基于PSR模型的四川省升鐘水庫生態安全評價

王文敬，任德有，李鐵松，黃波，李成柱

(1.西華師范大學 國土資源學院，四川南充637009;2.四川省環境工程評價中心南充分中心，四川南充637000)

目前，生態安全評價常用的評價指標體系有PSR模型、生態足跡法等;常用的評價方法有綜合指數法、層次分析法、熵權法、模糊數學評價法和灰色理論評價法等。PSR(Pressure—State—Response)模型是1994年經濟合作與發展組織(OECD)提出的，在資源、環境和社會經濟的基礎上，以壓力、狀態和響應為表征，指標體系較完整，可更清晰地表達出資源、環境、經濟社會的關聯[1]。四川省庫容最大的升鐘水庫，以灌溉為主兼有防洪、發電、飲用、游覽、航運、水產養殖、土壤持留等綜合效益。從1992年起，四川省政府將升鐘水庫的水域功能區劃定為Ⅱ類，升鐘水庫是南充市740多萬人的第二水源地，對其生態安全方面的評價具有現實意義[2]。

1 研究區概況

四川升鐘水庫1977年12月8日正式動工，1984年下閘蓄水，1998年底一期工程全面竣工，控灌面積9.23×104hm2，二期工程正在審批中，二期控灌4.86×104hm2。總庫容1.34×109m3，常年蓄水量7.64×108m3。水庫地理坐標的范圍為東經 105°05′—105°43′，北緯 31°31′—32°04′，入庫河流主要是西河，庫區面積517 km2，地形屬低山丘陵，在流域上屬嘉陵江流域。

在行政單元上，升鐘水庫地跨廣元的劍閣縣、南充的南部縣、閬中市，控灌廣元、南充、廣安 3個地級市的9個縣市區縱橫5 500 km2的1.39×105hm2耕地。在飲用水方面，涉及飲用水人口150多萬人，牲畜180萬頭[3]，水庫淹沒區涉及10個鄉鎮，104個村，近10萬人的土地、房屋被淹沒、拆遷。由于當時移民安置采取“就近后靠，就地上移”的辦法，淹沒區群眾生產生活條件沒有得到及時改善，逐漸出現了許多特殊的困難，庫區成為遠近聞名的貧困地區。

2 生態安全評價模型的構建

2.1 升鐘水庫PSR模型指標體系的構建

根據郭樹宏等人[1]建立的指標體系，結合升鐘水庫的實際情況，選取并制定了“壓力”指標6個，“狀態”指標7個，“響應”指標4個，涵蓋了水庫生態安全的資源、環境、經濟社會各個方面，具有一定的代表性和普遍適用性(表1)。

2.2 評價指標權重的確定[4-5]

“熵權”理論是一種客觀賦權方法，熵是系統無序程度的度量，它可以度量數據所提供的有效信息量，引用它來確定水庫生態安全系統中各個評價指標的權重(表2)，方法步驟為:

(1)構建m個樣本，n個評價指標的判斷矩陣R=(vij)nm(i=1 ，2，…，n;j=1，2，…，m)。

(2)對判斷矩陣做歸一化處理，得到歸一化判斷矩陣A:對極大型指標(即大者為優)的指標而言，有

對極小型指標(即小者為優)而言，有

表1 2004—2007年升鐘水庫生態安全評價指標數據[6-7]

(3)定義熵。在有n個評價指標，m個被評價對象的評估問題中，可以確定第i個評價指標的熵為:

(i=1，2 ，…，n;j=1，2 ，…，m);k=1/lnm

(4)定義熵權w。定義了第i個評價指標的熵之后，可得到第i個評價指標的熵權定義，即:

(5)計算生態安全得分ESI=∑Wi×aij(i=1，…，17)。

ESI的分值在0到1之間，分5個等級:0≤ESI≥0.2，很不安全;0.2≤ESI≥0.4，不安全;0.4≤ESI≥0.6;0.6≤ESI≥0.9;0.9≤ESI≥1.0，很安全。

3 結論與討論

由表3可見，升鐘水庫在2004—2007年期間，其生態處于不安全的狀態，同時，生態安全狀態逐年有所好轉，從表1模型的各指標數值可知，“狀態指標”方面的DO，CODMn，TN指標等均為2006年最差，因庫區失地農民網箱養魚、肥水養魚，嚴重超過了國家規定的1‰養殖面積(按水庫面積應控制在1 600口以內)，突破了升鐘水庫水環境容量。據統計，網箱養殖年產成魚8 500 t，每年平均投放配合飼料約20 000 t，魚藥3.2 t，魚排泄物達 4 000 t。截至目前，南部縣投入資金4600萬元取締升鐘水庫養魚網箱6882口。2008年11月四川省政府辦公廳在升鐘水庫組織召開了升鐘水庫水污染綜合整治工作現場會。省環保局組織專家編制了《升鐘水庫生態環境污染與防治規劃》、《升鐘水庫環境保護管理辦法》，并多次派出工作組現場指導。

表2 升鐘水庫生態安全評價各指標權重

表3 升鐘水庫生態安全評價結果

從表1—2還可以看出，“響應”指標中的“人均GDP”、“狀態”指標中的“森林覆蓋度”和“壓力”指標中的“城鎮化率”權重較大。可見庫區經濟發展是制約水庫生態安全的關鍵。由于庫區農業是復種指數高的傳統種植業，化肥、農藥施用頻繁和過度施用，必然會使水庫污染加重，庫區釣魚盛行，有各類機動船舶160艘，缺乏必要的環保條件和措施，船舶污染將會對水庫生態有重要影響，2006年，四川省政府以“千畝桑園，萬里湖面，核桃長廊，生態旅游”的思路，引導庫區農民從事旅游接待、栽桑、養殖等，逐步促進了庫區環境與經濟社會的協調科學發展[8]。

投資200多萬元的升鐘湖風景區內首個旅游碼頭于2009年9月底前完工并投入使用，結束了升鐘湖無碼頭的歷史，從而減少小型船舶污染。2009年入汛以來，升鐘水庫蓄水量比汛期前凈增1.684×108m3，達到 1.020×109m3，水位達到 426.55 m，僅比1988年同期最高水位低0.87 m，比1989年同期高出1.11 m，創20 a來新高，也結束了連續15 a未泄洪的歷史，對2009年10月在升鐘水庫舉行的首屆“中國?升鐘湖釣魚節”產生了積極影響。

本研究通過PSR模型建立升鐘水庫生態安全評價的指標體系，應用熵權法確定各指標權重并對水庫的生態安全狀況進行評價，所選取的指標還有待完善，還需要調研，找出新出現的水庫生態環境問題，并把這些重要因素也加入到評價體系中，更能切實評價出水庫的生態安全狀況。

[1] 郭樹宏，王菲鳳，張江山，等.基于PSR模型的福建山仔水庫生態安全評價[J].湖泊科學，2008，20(6):814-818.

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[3] 朱飛燕，葉興東，李鐵松，順慶國家級生態示范區初研[J].中國西部科技，2004(27):38-40.

[4] 周振民，常慧，基于熵權的模糊物元地下水水質評價模型[J].中國農村水利水電，2008(12):45-47.

[5] 閆文周，顧連勝.熵權決策法在工程評價中的應用[J].西安建筑科技大學學報，2004，36(1):98-100.

[6] 史箴，楊朋，李抗美.升鐘水庫灌區土壤及農作物中農藥污染現狀調查[C]∥北京:第六次全國環境監測學術交流會，2001.

[7] 胡麗慧，潘安，李鐵松，等.灰色聚類法在升鐘水庫水體富營養化評價中的應用[J].農業環境科學學報，2008，27(6):2407-2412.

[8] 歐陽峰，蘆壘，駱珍珍.普適指數公式在升鐘水庫富營養化評價中的應用[J].安徽農業科學，2009，37(8):3702-3703.