然后計(jì)算判斷矩陣的隨機(jī)一致性比例，通過分析隨機(jī)一致性比例、各因素的權(quán)重及排序來確定判斷矩陣是否構(gòu)建合理，驗(yàn)證預(yù)判是否正確。

2.4.2 權(quán)重計(jì)算

基于上述分析與預(yù)判，構(gòu)建了西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性評(píng)價(jià)的判斷矩陣，然后求解判斷矩陣的隨機(jī)一致性比例、最大特征根及其所對(duì)應(yīng)的特征向量，從而得到各因素的權(quán)重及排序(表3)。

表3 西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性評(píng)價(jià)判斷矩陣與層次排序①Tab.3 Judgement matrix and arrangement of eco-geological vulnerability evaluation in Xichang City

由表3可知，λ=11.295 8，CI=0.144 0，RI=1.49，CR=0.096 6<0.10，即判斷矩陣的隨機(jī)一致性比例小于0.10，表明構(gòu)建的判斷矩陣具有符合要求的隨機(jī)一致性，判斷矩陣構(gòu)建合理。在10個(gè)單因素中，地質(zhì)建造權(quán)重最大、排序第一，往下依次是地層巖性、成土母質(zhì)、土壤類型、生態(tài)系統(tǒng)類型、坡度、溝壑密度、土壤侵蝕強(qiáng)度、地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性、人口密度。計(jì)算出來的10個(gè)因子的權(quán)重分配較合理，排序與預(yù)判一致，表明根據(jù)預(yù)判構(gòu)建的判斷矩陣合理，權(quán)重分配合適。

2.4.3 綜合評(píng)價(jià)

在地理信息系統(tǒng)中，把10個(gè)生態(tài)地質(zhì)脆弱性單因子評(píng)價(jià)圖分別賦以表3中的權(quán)重(W)，按照式(1)進(jìn)行加權(quán)疊加，得出西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性加權(quán)總和； 然后按照表1中的生態(tài)地質(zhì)脆弱性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(SS)進(jìn)行分級(jí)，得到西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性綜合評(píng)價(jià)圖。

(1)

式中：SSj為j空間單元生態(tài)地質(zhì)脆弱性；Ci,j為j空間單元i因子生態(tài)地質(zhì)脆弱性等級(jí)分值；Wi為i因子生態(tài)地質(zhì)脆弱性權(quán)重。

3 評(píng)價(jià)結(jié)果

西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性綜合評(píng)價(jià)圖及各等級(jí)面積統(tǒng)計(jì)如圖3和表4所示?？傮w而言，西昌市生態(tài)地質(zhì)環(huán)境較為脆弱，不脆弱—輕度脆弱和中度脆弱—高度脆弱各占一半左右，但沒有極脆弱區(qū)域。不脆弱區(qū)域面積僅有208.31 km2、僅占研究區(qū)面積的7.85%，主要分布于安寧河谷； 輕度脆弱區(qū)域面積1 115.41 km2、占研究區(qū)面積的42.01%，主要分布于安寧河谷、安寧河谷右岸的月華至黃水一帶、邛海周圍一帶及白馬—蕎地一帶； 中度脆弱—高度脆弱區(qū)域面積合計(jì)1 331.28 km2、占研究區(qū)面積的50.14%，略微超過一半，中度脆弱—高度脆弱區(qū)域分布集中，主要分布于市域西部的牦牛山一帶和東南部的螺髻山一帶(圖3)。為了檢驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性，采用生態(tài)地質(zhì)路線調(diào)查的方式對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行了野外驗(yàn)證，調(diào)查路線橫穿了整個(gè)西昌市，東起西昌市與昭覺縣交界處，向西經(jīng)大箐、洛古坡、佑君、馬鞍山等地止于雅礱江邊。從路線調(diào)查情況來看，安寧河谷以東生態(tài)地質(zhì)條件較好、不脆弱，以西則生態(tài)地質(zhì)條件較差、生態(tài)地質(zhì)脆弱，路線調(diào)查與評(píng)價(jià)結(jié)果基本一致，說明評(píng)價(jià)結(jié)果較準(zhǔn)確。

圖3 西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性評(píng)價(jià)圖Fig.3 Map of eco-geological vulnerability evaluation for Xichang City

表4 西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性面積統(tǒng)計(jì)Tab.4 Area statistics of eco-geological vulnerability in Xichang City

4 生態(tài)地質(zhì)脆弱性分區(qū)

在生態(tài)地質(zhì)脆弱性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，根據(jù)生態(tài)地質(zhì)脆弱性等級(jí)與空間分布的相似性與差異性，并盡可能保持鄉(xiāng)鎮(zhèn)地域的完整性，進(jìn)行生態(tài)地質(zhì)脆弱性分區(qū)。將西昌市劃分為5個(gè)生態(tài)地質(zhì)脆弱性分區(qū)(圖4和表5)，分別是安寧河谷生態(tài)地質(zhì)輕度脆弱區(qū)(Ⅰ)、大箐生態(tài)地質(zhì)輕度脆弱區(qū)(Ⅱ)、巴汝—馬鞍山生態(tài)地質(zhì)中度脆弱區(qū)(Ⅲ)、螺髻山西坡生態(tài)地質(zhì)高度脆弱區(qū)(Ⅳ)和牦牛山生態(tài)地質(zhì)高度脆弱區(qū)(Ⅴ)。然后，在分析、總結(jié)各分區(qū)的主要生態(tài)地質(zhì)問題的基礎(chǔ)上，提出了生態(tài)保護(hù)與建設(shè)的重點(diǎn)與發(fā)展方向。

圖4 西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性分區(qū)圖Fig.4 Map eco-geological vulnerability zone of Xichang City

表5 西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性分區(qū)與保護(hù)建議Tab.5 Protection suggestions of each eco-geological vulnerability zones in Xichang City

5 結(jié)論與討論

1)地球內(nèi)營力形成的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及其演化是形成西昌市現(xiàn)今生態(tài)地質(zhì)格局的最主要的驅(qū)動(dòng)力，與地形地貌、氣候和人類活動(dòng)等一起塑造了西昌市現(xiàn)今生態(tài)地質(zhì)格局。

2)在生態(tài)地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過研究西昌市生態(tài)地質(zhì)脆弱性各相關(guān)因素的控制作用及繼承關(guān)系來比較各相關(guān)因素重要性的方法，構(gòu)建的判斷矩陣隨機(jī)一致性好，計(jì)算出來的權(quán)重符合調(diào)查結(jié)果，相較專家打分法，可操作性更好。

3)西昌市生態(tài)地質(zhì)環(huán)境較為脆弱，雖然沒有極脆弱區(qū)域，但中度脆弱—高度脆弱達(dá)西昌市面積的50.14%。不脆弱與輕度脆弱區(qū)主要集中分布于安寧河谷和邛海盆地，中度脆弱—高度脆弱區(qū)域主要集中分布于西昌市西部的牦牛山一帶和東南部的螺髻山一帶。

4)全市可劃分為5個(gè)生態(tài)地質(zhì)脆弱性分區(qū)， 包括2個(gè)生態(tài)地質(zhì)輕度脆弱區(qū)——安寧河谷生態(tài)地質(zhì)輕度脆弱區(qū)(Ⅰ)和大箐生態(tài)地質(zhì)輕度脆弱區(qū)(Ⅱ)，1個(gè)生態(tài)地質(zhì)中度脆弱區(qū)——巴汝—馬鞍山生態(tài)地質(zhì)中度脆弱區(qū)(Ⅲ)，2個(gè)生態(tài)地質(zhì)高度脆弱區(qū)——螺髻山西坡生態(tài)地質(zhì)高度脆弱區(qū)(Ⅳ)和牦牛山生態(tài)地質(zhì)高度脆弱區(qū)(Ⅴ)。對(duì)于不同的生態(tài)地質(zhì)脆弱性分區(qū)，建議實(shí)行不同的生態(tài)保護(hù)修復(fù)方案與因地制宜的開發(fā)建設(shè)措施。

5)基于在西昌市開展的生態(tài)地質(zhì)調(diào)查與評(píng)價(jià)的實(shí)踐，筆者認(rèn)為生態(tài)地質(zhì)和生態(tài)地質(zhì)脆弱性的內(nèi)涵與概念比較清楚，對(duì)于生態(tài)地質(zhì)脆弱性評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系、內(nèi)容與評(píng)價(jià)方法也較為明確。然而，生態(tài)地質(zhì)調(diào)查與評(píng)價(jià)對(duì)生態(tài)功能區(qū)劃的意義與作用是什么？從地球系統(tǒng)科學(xué)角度來看，生態(tài)地質(zhì)調(diào)查所查明的生態(tài)地質(zhì)條件和生態(tài)地質(zhì)問題，無疑為生態(tài)環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)提供了大量的參考依據(jù)與素材。而如何將這些素材引入到生態(tài)功能區(qū)劃中則值得進(jìn)一步深入研究。