淮南市生態(tài)承載力評價及障礙度分析

金 蘭，何 剛，朱艷娜

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淮南市生態(tài)承載力評價及障礙度分析

金 蘭，何 剛，朱艷娜

（安徽理工大學(xué) 經(jīng)濟與管理學(xué)院，安徽 淮南 232001）

以基于驅(qū)動力、壓力、狀態(tài)、影響、響應(yīng)的DPSIR概念模型構(gòu)建生態(tài)承載力評價指標體系，借助熵權(quán)法給指標賦權(quán)，采用基于TOPSIS法的模糊物元評價模型和障礙度模型，對淮南市的城市環(huán)境支撐閾值進行研究，評價其生態(tài)承載力水平，識別其障礙因子。結(jié)果表明：2010-2016年淮南市的生態(tài)承載力水平較低，評價等級最優(yōu)只達中級，但從總體來看生態(tài)承載力水平呈波動中緩慢上升的態(tài)勢；從子系統(tǒng)承載力變化趨勢來看，只有驅(qū)動力子系統(tǒng)的貼近度趨于平穩(wěn)，其他四個子系統(tǒng)的貼近度均呈不同幅度的上升或下降態(tài)勢；影響淮南市生態(tài)承載力的主要障礙因子包括人口密度、第二產(chǎn)業(yè)對GDP的貢獻率、工業(yè)廢水排放量、建成區(qū)綠化覆蓋率等；2015年以后，壓力子系統(tǒng)的障礙度下降為最低，響應(yīng)子系統(tǒng)成為阻礙生態(tài)承載力發(fā)展的首要因素，其次是狀態(tài)子系統(tǒng)和驅(qū)動力子系統(tǒng)。

生態(tài)承載力；模糊物元；TOPSIS法；障礙度；淮南市

城市生態(tài)系統(tǒng)為人類生存和社會經(jīng)濟運轉(zhuǎn)所提供的資源、環(huán)境及服務(wù)等條件是一個城市可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。城市生態(tài)承載力是指生態(tài)系統(tǒng)防治生態(tài)環(huán)境問題、保障城市生態(tài)安全、提供服務(wù)功能的能力。[1]隨著人口急劇增長，資源開發(fā)加快，環(huán)境污染嚴重，資源枯竭、環(huán)境破壞等問題給城市的經(jīng)濟發(fā)展帶來重重困難。[2]在自然生態(tài)系統(tǒng)中，承載力是指在一定環(huán)境范圍內(nèi)，某種生物個體可同時維持生存的最大數(shù)量。在城市生態(tài)承載力評價中，生態(tài)系統(tǒng)指包括社會、環(huán)境、經(jīng)濟等子系統(tǒng)的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，生態(tài)承載力大小體現(xiàn)地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)對資源消耗和環(huán)境污染的最大承受能力，對城市生態(tài)承載力進行評價研究，就是為了研究本地區(qū)的資源環(huán)境支撐閾值，這是判斷城市是否可持續(xù)發(fā)展的重要依據(jù)之一，也是制定切實、有效的發(fā)展規(guī)劃及戰(zhàn)略的重要參考。因此，淮南市生態(tài)承載力情況對其生態(tài)環(huán)境保護及可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。

國內(nèi)外學(xué)者對生態(tài)承載力都作出了大量研究，其對象主要包括城市、[3]耕地、[4]流域、[5]海域、[6]森林、[7]水庫區(qū)[8]等。近年來，諸多學(xué)者對生態(tài)承載力評價開展了全面的研究，引入了大量方法與模型，主要包括生態(tài)足跡法、[9]狀態(tài)空間法、[10]正態(tài)云模型、[11]模糊綜合評價法、[12]最大信息熵原理[13]等，使城市生態(tài)承載力評價研究有了進一步發(fā)展。從生態(tài)承載力評價的研究內(nèi)容上看，向秀榮等基于生態(tài)足跡法評價和預(yù)測了天山北坡經(jīng)濟帶的承載力水平；[14]朱玉林等基于PSR模型測算長株潭城市群生態(tài)承載力安全指數(shù)，并判定各年份生態(tài)承載力安全警度；[15]紀學(xué)朋等運用狀態(tài)空間法對甘肅省2010年生態(tài)承載力的空間特征進行研究，包括其分異性、關(guān)聯(lián)性和耦合協(xié)調(diào)性。[10]近年來眾學(xué)者對生態(tài)承載力評價的研究主要集中在承載力空間分異性、承載力評估、預(yù)測、預(yù)警研究等方面。從整體上來看，目前關(guān)于生態(tài)承載力評價的研究，其對象大多集中在經(jīng)濟發(fā)達地帶或熱點區(qū)域，研究內(nèi)容側(cè)重于生態(tài)承載力水平的時序變化和空間分異，在采用定量模型測度生態(tài)承載力的研究中欠缺對其影響因子的分析，在生態(tài)承載力的提高對策和改善機制上還存在不足。

驅(qū)動力—壓力—狀態(tài)—影響—響應(yīng)（DPSIR）模型中的“驅(qū)動力”是指促使區(qū)域資源與環(huán)境變化的社會、經(jīng)濟、人口等潛在動力；“壓力”主要表現(xiàn)為人類活動對生態(tài)承載力造成的直接影響，如工業(yè)廢水排放等；“狀態(tài)”為生態(tài)系統(tǒng)在各種“壓力”下的現(xiàn)實表現(xiàn)，是壓力和驅(qū)動力共同作用的反應(yīng)；“影響”是指生態(tài)承載力發(fā)生相應(yīng)變化的效應(yīng)；為提高生態(tài)承載力水平，人類必須對此作出相對應(yīng)的措施和對策的“響應(yīng)”。DPSIR模型能夠針對生態(tài)承載力多影響因素的特點，將社會、資源、經(jīng)濟、人口、環(huán)境等影響因素全部納入生態(tài)承載力體系中，強調(diào)了生態(tài)承載力的演化過程，表現(xiàn)了社會、經(jīng)濟、環(huán)境之間的耦合關(guān)系。因此，本研究基于DPSIR模型，構(gòu)建生態(tài)承載力評價指標體系，借助熵權(quán)法確定權(quán)重，運用基于TOPSIS法的模糊物元評價模型和障礙度模型對淮南市展開實證研究，并對淮南市未來的生態(tài)環(huán)境建設(shè)提出了科學(xué)的建議。

一、研究方法與數(shù)據(jù)來源

（一）指標權(quán)重的確定

指標合理賦權(quán)是確保評價結(jié)果科學(xué)有效的關(guān)鍵一步，確定指標權(quán)重的方法主要為主觀法和客觀法。主觀賦權(quán)法包括專家評分法、二項系數(shù)法、AHP法等，客觀賦權(quán)法包括主成分分析法、熵權(quán)法、均方差法等。為避免主觀賦權(quán)法的主觀隨意性，本研究選取熵權(quán)法[16]來確定指標的權(quán)重。

（二）評價模型的構(gòu)建

1. 基于TOPSIS法的模糊物元評價模型

TOPSIS法是系統(tǒng)工程中有限方案多目標決策分析的一種常用決策技術(shù)。[17]它也被稱為“逼近理想解排序法”，通過設(shè)計各個指標的正負理想解，來測量目標靠近正理想解和遠離負理想解的程度，進而獲取所評價對象的等級水平。[18]構(gòu)建基于TOPSIS法的模糊物元評價模型的操作步驟如下：

正向指標：

逆向指標：

（=1，2，…，；=1，2，…，）. （4）

6）計算貼近度C。評價對象與理想解的接近程度即為貼近度，C越大，評價對象越接近理想解。計算公式如下：

2. 障礙度模型

障礙度是指和生態(tài)承載力相關(guān)的指標對生態(tài)承載力提升產(chǎn)生的阻礙程度，此處采用定量模型來測算這一阻礙程度，計算得出的數(shù)值即為指標障礙度，障礙度越大說明指標對生態(tài)承載力的阻力越大，該指標也成為“主要障礙因子”。計算指標的障礙度大小，根據(jù)障礙度排名找出主要障礙因子，可以有針對性地制定相關(guān)管理措施，改善城市生態(tài)承載力水平。

1）計算因子貢獻度。因子貢獻度F表示單項指標對總目標的影響程度，計算公式如下：

F=W·W. （7）

式（7）中，W表示單項指標權(quán)重，W表示該指標所屬的準則層權(quán)重。

2）計算指標偏離度。指標偏離度I表示單項指標評估值與100%之差，計算公式如下：

I=1?v. （8）

式（8）中，v為初始指標值經(jīng)（2）、（3）處理后得到的標準化值。

3）計算障礙度。計算公式如下：

式（9）中，y為各單項指標對評價對象的障礙度，Y為各準則層指標對評價對象的障礙度。

（三）數(shù)據(jù)來源

本研究所采用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)大部分來源于《淮南市統(tǒng)計年鑒（2010-2016年）》，部分數(shù)據(jù)由于在統(tǒng)計年鑒上沒有給出，筆者通過查閱《淮南市統(tǒng)計公報》和《淮南市環(huán)境保護局》等相關(guān)統(tǒng)計資料加以補充。

二、實證研究

（一）指標體系構(gòu)建

本文針對淮南市實際情況，在前人研究的基礎(chǔ)上，遵循指標構(gòu)建的科學(xué)性、針對性、可比性、可操作性等原則，考慮數(shù)據(jù)的可獲取性，根據(jù)驅(qū)動力—壓力—狀態(tài)—影響—響應(yīng)（DPSIR）概念模型篩選出21個指標，構(gòu)建淮南市生態(tài)承載力評價指標體系，并采用熵權(quán)法確定各項指標權(quán)重和各項準則權(quán)重（表1）。

表1 淮南市生態(tài)承載力指標體系及權(quán)重

（二）淮南市生態(tài)承載力評價

通過學(xué)習(xí)相關(guān)學(xué)者的研究成果，[19-20]結(jié)合研究區(qū)域?qū)嶋H情況，將貼近度C劃分為四個等級，確定區(qū)域生態(tài)承載力評價標準（表2）。根據(jù)2.2.1中基于TOPSIS法的模糊物元評價模型，計算得出2010-2016年淮南市生態(tài)承載力子系統(tǒng)貼近度和綜合貼近度，并確定評價等級，最終得出淮南市生態(tài)承載力評價結(jié)果（表3）。

從淮南市生態(tài)承載力綜合評價結(jié)果的雷達圖（圖1）來看，2010-2016年淮南市的生態(tài)承載力處于在波動中緩慢上升的態(tài)勢，綜合貼近度由2010年的0.3343增加到2016年的0.5965，年均增長率達3.75%。根據(jù)雷達圖（圖1）展現(xiàn)出的生態(tài)承載力在各年份上的強弱程度，可以將研究期內(nèi)淮南市生態(tài)承載力發(fā)展狀況分為兩個階段：

表2 生態(tài)承載力評價標準

表3 淮南市生態(tài)承載力評價結(jié)果

圖1 淮南市生態(tài)承載力綜合評價結(jié)果

第一階段為2010-2013年，這一階段的生態(tài)承載力水平雖有波動，但一直處于較低等級。2010-2012年的生態(tài)承載力水平逐年下降，到2013年有所上升?；茨厦禾抠Y源豐富，是我國重要的資源型城市，大量的礦產(chǎn)資源開發(fā)造成區(qū)域生態(tài)環(huán)境破壞，制約了城市的綜合發(fā)展。因而，淮南市的生態(tài)承載力水平較低。但是，隨著環(huán)境保護工作的逐步深入，區(qū)域環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改善，生態(tài)承載力狀態(tài)出現(xiàn)好轉(zhuǎn)，并在下一階段實現(xiàn)跨等級的提升。

第二階段為2014-2016年，2013年淮南市人民政府發(fā)布關(guān)于創(chuàng)建國家森林城市的決定，相繼印發(fā)《淮南市大氣污染防治行動計劃實施方案》《淮南市2015年主要污染物減排計劃的通知》《淮南市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》等一系列推進生態(tài)淮南建設(shè)的文件?；茨鲜惺墉h(huán)境保護政策的影響，生態(tài)承載力狀態(tài)明顯改善，由第一階段的較低等級發(fā)展為中級水平，雖然不太穩(wěn)定，但增長幅度較大，發(fā)展趨勢可觀。貼近度由2014年的0.417 5增加到2016年的0.596 5，年均增長率為6.0%。由此可見，這些政策的影響力已經(jīng)開始顯現(xiàn)。

從各子系統(tǒng)的生態(tài)承載力變化趨勢（圖2）來看，驅(qū)動力子系統(tǒng)的貼近度保持平穩(wěn)，生態(tài)承載力一直處于低級水平，這說明淮南市自始至終都存在經(jīng)濟發(fā)展動力不足的問題，經(jīng)濟實力和生態(tài)環(huán)境相互制約；壓力子系統(tǒng)和影響子系統(tǒng)的貼近度增長幅度最大，生態(tài)承載力均從低級水平增長到高級水平，其主要原因是政府加大環(huán)境治理力度，減少污染物的排放總量；狀態(tài)子系統(tǒng)的貼近度經(jīng)歷了低級—高級—較低這一大起大落的發(fā)展態(tài)勢，由此可見社會狀態(tài)在政府嚴整綜合環(huán)境的初期得到迅猛發(fā)展，但由于驅(qū)動力不足，狀態(tài)子系統(tǒng)貼近度終究會受到影響而有所下降；響應(yīng)子系統(tǒng)的生態(tài)承載力在研究期內(nèi)從2010年的較低等級下降到2016年的低級水平，這主要源于大力發(fā)展城市建設(shè)占用自然資源，對節(jié)能減排的科學(xué)技術(shù)研發(fā)投入力度欠缺，如建成區(qū)綠化覆蓋率由2010年的44.95%下降到2016年的35.92%，工業(yè)固體廢物綜合利用率由2010年的84.04%下降到2016年的81.4%。

圖2 淮南市生態(tài)承載力分類評價結(jié)果

（三）淮南市生態(tài)承載力障礙度分析

1. 主要障礙因子分析

根據(jù)公式(7)-(9)，計算出淮南市2010-2016年生態(tài)承載力障礙度，并將各個指標的障礙度按從大到小進行排序，篩選出各年份障礙度指數(shù)排序在前五位的指標作為主要障礙因子（表4），表中1、2、3、4、5表示障礙因子的排名。

從測算結(jié)果可以看出，2010-2015年阻礙淮南市生態(tài)承載力提高的指標主要集中在壓力子系統(tǒng)和響應(yīng)子系統(tǒng)，包括人口密度、第二產(chǎn)業(yè)對GDP的貢獻率、工業(yè)廢水排放量、建成區(qū)綠化覆蓋率等。2016年阻礙淮南市生態(tài)承載力提高的指標主要集中在響應(yīng)子系統(tǒng)，包括第二產(chǎn)業(yè)對GDP的貢獻率、建成區(qū)綠化覆蓋率等。從各指標障礙度的增長幅度來看，2014年第二產(chǎn)業(yè)對GDP的貢獻率指標的障礙度未在前五位之列，但在2016年這一指標障礙度增加至30.55，成為排名第一的主要障礙因子；建成區(qū)綠化覆蓋率指標障礙度也以較大的增幅成為2016年排名第二的主要障礙因子。另外，人口密度在2010-2015年一直是障礙度最大的指標，而在2016年已經(jīng)不是主要障礙因子，說明淮南市的社會壓力有所改善。與此同時，驅(qū)動力子系統(tǒng)和狀態(tài)子系統(tǒng)開始出現(xiàn)障礙，比如城鎮(zhèn)化率和每萬人擁有病床數(shù)。

表4 淮南市生態(tài)承載力主要障礙因子障礙度

2. 子系統(tǒng)障礙度分析

根據(jù)指標層各指標障礙度測算結(jié)果，進一步計算出淮南市2010 -2016年生態(tài)承載力各子系統(tǒng)障礙度（圖3）。從整體上看，7年中壓力子系統(tǒng)和響應(yīng)子系統(tǒng)的障礙度波動較大，其中只有壓力子系統(tǒng)的障礙度出現(xiàn)大幅度的下降趨勢，其他三個子系統(tǒng)的障礙度變化曲線雖有起伏但是總體來說變化不大。2015年以前，壓力子系統(tǒng)的障礙度最大，其次是響應(yīng)子系統(tǒng)和影響子系統(tǒng)，而2015年以后，壓力子系統(tǒng)的障礙度下降為最低，響應(yīng)子系統(tǒng)成為阻礙生態(tài)承載力發(fā)展的首要因素，其次是狀態(tài)子系統(tǒng)和驅(qū)動力子系統(tǒng)。由此可見，提高淮南市生態(tài)承載力必須重點關(guān)注響應(yīng)子系統(tǒng)、狀態(tài)子系統(tǒng)和驅(qū)動力子系統(tǒng)，以防其給生態(tài)承載力提升帶來更大程度的阻礙。

圖3 子系統(tǒng)障礙度變化趨勢

三、結(jié)論與對策

（一）主要結(jié)論

本研究基于DPSIR概念模型構(gòu)建淮南市生態(tài)承載力評價指標體系，運用基于TOPSIS法的模糊物元評價模型評價淮南市2010-2016年的生態(tài)承載力水平，并給出評價等級，最后利用障礙度模型分析淮南市生態(tài)承載力提高的主要障礙因子。本研究得出的主要結(jié)論有：

1. 總體來看，7年內(nèi)淮南市生態(tài)承載力整體水平緩慢提升，綜合貼近度從2010年的0.334 3增加到2016年的0.596 5，漲幅高達78.43%；從子系統(tǒng)承載力看，壓力子系統(tǒng)和影響子系統(tǒng)的貼近度增幅最大，其次是影響子系統(tǒng)，驅(qū)動力子系統(tǒng)承載力相對平穩(wěn)，響應(yīng)子系統(tǒng)承載力有所下降。

2. 從障礙度分析結(jié)果來看，2015年以前，阻礙淮南市生態(tài)承載力提高的指標主要包括人口密度、第二產(chǎn)業(yè)對GDP的貢獻率、工業(yè)廢水排放量、建成區(qū)綠化覆蓋率等，壓力子系統(tǒng)對淮南市生態(tài)承載力整體水平提升的阻礙程度最大，響應(yīng)子系統(tǒng)和影響子系統(tǒng)分別排第二、三位；2015年以后，影響淮南市生態(tài)承載力提升的指標主要有第二產(chǎn)業(yè)對GDP的貢獻率、建成區(qū)綠化覆蓋率等，響應(yīng)子系統(tǒng)成為阻礙生態(tài)承載力發(fā)展的首要因素，其次是狀態(tài)子系統(tǒng)和驅(qū)動力子系統(tǒng)。

3. 響應(yīng)子系統(tǒng)的障礙度在研究期內(nèi)大幅增長，并在2016年成為障礙度最大的子系統(tǒng)，因此，提高生態(tài)承載力水平應(yīng)先從響應(yīng)子系統(tǒng)入手。由主要障礙因子分析結(jié)果可知，響應(yīng)子系統(tǒng)中第二產(chǎn)業(yè)對GDP的貢獻率和建成區(qū)綠化覆蓋率對生態(tài)承載力的障礙度最大；壓力子系統(tǒng)的障礙度在2015年之前一直居高不下，人口密度和工業(yè)三廢排放量嚴重影響生態(tài)承載力水平。

4. 本研究借助TOPSIS法，結(jié)合物元分析法和模糊集合理論的概念，建立了基于TOPSIS法的模糊物元評價模型，并應(yīng)用到生態(tài)承載力評價中，進一步運用障礙度模型識別影響生態(tài)承載力的主要因素，充分利用了原始數(shù)據(jù)的信息，研究結(jié)果與實際情況相符合，說明該方法用于生態(tài)承載力評價是可行的，具有參考性。

（二）對策

在研究結(jié)論的基礎(chǔ)上，本文給出提高淮南市生態(tài)承載力水平的對策如下：

1. 調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，尋找最佳產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，使其既能減少自然資源的消耗又可推動產(chǎn)業(yè)對GDP的貢獻率。注意環(huán)境保護，加強植樹造林投入力度，大力推進重點生態(tài)工程等綠化工作，力爭完成《全國造林綠化規(guī)劃綱要2011-2020》目標要求。

2. 加強環(huán)境污染治理投資，嚴格把控工業(yè)三廢排放量，科學(xué)治污；提高生產(chǎn)方式的科技水平，利用科技來實現(xiàn)生產(chǎn)過程的節(jié)能減排，以減輕對資源和環(huán)境的壓力；積極利用綠色能源如太陽能、風(fēng)能等，尋找可替代能源，減少自然資源的消耗；以創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，加大科技創(chuàng)新投入力度，增加政府對科研資金的投入，推進政產(chǎn)學(xué)研用一體化。

3. 健全生態(tài)環(huán)境保護法律體系。針對秸稈焚燒、工業(yè)三廢超標排放、土地破壞等現(xiàn)象，開展生態(tài)環(huán)保宣傳教育，提高全民生態(tài)保護意識，實行《環(huán)境保護法》《土地管理法》等相關(guān)法律，根據(jù)淮南市實情并借鑒其他城市環(huán)保經(jīng)驗，制定一部有關(guān)生態(tài)環(huán)境保護的專業(yè)性法律，規(guī)定具體的實施細則，以此來規(guī)范人類社會活動，減少社會給生態(tài)承載力造成的“壓力”。

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[15] 朱玉林, 李明杰, 顧榮華. 基于壓力－狀態(tài)－響應(yīng)模型的長株潭城市群生態(tài)承載力安全預(yù)警研究[J]. 長江流域資源與環(huán)境, 2017, 26(12): 2057-2064.

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Evaluation and Obstacle Analysis of Ecological Carrying Capacity in Huainan

JIN Lan, HE Gang,ZHU Yanna

（School of Economics and Management , Anhui University of Science & Technology, Huainan, Anhui 232001, China）

In order to understand the environmental support threshold of Huainan and to promote the sustainable development of the ecological environment of cities, this study builds up the evaluation index system of Huainan ecological carrying capacity based on the driving force (D), pressure (P), state (S), influence (I), and response (R), namely DPSIR concept model. The entropy weight method is used to give the index system. Empowerment, fuzzy matter-element evaluation model based on the TOPSIS method and obstacle model are used to carry out the empirical analysis in Huainan as an example, to evaluate the level of its ecological carrying capacity and to identify its obstacle factors. The results showed that: (1) the ecological carrying capacity of Huainan was low in the years of 2010-2016, the optimal evaluation level was only intermediate, but in general, the level of the ecological carrying capacity was in a slow rise in the fluctuation. (2) from the change trend of the carrying capacity of the subsystem, only the close degree of the driving subsystem tended to be stable, and the other four were four. The close degree of the sub-system all showed a rising or decreasing trend in different ranges; (3) the main obstacle factors affecting the ecological carrying capacity of Huainan include population density, the contribution rate of the second industry to the GDP, the discharge of the industrial waste water and the afforestation coverage of the built-up area. (4) after 2015, the obstacle degree of the pressure subsystem fell to the most. Low response subsystem is the primary factor hindering the development of the ecological carrying capacity, followed by state subsystem and driving force subsystem.

ecological carrying capacity; fuzzy matter element; TOPSIS method; obstacle degree; Huainan city

2018-10-12

國家自然科學(xué)基金項目（51574010）；安徽省高校人文社會科學(xué)研究重點項目（SK2018A0098）；安徽理工大學(xué)研究生創(chuàng)新基金項目（2017CX2124）

金蘭（1996-），女，安徽六安人，碩士生，主要從事區(qū)域生態(tài)安全、安全管理研究；何剛（1966-），男，安徽淮南人，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事安全管理、生態(tài)安全研究；朱艷娜（1992-），女，山東菏澤人，助教，碩士，主要從事成本管理、人力資源管理研究

F 205

A

10.3969/j. issn. 2096-059X.2019.01.009

2096-059X(2019)01–0049–07

（責(zé)任編校：賀常穎）