陕北能源化工基地生态脆弱性评价

刘玒玒，解建仓，张建龙

（西安理工大学 西北水资源与环境生态教育部重点实验室，西安 710048）

0 引 言

生态脆弱性是景观或生态系统在特定时空尺度上相对于干扰而具有的敏感反应和恢复状态，它是生态系统的固有属性在干扰作用下的表现［1］。至今，国内外的生态脆弱性研究已较为成熟，Kamaljit［2］和 Mortberg［3］等人采用景观生态学评估方法对城市化或农林生态区生态脆弱性评估；王让会［4］对新疆塔里木干旱地区生态脆弱性评估；郑荣宝［5］对广州市土地利用总体规划与生态脆弱性的耦合分析研究；周丙娟［6］对鄱阳湖区生态环境脆弱性评价研究，以上学者多从宏观尺度上采用景观生态学的敏感度指数和针对特殊位置相结合的统计分析方法。而本研究借助遥感、GIS和GPS技术深入到各评价类型区域，引入DARE权重计算法［7］和生态脆弱指数空间信息方法［8］计算每个栅格像元的脆弱度值，使评价单元尺度变小，评价值的可靠性增强，生态脆弱性空间布局更为清晰合理。

基地地处生态脆弱区和环境敏感区，其发展、特别是能源化工产业的发展，必须坚持生态保护和建设的方向，不能以牺牲和破坏生态系统及其服务功能为代价，特别要竭力保护林草植被，保护水源地和湿地，保护基本农田和地下水。同时，还必须坚持环境保护和治理的方向，重点控制SO2和COD的排放与治理，并注意控制CO2和氮氧化物的排放。建立生态环境区域和企业责任制。坚持生态环境友好的方向，是治理生态脆弱性的关键和基础，必须长期不懈地坚持下去。

1 研究区概况

陕北能源化工基地于1998年国家发展改革委员会正式批复确定，是中国唯一的国家级能源化工基地。陕北能源化工基地辖榆林、延安两市，具体包括延安市的13个县区；榆林市的12个县区。总面积8．1×104km2，约占陕西省国土面积的45%。位于毛乌素沙漠南缘，北灵山、药王山和黄龙山一线以北，地处 E107°15′～E110°14′、N34°33′～N39°34′之间，在黄河中游黄土高原腹地，东隔黄河与山西相望，西连甘肃、宁夏，北靠内蒙古自治区，南接关中平原，是中国鄂尔多斯盆地的核心地带。陕北地区属干旱地区，年平均气温7～12℃，无霜期130d左右，年平均降水量500mm左右，人均水资源量为813m3，低于陕西省、全国的平均水平。

陕北地区生态脆弱性由来已久，对当地人民的生活和生产产生了广泛而深刻的影响。同时，勤劳而勇敢的陕北人民探索成功了无数与脆弱的生态系统相适应的生活和生产方式，使得人民生活和生产得以正常进行并持续发展。随着生活水平不断提高，贫困发生率与贫困深度不断下降。这表明，历史悠久的生态脆弱性对于陕北能源化工基地的可持续发展必将产生显著而深远的影响，但同时也完全有可能铸就具有陕北特色的区域可持续发展模式。

生态脆弱性 （Ecological Vulnerability）是涉及生态学、地理学、社会学、经济学、灾害学、气象学等多个学科的综合性概念，是指生态受到外界干扰作用超出自身的调节范围而表现出的对干扰的敏感程度［9］。一般来说，生态脆弱区具有敏感性强、稳定性差；生态弹性小、抗干扰能力差；生态承载力低、环境容量小以及自然恢复能力差等特点［10］。当前生态脆弱性研究涉及到社会系统，自然生态系统，以及社会—生态耦合系统三大类［11］。本文以陕北能源化工基地为研究对象，对该区域生态脆弱性现状进行评价，以便在理论和实践上因地制宜，为合理实施生态恢复和建设提供参考。

2 研究方法

生态脆弱性研究一般经过3个步骤［12］：①选择建立评价指标体系；②确定指标体系中各因子权重；③利用数学原理分析计算。陕北能源化工基地生态环境相对脆弱，特别是矿区生态恢复难度较大；水资源较为短缺，水资源数量及污水排放的压力较大，生态脆弱性十分明显。基于遥感和GIS技术方法，采用DARE法和生态脆弱度评价方法并结合12个评价指标体系进行生态脆弱性综合分析，反映基地各县区生态脆弱性等级差异与空间格局特征，分析基地发展对生态环境的影响。

2．1 评价指标体系的建立

针对研究区具体的生态环境问题，结合局地特征因素，按照科学性、代表性、综合性、实用性、可行性原则，选取自然成因、社会成因和经济成因3个方面的12项指标，构建评价指标体系，实现基地生态脆弱性指标的量化，见图1。基地部分县区生态环境脆弱性评价指标现状值见表1。

图1 生态脆弱性评价指标体系Fig．1 Ecological vulnerability assessment index system

表1 基地部分县区生态环境脆弱性评价指标现状值Table 1 Base portion of county area ecological environment vulnerability assessment index of value

2．2 指标权重的确定

对各评价指标权重确定采用Klee提出的DARE方法，具体步骤为：

1）对各项指标进行相邻间的两两比较，如指标Xn－1与X1同等重要，则Xn－1的暂定重要性系数Kn－1＝1，若Xn－1比X1重要1倍，则Kn－1＝2，其余类推。

2）计算修正系数。令K′＝1，指标Xi的修正系数

表2 各指标权重Table 2 Weight of each index

2．3 评价方法

由于陕北能源化工基地生态脆弱性评价没有统一的评价标准，各指标量纲不同，故为了提高各指标以及各县域之间的可比性，需对原始指标值进行标准化处理，将连续指标值或等级值都标准化在0～1之间。采用100km×100km网格将12个指标空间单元标准化，最后得出全部的标准化处理数据，据此建立了指标体系，可根据以下公式求得陕北能源化工基地生态脆弱度，公式为：

式中Xi为各指标初始化之值；Wi为各指标权重；G为县区生态脆弱度。

采用上式计算出陕北能源化工基地各县区的脆弱度G。参考王让会［4］和周丙娟［6］等人的分类等级体系，并结合基地生态环境实际情况，将研究区脆弱度划分为4级，即：强度脆弱区G≥0．75，Ⅳ级；较强脆弱区G为0．50～0．75，Ⅲ级；中度脆弱区G为0．25～0．50，Ⅱ级；轻度脆弱区G＜0．25。其中基地部分县区生态脆弱度值见表3。

2．4 生态环境脆弱状况分析

陕北能源化工基地地处生态环境脆弱区，根据其生态脆弱性指数及评价标准，从表3数据可以看出，较强度脆弱区面积较大，主要集中在陕北丘陵沟壑区，这里地处黄土高原腹地，是陕北高原的主体部分，是黄河中游水土流失最严重的地区之一。

表3 基地部分县区生态脆弱度值Table 3 Ecological frangibility degree value some counties of base

在自然因素方面，通过指标权重值可以看出，多年平均降水量、人均水资源量、森林覆盖率的数值较大，是影响研究区生态脆弱性的自然主导因子。陕北地区属干旱半干旱大陆性季风气候，降雨多集中在夏季，多是暴雨形式，区内蒸发强烈，水土资源极不平衡，因而水资源的需求量很大，但是由于：①境内水污染严重，水质很差；②千沟万壑的地形条件决定了供水工程建设难且供水成本高；③水量年际年内分配极不均匀，汛期河流来水量大，但河流泥沙量大难以开发利用；④受生态环境等因素的制约，地下水资源开发也受到限制。所以，实际可开发利用的较充足的水源很少，水资源开发利用条件总体不佳。

在社会经济因素方面，GDP、人口密度的指标权重值较大，是影响研究区生态脆弱性的社会经济主导因子。陕北各县农民人均纯收入均远低于全国水平，35%的行政村尚未脱贫，贫困人口全省最多。陕北能源化工基地不仅县域之间发展不平衡，而且同一县域的不同区域发展也不均衡，主要表现在能源化工城镇与其它城镇差异，这种现象在资源富集县区表现最为突出。因此需要加快新农村建设，改善农村生活生产条件。同时，积极实施扶贫开发战略，提高农民收入，切实减少贫困人口。

3 结 论

陕北地处生态环境脆弱区，能源化工基地的快速发展加大了该地区生态环境压力。虽然近年来在退耕还林还草、整顿采煤采油秩序、推行文明矿区建设、科学治理污染等方面做了大量工作，但随着更大规模的开发建设，环境污染和生态破坏的因素不断增加，生态环境承载力面临日益增长的压力。为了防治生态环境进一步恶化，有必要对基地生态脆弱性进行定量评价。通过该项目研究，建立了陕北能源化工基地的生态脆弱性评价方法和指标体系，并利用遥感和GIS技术，结合数学统计方法完成了对基地范围内的生态环境脆弱性评价，结果表明基地生态系统运行状况较差，强度脆弱区占25．1%，较强度脆弱区占52．9%。为使陕北能源化工基地的生态环境朝着良性化的方向发展，根据生态脆弱性评价结果，从基地实际情况出发，重点加强矿区生态恢复治理工程建设，提出了煤炭、石化等行业绿色转型的概念，为陕北能源化工基地生态环境治理及生态可持续发展提供参考。

［1］姚 建，艾南山．中国生态环境脆弱性及其评价研究进展 ［J］．兰州大学学报：自然科学版，2003，39（3）：77－80．

［2］Kamaljit S B．Hats and eastern Himalaya ranges of India ［J］．Agriculture，Ecosystems and Environment，2007，121：287－295．

［3］Mortberg U M，Balfors B，Knol W C．Landscape ecological assessment：A tool for integrating biodiversity issues in stra－tegic environmental assessment and planning ［J］．Journal of Environmental Management，2007，82；457－470．

［4］王让会，樊自立．干旱区内陆河流域生态脆弱性环境评价：以新疆塔里木河流域为例 ［J］．生态学杂志，2001，20（3）：63－68．

［5］郑荣宝，倪少春，王 龙．广州市土地利用总体规划与生态脆弱性的耦合分析 ［J］．中国人口·资源与环境，2007，17（3）：70－74．

［6］周丙娟，蔡海生，陈美球．鄱阳湖区生态环境脆弱性评价及对策分析 ［J］．生态经济，2009，（4）：37－41．

［7］马天柱，袁剑波．基于DARE法的公路工程施工招标评标模型研究 ［J］．山西建筑，2007，33（5）：241－242．

［8］魏金平，李 萍．甘南黄河重要水源补给生态功能区生态脆弱性评价及其成因分析 ［J］．水土保持通报，2009，29（1）：174－17．

［9］毛新伟，石亚东，高 琦．太湖流域平原河网地区水土流失及治理措施 ［J］．东北水利水电，2007，25（6）：55－56．

［10］牛文元．生态环境脆弱带ECOTONE的基础判定［J］．生态学报，1989，9（2）：97－105．

［11］田亚平，刘沛林，郑文武．南方丘陵区的生态脆弱度评估——以衡阳盆地为例 ［J］．地理研究，2005，24（6）：843－852．

［12］蔡海生，陈美球，赵小敏．脆弱生态环境脆弱度评价研究进展 ［J］．江西农业大学学报，2003，25（2）：270－275．