內蒙古呼包鄂地區生態環境質量評價——基于模糊綜合分析法

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內蒙古呼包鄂地區生態環境質量評價——基于模糊綜合分析法

羅 莎 莎，甄 江 紅*

(內蒙古師范大學 地理科學學院，內蒙古 呼和浩特 010022)

摘要：呼包鄂地區是內蒙古最具活力的經濟圈，近年來，呼包鄂地區生態環境發生不同的變化。本文選取自然資源環境、社會經濟環境、生態破壞與環境污染、環境治理4個方面40個具體指標，采用基于熵權的層次分析法計算各指標權重，運用模糊綜合分析法對呼包鄂地區2012年生態環境質量進行評價，并研究其生態環境質量變化原因。評價結果為：2012年，呼和浩特市和鄂爾多斯市生態環境質量等級處于優，包頭市生態環境質量等級處于一般。

關鍵詞：呼包鄂地區；生態環境質量；模糊綜合分析法；評價指標體系

生態環境質量評價即根據特定的目的，在遵循原則的前提下選擇具有代表性、可操作性、可比性的評價指標，運用科學可行的方法，對區域生態環境質量的優劣程度進行判別和分析[1]。以往的生態環境質量評價較多地集中于對某一污染源或環境污染問題進行分析與評價，近年來，開始形成以一些特定生態環境質量評價方法對環境現狀、污染問題、生態效應進行調查、監測、定量分析與評價的生態環境質量評價體系[2]。例如，萬本太(2003)對中國生態環境質量的優劣度評價[3]、李崧(2006)將層次分析法應用于黑龍江省生態環境質量評價研究[4]、冀曉東(2010)基于可變模糊集模型的區域生態環境質量評價[5]等。

隨著工業化進程的加速發展，經濟繁榮、科學進步所帶來的生態破壞與環境惡化等嚴峻問題使得人與自然的矛盾愈發尖銳，生態環境問題日益受到人們的關注。同時，生態環境質量的好壞也影響著區域的可持續發展與綜合競爭力。

內蒙古呼包鄂地區是首都北京的前緣地帶，是重要的生態屏障，關系著中國華北和中部地區的生態環境安全。呼包鄂地區的生態環境本底比較脆弱，且近年來由于城市化和工業化進程的加快，使得三市的生態環境受到不同程度的影響，生態環境質量發生了變化[2]。因此，探究其變化趨勢及原因，以便為政府相關部門提供決策支持，并保證呼包鄂地區繼續發揮帶頭作用，促進內蒙古地區經濟與環境協調發展成為當前的緊迫任務。從已有的文獻資料看，關于內蒙古或呼包鄂地區生態環境的研究主要有內蒙古高原生態環境質量評價指標體系研究、生態環境問題及對策研究、生態環境退化現狀及對策研究、生態環境可持續發展研究、呼和浩特城市生態系統環境評價與分析等[6-10]，但關于呼包鄂地區生態環境質量方面的綜合分析甚少。因此，本文采用模糊綜合分析法，此方法的優點是可將一些難以界定或定量的因素定量化，確定每個指標對評價等級的隸屬度。以內蒙古呼包鄂地區為研究對象，立足于呼包鄂地區實際情況，在生態環境質量定量評價的基礎上，分析影響生態環境質量變化的原因以及工業化進程與生態環境質量的互動機制，為實現社會、經濟、環境持續協調發展提供理論依據。

1研究區概況

內蒙古自治區位于中華人民共和國的北部邊疆，由東北向西南斜伸，呈狹長形。東西直線距離2400多公里，直線距離1700公里，全區總面積118.3萬平方公里，占中國土地面積的12.3%，是中國第三大省區。氣候以溫帶大陸性季風氣候為主，大興安嶺北段地區屬于寒溫帶大陸性季風氣候。內蒙是中國經濟發展最快的省市區之一。邊境口岸眾多，與京津、東北、西北經濟技術合作關系密切。

2模型的建立

2.1　模糊綜合評價法

模糊綜合評價是以模糊數學為基礎。應用模糊關系合成的原理，將一些邊界不清，不易定量的因素定量化，進行綜合評價的一種方法[11]，通過構造等級模糊子集把反映被評事物的模糊指標進行量化(即確定隸屬度)，然后利用模糊變換原理對各指標綜合[12]。

2.2　評價步驟

2.2.1確定評價對象的因素論域

p個評價指標，u={u1，u2，…，up}。

2.2.2確定評價等級論域

v={v1，v2，…，vp}，即等級集合。每一個等級可對應一個模糊子集。

2.2.3建立模糊關系矩陣R

通過建立隸屬函數確定出每個因素對評價等級的隸屬度。各評價指標與生態環境質量狀況變化由正向關系和逆向關系兩種，正向關系就是評價因子指標增大時，生態環境質量狀況指數變大，逆向指標的作用與正向指標相反。

正向指標的隸屬函數計算公式:

(公式1)

(公式2)

(公式3)

逆向指標的隸屬函數計算公式:

(公式4)

(公式5)

(公式6)

式中 a1，a2，a3，a4，a5表示生態環境質量等級值。由上式確定了指標的隸屬度，進而得到模糊關系矩陣 R。

rij表示 I 種指標的生態環境質量數值屬于第 J 類評價指標的隸屬度。

2.2.4確定評價指標的權重集合

Wi={W1，W2，W3，…，Wn}，Wi為評價指標的權重，滿足：

2.2.5建立模糊綜合評價模型

3評價指標體系與方法

3.1　構建評價指標體系及其標準

生態環境包括自然資源環境、社會環境和經濟環境，它們相互作用、相互依賴、相互制約，組成了具有復雜性和整體性的生態環境。本文參考了城市生態環境質量評價指標體系、呼和浩特城市生態系統環境評價與分析等[10,13-17]相關研究成果，遵循可比性、可代表性、可行性的原則，結合呼包鄂地區生態環境的實際狀況，從自然資源環境、社會經濟環境、生態破壞與環境污染、環境治理四個層面，人口結構、城市環境、城市綠化、生產效率、可持續性等方面構建了生態環境質量評價指標體系(表1)。

按照環境生態學理論，生態環境是支撐人類生命系統的整個自然系統的總稱，生態環境質量是指在一個具體的時間和空間范圍內，生態系統的總體和部分生態環境因子的組合對人類生存及社會經濟持續發展的適宜程度[18]。由于評價的標準體系復雜，且因地而異，需要分層次進行，而我國目前生態環境質量評價標準尚處于探索階段，無統一標準。因此本文依據國內外學術界的相關研究成果以及廣泛應用的生態環境質量等級劃分，將生態環境質量等級分為優、良、一般、較差、差五個等級，并考慮到呼包鄂地區的氣候、土地、人口、經濟發展狀況、工業排放量等，得出各評價指標的等級標準值(表1)。

3.2　評價指標權重確定

層次分析法(Analytic Hierarchy Process,簡稱為AHP)是美國著名運籌學家Thomas L.Saty教授于20世紀70年代中期提出的一種系統分析方法，是一種廣泛的綜合決策方法，但其中的權重是由主觀確定的，缺乏一定的客觀性。因此本文在指標權重的確定中引入熵，將主觀與客觀相結合，得到更加符合實際情況的熵權。

表1：呼包鄂地區生態環境質量評價指標體系及其權重

4計算過程

4.1　數據來源

本文選用指標的原始數據主要來源于《內蒙古統計年鑒》(2012)、《中國城市統計年鑒》(2012)和《呼和浩特市經濟統計年鑒》(2012)、《包頭市統計年鑒》(2012)、《鄂爾多斯市統計年鑒》(2012)。

4.2　單項指標隸屬度的計算

采用上述模糊綜合評判的數學模型以呼和浩特市為例進行生態環境質量評價，利用各指標測度值和各指標標準值(表1) ，分別計算得到呼和浩特市各指標的隸屬度。即判斷矩陣R1、R2、R3、R4。

4.3　綜合評定

B=WR=│0.3200，0.1456，0.3060，0.1030，0.1251│，其中R=│R1，R2，R3，R4│T。

根據最大隸屬度原則，選取向量B中最大的分量。

根據相同的計算，可得包頭市和鄂爾多斯市的生態環境質量評價結果(表2)。

表2：呼包鄂三市生態環境質量等級評價

5生態環境質量評價分析

通過模糊綜合分析法得出，2012年呼和浩特市和鄂爾多斯市的生態環境質量處于等級優，包頭市的生態環境質量處于等級一般。

呼和浩特市近年來城市發展速度較快，大力開發和利用資源，工業化水平領先于自治區其他盟市，煤炭產量大幅度上升，使單位GDP能耗、電耗持續增高，一定程度上破壞了生態環境的平衡，帶來了一系列環境污染問題，但政府在意識到保護環境的重要性后，大力推廣節能減排，優化產業結構，發展循環經濟，整頓落后產業，提高區域競爭力，使生態環境質量有了較大的改善，工業經濟發展與生態環境保護在一定程度上達到了平衡。

包頭市是著名的草原鋼城，工業發展歷史相對久遠，但由于產業結構不合理，工業化過程排出的工業廢物嚴重污染環境，導致生態環境質量開始下降，同時滯后的觀念也使生態環境質量的下降與工業經濟的發展形成鮮明對比。

鄂爾多斯市的高耗能產業發展近幾年逐漸穩定，規模增大，技術設備先進化，帶來的工業結構合理以及經濟的高速發展，使得鄂爾多斯市有足夠的經濟實力治理環境，對耗能高、工業廢棄物排放量大、產值低的行業進行了大力整頓，響應國家重視環境保護的潮流，表現為建成區綠化覆蓋率大幅度提高，單位GDP能耗、電耗、水耗有很大程度的下降等，使其生態環境質量得到明顯的改善。

6結論

本文基于生態環境質量評價的理論與實際，構建了生態環境質量綜合評價指標體系與標準，運用層次分析法及模糊綜合分析法對呼包鄂地區2012年生態環境質量進行評價與分析。評價結果為：2012年呼和浩特市和鄂爾多斯市的生態環境質量處于等級優，包頭市的生態環境質量處于等級一般。

本文所用的模糊綜合分析法雖然可將一些難以界定或定量的因素定量化，確定每個指標對評價等級的隸屬度，從而得出更為準確的評價結果。但是，這種方法只能就某一年份的數據進行分析，無法進行一個時間序列的分析，得出城市的生態環境質量在一個時間段內的變化趨勢，從而進行前后對比，探究更為具體的原因。

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The Evaluation of Eco-environmental Quality of HubaoE Area in Inner Mongolia Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation Method

LUO Sha-sha,ZHEN Jiang-hong

(College of Geography Science, Inner Mongolia Normal University, Huhhot 0100222, China)

Abstract:HubaoE area is the most dynamic economic circle in Inner Mongolia,with the influence of urbanization and industrialization,eco-environment of HubaoE area has suffered the influence in different level.This article selects four aspects as evaluation indexes,includes the natural resources, social economic’s environment, ecological destruction and environmental pollution, environmental governance.the index weight is obtained by AHP,and using fuzzy comprehensive evaluation to evaluate eco-environmental quality of HubaoE area in 2012,and study the variational reasons of the eco-environment quality.The results of evaluation show that:Huhhot and Ordos’s eco-environmental quality is the excellent ,and Baotou city’s is medium.

Key words:HubaoE area;eco-environmental quality;fuzzy comprehensive evaluation;the evaluation index system

中圖分類號：X321

文獻標識碼：A

文章編號：1004-1869(2015)02-0036-05

作者簡介：羅莎莎(1990-)，女，福建省龍巖市人，碩士，研究方向：城市與區域發展。

基金項目：國家自然科學基金項目(41261109)，內蒙古自然科學基金項目(2012MS0617)，內蒙古師范大學研究生科研創新基金資助項目(CXJJS14073)。

收稿日期：2014-11-15