基于层次分析法的生态环境评价研究——以安徽省舜盛矿山为例

李发保

(合肥市肥西县生态环境分局，安徽 肥西 231200)

1 引言

项目评价区位于安徽省池州市东至县尧渡镇历山东北侧，同时也处于大历山风景名胜区、县城规划区及X014县道可视范围内，区内有一座水泥用石灰岩矿及其水洗砂线。该矿山始建于20世纪70年代初，隶属于东至原县建设局，矿区面积0.4116 km2[1]。

为全面了解该区域生态环境现状，为下一步矿山遗留生态环境整治工作提供依据，开展本次生态环境调查工作，针对区域内各样地调查数据评述生物群落状况，编制生态现状调查报告。矿山生态环境现状评价是一项复杂的工作，生态因子难以定量化且类型多样[2～4]。本研究以层次分析法为基础，分析矿山生态环境特性，建立适合矿山生态环境特点的规范化评价模型[2,5,6]。探寻层次分析法运用于环境影响评价的实践经验与理论经验。

2 评价方法

本文采用层次分析法对安徽省舜盛新材料科技有限责任公司矿山对生态环境的影响进行系统分析，层次分析法(AHP法)可同时对多组监测值进行标准级别判定和环境质量比较，计算过程方便快捷[5,6]。

2.1 建立层次结构模型

按照决策对象之间的相互关系将其分为最高层、中间层和最低层，绘制层次结构图。最高层指决策的目的[7]。

2.2 构造判断(成对比较)矩阵

对元素进行两两对比，按照重要程度评定等级[8]。aij为要素i与要素j重要性比较结果，表1列出Saaty给出的重要性含义及其赋值。

(1)

判断矩阵元素aij的标度方法如表1所示。

2.3 层次单排序及其一致性检验

对应于判断矩阵最大特征根λmax的特征向量，经归一化(使向量中各元素之和等于1)后记为W。W的元素为同一层次因素对于上一层次因素某因素相对重要性的排序权值，这一过程称为层次单排序[9]。能否确认层次单排序，则需要进行一致性检验，所谓一致性检验是指对A确定不一致的允许范围[5,10]。其中，n阶一致阵的唯一非零特征根为n；n阶正互反阵A的最大特征根λ≥n当且仅当λ=n时，A为一致矩阵。

表1 判断矩阵元素的标度方法

3 评价区生态现状调查

3.1 生态系统现状

项目区内各系统有规律地按一定顺序排列组成，整个生态系统结构较为完整，功能较为完善。

3.2 植被及植物多样性调查

对评价区进行现场调查和资料查阅，共统计维管束植物125科335属521种。

评价区含10种以上的科称为数量优势科共11个，包括137科237种，分别占总属种数的40.90%和46.47%。

3.3 动物多样性调查

3.3.1 兽类多样性调查

本次调查发现评价区内的兽类以小型兽类为主，共发现6目12科20种。

3.3.2 两栖爬行动物多样性调查

爬行动物：本次调查评价区爬行类动物共3目6科17种。调查区域内爬行动物栖息环境包括沟边、池塘、居民区和附近的菜地，山里的林地和灌丛。附近的小水库有一些人工放养的鳖和乌龟。

两栖类动物：评价区内两栖类动物的种类较少，但数量比爬行类明显较大，共1目4科9种。

3.3.3 鸟类多样性调查

监测调查组在2020年的12月22～24日内对所有生境样线进行调查，本次评价区冬季鸟类调查共发现8目，22科，52种，累计526只鸟类，包含了绝大部分当地留鸟和冬候鸟。

由于此次鸟类调查是在冬季，主要调查了当地留鸟和冬候鸟的鸟类资源，并没有收录夏候鸟和过境鸟资料，依据安徽大学资源与环境工程学院生态学专业学生暑期调查和历年观鸟记录以及《安徽省鸟类分布名录与图鉴》资料[11]，集中整合了评价区夏冬季鸟类名录，可以全方位的覆盖住舜盛矿全年鸟类资源，大历山风景区鸟类监测共发现鸟种103种，属于13目34科。

3.3.4 鱼类多样性调查

调查结果统计，共有鱼类36种，分属5目10科。

3.4 土地利用及水土流失调查

3.4.1 土地利用现状

评价区总面积214.93 hm2，其中林地144.49 hm2，占总用地的67.23%以上；工矿仓储用地38.66 hm2，占比17.99%；耕地19.16 hm2，占比19.6%；交通运输用地1.88 hm2；住宅用地7.74 hm2；水域2.71 hm2；草地0.29 hm2。

3.4.2 水土流失现状

评价区植被覆盖率低，水土流失比较严重。以轻度侵蚀为主，主要为轻度水力侵蚀，主要原因是开采活动导致的地表植被损毁。

4 生态环境现状综合评价

4.1 生态环境现状评价体系

根据评价区实际的调查和现有的基础资料，参考2010年3月中煤国际工程集团重庆设计研究院出版的《矿产资源开发生物多样性评价指南研究报告》中的生物多样性评价体系，根据评价人员的相关经验和建议，对各项因子进行客观评分[12]。

4.2 综合评分(层次分析法)

4.2.1 评价体系建立

根据评价区生态环境现状特点，选取15项评价因子建立评价体系见表2。

4.2.2 权重确定

每个指标对生物多样性的影响是不同的，为了使综合评价得分更合理、有效，给每个指标一个权值。选取根据权重确定原则进行，通过专家咨询，对生物多样性现状评价指标权重给出了结论。获得3份评价指标体系重要性判断表，分别进行权重计算。

表2 评价区生态环境现状评价指标体系

4.2.3 一级指标权重计算A

表3矩阵的实际意义在于更加科学地赋予B1、B2、B3、B4 4个指标权重：B1土地资源为0.261，B2环境要素为0.522，B3物种多样性为0.087，B4生物系统多样性为0.130。

表3 一级指标判断矩阵(1)

4.2.4 二级指标权重计算A

表4矩阵可以大概率通过一致性检验，将其标准化为[0.286 0.571 0.143],故C1矿田面积的权重为0.286，C2水土流失程度的权重为0.571，C3不良地质稳定情况的权重为0.143。

表4 二级指标判断矩阵(1)

表5矩阵可以大概率通过一致性检验，将其标准化为[0.111 0.333 0.222 0.333]，故C4空气环境质量的权重为0.111，C5地表水水质状况的权重为0.333，C6地下水水质状况的权重为0.143，C7土壤环境质量的权重为0.333。

表6矩阵可以大概率通过一致性检验，将其标准化为[0.245 0.490 0.122 0.082 0.061]，故C8植被覆盖率的权重为0.245，C9人类威胁程度的权重为0.490，C10生物多样性的权重为0.122，C11优势物种数量的权重为0.082，C12生物量的权重为0.061。

表5 二级指标判断矩阵(2)

表6 二级指标判断矩阵(3)

表7矩阵可以大概率通过一致性检验，将其标准化为[0.286 0.571 0.143]，故C13生态系统类型多样性的权重为0.286，C14生态系统稳定性的权重为0.571，C15异质性的权重为0.143。

表7 二级指标判断矩阵(4)

4.2.5 一级指标权重计算B

表8矩阵可以大概率通过一致性检验，将其标准化为[0.153 0.461 0.308 0.077]，该矩阵的实际意义在于更加科学地赋予B1、B2、B3、B4 4个指标权重，在本例之中的一级指标的各个权重：B1土地资源为0.153，B2环境要素为0.461，B3物种多样性为0.308，B4生物系统多样性为0.077。

表8 一级指标判断矩阵(2)

4.2.6 二级指标权重计算B

表9矩阵，将其标准化为[0.167 0.500 0.333]，故C1矿田面积的权重为0.167，C2水土流失程度的权重为0.500，C3不良地质稳定情况的权重为0.333。

表9 二级指标判断矩阵(5)

表10矩阵，将其标准化为[0.353 0.118 0.176 0.353]，故C4空气环境质量的权重为0.353，C5地表水水质状况的权重为0.118，C6地下水水质状况的权重为0.176，C7土壤环境质量的权重为0.353。

表10 二级指标判断矩阵(6)

表11矩阵，将其标准化为[0.158 0.158 0.316 0.053 0.316]，故C8植被覆盖率的权重为0.158，C9人类威胁程度的权重为0.158，C10生物多样性的权重为0.316，C11优势物种数量的权重为0.053，C12生物量的权重为0.316。

表12矩阵，将其标准化为[0.200 0.600 0.200]，故C13生态系统类型多样性的权重为0.200，C14生态系统稳定性的权重为0.600，C15异质性的权重为0.200。

表11 二级指标判断矩阵(7)

表12 二级指标判断矩阵(8)

4.2.5 因子评分

结合实地调查和区域环境概况的相关资料，对所选取的指标进行分档打分[8～10,13]，具体的分值见表13。

表13 生物多样性现状评价因子及评分

4.2.6 现状评价指标得分

生物多样性评价指标体系及权重见表14。

4.2.7 现状环境综合评价

将2项综合评价指数与生物多样性现状分级表15比较分别属于Ⅲ级和Ⅱ级[14]，即说明按照第一位专家的重要性判断评价区的生物多样性一般，按照第二位专家的重要性判断评价区的生物多样性较高。

5 评价结论与建议

5.1 生态环境现状评价结论

通过采用层次分析法对评价区生态环境现状进行的综合评价研究，可得出以下几点结论：

(1)评价区内露天开采致使矿区地表土层及地表植遭受破坏，增加了落石、滑坡、崩塌等次生灾害隐患，增加了水土流失量。

表14 生物多样性评价指标体系及权重

(2)评价区内人类工程活动主要为采石修路活动，没有引起地表水、地下水水质发生变化的污染源存在。

(3)评价区现状评价结果表明，从整体评价区角度生态系统整体结构尚完整，但是受长期开采影响该区域内生物多样性一般。区内矿坑局部生物多样性降低，但因为矿区面积小，物种多样性简单，因此不会引起整体区域内生物多样性的降低。通过生态重建，评价区生态系统结构趋于稳定，对区域范围内林地生态功能的影响不大。

表15 生物多样性现状分级标准

5.2 保护措施及建议

综合判断认为该矿山对地表水水质，空气质量和土壤环境质量等指标权重较其他指标明显较大，考虑生态保护措施时可具体的侧重以这几项指标为主，影响因子得分对于这几项指标较为敏感[13～15]。所以，目标区域的生物多样性一般，在针对性改善的过程中，重点改善区域内的土壤和水环境的质量，致力修复土壤结构损失，恢复土壤原始功能，对于土壤的改良是恢复生态系统健康的关键[3,16]。坚定维护地表水地下水水源的质量，建立良好的生态环境[3]。严格控制污染性气体和挥发性污染物的排放，妥善处理，改善空气质量[14，15]。根据该矿区本身的特点与开矿造成的水土流失对生态系统造成的危害，采用植物、工程配套的防治措施体系，更加高效地防治矿区的水土流失现象[13]。在此基础上，适量增加植物的种类和数量，加强区域内生物量的维护，加强管理，保护物种多样性。