基于ahp法的朔州市生态地质环境质量评价研究.pdf

声明声明下面论文由免费论文教育网 http//www.PaperE 用 户转载自互联网，版权归原作者所有，本文档仅供参考，严禁抄袭 免费免费论文论文教育教育网网 基于基于基于基于AHPAHPAHPAHP 法的朔州市生态地质环境质量评价研究法的朔州市生态地质环境质量评价研究法的朔州市生态地质环境质量评价研究法的朔州市生态地质环境质量评价研究 施瑞良，牟玲 太原理工大学地球科学与工程系，山西太原030024 E-mailshiruiliang2008 摘摘摘摘 要要要要 本文通过对朔州市生态地质环境的调查，利用特尔菲法筛选出具有代表性的指标，参 考国内外有关评价指标分级标准建立评价等级，采用层次分析法（AHP 法）计算各指标权 重并进行一致性检验。通过 GIS 对各指标的分级结果和权重进行运算，将研究区的生态地 质环境质量分为四级，提出了一套由评价指标、评价等级、评价方法及过程构成的生态地质 环境质量综合评价模式。 关键词关键词层次分析法;生态地质环境;环境评价;朔州市 中图分类号中图分类号X141文献标识码文献标识码A 1 1 1 1.引 言.引 言 人类的生存环境是由地球水圈、岩石圈、生物圈和大气圈共同组成的复杂系统。地质环 境系统作为水圈和生物圈的载体，与生态环境有着最直接、最紧密的联系，而与人类生存的 生态环境相关的地质环境也就构成了“生态地质环境”ecogeoenvironment。陈梦熊院 士指出生态地质环境系统主要是研究地质环境与自然环境领域包括生命的与非生命的 和社会领域人类生命系统与生存环境之间的关系， 生态地质环境是指地面或地面以下岩石圈 浅部由地质作用而形成的并影响人类生存和发展的空间或地质空间，主要包括植被、地貌、 土壤、第四系松散堆积物、岩石、地下水等6个因子[1]。 本研究通过在朔州市生态环境地质调查的基础上，按照一定的评价标准和方法，对研究 区生态地质环境质量的优劣程度做出评价并进行分区， 为环境污染的综合治理和制定环境规 划等提供科学依据。 2. 2. 2. 2.研究区的生态地质环境概况研究区的生态地质环境概况 朔州市位于山西省北部雁门关外大同盆地南端，境域面积约 1.06 万平方公里，地形轮 廓总体上是北、西、南三面环山，山势较高，东南部为恒山隆起，西北面是洪涛山隆起，中 间是桑干河域冲积平原，相对较低，呈倒“V”字结构。朔州市属温带大陆性季风气候，风 向一般为西北风，年平均气温 6.8℃，年平均降水量 399.1 毫米，区内土壤类型以栗钙土、 草甸土和灰褐土为主。本区河流自然循环调节能力差，自然径流量小，河道内几乎全部成为 工业和生活废水的排放渠，基本无稀释净化能力。境内除个别山地保存有少量天然次生植被 外，其余绝大部分为人工营造的林木、种植的牧草和农作物。 全区植被屏障作用的衰退，引发和加剧了众多的生态环境问题，如水土流失和土地沙化 加剧，农 业气象灾害频繁等 。朔州市水土流 失面积达 470269.24 公顷，沟 壑密度 中国中国科技论文在线科技论文在线 -1- 2.04.5km/km2，年输沙总量为 2764 吨，侵蚀模数在 5000t/km2a 以上面积占 51.7％。境内 桑干河流域是全省土壤盐渍化危害较为严重的地区之一，也是全市盐碱地最为集中的区域。 据统计， 全市盐渍区面积 334.34 万亩， 占土地总面积的 21％， 涉及4 个县区共 45 个乡镇 488 个行政村。其中，共有盐渍化土地 182.77 万亩，占全市土地总面积的 11.47％，占平川区面 积的 29.26％。 研究区处于大同盆地的南端，由于应力作用的不均一性和构造的差异，盆地内部所表现 的沉降幅度、岩相特征、历史地震活动等方面都有明显的差异。断裂活动和地震活动是影响 本区地壳稳定性的主要因素。 区内矿产资源丰富， 尤以煤储量为最， 已探明含煤面积 1503.63 平方公里，储量达 393 亿吨。长期以来，在多种因素的影响下，朔州市煤炭开采形成“多 、 小、散、乱、差”的发展格局，对土地资源、地下水、植被与生物甚至大气都产生严重的破 坏影响，境内主要地质灾害包括泥石流、地面塌陷和地裂缝等类型绝大部分都发生在煤矿井 田范围以内，都是由煤炭开采所引发的。 3. 3. 3. 3.建立评价指标体系建立评价指标体系 通过对研究区生态地质环境的详细调查和分析，运用特尔菲法筛选评价指标。特尔菲法 是根据评价因素对环境质量影响的重要程度以及环境质量的状况对评价因素进行排序，该 方法的优点是在选择评价指标时可以将一些难以用数学模型定量化或因收集的数据不足但 又对环境质量评价非常重要的指标也考虑在内[2]。本文以朔州市生态地质环境质量为目标 层，以土壤侵蚀、地壳稳定性、人类活动、岩性特征、地形特征、土壤盐渍化六类因素为准 则层，按隶属关系将各准则层细化成若干指标，建立了生态地质环境评价递阶层次评价指标 体系，具体分级见表 1。 表 1朔州市生态地质环境质量评价指标 Table 1 Eco-geological environment quality assessment elements of Shouzhou city 目标层准则层指标层 生态地质环境质量 A 土壤侵蚀 B1 坡度 C1 降水侵蚀力 C2 土壤质地 C3 植被类型 C4 地壳稳定性 B2 构造线 C5 地震震级 C6 人类活动 B3矿区井田范围 C7 岩性特征 B4工程地质岩组 C8 地形特征 B5 坡向 C9 坡度 C1 土壤盐渍化 B6 蒸发量/降水量 C10 地下水矿化度 C11 地貌类型 C12 中国中国科技论文在线科技论文在线 -2- 4. 4. 4. 4.层次分析法确定指标权重层次分析法确定指标权重 层次分析法（Analytical Hierarchy Process，AHP）的基本原理是运用系统分析法将复 杂系统中的各因素，通过分析划出有序的层次，确定层次间的隶属关系，构成一个多层次的 分析结构模型，然后由有关专家对每一层次上的各指标通过两两比较，确定它们的相对重要 性，构成判断矩阵，通过计算判断矩阵的特征值与特征向量，确定该层次各指标对其上层要 素的贡献率，最后通过层次递阶技术，求得基层各指标对总体目标的贡献率[3][4]。它的基本 方法大致可以归纳为以下几个步骤 1、构造判断矩阵。设有x1，x2，，xn个评价指标，根据表 2 运用两两比较得到判 断矩阵。，i、j1，2，，n，其中，xij表示xi对xj的相对重要性数值。X nn ij xX 表 2层次分析法的判断矩阵标志及其含义 Table 2 Judgement Matrix ofAHP and their implications 2、确定权重。如果选取的评价指标较多，求解上述矩阵的特征向量较为复杂，计算量 大，很难解出。实践中可采用求和法来计算特征向量的近似解。 ①将判断矩阵X每一列归一化；②每一列经正规化的判断矩阵按行相加；③对相加所 得的向量作正规化处理，依次所得即为所求特征向量；④计算判断T n aaaW，，，⋯ 21 矩阵的 最 大 特征 根，式中表示向 量第个元素 。[] ∑ n i i i aTA n 1 max 1 λiTATAi ； WxTA nn ij 3、检验。由于客观事物的复杂性或对事物认识的片面性，通过所构造的判断矩阵求出 的特征向量（权重）是否合理，需要对判断矩阵进行一致性和随机性检验，检验公式为 ，；RICICR 1 max −−nnCIλ 式中，为判断矩阵的随机一致性比率；为判断矩阵一致性指标；为判断矩阵CRCIRI 的平均随机一致性指标，由大量试验给出，取值列于表 3。 当400 C3石砾、沙粗砂土、细砂土、粘土面砂土、壤土 砂壤土、粉粘土、壤 粘土、砂粉土、粉土 C4 水体、 草本沼泽、 稻田 阔叶林、针叶林、草甸、 灌丛和萌生矮林、竹林 稀疏灌木草原、一年二 熟粮作、一年水旱两熟 荒漠、一 年一 熟粮 作、无植被 C5构造线缓冲区外构造线缓冲区内 C66 级 C7井田范围以外井田范围以内 C8 碳酸盐岩与碎屑 岩分布区 层状变质岩区、新生代 沉积物分布区 第四系松散沉积物区沙土、冻土分布区 C9 平地、045、 316359 469027131591270 C115 C10＜11～33～1010 C11＜1g/l1～5g/l5～10g/l10g/l C12山区 洪积平原、 三角洲 泛滥冲击平原 河谷平原、滨海低平 原、闭流盆地 中国中国科技论文在线科技论文在线 -6- 由综合评价图可知 （1）生态地质环境质量良好区 该区主要分布在沧头河流域一二级阶地、桑干河河谷及其周围地区， 地貌类型为河谷平 原。该类地区地壳稳定性较好，地质灾害极少，人类活动对环境的影响较少。降雨量适中， 土壤的氮钾、 有机质含量水平较高， 农牧业发展较好。 该区内分布桑干河省级有自然保护区， 动植物资源丰富。 （2）生态地质环境质量较好区 该区工程地质岩组主要为第四系松散沉积物，地质灾害零星分布，滑坡、崩塌于黄土边 坡、沟谷偶有发生，规模较小，危害不大。个别地段地表河流有轻度污染。植被覆盖率较低 ， 存在水土流失的潜在危险。 （3）生态地质环境质量较差区 该区主要分布在怀仁县大部、 朔州市的南部及东部的山地丘陵区，该区地形起伏度较大 ， 林木覆盖率低，水土流失严重，尤以朔城区西部及平鲁南部较严重。土壤颗粒粗，砂性大， 结构差，有机质迅速分解且很少积累。水资源贫乏，地表径流滞蓄能力差，部分地区土壤盐 渍化较严重。地壳稳定性较差，其中怀仁县大部处于地震震级较高区，历史曾发生两次 6.5 级以上地震；应县东南部山区断层密集发育。 （4）生态地质环境质量差区 该区位于平鲁区南部和山阴县北部。地面沉降、地裂缝和泥石流等地质灾害多分布于此 处，危害极大，严重影响了该区生态地质环境。地下水污染严重，酚、总硬度、矿化度等多 项组份超标。 6. 6. 6. 6.结论结论 运用层次分析法全面考虑影响生态地质环境的各种因素，全面、条理地进行决策分析， 并且实现了定性指标与定量指标的有效统一，针对生态地质环境的模糊性和不确定性，具有 较好的应用效果， 从评价结果来看， 能够反映出各评价指标对生态地质环境质量的真实影响 。 根据上述的评价结果，朔州市的大部分地区生态地质环境质量属于中上等水平，但仍需 要对质量较差和差区进行整治， 采取水利、农业、 生物综合措施，加大盐碱荒滩治理和改造； 加强水源保护，对沿线污染进行有效控制，严格监督制度，使污水排水水质符合标准；抓好 “三北”防护林工程，封山育林，提高植被覆盖率，构建良好的生态系统；加快煤炭等行业 改革重组步伐，实施资源整合。 参考文献参考文献参考文献参考文献 [1] 陈梦熊. 论生态地质环境系统与综合性生态环境地质调查[J]. 水文地质工程地质，1999，336. 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Four districts of different eco-geological environmentalquality were separated byusing theSpatial Operation of GIS to do the calculation between results of single accessment and their weights.This research createda synthetical uationfor eco-geological environmentincludinguation inds,scales and . KeyKeyKeyKey wordwordwordword Analytical Hierarchy Process;eco-geological environment;environment quality assessmen; Shouzhou city 作者简介作者简介施瑞良，男，1984 年生，硕士研究生，主要研究方向是生态地质环境质量评价。 中国中国科技论文在线科技论文在线 -8-