于洪良（山東科技大學(xué)礦業(yè)與安全工程學(xué)院，山東青島 266590）

基于模糊AHP的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究
——以黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)為例

于洪良
（山東科技大學(xué)礦業(yè)與安全工程學(xué)院，山東青島 266590）

開展黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價，有利于揭示河口濕地生態(tài)系統(tǒng)健康機理，有利于為加強濕地目標管理和保護對策制定提供科學(xué)依據(jù)。文章從濕地生態(tài)特征、濕地社會環(huán)境和濕地功能整合性等方面，構(gòu)建了黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標體系，運用模糊AHP方法，對主客觀指標進行了量化設(shè)計，實證評價了黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況，剖析了黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)中存在的問題及其成因，并提出了相關(guān)問題求解的對策建議。

濕地生態(tài)系統(tǒng)；健康評價；模糊AHP法

一、引 言

自2009年11月《黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)發(fā)展規(guī)劃》（以下簡稱《規(guī)劃》）經(jīng)國務(wù)院正式批復(fù)以來，中國最后一個正在開發(fā)的大河三角洲——黃河三角洲，成為中國區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，成為國內(nèi)首個被明確定位為“高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)”的國家戰(zhàn)略發(fā)展區(qū)，“高效、生態(tài)”是國家對該區(qū)域發(fā)展模式的核心定位。這是其區(qū)別于長江三角洲、珠江三角洲的最大特點。

《規(guī)劃》提出，加快發(fā)展黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟，不僅關(guān)系到環(huán)渤海地區(qū)整體實力的提升和區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的全局，也關(guān)系到環(huán)渤海和黃河下游生態(tài)環(huán)境的保護。近年來，生態(tài)系統(tǒng)健康評價受到人們的持續(xù)關(guān)注［1］。所謂生態(tài)系統(tǒng)健康，是指一個生態(tài)系統(tǒng)所具有的穩(wěn)定性和可持續(xù)性，即在時間上具有維持其組織結(jié)構(gòu)、自我調(diào)節(jié)和對脅迫的恢復(fù)能力，是生態(tài)系統(tǒng)的綜合特性。濕地作為生態(tài)系統(tǒng)的一種，是人類最重要的生存環(huán)境，是自然界最富生物多樣性的生態(tài)景觀之一，不僅為人類的生產(chǎn)和生活提供多種資源，而且具有巨大的環(huán)境功能和效益，其在調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、凈化環(huán)境、保護生物多樣性等方面起著重要的作用［2］。因此，對濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康進行評價尤為重要。

當前，對濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價主要集中在對河流、湖泊、水庫的化學(xué)和生物指標上，對整個濕地生態(tài)系統(tǒng)健康研究的較少，而且評價指標多以定性描述為主，也沒有給出綜合的評價模式。同時，多數(shù)評價方法在確定指標權(quán)重時沒有考慮指標的模糊性。因此，本文擬采用模糊AHP方法，選擇黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)作為評價對象，對其健康狀況進行科學(xué)評價。

二、黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標

黃河三角洲位于渤海南部黃河入海口沿岸地區(qū)，總面積2．65萬平方公里，占山東省面積的六分之一；總?cè)丝诩s985萬，約占全省總?cè)丝诘慕种?。黃河三角洲屬暖溫帶半濕潤大陸季風(fēng)氣候，全年日照時數(shù)2590－2830h，全年平均氣溫1117－1216e，年平均降雨量530－630mm，且70%的降雨量集中在夏季，年蒸發(fā)量1900－2400mm，全年平均風(fēng)速311－416m／s。該區(qū)域總的氣候特點是光照充足，熱量豐富，四季分明，氣溫適中，雨熱同期，風(fēng)能資源豐富，但降水量年內(nèi)分配不均且蒸發(fā)量大，常有旱澇風(fēng)霜雹和風(fēng)暴潮等自然災(zāi)害，是風(fēng)暴潮多發(fā)區(qū)。

濕地是自然界生物多樣性最為豐富的生態(tài)系統(tǒng)，一個健康的濕地生態(tài)系統(tǒng)具有調(diào)蓄洪水、調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、凈化水質(zhì)等多種重要生態(tài)功能。黃河三角洲地區(qū)濕地面積大，類型多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是世界上生物多樣性最豐富的地區(qū)之一。黃河三角洲濕地景觀類型多樣，大體可分為天然濕地和人工濕地兩大類，天然濕地面積比重較大，占濕地總面積的68．4%左右；人工濕地占總面積的31．6%。2005年10月，黃河三角洲濕地被《中國國家地理》評為中國最美六大沼澤濕地之一。但是，數(shù)據(jù)顯示，目前該區(qū)濕地面臨油田氣大規(guī)模開發(fā)、黃河流量減少、濕地污染、海平面上升和海岸蝕退、盲目工農(nóng)業(yè)開發(fā)等方面威脅，使得該地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展與濕地生態(tài)保護的矛盾日益突出。

表1 黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標體系

開展黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價，既有利于進一步揭示河口濕地生態(tài)系統(tǒng)健康機理，闡明健康保護和恢復(fù)機制，也有利于為加強基于管理目標的濕地管理和保護對策制定提供科學(xué)的依據(jù)。對黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康情況進行評價，首先需要選擇合理的評價指標。對濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價的主要視角有兩個：濕地生態(tài)特征視角和濕地功能視角。

Parker等［3］從濕地生態(tài)特征角度選擇指標，建立了濕地快速健康評價指標體系，主要指標包括棲息地大小、植被覆蓋率、生境多樣性和植物組成等。Vassallo等［4］也主要從濕地生態(tài)特征指標入手評價海岸帶濕地健康。胡志新等［5］亦從濕地生態(tài)特征視角，采用系統(tǒng)生態(tài)學(xué)能質(zhì)概念基礎(chǔ)上構(gòu)建的目標函數(shù)系統(tǒng)能、系統(tǒng)能結(jié)構(gòu)和生態(tài)緩沖容量以及湖泊營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)來評價太湖生態(tài)系統(tǒng)健康。

袁軍等［6］對濕地功能評價做了定義，并列出了水文功能、短期儲存地表水、長期儲存地表水、維持高水位、生物地化循環(huán)功能、元素的遷移和循環(huán)等十一種濕地功能。并進一步從水文功能、生境功能和生物地化學(xué)循環(huán)功能三個方面入手評價了黑龍江三江平原洪河國家級自然保護區(qū)濕地健康［7］。

但是，人們?nèi)找嬲J識到濕地是一個自然、經(jīng)濟、社會復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，單純從生態(tài)特征或濕地功能進行評價，均不能完整的反映濕地的健康狀況，因此，需要綜合從濕地生態(tài)特征、濕地功能和社會經(jīng)濟環(huán)境等角度進行濕地健康評價。

汪朝輝等［8］在分析自然因素和人為因素的基礎(chǔ)上，從生態(tài)特征、功能作用和社會經(jīng)濟影響三方面選取濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標。彭益書等［2］結(jié)合濕地生態(tài)系統(tǒng)組成、結(jié)構(gòu)和功能特征，建立了包括濕地生態(tài)特征子系統(tǒng)、功能整合子系統(tǒng)、社會經(jīng)濟環(huán)境子系統(tǒng)三個評價功能子系統(tǒng)指標和30個因子的草海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標體系。也有學(xué)者根據(jù)聯(lián)合國經(jīng)濟合作開發(fā)署建立的壓力—狀態(tài)—響應(yīng)框架模型建立指標體系［1，9］，但指標權(quán)重的確定較少考慮模糊性，多采用AHP法進行確定。

綜合相關(guān)文獻研究成果，根據(jù)黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)建設(shè)的目標及發(fā)展規(guī)劃，本文從濕地功能整合性、濕地生態(tài)特征和濕地社會環(huán)境等方面建立黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標體系，如表1所示。

三、評價模型

由于黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標中有很多不能用確定的數(shù)量來描述，只能用模糊數(shù)來描述，而梯形模糊數(shù)的隸屬函數(shù)的形狀比三角模糊數(shù)復(fù)雜，故用梯形模糊數(shù)要比用三角模糊數(shù)更能反映因素的不確定性，又由于人們在進行主觀評價時對事物的認識具有模糊性，造成描述事物的模糊數(shù)的類型不同，而三角模糊數(shù)是梯形模糊數(shù)的特例，因而梯形模糊數(shù)比三角模糊數(shù)更能反映評價者的主觀性［10］。因此，本文利用基于梯形模糊數(shù)的模糊AHP方法對黃河三角洲濕地生態(tài)健康進行評價。

（一）判斷矩陣

決策者針對方案集X給出的兩兩比較的偏好信息的判斷矩陣為：

其中，aij表示第i個屬性與第j個屬性重要性之比，如果其為語言表示，則其值從預(yù)先定義好的語言短語集S＝（s0，s1，…，s2g）中選擇，g為正整數(shù)。

（二）判斷矩陣的一致性檢驗

對于語言判斷矩陣A＝（aij）n×n，若對于?i，j，k∈｛1，2，…，n｝，都有aik?akj＝aij，則稱語言判斷矩陣A是完全一致的（或具有完全一致性）。設(shè)由語言判斷矩陣A的各個元素aij的導(dǎo)出矩陣為R＝（rij）n×n，其元素為：

其中，函數(shù)I（aij）由定義：N是整數(shù)集。設(shè)語言判斷矩陣A的導(dǎo)出矩陣R的最大特征值為λMAX，若λMAX＝n，則A具有完全一致性。

（三）權(quán)重確定方法

針對（2）式，由于指數(shù)函數(shù)y＝ex在（－∞，＋∞）上是單調(diào)增函數(shù)，容易得出rij與aij的語義有著如下的一一對應(yīng)的關(guān)系，即aij值的下標變大，rij值變大，aij值的下標變小，rij值也隨著變小。因此導(dǎo)出矩陣R可以被視為語言判斷矩陣A的Saaty的1－9標度的判斷矩陣的一種轉(zhuǎn)換形式。所以矩陣R的最大特征值λMAX所對應(yīng)的特征向量經(jīng)過歸一化后可以被視為判斷矩陣A的方案權(quán)重向量W。

（四）目標評價公式

目標評價公式是評價層中各指標的線性函數(shù)。即：

其中W＝（Wj）為B層次總排序得權(quán)重，X＝（Xj）為對應(yīng)指標Bj的客觀數(shù)據(jù)或?qū)＜掖蚍謹?shù)據(jù)規(guī)范化轉(zhuǎn)換后的梯形模糊數(shù)。

四、實證研究

（一）數(shù)據(jù)獲取及規(guī)范化

表2 指標數(shù)據(jù)及規(guī)范化

通過對地處黃河三角洲的墾利縣進行調(diào)查獲取指標數(shù)據(jù)。對于定量指標，通過統(tǒng)計年鑒等二手資料獲??；而定性指標數(shù)據(jù)則來自于語言變量S＝｛S0，S1，S2，S3，S4，S5，S6｝＝｛很弱（差），弱（差），稍差，同樣，稍強（好），強（好），很強（好）｝；部分指標采用區(qū)間數(shù)表示。分別將實數(shù)、區(qū)間數(shù)、語言變量進行規(guī)范化，語言變量用梯形模糊數(shù)表示，如表2所示。

（二）評價指標權(quán)重

通過對12位行業(yè)專家的訪談?wù){(diào)查來構(gòu)造判斷矩陣。其中，第一層次判斷矩陣A如表3所示。語言變量集采用S＝｛S0，S1，…，S6｝＝｛很不重要，不重要，稍差，同等重要，稍重要，重要，很重要｝。判斷矩陣A的導(dǎo)出矩陣如表4所示。同理，可構(gòu)造第二層次的判斷矩陣并計算出相應(yīng)指標的權(quán)重系數(shù)。

表3 判斷矩陣A

表4 導(dǎo)出矩陣

根據(jù)模糊AHP權(quán)重計算方法［11］，可計算各層次指標的權(quán)重系數(shù)W，如表5所示，并通過一致性檢驗。

表5 黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標權(quán)重

（三）評價結(jié)果及分析

針對表2的指標數(shù)據(jù)，根據(jù)如下規(guī)則進行轉(zhuǎn)換：將實數(shù)a用梯形模糊數(shù)［a，a，a，a］表示，將區(qū)間模糊數(shù)［a，b］用梯形模糊數(shù)表示為［a，a，b，b］。由此，本文用梯形模糊數(shù)表示的決策矩陣X如下：

五、結(jié)果分析與對策建議

（一）結(jié)果分析

墾利縣濕地生態(tài)健康總體得分為0．6865，根據(jù)郝文淵等［9］建議的健康分類，處于“脆弱”狀態(tài)，健康狀況不容樂觀。其中，濕地功能整合性、濕地生態(tài)特征、濕地社會環(huán)境三維度分別得分0．71、0．60、0．81，具體分析如下：

濕地生態(tài)特征維度得分率最低。近年來，黃河來水來沙減少，改變了河口海域的海水鹽度、營養(yǎng)條件和餌料生物的種群數(shù)量，導(dǎo)致近海生物資源下降，生物多樣性降低。來水量減少直接影響到濕地淡水水源的補給，打破了濕地土壤水鹽平衡，土壤含鹽量升高，植物群落發(fā)生逆向演替，植被覆蓋率降低，致使河口原生濕地面積減少和生態(tài)系統(tǒng)退化。以上變化導(dǎo)致水質(zhì)、土壤有機質(zhì)質(zhì)量比、生物量變化情況、濕地面積變化、濕地受威脅狀況、斑塊個數(shù)等6個指標的達標率在50%或以下。這是該維度得分較低原因所在。

濕地功能整合性維度得分居中。該維度包含降雨量、蒸發(fā)量、洪水調(diào)控能力、水文調(diào)節(jié)能力、侵蝕變化情況、凈化能力變化情況、棲息地破壞或退化率等7個指標。由于黃河流域氣候變化、工農(nóng)業(yè)引水引沙量的急劇上升、水土保持減水減沙、干流庫區(qū)攔水攔沙等因素，致使河口來水來沙明顯減少，導(dǎo)致河口造陸面積銳減，整個黃河三角洲已由淤積轉(zhuǎn)變?yōu)榍治g。侵蝕變化情況達標率在30%以下，這是影響該維度得分的重要原因。

濕地社會環(huán)境維度得分最高，主要是因為黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)的濕地保護意識較強、濕地管理水平較高，以及能夠較好的貫徹相關(guān)法律法規(guī)。

（二）對策建議

根據(jù)以上評價結(jié)果所反映的問題，今后，黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)的濕地管理應(yīng)在以下若干方面有針對性地加以改進，強化治理措施。

（1）加大治沙治堿力度，逐步改善相對脆弱的生態(tài)環(huán)境。針對土地沙化，要從源頭開始進行治理。就目前來看，遏制沙化土地擴張的措施主要有以下幾種：其一，在入?？诘貐^(qū)上挖沙、降河、造地，把黃河下游降為地下河，把黃河河區(qū)沙質(zhì)化土壤變成良田，在有水源之后，經(jīng)過開發(fā)種植生態(tài)系統(tǒng)自然會得到保護。其二，引水沖沙，可以通過引萊州灣海水注入到黃河利津以下河段，造成水面和河床跌差，進而能夠減少泥沙淤積，沖深河槽。另外，由于咸水、淡水的混合可能產(chǎn)生異重流，導(dǎo)致泥沙遠離河口區(qū)。其三，當來水量足夠時，要進行配套的生態(tài)工程建設(shè)，在沿海、沿河、沿路等地段設(shè)立防護林帶，在濱海地區(qū)營造海浪防護林帶，在沿河設(shè)風(fēng)景防護林帶，加強植被建設(shè)，搞好環(huán)境綠化，重點做好水土保持工作。

（2）加強清淤工程和黃河流路的治理，防范風(fēng)暴潮的侵蝕和生態(tài)環(huán)境的惡化。首先要最大限度地減少進入河口地區(qū)的來沙量，切實搞好清淤工程。要設(shè)法推動黃河中上游水土流失的治理，從根本上減少進入下游河道的泥沙量，同時在下游引洪放淤，疏通河道。通過有效的“疏”、“導(dǎo)”措施，加大輸往三角洲濱海范圍以外的沙量。其次，要盡可能擴大河口三角洲堆沙范圍或空間，有計劃地實施改道工程。要盡量擴大尾閭流路在三角洲入海的范圍，并利用海洋蝕退的動力向外輸沙，以減緩岸線的延伸。第三，加高加固三角洲沿岸堤防，并充分考慮風(fēng)暴潮對黃河口延伸造成的影響，逐步建立包括保護黃河三角洲生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)在內(nèi)的較為完善的風(fēng)暴潮防護體系，還可考慮將防潮大堤與沿海公路相結(jié)合，不僅可以少占土地，還可以節(jié)省投資，而且也能提高防潮大堤的防護抗災(zāi)強度。

（3）合理引進淡水資源，強化水資源統(tǒng)一調(diào)度，縮小水資源供需矛盾。一要統(tǒng)籌規(guī)劃，統(tǒng)一調(diào)度和強化水資源管理。水資源是流動的多功能、多用途的實體資源，一條河流既不可能分割開發(fā)、治理，也不可能為單一目標開發(fā)、治理。黃河水資源的開發(fā)利用不能只考慮當?shù)鼐植坷婧鸵粫r的利益，而應(yīng)該從全局出發(fā)包括全流域乃至全國的社會經(jīng)濟發(fā)展總體規(guī)劃出發(fā)，統(tǒng)籌考慮黃河流域各行業(yè)、居民生活、生態(tài)環(huán)境和景觀旅游等多方面對水資源、水環(huán)境的需求，使有限水資源發(fā)揮最大作用。為此，統(tǒng)籌規(guī)劃和統(tǒng)一調(diào)度水資源，在黃河流域具有特殊的重要意義和顯著的社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境效益。二要加快興建、加固骨干水庫，切實搞好蓄水工程。針對黃河水干流水量60%集中在汛期的特點，在沿黃地帶要因地制宜，多建水庫，把汛期的水盡量蓄積起來，在黃河下游有計劃地修建平原水庫，相機引黃河汛期或冬季來水，做到以豐補缺，豐蓄枯用。通過積蓄黃河水，達到蓄淡壓堿、有效遏制海水侵蝕之目的，維持濕地生態(tài)的良性發(fā)展。三要合理使用水源，限量開采地下水。針對沿黃地區(qū)地下水位高的特點，要采取科學(xué)合理的用水方法，盡量把現(xiàn)有的各引黃渠道盡量襯砌起來，減少滲漏。四要針對水土保持進行綜合治理，防止水土流失。必須認真搞好水土保持工作，不斷增加蓄水能力，提高降水資源的利用效率。目前，通過水土保持綜合治理可更有效地攔蓄降水，有利于緩解人畜飲水困難，提高土壤水分存貯，增強抗御旱災(zāi)能力。同時，水土保持綜合治理還能大大增加植被和作物的面積和生物產(chǎn)量，改水分無效蒸發(fā)為有效蒸騰，提高降水資源的利用率。

參考文獻：

［1］蔣衛(wèi)國，潘英姿，侯鵬，等．洞庭湖區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價［J］．地理研究，2009（6）：1665－1672．

［2］彭益書，楊瑞東．草海濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價［J］．地球與環(huán)境，2014（1）：68－81．

［3］PARKER K，HEAD L，CHISHOLML A，et al．A ConceptualModel of Ecological Connectivity in the Shellharbour Local Government Area，New South Wales，Australia［J］．Landscape and Urban Planning，2008，86（1）：47－59．

［4］VASSALLOP，F(xiàn)ABIANOM，VEZZULLIL，etal．Assessing the Health of CoastalMarine Ecosystems：A Holistic Approach Based on Sediment Micro and Meio－Benthic Measures［J］．Ecological indicators，2006，6（3）：525－542．

［5］胡志新，胡維平，陳永根，等．太湖不同湖區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康評價方法研究［J］．農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，2005（4）：28－32．

［6］袁軍，呂憲國．濕地功能評價研究進展［J］．濕地科學(xué)，2004（2）：153－160．

［7］袁軍，呂憲國．濕地功能評價兩級模糊模式識別模型的建立及應(yīng)用［J］．林業(yè)科學(xué)，2005（4）：1－6．

［8］汪朝輝，王克林，許聯(lián)芳．濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評估指標體系研究［J］．國土與自然資源研究，2003（4）：63－64．

［9］郝文淵，李文博，王忠斌，等．西藏拉薩河谷拉魯濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價［J］．干旱區(qū)資源與環(huán)境，2013（5）：95－99．

［10］李濱勇，陳海濱，唐海萍．基于AHP和模糊綜合評判法的北疆各地州生態(tài)脆弱性評價［J］．北京師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2010（2）：197－201．

［11］劉存東，何太蓉，蘇維詞．基于模糊AHP的長壽湖生態(tài)系統(tǒng)健康評價［J］．水生態(tài)學(xué)雜志，2009（6）：57－61．

W etland EcosysteMHealth Assessment Based on Fuzzy AHPMethod——A Case Study of Efficient Ecological Economic Zone in Yellow River Delta

YU Hong-liang
（College of Mining and Safety Engineering，Shandong University of Science and Technology，Qingdao 266590，China）

A comprehensive evaluation of the Yellow River delta wetland ecosysteMhealth is beneficial to revealing themechanisms of the estuary wetland ecosysteMhealth and providing scientific basis for strengthening wetland management and formulating protection countermeasures．An assessment index systeMfor the Yellow River delta high－efficiency economic zone wetland ecosysteMhealth is structured based on the ecological characteristics，social environment and function integration of the wetland．Meanwhile，the subjective and objective indexes are designed quantitatively through Fuzzy AHPmethod，and the wetland ecosysteMhealth conditions are evaluated empirically．The problems in thewetland ecosysteMconstruction and their causes are analyzed before solutions and suggestions are provided．

wetland eco-system；health evaluation；fuzzy AHPmethod

X826

A

1008－2670（2014）03－0033－08

（責(zé)任編輯 時明芝）

2014－01－02

于洪良，男，山東冠縣人，山東科技大學(xué)博士研究生，山東財經(jīng)大學(xué)副教授，研究方向：資源經(jīng)濟與管理。