灰色关联法在盖州市水土保持生态安全评价及PSR体系构建中的应用

2017-12-20

地下水 2017年5期

(辽宁省盖州市水土保持局，辽宁盖州 115200)

姜明君

(辽宁省盖州市水土保持局，辽宁盖州 115200)

盖州市是调节营口生态环境的重要保护带之一，水土保持是盖州市改善当地自然生态环境的现实需求，基于灰色关联法构建盖州市水土保持生态安全评价体系具有重要意义。以营口盖州市的16个镇、3个乡为考察对象，结合当地生态安全评价指标与相关研究方法，基于PSR“压力(pressure)—状态(status)—响应(response)”模型，通过选取影响盖州市自然生态安全的13个不同指标，构建研究区水土保持生态安全评价指标体系。在相关指标遴选基础上，基于灰色关联法对该研究区2011—2016年水土保持生态安全情况进行科学评价。

盖州市；灰色关联法；水土保持；生态安全评价

在党的“十八大”中，习总书记高瞻远瞩提出了“五位一体”的生态发展战略，并首次将“生态文明”提升到国家战略高度。而在刚刚召开的党的“十九大”中，李克强总理也指出，“2017年，我们要紧抓、划定并严守生态保护红线，通过积累更多的生态财富，构筑可持续发展的绿色长城......”。这一系列国家政策、指示的提及，都表明生态安全已同经济、政治、文化等置于等同地位。对于营口盖州市而言，保护自然生态安全的重要途径就是加强水土流失治理，并积极展开水土保持生态安全评价。

1 区域概况

盖州市隶属辽宁营口市，依山傍海，物产丰富，是辽宁著名的水果之乡。盖州市也是国家批准的对外开放城市之一。该市下辖8个街道、16个镇、3个乡，总人口目前已超过720 000人。从该研究区地形地貌类型来看，盖州市多为丘陵地带，境内主要分布着碧流河与大清河两条河流；全市总面积约为3 133.4 km2，气候属于北温带半湿润季风气候；全年降水量为600～790 mm，自西向东降雨量逐渐递增[1]。总体来看，盖州市全年气温温和、光照充足、四季分明、生态宜人，生态安全等级较高。但2011年8月，受台风“梅花”影响，辽宁盖州市被一场突如其来的特大暴雨袭击，盖州市小石棚乡小石棚村引发特大泥石流灾害，“8·8”自然生态灾害导致巨大的生命、财产遭受严重损失[2]。至此，水土保持生态安全评价研究引发密切关注。图1为盖州市小石棚村“8·8”自然生态灾害现场情况。

2 区域生态安全研究

通过上述自然灾害事件可以看出，区域生态环境安全对于人民正常生活、生产实践意义重大。因此，基于灰色关联法，就盖州市水土保持生态安全性展开评价研究不仅具有积极的理论意义，且是盖州人民的现实诉求[3]。

当前，国外相关学者主要基于生态安全风险、生态承载力等因素，对区域生态安全性进行评价研究。Suter在世界卫生组织工作基础上，科学提出了综合生态健康评价模型；Cuadra则从生态足迹、生态承载力角度，对区域生态环境发展的可持续性进行研究；Graymore、Munns等人基于SHCC框架模型，就其在区域水土保持生态安全评价中的应用适切性进行了实证分析。

图1 盖州市“8·8”灾害

但综观国内相关理论，大部分学者主要基于生态安全评价模型和评价指标进行选择和构建研究；学者余建、宋国利等人通过熵权模糊物元模型，对某区域土地生态安全进行评价；学者魏伟则基于组合赋权法，对石羊河流域生态安全进行研究；学者雷波和张雅洲等人则主要采主成分分析法，对我国黄河流域的生态脆弱性进行评价[4]。

综上国内与国外相关理论研究，主要基于土地和总体生态环境的安全性及脆弱性进行评价，鲜有对水土保持生态安全评价的理论。对此，本研究结合盖州实际，通过遴选13项指标，从而对该研究区水土保持生态安全变化情况进行灰色关联分析，以此为盖州市生态保持和水土环境治理提供有效之策[5]。

3 研究方法及“PSR”模型分析

3.1 “PSR”指标体系选取

“PSR”是由OECD组织提出的一种概念模型。其主要立足于研究区经济、生态与社会实际情况，对三者间的相互关系及相关影响因素进行安全评价。本研究则结合盖州市生态环境特点，在借鉴国、内外生态安全理论基础上，通过对相关指标进行筛选，得到如下表1所示的13项二级指标：

表1 “PSR”模型二级指标遴选结果

3.2 基于灰色关联法的“PSR”指标体系构建

由于上表中的相关指标值差异较大，因此通过灰色关联法进行数据规范化处理。假设盖州市n个区县共包括m个评价指标，定义X为生态安全程度，则基于灰色关联法的盖州市水土保持生态安全“PSR”评价模型为：

式中：X为灰色关联模型安全度；xn为“PSR”各项指标；

3.3 基于灰色关联法的“PSR”生态安全指数计算

在上述“PSR”模型中，假设第j个评价指标值为Xj；第j个评价指标值的基准值为Sj；第j个评价指标值数据标准化处理后的值为Pj；而第j个评价指标值的基准值(Sj)标准化处理后的值为G，其中，G=g1、g2、g3，……，gn；则盖州市“PSR”指标体系灰色关联生态安全指数计算方法如下：

通过表1相关指标可以看出，盖州市水土保持评价中，各项指标对研究区水土保持生态安全评价的贡献程度不同[6]。上述计算公式中，R表示盖州市区域水土保持生态安全评价系数，R值越大，表示该研究区水土保持生态安全程度越高；反之，则越低。通常情况下，一个区域水土保持生态安全综合指数保持在0.2～0.28之间；若最终计算结果低于0.2，则表示该研究区水土保持生态安全性较低，不适宜人类居住与发展。具体安全等级评价标准见表2。

表2 “PSR”水土保持生态安全综合指数分级标准

4 评价结果与对策建议

结合上述相关理论与计算评价标准，本研究通过分析得到如表3所示的盖州市“PSR”水土保持生态安全系数：

从2011-2016年的评价结果不难看出，当前盖州市水土保持生态安全性评价系数较低。除了2012年安全性系数0.27处于较安全水平外，2011年与2014年安全性系数最低，2015年与2016年次之；而2013年安全性系数则正由安全向不安全过渡阶段。

从表3可知，盖州市水土保持生态安全系数与当地水土保持生态治理力度呈显著正相关。2011年盖州市水土保持生态安全性评价系数之所以处于最低水平，主要由于研究区受“8·8”自然灾害影响；经过2011年的大力整治后，2012年该研究区生态环境逐渐好转，安全性评价处于较安全等级；但随着当地相关部门对水土保持生态环境治理工作的弱化，于2013年开始，当地水土保持生态安全系数开始出现“由好转劣”的变化趋势[7]。据此，当地群众及相关部门应充分意识到盖州市自然生态问题的严重性。有关部门应不断重视当地的水土保持工作，逐步加强自然预警，通过科学的工程措施、生物措施等治理手段，维持盖州市水土保持生态安全，提高生态环境水土保持能力，从而使研究区生态环境尽快得到好转[8]。