內蒙古生態環境質量評價與預警研究

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內蒙古生態環境質量評價與預警研究

何 孫 鵬，甄 江 紅，賀靜，李 靈 敏，羅 莎 莎

(內蒙古師范大學 地理科學學院，內蒙古 呼和浩特 010022)

摘要：本文以內蒙古生態環境質量為研究對象，運用加權合成法得出生態環境質量綜合指數并進行評價分析，在此基礎上運用灰色方法建立預測模型，得出預測值。研究表明：從1990-2010年，生態環境質量總的趨勢是不斷變好，但在不同的階段其變化情況略有不同，在整個時段內生態環境質量處于一般等級。通過預測得出環境質量綜合指數不斷上升，環境質量不斷改善，到2030年環境質量將達到良好等級。

關鍵詞：內蒙古；生態環境質量；評價；預警

1引言

生態環境與人類社會的生存和發展有著密切的關系，是一個社會穩定和發展的基礎[1]。因此，研究和預測生態環境質量對人類有著非常重大的意義。近年來有不少專家學者對生態環境質量評價有諸多研究，例如，馬金珠(2004)對甘肅省生態環境質量綜合評價[2]、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[3]、冀曉東(2010)基于可變模糊集模型的區域生態環境質量評價[4]、紀芙蓉(2011)對西安城市生態環境質量評價體系研究[5]、董思宜(2013)對永定河流域生態環境質量評價[6]和宋靜(2013)生態環境質量評價研究進展及方法評述[7]等。

內蒙古地處我國北部邊疆，地跨東北、華北和西北這“三北”地區，其生態環境質量的好壞不僅關系著本地區經濟和人民生活水平質量，也關系到祖國邊疆政治穩定和民族團結，而且對我國其他地區尤其是京津唐地區有著重要的影響，因此研究和保護內蒙古生態環境就顯得尤為重要。從歷年已有的資料來看，關于研究內蒙古或各盟市生態環境的文章有內蒙古高原生態環境質量評價指標體系研究、內蒙古生態環境問題及對策研究、內蒙古生態環境退化現狀及對策研究、內蒙古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[8-12]，但對內蒙古近21年來生態環境質量到底是怎樣的，生態環境質量變化情況如何以及未來環境質量到底如何發展等問題卻鮮有研究。

因此，本文以內蒙古地區為研究對象，首先在熵技術支持下的層次分析法得出權重值并建立指標體系，再利用加權合成法得出環境質量綜合指數并進行了下一步的分析，在此基礎上運用灰色方法建立灰色模型[13]來預測生態環境質量的變化情況，希望通過本文對研究者和政府決策提供些許依據。

2研究區概況

內蒙古自治區東西長2500多km,南北寬1700多km,呈弧形狹長地帶橫臥于祖國的北疆。自東向西分別與黑龍江、吉林、遼寧、河北、山西、陜西、寧夏、甘肅等省(區)相鄰,北與俄羅斯、蒙古國交界;總土地面積118.3萬km2,占國土面積的八分之一,是中國的第三大省區。內蒙古自治區是一個以蒙古族為主體,蒙、漢、滿、回等多民族聚居區,截至2013年年底有人口2489萬人,其中蒙古族人口380多萬人。全區現轄12個盟市101個旗縣(市、區)[14]。

內蒙古自治區屬內蒙古高原,平均海拔1000m左右。地貌復雜多樣,但主要以高原為主，高原面積占全區總面積53.4%，山地占20.9%，丘陵占16.4%，平原和灘川約占8.5%，河流、湖泊、水庫等水面面積占0.8%。內蒙古地處中緯度地區,大部分地區屬中溫帶大陸性季風氣候,東西南北有較明顯的氣候差異。年平均氣溫在0～8℃之間,年降水量為50～450mm,農業地區降水量為200～450mm[14]。

3生態環境質量指標體系構建和研究方法

3.1　構建評價指標體系及其標準

要評價一個地區生態環境質量的好壞，就需要一個合理全面的評價標準。本文參考了城市生態環境質量評價指標體系、祁連山區生態環境質量評價指標體系的構建、南京市城市生態環境質量評價體系、烏魯木齊城市生態環境質量評價等[15]-[18]相關研究成果，遵循科學性、代表性、可操作性等原則，結合內蒙古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、環境治理四個方面構建了生態環境質量評價指標體系(見表1)。

生態環境質量是在一個具體的時間和空間范圍內，生態系統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[19]-[20]。由于評價標準體系的復雜性，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借鑒生態環境質量等級劃分，將生態環境質量分為優、良、一般、較差、差五個等級(見表2)。

表1:內蒙古地區生態環境質量評價指標體系及其權重

3.2　指標權重的確定

權重是計算生態環境綜合指數的一個重要數據。為使評價指標的權重更加科學、合理，本文采用熵技術支持下的層次分析法來確定各指標權重。首先對各評價指標的重要性進行排序，采用層次分析法計算出各指標的權重，然后采用熵技術對AHP法確定的權重進行修正，最后得出權重的最終結果(見表1)。

3.3　生態環境質量評價方法

本文采用加權合成法計算內蒙古地區生態環境質量綜合指數I，即：

(1)

式中，I為生態環境質量綜合指數，Wi為第i個指標的權重值，Yi為第i個指標的標準化數值。

4生態環境質量綜合評價

4.1　數據來源及處理

本文選用指標的原始數據主要來源于《內蒙古統計年鑒》(1990～2010)、《內蒙古國民經濟和社會發展統計公報》(1990～2010)等。為使指標數據具有可比性，采取以下方式進行標準化處理，以消除其單位和量綱，即：

Yi=Xi/Xi0

(2)

Yi=Xi0/Xi

(3)

式中，Yi為第i個指標的標準化數值，Xi為第i個指標的實際值，Xi0為第i個指標的標準值(Xi0的確定參考了國家或國際標準值、具有良好生態環境城市的現狀值、生態文明建設規劃等相關研究成果)。其中，正指標采用公式(2)處理；逆指標采用公式(3)處理。當指標值大于標準值時，采用標準值作為該指標的指數值。

4.2　綜合評價值的計算及其等級的界定

根據公式(1)，可計算出生態環境質量各評價等級綜合分值(表2)及1990～2010年間內蒙古地區生態環境質量評價綜合指數(表3、圖1)。由表2可知，綜合指數在1～0.8088之間生態環境質量等級為優；綜合指數在0.8088～0.7201之間生態環境質量等級為良；綜合指數在0.7201～0.4877之間生態環境質量等級為一般；綜合指數在0.4877-0.3203之間生態環境質量等級為較差；綜合指數在0.3203～0之間生態環境質量等級為差。

表2:內蒙古地區生態環境質量評價等級綜合分值

表3:1990～2010年內蒙古生態環境質量綜合指數

年份值年份值19900.569120010.639319910.549920020.622819920.551920030.574519930.555320040.531419940.550420050.530219950.546920060.546919960.582820070.576219970.573120080.584319980.588020090.605619990.606520100.587920000.6162平均值0.5757

5生態環境質量分析

5.1　整個時段內(1990-2010)生態環境質量變化規律

由表3、圖1可知，從1990-2010年生態環境質量綜合指數有較大的增長，并且呈現出在波動中逐步向前增長的態勢。綜合指數由1990年的0.5691增加到了2010年的0.5879，增加了0.033倍。尤其是從1999—2002年這四年的綜合指數都在0.6以上(分別為0.6065，0.6162，0.6393，0.6228)并且在2001年達到了最大值0.6393，說明這段時間是內蒙古生態環境質量最好的時期。從2003年以后生態環境質量有較大下降，在2005年降到了這21年來的最低值0.5302，表明這一年是整個時段內生態環境質量最差的一年。從2006年以后環境質量又明顯轉好，綜合指數不斷上升，并在2009年突破了0.6達到了0.6065，雖然在2010年又下降到0.5879，但依然保持著較高的環境質量指數。生態環境質量雖然在整個時段內都處于一般等級，但環境質量明顯朝著良好的方向發展。

圖1:1990～2010年間內蒙古生態環境質量變化圖

5.2　不同時段生態環境質量變化規律和原因分析

內蒙古的生態環境質量在不同的時段內具體變化還有所差異。具體可以分為兩個時段：

由表3和圖1可知，從1990—1999年這10年間綜合指數在波動中向前增長，從1990年的0.5691到1999年的0.6065增長了0.0374，增長速度較快，環境質量在不斷變好。這得益于內蒙古地區地處邊疆，原有的生態環境基礎好，經濟和工業化發展相對緩慢沒有遭到人為大的破壞，再加上政府環境保護政策的有力實施和蒙古族自古以來重視草原，合理放牧和保護環境的風俗習慣。

從2000—2010年這11年間內蒙古生態環境質量綜合指數先期不斷上升，在2001年達到最大值0.6393，這與前期生態環境的良好基礎和大力保護分不開。后期環境質量又有所下降到2005年達到了最低值0.5302，由于2000年以后國家實施西部大開發計劃，一些地方政府只注重經濟的發展，片面追求GDP的增長而忽視環境保護，大量高污染高耗能的企業落戶內蒙古，礦產資源大量開發，再加上城鎮化的迅速發展，城市規模不斷擴大人口不斷增多，使本來就脆弱的生態環境遭到嚴重的污染和破壞。2006年以后環境質量又有所上升，在2009年突破了0.6達到了0.6056，并呈現出良好的態勢。這得益于黨的十六大以后已經提出了生態文明建設，尤其是在黨的十七大上已經將生態文明建設和政治建設、經濟建設、文化建設一同作為一項基本的國策得以貫徹實施，生態環境得到較大治理，環境質量有了明顯的改善。

6生態環境質量預警研究

6.1　灰色預測模型的建立

內蒙古生態環境質量從1990年到2010年的綜合指數已經得出，那么生態環境質量以后的變化情況會是怎么樣的，會朝好的方向發展還是朝壞的方向發展。本文運用灰色預測法，建立灰色模型(模型1)[21]-[24]，來預測內蒙古生態環境質量并分析其變化情況。為了提高模型的精度和準確性，經過不斷檢驗選取了2006年—2010年5年的環境質量綜合指數作為建模數據(見表4)。

表4:2006～2010年間內蒙古生態環境質量綜合指數變化

由表4得內蒙古生態環境質量綜合指數的原始時間序列

X(0)(t)={0.5469,0.5762,0.5843,0.6056,0.5879}

由式子得一次累加數據序列

X(1)(t)={0.5469,1.1231,1.7074,2.313,2.9009}

由式子可得

BT=

YM=[0.5762,0.5843,0.6056,0.5879]T

由此得

由此得預測模型：

=60.753e0.00950396t- 60.2061(模型1)

6.2　模型檢驗及得出預測值

在模型建立之后，對該模型用后驗查法[25]-[26]進行檢驗，得方差比C=0.2746，小誤差概率P=1。通過查看灰色預測精度檢驗等級標準(見表5)，得出了方差C等級為好，小誤差概率P等級為好。因此，該模型可以用于預測內蒙古生態環境質量綜合指數(見表6)。

表5:灰色預測精度檢驗等級標準

表6：內蒙古生態環境質量綜合指數預測值

由表6可知，內蒙古生態環境質量綜合指數在未來20年(2011-2030)不斷上升，環境質量不斷變好，在2030年開始進入良好等級。

7結論

本文基于生態環境評價理論以及內蒙古生態環境質量的實際，構建了內蒙古生態環境質量指標體系與標準，運用加權合成法得出內蒙古1990—2010年間生態環境質量綜合指數，并進行分析。研究表明：研究時段內生態環境質量不斷改善，但提高的速度有明顯的差異，從2000年到2010年間改善的速度要大于1990年到1999年。生態環境質量處于一般等級，提高的速度并不大，呈現出在波動中上升的趨勢。通過預測得到環境質量在2030年處于良好等級。

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The Ecological Environmental Quality of Assessment and Eraly Warning Research in Inner Mongolia

HE Sun-peng,ZHEN Jiang-hong,HE Jing,LI Ling-min,LUO Sha-sha

(College of Geography Science,Inner Mongolia Normal University,Huhhot 010022)

Abstract:In this paper, based on the research of the ecological environment quality in Inner Mongolia, the Inner Mongolia ecological environmental quality of comprehensive index is obtained and establishes the early warning mechanism.The research shows that: during the study period, the ecological environmental quality is rising in fluctuation in Inner Mongolia, but in different period of the progress, speed and trend of the change of it is a bit different, but in the whole period of the ecological environment quality in general condition.Ecological environment prediction model is set up by using the gray method, the Inner Mongolia ecological environmental quality comprehensive index is obtained by prediction rising.The environmental quality becomes better and better and the environmental quality in 2030 will be in good condition.

Key words:Inner Mongolia;the quality of eco-environment;evaluate;early warning

中圖分類號：X82

文獻標識碼：A

文章編號：1004-1869(2015)02-0046-05

作者簡介：何孫鵬(1988-)，陜西省咸陽市人，碩士研究生，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)。

收稿日期：2014-10-16