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银川市市区生态敏感度分析研究

摘要：

区域环境的生态敏感度主要由自然因素和社会经济因素的叠加影响而形成。

文章以银川市市区为研究区域,从自然和社会经济两方面选取8个指标建立评价指标体系。

构建出判断矩阵，并采用层次分析法确定各指标的权重,通过对研究区生态敏感度指数的计算和分级,对银川市市区生态敏感度进行评价，利用ARCGIS软件对银川市市区行政图，2007银川市航挂图，银川市总体规划图进行叠加，最终得到银川市市区生态敏感区分布图，提出银川市区生态敏感区的保护对策及银川市市区的生态建设建议。

关键词：

银川市市区；生态敏感度；层次分析法

YinchuanCity,theurbanecologicalsensitivityanalysis

Abstract:

Thesensitivityoftheregionalecologicalenvironmentmainlybynaturalfactorsandsocioeconomicfactorsinfluencetheformationofthesuperposition.ArticletostudytheurbanareaofYinChuanCity,frombothnaturalandsocioeconomicindicatorsselectedtoestablishtheTwenty-thereevaluationindexsystem,buildacomparisonmatrix,andusingAHPtodeterminetheweightofeachindex,throughthestudyofecologicalsensitivityindexcalculationandclassificationofecologicalsensitivityofYinchuanCitytoevaluatethesoftwareusingARCGISYinchuanCity,themasterplanoverlay,andultimatelybeecologicallysensitiveurbanareaofYinchuanCityforestdistrictofYinchuanCityproposedProtectionofecologicallysensitiveareasandecologicalconstructioninthecityofYinchuanCityproposal.

Keywords:

YinchuanCity;Ecologcalsensitivity;AHP.

引言

生态敏感度是在现有自然环境背景下，人类活动干扰和自然环境变化导致发生区域生态或环境问题的难易程度及其可能性大小[1]。

生态敏感度是指在不损失或不降低环境质量的情况下,生态因子对外界压力或变化的适应能力。

如何确定需要优先或重点开展生态环境建设和保护的区域,进行生态敏感度评价是一种有效的方法。

目前国内外对生态敏感度的研究日益重视,但生态敏感度评价实质上是对现状自然环境背景下潜在的生态问题进行明确的辨识，并将其落实到具体的空间区域。

本文以银川市为研究对象,以银川市生态环境调查的资料为基础,通过单因子分析和多因子综合评价相结合,对银川市域生态敏感度进行综合评价,明确生态敏感度的区域分异特征,以期为银川市的区域发展规划、产业布局以及生态环境建设和保护规划方案的制定提供科学的依据。

1.研究区概况

1.1自然地理状况

银川市位于黄河上游宁夏平原的中部。

东与盐池县接壤,西依贺兰山,与内蒙古阿拉善盟为邻，南与永宁县相连，北接贺兰县。

银川市市区属典型的中温带大陆性气候,四季分明,春迟夏短；秋早冬长,昼夜温差大,雨雪稀少,蒸发强烈,气候干燥,风大沙多。

年均气温8.5℃左右,年平均日照时数2800～3000小时,年平均降水量185mm,无霜期185天左右。

银川市市区地形西部、南部较高，北部、东部较低，略呈西南—东北方向倾斜。

地貌类型多样，自西向东分为贺兰山地、洪积扇前倾斜平原、洪积冲积平原、冲积湖沼平原、河漫滩地等。

海拔在1010m～1150m之间，地面坡度为2‰左右，土层较厚。

图1.研究区银川市市区图

1.2社会经济条件

银川市市区下辖兴庆区（面积828.26km2，人口57.09万人）,金凤区（面积353km2，人口23.15万人）,西夏区（面积1129.27km2，人口25.85万人）3个区。

市区30.48万户、91.42万人（兴庆区16.7万户，西夏区7.15万户，金凤区6.62万户），户均人口3.00人,非农业人口为739575人。

2009年地区生产总值为363亿元,按可比价格算比上年年均增长13.8%,人均GDP2.69万元,比上年增长10.9%。

2.银川市区当前面临的主要生态环境问题

银川市市区处于荒漠与草原、农业与牧业的交错过渡地带，它的生态系统具有显著的敏感性和不稳定性。

主要表现在：

2.1水资源日益短缺,利用不合理

银川市市区水资源问题主要体现在对黄河水的利用不够合理和城市水污染问题突出两方面。

银川市市区用水是以引黄河水为主体、地下水开采为辅助。

生活、生产对黄河水的依赖非常大。

据调查,银川市市区居民生活用水大约为115L/（人·d）,公共事业用水定额约为135L/（人·d）,每日人均生活用水量为229L左右。

由于黄河位于北方属季节性河流，来水量具有随季节变化的波动性，从近50年的统计资料表明，黄河年径流量变化幅度较大，最大幅度近300亿m3[2]，水量明显的季节波动无疑对银川市市区的用水状况构成了安全隐患。

银川市市区的水污染问题也不容小觑。

城市生活污水和工业废水主要由几大排水沟排入黄河，渠系设施老化、渗漏严重，使得各排水沟受到砷、酚、氢化物等物质的污染，也使地下水也受到严重的影响。

（随着经济的快速发展，银川市市区的水污染亦由过去的工业企业污染转为工业、生活污染多元性和复杂性的趋势。

水污染来源主要有工业企业、市民生活用水污染以及生活产生的污染，直接影响了城市水源地的安全。

据统计：

银川市市区80%的浅层地下水受到轻度污染，潜水中的氨氮、氟化物、矿化度、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮超标率分别为14.7%，8.0%，60.0%，2.7%，12.0%。

）由于银川市市区供水水源均取自地下水，水环境污染将就对群众所需饮水安全构成了严重威胁。

2.2土地盐渍化和沙化问题日益严重

银川市市区的土壤主要以新积土、碱土和灰钙土为主，土质中的沙性特征易遭风蚀侵害，加上地处西北大陆干旱性气候区，受风沙侵蚀十分严重，所以引起了土地的荒漠化问题。

此外，农田的水沙盐分布十分不平衡,基本上处于脱盐状态。

盐土、碱土和盐砂的广泛分布，主要是由于排水不畅、排水沟淤塞和防治措施不利造成的。

银川市市区草场面积分布小，加之草场植被主要是荒漠草原类的草场，质量较差。

草场的不合理利用导致土地的普遍退化和沙化。

2.3环境问题日趋严重

银川市市区的大气污染既包括煤烟型污染，也有石化工业排放的废气污染，还有沙尘暴、浮尘及地面二次扬尘污染。

其中，燃煤锅炉、工业炉窖引起的结构性污染居于主体地位。

首要污染物可吸入颗粒物在春季污染非常强烈，是夏季污染的3.8倍；而冬季二氧化硫、二氧化氮的污染是夏季污染的8.4倍和2.5倍[3]。

大型企业坐落在银川市市区，给环境状况的良性改善带来了一定的压力。

2010年银川市市区大气污染物中二氧化硫产生量分别为兴庆区0.21万t、金凤区0.35万t、西夏区1.12万t；2008年，银川市西夏区大气中可吸入颗粒物年日均值为0.170mg/m3，高于国家标准（0.100mg/m3）。

2.4湖泊湿地面积萎缩，生物多样性受到严重威胁

银川市市区湖泊湿地受人为的不利因素的影响以及城市化进程的负面作用，其面积正在逐步萎缩，现有湖泊面积不足解放初的1/4[4]，湿地生态功能大打折扣。

近年来，由于人们过度从湿地取水或开采地下水，银川市市区大部分地区湿地水文受到威胁。

生物多样性是生态平衡的重要指标和生态建设的重要内容。

由于银川市区区域开发时间长，原生植被已遭到严重破坏，植被面积急剧缩小，生物种群赖以生存的森林植被覆盖率很低，仅有少量面积不大的天然次生林和人工林，导致生物多样性明显下降。

生态恶化势头若不能有效制止，极有可能造成无法挽回的生态环境问题。

2.5人口压力大,生态环境敏感性加剧

人口既是生产的主体，又是消费的主体；既是发展的动力，又是发展的目的。

银川市市区的人口状况对于经济社会发展而言，压力远远大于动力。

据统计2007年与2006年相比增加27722人，增长3.89%。

市区人口男女比例为102:

100。

2007年银川市市区出生9881人，死亡2741人，自然增长7140人，自然增长率为8.45‰。

其中迁入48090人，迁出24105人，机械增长23985人，机械增长率为28.38‰。

人口增长仍然是长期面临的首要问题。

造成本区人口增长的主要原因有:

（l）银川平原为回族集聚区，计划生育政策较松，人口出生率偏高;

（2）经济欠发达，也是导致高出生率的又一重要原因;（3）近些年医疗保健事业蓬勃发展，明显降低了死亡率，而出生率又很高，致使人口增长过快。

人口密度达411人每平方公里，明显超载，远远超过了有关组织与学者关于干旱区人口承载力的标准。

使得生态环境敏感性加剧。

3.研究方法

3.1银川市市区生态敏感度评价指标体系的建立

银川市生态敏感度主要是由自然因素和社会经济因素的叠加影响而形成。

由于城市生态系统具有人工复合生态系统的特点。

所以在选择影响银川市市区生态敏感性因子时要综合考虑自然和社会经济因素,针对每个要素提出相应的指标，确立选取指标的基本原则为:

①可持续发展的原则;②可操作性与可比性原则;③定量为主与定性相结合原则;④动态导向性原则[5],并从景观生态学和恢复生态学的基本观点出发,通过查阅银川市近年的统计年鉴、环境状况公报和实地调查等,最终选取了影响生态敏感度因子的23个指标作为评价依据,这样就构成了城市生态敏感度的层次结构（参见表1）。

表1：

银川市市区生态敏感度评价指标表

Tab.1:

YinchuanCity,theurbanecologicalsensitivityindextable

评价要素评价指标具体指标

生态因子B

B1土地

B2植被

地形起伏度

土地面积

耕地面积

园林绿地面积

公共绿地面积

年末绿化覆盖率

组织结构C

C1经济结构

C2社会结构

C3自然结构

第三产业占GDP比重

人均GDP

GDP

人口密度

农、林、牧、渔业总产值

人均公共绿地面积

人均拥有城市道路面积

人均日生活用水量

D1废物处理能力

工业废水排放达标率

工业二氧化硫排放量

工业用水的重复利用率

环保因子D

D2环境质量的好坏

D3生态服务功能

二氧化硫排放量

烟尘排放量

NO2质量优级日数

建城区绿地率

建城区绿化覆盖率

人均住房面积

3.2权重计算

确定评价因子权重常用的方法有特尔斐法、回归分析法、层次分析法和专家意见法等。

本文在参考银川市市区实际情况下,采用层次分析法（AHP）来确定参评因子的权重。

进行层次分析法需要构建判断矩阵,在构建判断矩阵之前,首先必须明确两两比较标度。

美国匹兹堡大学的T·L·Sauty教授[6]提出了1-9标度（参见表2）。

Tab.2

甲与乙指标相对比

同等重要

稍微重要

明显重要

强烈重要

极端和重要

介于两者之间

甲标度

2,4,6,8

乙标度

1/3

1/5

1/7

1/9

1/2,1/4,1/6,1/8

3.2.1计算权重

对每一个成对比较矩阵,利用乘积法（方根法）计算最大特征根及对应特征向量。

（1）计算判断矩阵每一行元素乘积Mi

（2）计算Mi的n次方根Wi

（3）对向量Wi=（W1,W2∧Wn）T归一化

（4）计算判断矩阵最大特征根的近似值λmax

3.2.2一致性检验

为了检验矩阵的一致性,需计算出一致性指标（CI）和一致性CR。

CI=λmax-n/n-1,CR=CI/RI,其中,RI为判断矩阵的平均随机一致性指标[6]。

如下表：

n（阶数）

0.58

0.90

1.12

1.24

1.32

1.41

1.45

当CR<0.1时,认为判断矩阵具有满意的一致性,否则对判断矩阵进行调整,直到取值合适,进而求出所有因子的权重值。

表15：

生态敏感度各指标总排序权重

Tab.15:

Thetotalecologicalsensitivityrankingweightofeachindex

评价要素

评价指标

具体指标

归一化权重

总排序权值

生态因子B

（0.558）

B1土地

（0.333）

B2植被

（0.687）

地形起伏度0.5400.17982

土地面积0.2790.09291

耕地面积0.1630.05428

园林绿地面积0.4640.31877

公共绿地面积0.2810.19305

年末绿化覆盖率0.2550.17519

组织结构C

（0.320）

C1经济结构

（0.540）

C2社会结构

（0.297）

C3自然结构

（0.163）

第三产业占GDP比重0.5580.30132

人均GDP0.2280.12312

GDP0.2140.11556

人口密度0.6670.19809

农、林、牧、渔业总产值0.3330.09890

人均公共绿地面积0.6370.10383

人均拥有城市道路面积0.2580.04205

人均日生活用水量0.1050.01712

D1废物处理能力

（0.528）

工业废水排放达标率0.4290.22651

工业二氧化硫排放量0.4290.22651

工业用水的重复利用率0.1420.07498

环保因子D

（0.122）

D2环境质量的好坏

（0.333）

D3生态服务功能

（0.139）

二氧化硫排放量0.6330.21079

烟尘排放量0.2610.08691

NO2质量优级日数0.1060.03529

建城区绿地率0.6480.09007

建城区绿化覆盖率0.2300.03197

人均住房面积0.1220.01696

3.3各项指标的原始数据表:

指标

B1（亿元）

B2（元）

B3（吨）

C1（%）

C2（km∕人）

C3（%）

权重

0.14692

0.06530

0.05715

0.12623

0.07645

0.06938

兴庆区G1

166.96

10771.93

0.56

47.54

568

6.93

金凤区G2

50.13

8984.66

1.76

24.29

464

8.03

西夏区G3

84.41

7816.18

2.19

42.23

200

7.89

指标

D1（%）

D2（%）

E1（吨）

E2（%）

F1（岁）

F2（人）

权重

0.13202

0.04403

0.08627

0.02878

0.12377

0.04127

兴庆区G1

71.16

0.21

61.17

金凤区G2

68.02

0.35

39.00

西夏区G3

76.08

1.12

28.11

3.4数据的标准化

收集到的原始数据,由于本身量纲的不同无法进行统一计算,这23项指标既有极大值指标，即指标越大越好,又有极小值指标，即指标越小越好。

所以本研究采用极大值法[7]对数据进行标准化处理,以消除原始数据量纲的不同对计算产生的影响。

其方法如下:

（1）

式中:

Pij为各个指标的标准化值;Pij（0）为第i个地区第j个指标的原始值;Pj（max）为第j个指标在所有地区中的极大值。

对于呈负相关的指标,即指标的变化趋势对生态脆弱性的变化呈反方向影响,要采用以下方法:

（2）

表16：

标准化后的数据

Tab.16Normalizeddata

指标

B1（亿元）

B2（元）

B3（吨）

C1（%）

C2（%）

C3（%）

权重

0.14692

0.06530

0.05715

0.12623

0.07645

0.06938

兴庆区G1

0.7443

0.8630

金凤区G2

0.3003

0.8341

0.1963

0.5109

0.1831

西夏区G3

0.5056

0.7256

0.8883

0.6479

0.9826

指标

D1（%）

D2（%）

E1（吨）

E2（%）

F1（岁）

F2（人）

权重

0.13202

0.04403

0.08627

0.02878

0.12377

0.04127

兴庆区G1

0.9361

0.8125

0.45000

金凤区G2

0.8941

0.900

0.6376

西夏区G3

0.9714

0.4595

0.85000

3.5银川市市区生态敏感度计算

生态敏感度是评价某一区域生态敏感性强弱的重要指标。

目前,关于生态敏感度评价还没有统一的标准。

在考察基础数据、评价指标体系和指标权重的基础上,就可以建立起包含自然、社会经济状况在内的生态敏感性综合评判指数。

然后，采用加权指数和法作为评价方法。

加权指数和法是根据评价目的,选取有关属性指标,并根据各因素对评价对象的影响程度及各因素之间相互作用的重要性顺序确定其权重值和分级指标与指数,然后按数学规律求出它们的加权指数和,最后根据各评价单元的综合指数进行排序划分等级来反应土地质量的方法[8]。

公式为:

（3）

式中:

Li为第i个评价单元加权指数和,是诸评价因素对评价单元内评价对象的综合反应；Wj为第j个评价因素的权重值（用层次分析法确定）,它反映评价因素对评价对象的脆弱性影响的重要性；Pij为第i个评价单元第j项评价因素指数,表示评价因素对评价对象的影响程度;n为评价单元总数；m为评价因素个数。

4.结果分析

4.1生态敏感度计算结果

基于完整性考虑,并结合行政区划因素,将银川市市区生态敏感区按兴庆区、金凤区、西夏区三个区域划分为3个分区,并分别用G1、G2、G3、表示。

一方面有利于进行银川市市区生态敏感度空间差异的比较分析；另一方面也便于实施相关部门主导下的系统规划和分区治理。

结合现有的各项指标数据,并通过上述计算过程,即可获得相应敏感性区域的生态敏感度指数。

生态敏感区（G）

兴庆区（G1）

金凤区（G2）

西夏区（G3）

生态敏感度（L）

0.8357

0.5438

0.7454

4.2敏感度的划分

目前,关于生态敏感度评价还没有统一的标准。

通过对以上计算结果的分析以及银川市市区自然影响因素,社会总体状况和经济发展水平,制定出适合研究区的生态敏感度评价标准。

按敏感度大小将其划定为三级（参见表11），重度敏感，中度敏感，轻度敏感。

表17：

生态敏感度评价标准

Tab.17:

Evaluationcriteriaofecologicalsensitivity

朗读显示对应的拉丁字符的拼音

敏感度等级

重度敏感

中度敏感

轻度敏感

生态敏感度

L＞0.8

0.6＜L＜0.8

L＜0.6

结合计算结果和银川市市区生态敏感度标准，我们可以得到银川市市区，各区的生态敏感度及生态敏感度等级（参见表12）。

表18：

银川市市区生态敏感度

Tab.18:

YinchuanCity,theurbanecologicalsensitivity

分区

生态敏感度（L）

评价标准

生态敏感度等级

兴庆区（G1）

0.8357

L＞0.8

重度敏感

金凤区（G2）

0.5438

L＜0.6

轻度敏感

西夏区（G3）

0.7454

0.6＜L＜0.8

中度敏感

对计算结果进行分析,为科学合理地规划生态环境提供可靠的基础资料[9]。

由于生态敏感区不完全和行政区重合，存在着一定的差异性，利用ArcGIS软件对银川市市区图，银川市城市总体规划图，两幅图进行叠加，结合计算出的各区生态敏感度，最终制出银川市市区生态敏感度区分布示意图（图3）。

图2.银川市总体规划图

Figure2.YinchuanCitymasterplan

图3.银川市市区生态敏感区分布图

Figure3.YinchuanCitydistributionofecologicallysensitiveareas

通过对银川市总体规划图、银川市市区生态敏感区分布图叠加分析得出：

银川市三区即兴庆区、金凤区及西夏区在整体上所对应的敏感程度分区分别是：

重度敏感区、轻度敏感区、中度敏感区。

由于各区域内自然因素和社会经济因素的叠加影响程度不同，在各区内部存在生态敏感程度与本区整体生态敏感程度不同的区域。

结果分析如下：

兴庆区：

开发历史悠久，现为银川市市区社会生产活动和经济活动最为强烈的地区。

这一区域是银川市市区生态敏感度最脆弱的区域，也是重度敏感区。

部分小区域与本区域总的生态敏感程度不符合，原因在于该区域内有北塔湖、中山公园、丽景公园以及宝湖园等部分湿地，植被覆盖率高，弥补了人类活动对生态环境的过度影响，使得上述小区域生态敏感程度低于全区整体，图中表示为轻度敏感区。

在兴庆区的西南部，远离市中心，其区域内生态环境受社会经济因素的影响较小，生态敏感程度表现为中度。

金凤区：

属于生态轻度敏感区。

该区人口密度较小，使得社会经济因素对本区的生态环境影响较小。

此外金凤区有面积较大的湖泊，外加城市建设尚在发展中，又借鉴兴庆区发展经验，城市规划比较合理。

在通达北街、福州北街、满城北街、北京中路及贺兰山中路所围成的区域，属于商业区与老工业区聚集地，区域内人口数量、车流量等社会经济因素极大的作用于该区的生态环境上，导致这一区域的生态敏感呈重度。

此外，以森林公园为中心的小片区域由于自然条件较好，分布有大面积的草地，湿地湖泊，茂密的树木，该区域生态敏感度低于全区，为轻度敏感区。

西夏区：

该区域属于中度敏感区。

轻度敏感区沿着北京西路呈带状分布，这一区域分布有四季园、丽子园、解放公园、碧波公园等。

此外沿北京西路是城市交通绿化用地，生态环境较好。

北京西路以南区域呈重度敏感区，该地区是银川市市区老工业集聚地，橡胶厂、磷肥厂，化肥厂、炼油厂、机械厂、棉纺厂等轻、重化工业分布于这

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