流域社会经济对杞麓湖生态安全的影响评估

刘　宇，祁云宽，刘绍俊，李荫玺

(玉溪市环境科学研究所，云南 玉溪 653100)



流域社会经济对杞麓湖生态安全的影响评估

刘宇，祁云宽，刘绍俊，李荫玺

(玉溪市环境科学研究所，云南 玉溪 653100)

摘要：基于层次分析法和模糊模式识别建立了综合评价模型，对杞麓湖流域2009—2013年的社会经济影响进行了评估，结果表明：2009—2013年流域社会经济活动对杞麓湖生态安全的影响均处于第五级(严重状态)，且对第五级的隶属度总体呈增大趋势。说明杞麓湖流域社会经济压力已经很大并呈加剧趋势，生态系统已经受到严重破坏。

关键词：社会经济；生态安全；生态影响；安全评估；杞麓湖

杞麓湖位于云南省通海县境内，是流域近27万人民赖以生存的源泉和维护该地区生态平衡的重要根基。然而，随着社会经济的快速发展，杞麓湖水质恶化和富营养化的趋势也日益明显，近二十年来水质一直处于劣V类，有机污染和氮污染尤其突出。同时，连续几年的干旱造成杞麓湖长期低水位运行，加剧了湖泊水质恶化及生态安全的风险，湖泊治理与保护形势严峻。

本文基于层次分析法和模糊模式识别两种基本的数学方法建立综合评价模型，对杞麓湖流域2009—2013年的社会经济影响进行评估，以期清晰认知流域内社会经济发展对其影响的程度，进而为改善杞麓湖水环境提供技术和政策支持。

1评估模型与评价方法

流域社会经济活动对湖泊影响的评价属于综合评价的范畴，评价研究的总体思路是首先建立评价指标体系和相应的评价标准，基于评价指标体系，建立评价模型，开展评价研究[1]。

1.1指标体系和评价标准

根据流域的自然、社会和经济特征，建立具有层次结构的评价指标体系，整个指标体系包括3个分类指数、10个关键评价指数和21个评价指标[1]，详见表1。 根据流域社会、经济、人类活动对湖泊水库生态安全的影响程度，将其划分为五个等级，然后根据各个评价指标与湖泊水库生态安全影响的响应关系，确定各个评价指标的等级标准[1]。文献[2]给出了各等级标准划分的区间，本文综合考虑隶属函数的连续性和计算上的方便，采用以下方法确定分级代表值：第一级的代表值取第一级的值；第二级的代表值取第一级与第二级标准的平均值，依此类推[3]，详见表1。

1.2评价模型

1.2.1子系统综合评价

设评价因素集为u= {u1,u2, …,un}，n为每个子系统的评价因子数；评价集为v= {v1,v2, …,vm}，m为评价标准的评价等级数；评价因子的权重系数集为w= {w1,w2, …,wn}；r为由单要素评价向量组成的模糊矩阵，单要素评价向量是指单个评价因子相对于各评价等级的隶属度所组成的向量。则子系统综合评价结果为：

y=wоr= {y1,y2, …,ym}

(1)

式(1)中运算符号“о”为模糊运算的合成算子，由于其运算法则只突出了隶属度很大和很小项的作用，所得运算结果有时评价不出优劣，这在实际问题的处理中是不合理的[4]。因此，本文采用普通矩阵的算法进行复合运算，以体现所有因素的共同作用[5]。

1.2.2区域生态系统综合评价

设评价因素集为U = {U1, U2, …, Ul}，l为子系统数；评价集为V = {V1, V2, …, Vm}，m为评价标准的评价等级数；各子系统的权重系数集为W={W1，W2，…，Wl}；R为由各子系统综合评价结果构成的区域生态系统综合评价的模糊矩阵。则流域社会经济活动对杞麓湖生态安全影响的综合评价结果为：

Y=WоR={Y1，Y2，…，Ym}

(2)

Y计算方法与y相同。

表1　流域社会经济活动对湖泊影响评估指标体系和评价标准

1.3隶属度的确定

隶属度是通过建立隶属函数来确定，本文采用升(降)半阶梯形隶属函数。

设xi表示第i个评价因子的指标值，Sij表示第i个评价因子第j级的分级代表值。则第i个评价因子属于第级的隶属度计算关系式为：

越小越好：

越大越好：

1.4权重的确定

本文运用层次分析法来确定每个评价指标的权重。首先采用成对比较法和1～9 比较尺度构造两两比较判断矩阵[6]，然后由MATLAB计算每一比较矩阵的特征向量和最大特征根λmax。通过计算一致性指标CI和随机一致性指标RI得到一致性比率CR，并对CR做一致性检验。若检验通过，归一化后的特征向量即为权向量；若不通过，需重新构造比较矩阵。

1.5综合评价结果

运算结果矩阵Y中的值是对应于集合V的各项隶属度，反映了流域社会经济活动对湖泊生态安全的影响相对于一级、二级、三级、四级、五级的所属程度。

2杞麓湖流域社会经济概况

杞麓湖流域总面积354.34km2，辖秀山街道、九龙街道、河西镇、四街镇、杨广镇、纳古镇及兴蒙乡等六镇(街道)一乡，共53个村委会，284个自然村。2013年杞麓湖流域内总人口为266774人，人口密度约为753人/km2。

近年来，杞麓湖流域内人均GDP呈上升趋势，由2009年的13532元/人上升到2013年的24522元/人。随着流域经济的发展，城镇用地面积由2009年的18.072km2，增长到2013年的19.630km2，城镇用地比重增加0.44个百分点；耕地面积由2009年105.30km2，增加到2013年106.26km2，耕地比重增加0.19个百分点；连续几年的干旱造成杞麓湖天然补水减少，湖泊低水位运行，水面面积由2009年的33.93km2，减少到2013年的19.64km2，水面比重减少4.04个百分点。2009—2013年，水利工程影响指数整体呈上升趋势，2012年为最大值0.86%，2013年为0.71%，均处于较低水平。2009—2013年，环保投资指数总体呈上升趋势，2013年达到最大值0.97%。

随着社会经济发展，近五年总体污染源排放量呈增长趋势，其中COD、TN增长趋势较明显，TP变化趋势相对平缓；点源增长趋势较缓，面源增长趋势较快。“十二五”期间随着各类环保工程的大力实施，各类污染源得到有效控制，经济社会发展的同时，有效控制了污染排放增加幅度。

3杞麓湖流域社会经济影响评估

运用前述方法对杞麓湖2009—2013年的社会经济影响进行评估。

3.1评价因素集和评价标准的确定

结合杞麓湖流域的社会经济特点和数据的可得性，确定评价因素集U={人均GDP，人口密度，环保投资指数，城镇用地比重，耕地比重，水面比重，单位面积面源COD负荷，单位面积面源TN负荷，单位面积面源TP负荷，单位面积点源COD负荷，单位面积点源TN负荷，单位面积点源TP负荷，主要入湖河流COD浓度，主要入湖河流TN浓度，主要入湖河流TP浓度}，各评价因子2009—2013年的指标值见表2。

表2　2009—2013年评价因子指标值

根据表1，将诸评价因素的实测值分为5个等级，即评价集V={一级，二级，三级，四级，五级}。

3.2指标权重的确定

以一级指标(分类指数)为例，得出判断矩阵和各计算指标见表3，依次类推，计算出各级指标权重见表4，各指标权重均通过一致性检验。

表3　分类指数判断矩阵及计算结果

表4　流域社会经济活动对杞麓湖生态影响评价指标体系的权重

3.3评估结果与分析

根据表1确定的评价标准和公式(1)、(2)、(3)、(4)，结合表2中各指标值和表4中各指标权重，经复合运算得到2009—2013年流域社会经济活动对杞麓湖生态安全影响的评估结果：

根据计算结果和最大隶属度原则，2009—2013年杞麓湖流域社会经济活动对湖泊生态安全的影响均处于第五级(严重状态)，且对第五级的隶属度总体呈增大趋势，表明杞麓湖流域社会经济压力已经很大并呈加剧趋势，生态系统已经受到严重破坏。

4结论

随着杞麓湖流域内经济发展和城市化进程加快，人口数量在逐年增长，流域污染物产生量在迅速增加，其发展速度已远远超过了杞麓湖流域生态环境可以接受的程度，加之2009年以来的连续干旱，流域生态系统对经济社会的支持能力已经达到极限，长期以来处于超负荷状态。通过以上计算得出的综合评估结果与实际情况相符，同时也印证了该评估方法的实用性和科学性。

参考文献：

[1]国家环保部，中国环科院，等．全国重点湖泊水库生态安全评估方法规程[R]．北京，2008．

[2]戴丽，李跃青，胡小贞,等．滇池生态安全调查与评估[R]．昆明，2011．

[3]孙宝权，董少杰，邵作玖,等．探讨模糊评价法在水质评价中的应用[J]．水利与建筑工程学报，2009，7(3)：127-128，141．

[4]何锦峰，刘艳艳，舒兰,等．模糊综合评价模型在水质整体质量评价中的应用[J]．重庆工商大学学报:自然科学版，2009，26(2)：190-193．

[5]刘彬，周玉娟，奕清华．模糊数学在地下水质综合评价中的应用[J]．河北建筑科技学院学报，2006，23(1)：8-10．

[6]罗曙霞，王化麟，苗永春,等．AHP-模糊综合评判法在项目后评价中的应用[J]．管理纵横：158-159．

Evaluation of Impacts of Economy and Society on Ecological Security of the Qilu Lake Basin

LIU YU,QI Yun-kuan,LIU Shao-jun,LI Yin-xi

(Yuxi Institute of Environmental Science Research, Yuxi Yunnan 653100,China)

Abstract：A Comprehensive evaluation model was built up based on analytic hierarchy process and fuzzy pattern recognition method to assess the impacts of economy and society in the Qilu lake basin during 2009-2013. The results showed that the economic and social activities in the basin have seriously impacted the ecological security in the fifth level. Furthermore, the impacts intended to increase, which meant that the economic and social pressure in the basin has been exacerbating. This would result in serious damage on ecological system.

Key words：society and economy; ecological security; ecological impact; security assessment; Qilu Lake

收稿日期：2015-07-10

作者简介：刘宇(1986-)，女，工程师，四川广安人，主要从事湖泊生态环境保护与环境污染治理方面的研究工作。

中图分类号：X82

文献标志码：A

文章编号：1673-9655(2016)02-0050-05