基于层次分析法的矿粮复合区生态环境影响评价——以相山铀矿为例

宋振江，杨 俊∗，李 争

（1.东华理工大学测绘工程学院，江西 南昌 330013；2.流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室，江西 南昌 330013；3.东华理工大学经济与管理学院，江西 南昌 330013）

基于层次分析法的矿粮复合区生态环境影响评价
——以相山铀矿为例

宋振江1，2，杨 俊1，2∗，李 争3

（1.东华理工大学测绘工程学院，江西 南昌 330013；2.流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室，江西 南昌 330013；3.东华理工大学经济与管理学院，江西 南昌 330013）

该研究的目的在于测算当前相山铀矿区域的相关生态环境指标值，通过构造评价模型来反映相山铀矿这一典型矿粮复合区的生态环境现状，进而为相关政策制定提供依据.运用了层次分析法、M（·，＋）—加权平均模型来构造综合评价模型.选取农民人均年纯收入、土地产出率、经济效用、单位GDP能耗、生物丰度指数、土地退化指数、环境质量指数、植被覆盖指数、景观自然性等作为综合评价指标.研究结果显示：相山铀矿生态综合指数值为0.597 5，说明该研究区域生态质量一般，生态环境受到一定破坏，生态系统结构有变化，但尚可维持基本功能，受干扰后易恶化，生态问题显现，生态灾害时有发生.研究表明，矿粮复合区经过多年的工矿开采致使生态环境脆弱，区域生态环境遭到破坏，而这一地区的整治要从经济发展、区域环境保护、区域景观生态保护、社会概况等方面综合考虑.与此同时，政府应制定相应的政策保障以减轻或延缓区域生态破坏.并且政府与有关各方应寻求有效的利益协同机制实现共赢，从而使生态环境保护与经济发展有机协调，进而实现可持续发展.

矿粮复合区；生态环境影响；层次分析法；综合评价

随着经济社会的高速发展，可持续发展理念在矿粮复合区内逐渐贯彻深化，传统的粗放式采矿与农地保护之间的冲突愈发突出，采矿产生的废水、废气、废渣日益吞噬着良田，农业生产受到威胁，农民权利严重受损，人地矛盾愈发突出.当前，国内学者主要围绕矿区农田污染与污染防治［1］、农田生态系统［2－3］、耕地演变［4－5］等方面进行研究，大量的研究发现，矿粮复合区等区域的生态系统状况评价是从经济、环境、社会、技术等多个方面出发的.付梅臣等［1］从农田恢复工程与固体废物处理技术角度出发对矿粮复合区进行生态治理，李园园［2］、吕鹏等［3］运用了全排列多边形综合图示指标法对矿粮复合区进行生态系统健康评价，宋莹等［4］、石秀伟等［5］从矿粮复合区耕地演变预测信息系统进行研究，但这些研究关于生态影响评价指标的整体性有待深入研究，并未能深入某一专门矿粮复合区进行研究，因此文章从生态环境影响的整体性出发，针对铀矿—粮复合区进行研究，通过对相山铀矿职工、农户的调查数据，从经济发展、区域环境保护、区域景观生态保护、社会概况等方面对此类具有放射性污染的矿粮复合区进行生态环境影响评价，以期为土地整治提供依据，提高该区域社会经济效益，促进生态文明建设.

1 研究区域与研究方法

1.1 研究区域概况

相山铀矿田位于赣中地区，抚州市西南部的乐安县与崇仁县的行政区划交汇处，地理坐标115°46′24″～116°3′30″E，27°27′1″～27°38′12″N（如图1所示）.该铀矿田曾是亚洲最大的铀矿，该区域矿粮交错，并且存在山多平原少的矛盾.与此同时，铀矿井下作业做成当地部分土地存在污染、塌陷的问题，以及产生诸多社会影响，因此其属于典型的矿粮复合区生态环境保护与农民权利保护亟需保障的区域，选取这一区域作为研究范围具有典型意义.

1.2 研究方法

图1 研究区域示意图Fig.1 Traffic position schemes

基于文章所研究的矿粮复合区的地域特征，文章采用改进的层次分析法进行生态环境影响评价.层次分析法 （analytic hierachy process，简写AHP）适用于结构较为复杂、决策准则较多而且不以量化的决策问题，而文章所探讨的问题正适于此，结合生态环境影响的复杂性与模糊性，将各因素分层，采用改进的层次分析法运用Matlab编程进行综合评价［6－7］.层次分析法模型的层次结构通常分为三层：①目标层：即模型分析所要达到的目标或结果，文章所要解决的目标是对生态系统状况进行影响评价；②准则层：涵盖了为实现研究目标所涉及的一些中间环节，其起着控制范围的作用，文章选取经济发展、区域环境保护、区域景观生态保护、社会概况等4个指标；③方案层：包含了对生态环境影响的评价指标，是最终做出决策的依据.模型将这些元素分成4组，再将4组中的指标划分为18个因素，下一层受上一层支配，形成了一个递进层次［8］（各指标如图2所示）.

图2 生态系统状况层次分析模型Fig.2 The analytic hierarchy process model of ecological system status

2 模型确定权重

2.1 构造判断矩阵

当前层次上的因素为 C1，C2，C3，C4，相关的上一层因素为生态系统状况G，则可针对因素G，对所有因素C1，C2，C3，C4进行两两比较，得到数值cij，其定义和解释如表1所示．

记C＝（cij）n×n，则C为因素C1，C2，…，C4相应于上一层因素G的判断矩阵，记最大特征值为λmax，属于λmax的标准化的特征向量为w＝（w1，w2，…，wn）T，则可求出准则层的经济发展指标、区域环境保护指标、区域景观生态指标、社会概况指标的权重值分别为0．2769、0．305 0、0．305 0、0．113 1（如表2所示），亦能求出方案层权重（如表3所示）．

2.2 一致性检验

表1 1～9标度的含义Tab.1 The meanings of 1－9 scales

表2 准则层权重Tab.2 The weight of criterion tier

表3 方案层权重Tab.3 The weight of project tier

表4 RI的值Tab.4 The value of RI

3 生态评价体系构建

生态评价体系的构建前提是评价标准的识别，通过实地调研及文献研究发现农民人均年纯收入等指标适宜该区域生态影响评价之需.其中，农民人均年纯收入指标源于崇仁县政府的统计调查的历年数据，2009－2014年农民人均年纯收入分别为6 297元／人、7198元／人、8537元／人、9132元／人、11103元／人、11050元／人，则当前年人均纯收入11050元／人.

研究区域土地产出率指标为单位土地GDP，结合统计数据得出该区域平均土地产出率为6.34.经济效用指经济所能够满足人的欲望的能力评价，或者说，其指研究区域内居民在经济发展过程中所感受到的满足程度.

单位GDP能耗指标的公式为：

其中研究区域2009—2012年单位GDP能耗分别为0.806吨标准煤／万元、0.550吨标准煤／万元、0.543吨标准煤／万元、0.536吨标准煤／万元，该指标的可比实例选取2013年数据0.53吨标准煤／万元.

生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数、环境质量指数指标等来源于《江西省生态环境状况评价报告》、《地表水环境质量标准》（GB 3838－2002）［9］、《土壤环境质量标准（修订）》（GB 15618－2008）［10］、《大气污染物综合排放标准》（GB 3095－1996）［11］.

人口密度指标基于研究区域的人口密度为标准，此标准为243人／km2.由统计年鉴数据可知研究区域平均人居耕地占有面积为0.159人／公顷、平均文化程度（高中及以上）为23.31%.

表5 评分标准Tab.5 Standard for evaluation

其中经济效用、生物丰度指数、土地退化指数、环境质量指数、植被覆盖指数、景观自然性、物种多样性、土地适宜性、水网密度指数、人均耕地占有面积、文化程度指标及其等级如表6所示.

表6 部分生态评价指标及其等级说明［12－14］Tab.6 Some ecological evaluation index and degree statement［12－14］

由前述层次分析模型可知各生态影响因素权重及评分指标，根据上述原理和方法，运用德尔菲法进行专家打分，打分标准如表5、6所示，各表的权重计算结果与各项指标的专家打分值如表7所示.

表7 相山某铀矿矿粮复合区生态影响评价指标体系［15］Tab.7 The target system of ecological impact assessment on Xiangshan Uranium－Grain mixed zone

4 基于M（·，＋）－加权平均模型的综合评价

田辉等（2012年）［15］、杨晶等（2007年）［16］、衡景梅等（2004年）［17］采用综合评价指数（ECI），文章将综合评价指标结合模糊评价进行研究，采用M（·，＋）－加权平均模型运用于其中，则：

式中：ECI表示生态综合评价指数；Ii表示单项指标评分值；wi表示评价指标i的权重；n表示评价指标数．

据表8的综合指标数值和表9的等级划分依据可知，相山铀矿生态综合指数值为0.5975，说明该研究区域生态质量一般，生态环境受到一定破坏，生态系统结构有变化，但依旧可维系基本功能，受干扰后易恶化，生态问题显现，生态灾害将时有发生.高污染、高耗能等粗放型经济活动造成降级水平低靡的恶性循环，区域环境保护任重而道远，生物丰度降低、土地退化等问题愈发突出，区域景观生态面临威胁，人口密度、水网密度、人均耕地占有面积、文化程度的不利地位亦是研究区域生态综合指数值偏低的重要动因.通过实地调研也发现存在同样的问题.因此对该区域的治理刻不容缓，应当施加工程措施对该区域进行土地整理复垦，使之在生态环境得以保护的前提下实现对农民权利的保护.

表8 综合指标数值Tab.8 Comprehensive index value

表9 等级划分Tab.9 Class grading

5 结语

根据基于层次分析法的生态综合评价方法，通过对相山铀矿的研究发现，该矿粮复合区由于受采矿的影响造成了一定程度的环境污染，影响了区域生态环境的健康，造成了农业经济一定程度上受损，损害了农民的权利，降低了采矿经济的社会效益.文章运用层次分析法从定性和定量的角度出发，结合模糊性与差异性对该区域进行系统的生态评价，通过综合指标数值确定研究区域的生态环境状况，研究成果以期为生态环境保护和农民权利保护同矿产开发的博弈奠定基础，为国家制定矿粮复合区经济开发战略提供理论依据.而国内对矿粮复合区生态影响的研究尚处于起步阶段，还需在今后的研究中予以补足，今后将结合遥感理论对该领域做以系统研究，以此完善此生态影响评价.

［1］付梅臣，胡振琪，刘爽.矿粮复合区农田恢复与污染防治［J］.金属矿山，2008，387（9）：119－122.

［2］李园园.矿粮复合区农田生态系统健康评价［D］.焦作：河南理工大学，2011：1－4，57.

［3］吕鹏，马守臣，孙瑞，等.矿粮复合区生态系统健康评价——以河南省焦作市为例［J］.湖北农业科学，2012，51（20）：4480－4495.

［4］宋莹，胡振琪，陈胜华，等.煤粮复合区耕地演变预测信息系统的构建［J］.煤炭工程，2008（2）：123－125.

［5］石秀伟，胡振琪，侯占东，等.小尺度煤粮复合区耕地演变预测［J］.金属矿山，2013，439（1）：134－137.

［6］余正，肖峻，莫易敏.基于MATLAB／GUI的层次分析法在投资评价中的应用［J］.机械研究与应用，2009（5）：103－105

［7］宋飞，赵法锁.地下工程风险分析的层次分析法及MATLAB应用［J］.地球科学与环境学报，2008，30（3）：292－296.

［8］胡运全，郭耀煌.运筹学教程［M］.2版.北京：清华大学出版社，2003：436－440.

［9］GB 3838－2002，地表水环境质量标准［S］.2002.

［10］GB 15618－2008，土壤环境质量标准（修订）［S］.2008.

［11］GB 3095－1996，环境空气质量标准［S］.1996.

［12］闫传海.淮河下游地区景观生态评价［J］.生态科学，1996，18（2）：47－51.

［13］张龙生，李萍，张建旗.甘肃省生态环境脆弱性及其主要影响因素分析［J］.中国农业资源与区划，2013，34（3）：55－59.

［14］谈存峰，王生林.基于能值理论的兰州农业生态经济系统评价分析［J］.中国农业资源与区划，2013，34（2）：48－55.

［15］田辉，赵海卿，郭晓东，等.基于层次分析法的敬信湿地生态评价［J］.安徽农业科学，2012，40（33）：16328－16329.

［16］杨晶，王文勇.层次分析法在自然保护区生态评价中的应用［J］.工业安全与环保，2007，30（5）：27－29.

［17］衡景梅，艾南山.层次分析法在工业园区生态影响评价中的应用［J］.四川环境，2004，23（5）：68－71.

责任编辑：高 山

The Impact Assessment of Mine－grain Mixed Zone′s Eco－environment Based on Analytic Hierarchy Process——Based on the Study of Xiangshan Uranium Orefield

SONG Zhenjiang1，2，YANG Jun1，2∗，LI Zheng3
（1.Faculty of Geomatics，East China Institute of Technology，Nanchang 330013，China；2.The Key Laboratory of Watershed Ecology and Geographical Environment Monitoring，NASG，Nanchang 330013，China；3.College of Economic and Management，East China Institute of Technology，Nanchang 330013，China）

This paper aims to measure the index value of the present environment situation in the Urani⁃um Orefield of Xiangshan Mountain，a typical mine－grain zone，and reflect its present ecological environ⁃ment situation by constructing a comprehensive evaluation model based on Analytic Hierarchy Process and M（·，＋）－weight average model，thus，providing the foundation for the local government to set policies to protect its local environment.Analytic hierarchy process was derived from operations research.M（·，＋）－weight average model was derived from fuzzy mathematics.In the impact assessment of mine－grain mixed zone′s eco－environment，analytic hierarchy process and M（·，＋）－weight mverage model are the basis of the comprehensive evaluation model.This paper selected some indicators as comprehensive evaluation index（such as per capita net income of rural households，land output，economic utility，energy intensity per GDP，organism abundance index，land degradation index，environmental quality index，vegetative cov⁃er index，landscape naturalness，etc.）and the result of the study shows that the ecological comprehensive index value of Xiangshan mountain area is 0.5975，which indicates that the mine′s regional eco－environ⁃ment quality is normal，but its eco－environment has been disturbed to some extent.As a result of it，the lo⁃cal ecological system has changed but still maintains its basic functions.It is the evident that ecological disasters in the area are apt to occur because the local eco－environment becomes worse easily after dis⁃turbance.In a word，the eco－environment of this mine－grain mixed zone is too fragile and its regional eco－environment has been disturbed seriously because of excessive mining and exploitation for years.There⁃fore，in order to renovate the polluted environment，the local government should take into account of the factors，including local economic development，regional environment protection，regional landscape ecolog⁃ical protection，social situation，and so on.What is more，the local government should provide relevant poli⁃cy supports to reduce or delay the regional ecological damage.Besides，our government and interested par⁃ties need to look for the interests of the cooperative mechanisms so as to create a win－win situation.If these interested parties find the mechanisms，ecological environmental protection and economic develop⁃ment would gain organic coordination，which can promote the sustainable development.

mine－grain mixed zone；impact of ecological environment；analytic hierarchy process；com⁃prehensive evaluation

X826

A

1008－8423（2015）03－0355－06

10.13501／j.cnki.42－1569／n.2015.09.032

2015－07－16.

国家自然科学基金项目（41201118）；教育部人文社会科学研究项目（14YJC630077）；江西省高校人文社会科学研究项目（GL1416）；江西省社会科学规划项目（14GL25）；测绘地理信息江西省研究生创新教育基地资助.

宋振江（1991－），男，硕士生，主要从事土地利用与管理的研究；∗

杨俊（1984－），男，讲师，博士，主要从事土地利用与管理的研究.