陕西关中地区生态环境评价及对策

周媛丽,王小文,来雪慧,徐杰峰

(西北大学城市与环境学院,陕西西安 710127)

陕西关中地区生态环境评价及对策

周媛丽,王小文,来雪慧,徐杰峰

(西北大学城市与环境学院,陕西西安 710127)

以陕西关中各市为研究单元,通过建立生态环境指标体系,采用层次分析法,采用生物丰度,植被覆盖,水网密度,土地退化和环境质量指数 5个指标,对 2006年陕西关中各地区的生态环境状况进行评价,评价结果为:宝鸡市的生态环境状况为优,西安市、铜川市、咸阳市和渭南市的生态环境状况为良。并分析了陕西关中地区生态环境方面存在的不足,认为资源性缺水、水土流失严重是该区目前主要的生态环境问题,并提出相应的对策与建议。

陕西关中;生态环境评价;水资源;水土流失;对策

0 引言

陕西关中地区位于我国西北,近年来由于关中地区经济快速发展,工业、农业、交通、水利等各项事业取得了长足的进步,但由于未能很好地将发展和生态环境保护相结合,关中地区的生态环境受到人类的生产和生活活动的干扰,各市的生态环境受到不同程度的破坏,生态环境容量逐渐饱和,生态压力呈现递增趋势,从而制约和影响着人口、资源与环境的协调发展。因此,保护和改善关中地区的生态环境,对经济社会的可持续发展、全面建设小康社会和生态省、生态县建设目标具有重要的战略意义。

1 关中地区概况

关中位于陕西省中部,是中国北方重要的产粮区,是陕西省的经济核心区,南止秦岭,北至北山,西起宝鸡,东至潼关,东西长约 360 km,包括西安,咸阳,渭南,铜川,宝鸡 5个市,面积占全省的28%,2006年关中地区总人口为 2 265.14万人,占全省总人口的60%。关中又分为渭北和关中平原两个区,关中平原号称“八百里秦川”,是国家粮食生产基地之一,关中平原的年平均温度为12℃～13.6℃,属暖温带半干旱气候,四季分明,冬夏较长,春秋气温升降急骤,夏有伏旱,秋多连阴雨。无霜期 207天。年降雨量604mm,雨量集中在 7～9月。近年来冬季及夏季平均气温有逐步上升的趋势。

关中地区的地表水系主要由属于黄河流域的渭河、泾河及洛河所组成,其中渭河是黄河的一级支流,泾河及洛河为渭河支流;此外,在宝鸡境内尚有属于长江流域的嘉陵江、汉江及丹江的部分流段,其中汉江和嘉陵江均为长江的一级支流,丹江为汉江的支流。

关中地区有林地 80.55万亩,占全省林地面积的1.08%。这一地区属于暖温带落叶阔叶林带。野生动物属温带森林——森林草原,农田动物群,森林动物贫乏,大型兽类极少,多为一般种类;鸟类较多,以经济鸟类水禽为主,具有南北混杂特征[1]。

2 生态环境评价方法

2.1 数据来源

2.1.1 归一化系数

归一化系数 =100/Amax。式中,Amax指某指数归一化处理前的最大值。本文采用全国统一的归一化系数,这样可以将计算的结果与其他地区相比较,同时也是給关中地区的生态环境一个准确的定位。

2.1.2 数据及来源

本文采用 2006年的数据对关中地区的生态环境进行研究;统计数据主要来源于关中 5市:西安、铜川、宝鸡、咸阳和渭南的统计年鉴,中国统计年鉴,中国宏观数据挖掘分析,中国自然资源丛书,环境统计年鉴,陕西水资源利用,陕西土地利用现状集,环境统计年报。

2.2 评价方法

目前用于生态环境质量评价的方法有多种,如层次分析法、主成份分析法和灰色关联分析法等。相比较而言,层次分析法更具有逻辑性、系统性和实用性,方法较为成熟[3],更能准确的评价区域的环境质量。本文参照国家环保总局2006年发布的《生态环境状况评价技术规范(试行)》的规定。对所选关中地区进行生态环境质量评价,依据代表性、全面性、综合性、简明性和适用性等评价指标筛选原则,评价指标体系分为三级,分别是:一级评价指标为生态环境状况指数;二级评价指标有生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数和环境质量指数;三级评价指标包括林地、草地、水域湿地、耕地、建设用地、未利用地、河流长度、湖库面积、水资源量、土地轻度侵蚀、土地中度侵蚀、土地重度侵蚀、二氧化硫年排放量、COD年排放量、固体废物年排放量等指标[2],分析区域内生物、植物、水资源、土地以及环境污染等情况,通过对各指标赋予不同的权重,计算关中地区生态环境质量指数(Eco-environ mental Index,EI),综合评价关中地区总体生态环境质量。各指标及其权重见表 1。

表1 评价体系各指标权重

计算方法为:生态环境状况指数(EI)=0.25×生物丰度指数 +0.2×植被覆盖指数+0.2×水网密度指数 +0.2×(100-土地退化指数)+0.15×环境质量指数

根据生态环境状况指数(EI),将生态环境状况分为五级,即优、良、一般、较差和差,详见表 2。

表2 生态环境状况分级

2.2.1 生物丰度指数

生物丰度指数旨在通过单位面积上不同生态系统类型在生物物种数量上的差异,间接反映评价区域没生物多样性的丰贫程度。

生物丰度指数 =Abio×(0.35×森林面积 +0.21×草地面积 +0.28×水域湿地面积 +0.11×耕地面积 +0.04×建设用地面积 +0.01×未利用地面积)/区域面积

式中:Abio,生物丰度指数的归一化系数,取 400.62;

2.2.2 植被覆盖指数

植被覆盖指数通过评价区内的林地、草地、农田、建设用地和未利用地 5种类型的面积占评价区域面积的比重,间接反映被评价区域的植被覆盖程度。植被覆盖度是描述生态系统的基本参数,它往往与城市化进程呈相逆的变化趋势,反映了人类活动对地表覆盖状态的影响。

植被覆盖指数=Aveg×(0.38×林地面积 +0.34×草地面积 +0.19×耕地面积 +0.07×建设用地 +0.02×未利用地)/区域面积

式中:Aveg,植被覆盖指数的归一化系数,取 355.24;

2.2.3 水网密度指数

水网密度指数指评级区内的河流总长度、水域面积和水资源量占评价区域面积的比重,用于反映被评价区域水资源的丰富程度。

水网密度指数 =(Ariv×河流长度 /区域面积 +Alak×湖库(近海)面积/区域面积 +Ares×水资源量/区域面积)

式中:Ariv,河流长度的归一化系数,取 46.63;Alak,湖库面积的归一化系数,取 17.88;Ares,水资源量的归一化系数,取61.42;

2.2.4 土地退化指数

土地退化指数指评价区域内水蚀、风蚀、重力侵蚀、冰融侵蚀和工程侵蚀的土地面积占被评价区域国土面积的比重,用于反映被评价区域的土地退化程度。

土地退化指数 =Aero×(0.05×轻度侵蚀面积 +0.125×中度侵蚀面积 +0.7×重度侵蚀面积)/区域面积

式中:Aero,土地退化指数的归一化系数,取 146.33;

2.2.5 环境质量指数

环境质量指数表征评价区域内受纳污染物的负荷,用于反映评价区域所承受的环境污染压力。

环境质量指数=0.4×(100-ASO2×SO2排放量 /区域面积)+0.4×(100-ACOD×COD排放量/区域年均降雨量)+0.2×(100-Asol×固体废物排放量/区域面积)

式中:ASO2,SO2的归一化系数,取 0.06;ACOD,COD的归一化系数,取 0.33;Asol,固体废物的归一化系数,取 0.07[4-6]。

3 评价结果与分析

根据所选的评价方法及相关指标,关中地区 5个市的生态环境状态指数(EI)分别为西安 72.08、铜川 61.87、宝鸡83.24、咸阳 58.41、渭南 57.67,其中除环境质量指数相对较高外,其他 4个指标均未达到优等水平(详见表 3)。

表3 关中地区生态环境评价结果及其排序

3.1 生物丰度指数与植被覆盖指数

图1为关中各市生物丰度指数与植被覆盖指数比较。

图1 关中各市生物丰度指数与植被覆盖指数比较

图1表明,宝鸡市的生物丰度指数与植被覆盖指数在关中地区排名中均列第一位,西安和铜川排名居中,咸阳和渭南排名居于末位。宝鸡市有“六山一水三分田”之说,属北温带季风型大陆性气候,境内的山地面积占宝鸡总面积的53.2%,自然系统类型多样,林地比例较大,所占全市面积的56.05%,是全省重要林区之一,因而宝鸡的生物丰度指数与植被覆盖指数均居关中各市之首;西安和铜川地处温带,属于暖温带大陆性季风气候,生物种类多样,植被类型丰富。其中西安南部的秦岭山区面积占西安总面积的 56.3%,林地覆盖率达到 40.51%。铜川的林地覆盖率达到 24.34%,草地覆盖率也达到 26.07%。两市生物丰度指数与植被覆盖指数基本上都接近 80;咸阳地区由于地质地貌基本上都由黄土构成,其中北部黄土高原丘陵面积占到全市面积的 65%,南部的为台原阶地和平原。境内土石山地面积较少,多年平均气温 9.0℃～13.2℃,生物生存的环境比较单一,生物物种较为贫乏;渭南地处关中盆地东部,西北高原南缘,地形主要为渭河平原,渭北台原,和渭北高原,生物物种亦较为贫乏,生物丰度值为 52.79,植被覆盖指数为 58.39,其生物丰度指数与植被覆盖指数同咸阳在关中 5市中相对偏低。

3.2 水网密度指数

图2为关中各市水网密度指数比较。

图2 关中各市水网密度指数比较

2006年关中主要河流的基本情况见表 4.

表4 2006年关中主要河流基本情况

图2显示关中地区水网密度指数都不超过 40,水资源量较为紧缺。表 4可看出关中主要河流渭河、泾河、嘉陵江和汉江均流经宝鸡,故其水网密度指数 39.04在 5市中居于首位,而铜川仅洛河流经境内,其水网密度指数 18.53位于 5市之末。关中地区径流少,河网比较稀疏,水资源量较少,但工农业相对发达,水资源利用率高达 64%,所以地区水资源匮乏,人均水资源占有量较低,仅有 44 m3,约占全国的17%,全省的 30%。2006年主要河流的年径流量比其多年平均年径流量减少 23.9%,年平均降水量比多年平均减少11.9%,地表水资源量减少 42.2%。因受降水减少和用水增加的影响,关中地区地下水埋深有所下降。例如咸阳城区超采区中心地下水位较上一年同期下降 2.54 m,漏斗面积增加2.43 km2。

由于人口相对密集和干旱缺水,供水不足已成为关中地区最普遍、最突出的问题,目前尚有数十万人畜的饮水问题未能解决。关中地区是陕西省水资源最紧缺的地区。

3.3 土地退化指数

关中地区的土地退化指数平均为 18.69,在 5个评级指标中,该指标处于劣势,是关中生态环境的一个主要问题。该区的土地退化主要表现为水土流失,因素受气候、新构造运动、岩石土性、地形植被这些自然因素,不合理恳伐、建设过程中不注意水土保持和执法不严这些人为因素。自然因素是水土流失发生和发展的潜在条件,该地区以水力侵蚀为主,重力侵蚀次之[7]。

由于关中地区土性多是以黄土母质为基础发展的岩石土性,加之丘陵及荒原沟壑区等具有明显坡度的地形,又因全年降水及暴雨多集中在 7～9月(集中降水造成土壤含水饱和,产生超渗径流冲刷,加之地形坡度影响,水土流失加剧)以及关中地区较低的植被覆盖程度这些自然因素,和首要发展经济所导致的人为影响因素造成关中地区土地严重的退化。关中各市的土地退化指数比较见图 3.

图3 关中各市土地退化指数比较

由图 3可以看出,西安地区和宝鸡地区,因境内地貌由黄土形成的沟壑、平原面积所占境内面积相对其他 3市相对较少,其流失程度在 5市中相对较好;铜川为 31.85在 5市中最高,由于铜川气候为半湿润半干旱易旱地区,地处关中平原向陕北黄土高原的过渡地带,全市地貌复杂多样,山、川、原、梁、沟谷分布广泛。大致分为西北丘陵、梁峁沟壑区和东南部残原区,境内地形破碎,沟谷纵横,是黄河中游水土流失重点地区。全市水土流失面积达到 3 380 km2蚀总量 580.2万t,侵蚀模数 1 484.4 t/km2·a。5市的重度侵蚀面积为 1 190 km2,中度侵蚀面积达到 17 960 km2,轻度侵蚀面积也达到11 150 km2,由此可见关中地区整体水土流失问题较为严重,水土流失问题的解决刻不容缓。

3.4 环境质量指数

图4为关中各市环境质量指数比较。

图4 关中各市环境质量指数比较

图4看出,关中地区的环境指数均在 80以上,处于中等偏上水平,环境承载力较好,尚有一定的污染负荷能力。渭南环境质量指数居于 5市之末,咸阳排列第二。铜川市工业和生活废水排放总量为 8 561万 t,工业废气排放量为 1 586亿 N m3,咸阳仅为 456亿 Nm3,其工业废气排放量是咸阳的3倍;全市工业固体废物产生量 2 412万 t,咸阳仅为 156万t,其废物产生量达到咸阳的 15倍。

关中在全省中属于经济发展最快的地区,但从评价结果可以看出经济的快速发展尚未对该区的环境质量造成明显的恶劣影响,所在区域的生态环境自净能力较好。从 2006年的城市大气质量综合污染指数中,关中 5市的大气质量综合污染指数下降了 0.13,其中全年达到二级和好于二级的天数:宝鸡为 305天、咸阳为 300天、西安为 289天、渭南为 261天、铜川为 245天;2006年关中地区的酸雨频率也降低了4.2%。其中西安全年达到二级和好于二级的天数达标率为79.48%,SO2排放的达标率为 88.12%,废水排放的达标率为 96.46%,固体废弃物的达标率为 92.46%。从中可以看出关中地区在发展经济的同时,对环境质量也实施了一定的保护措施。

4 陕西关中地区生态环境保护对策初探

从生态环境状况指数来看,关中地区生态环境质量处于中等水平,除环境质量指标良好外,其他指标都不高。为了使该区的生态环境质量在现有的水平上能够得到进一步的提高,为该区经济又快又好的发展提供坚实的生态支撑,笔者针对该区的主要生态环境问题,提出以下措施。

(1)面对生物丰度和植被覆盖问题:采取退耕还林,封山绿化的措施,组织实施天然林保护、荒山荒地绿化、坡耕地退耕还林为主要内容的造林绿化工程,恢复林草植被;在城市生态规划中,将城市生态系统置于整个生物圈范畴内进行规划,要保持生物的多样性。其中秦岭是我国珍稀野生动物的重要分布区,其主体在陕西,把秦岭生态环境保护好是关中地区人与自然和谐相处的需要。

(2)面对水资源短缺问题:建立节水型农业和节水型城市从而节约用水;加强废水资源化;加大水利工程投入;开发利用雨水资源;对水资源的开发、利用实行科学管理。

切实加快渭河综合治理步伐,解决渭河水少,水脏,无序开发等问题。以“引汉济渭”为主体的南水北调工程为基础,建设供水大通道,实现水资源的利用价值最大化。

(3)面对土地退化问题:推进以水土保持、自然修复为主的生态环境恢复建设工程。沿关中的所有渠、路、河、塬坡,因地制宜栽植生态林、经济林、景观林。总结历史的实践经验,在保护好现有林草植被基础上,通过大力开展造林种草、进一步完善退耕还林(草),强力推进山区和塬区沟道的土壤侵蚀保护工作。

(4)加大环保宣传力度,提高民众的环保意识。充分发挥人的主观能动性,发挥人民群众的主体作用,充分调动人民群众治理生态环境的积极性、主动性、创造性。

5 结语

关中地区是国家确定的重点经济发展区。生态环境质量整体处于良好状态,但,土地退化、资源性缺水、生物丰度和植被覆盖率不高等问题仍不可忽视。应积极采取保护、治理措施,开展生态区建设,科学利用水资源,创建性的搞好生态良好区的生态环境保护工作,提高生态环境的服务功能,实现区域自然生态系统的良性循环和自然资源的持续利用,进而实现经济、社会和环境的协调发展,并最终实现关中地区区域经济又快又好的发展,以带动和促进全省经济又快又好的发展。

[1]中国自然资源丛书[m].中国环境科学出版社,1995.

[2]曹爱霞,刘学录,刘栋.甘肃省生态环境质量评价[J].安徽农业科学,2008,36(14):5977-5979.

[3]万本太,张建辉,董贵华,等.中国生态环境质量评价研究[m].北京:中国环境科学出版社,2004.1.

[4]史纪安,刘玉华,师江澜,等.江河源区生态环境质量综合评价[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2006,34(10):61-66.

[5]吴志旭,周一帆,方志发.淳安县生态环境质量评价及对策建议[J].环境科学与管理,2006,31(8):192-194.

[6]申卫民,钱震.南通市生态环境质量现状综合评价[J].南通大学学报(自然科学版),2005,4(2):14-16.

[7]陕西省地市级水土保持区划集[m].陕西省水土保持局,2001.

ShaanxiProvince assessment of the ecological environ ment and counter measures

ZHOU Yuan-li,WANG X iao-wen,LAIXue-hui,XU Jie-feng
(Department of Environ mental Science of Northwest University,Xi'an,Shaanxi,710127,China)

Absrtact:The ShaanxiProvince to study the unit,through the establish ment of eco-environ ment index syste m,according to the State Environ mental Protec tion Ad m inistration pro mulgated the“assessment of the ecological environ ment specifications(for trial implementation)”to developmethods of evaluation,the use of biological abundance,vegetation cover,water density,land degradation and environ mental quality index 5 indicators,on the various regions of Shaanxi Province to evaluate the ecological environ ment,using eco-index method analysis of Shaanxi Province in the ecological environ ment weaknesses that the resource shortage,serious soil erosion is the area at present amajor ecological and environmental proble ms and p ropose possib le countermeasures and suggestions.

Shaanxi Guanzhong;eco-environ ment assess ment;resource scarcity of water;serious soil erosion;Countermeasures

X 820.3

B

1004-1184(2011)01-0071-04

2010-10-11

西部建筑科技重点实验室;项目编号:DA 02034。“西北地区中小城市生长型规划方法研究”子课题“生长型城市生态环境规划方法研究”项目。

周媛丽(1986-),女,陕西咸阳人,硕士研究生,主要研究方向:生态工程。