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环长株潭城市生态系统健康评价
李嘉琪，田倩倩
（湖南师范大学 资源与环境科学学院，长沙 410000）
文章已被伊犁师范学院学报杂志社录用，伊犁师范学院学报杂志投稿网址链接：http://www.zazhi114.cn/yilishifanxueyuanxuebao
摘要：城市生态系统健康是区域可持续发展的基础。本文以环长株潭城市群作为研究对象，根据压力—状态—响应（PSR）模型，选取25个指标构建城市群城市生态系统健康评价指标体系，采用熵值法确定指标权重，以模糊综合评价法建立评价模型，对环长株潭城市生态系统健康进行评价。结果表明：（1）总体来看，环长株潭城市生态系统健康水平处于“较健康”状态（0.2362），处于一个良性发展阶段（2）城市群内部健康水平存在较大差异，不同地区的城市生态系统健康状况不同。长沙市和株洲市的隶属度为“健康”，湘潭市和益阳市属于“较健康”状态，岳阳市和常德市属于“临界状态”，衡阳市属于“不健康”状态，娄底市的隶属度为“病态”。未来，环长株潭城市群要加强城市生态服务功能建设，缩小城市群内部差距，提升城市生态系统健康水平。
关键词：环长株潭城市群；城市生态系统健康；熵值法；模糊综合评价法
城市建设的加速发展和城市化水平的不断提高，对城市生态系统健康产生了一定影响。生态系统健康研究始于20世纪80年代，自生态系统健康的概念提出后，生态系统健康状况备受关注，引起国外学者的广泛关注。Harpham[1]、Jerry[2]、Rapport[3]、Pietro[4]主要集中于相关概念、指标体系和评价方法的探讨，研究生态系统健康的理论及评价指标体系。21世纪以来，我国开始重视对生态系统健康的研究，不少学者对生态系统健康概念、评价指标体系、方法、存在的问题及发展趋势等重要内容进行了研究。在评价指标方面，史永亮[5]、陈克龙[6]、郁亚娟[7] 探讨了不同的指标分类。在评价方法上主要有指标综述法[8]、物元可拓模型法[9]、属性综合评价法[10]、V-O-R模型[11]、模糊综合评价方法[12]、能值分析法[13]等。城市生态系统健康评价是生态系统健康评价的一个重要环节，主要指城市人居环境的健康，即城市作为一个生态系统如何良好运行[14]。城市生态系统健康程度直接影响着城市的生存与发展，它不仅是城市生态系统的综合特征，也是城市可持续发展的坚固保障[15]。对城市生态系统健康进行评价的目的，一是了解城市生态系统健康状态，二是明确人们对城市健康的期望状态，预测其未来的健康发展趋势[16] 。
然而，当前研究大多是从时间或空间上对某一城市生态系统健康状况进行分析，对城市群城市生态系统健康评价的研究并不多。因此本文选取环长株潭城市群作为研究对象，对其8个城市进行城市生态系统健康评价与比较，根据PSR模型初步建立了环长株潭城市生态系统健康评价指标体系，并利用模糊综合评价法对城市生态系统健康状态进行定量分析，从而为环长株潭城市群强化生态环境管理、制定区域发展规划提供理论依据。
1研究区域及研究方法
1.1研究区域
《湖南省国民经济与社会发展“十二五”规划纲要》提出要重点培育环长株潭城市群，打造省域经济核心竞争力载体。环长株潭城市群是指以长沙、株洲、湘潭三市为核心，包括周边衡阳、岳阳、常德、益阳和娄底5个城市，共8个城市组成的城市群。环长株潭城市群是湖南省经济最活跃的区域，2017年，行政区域面积9.76万平方公里，占全省的45.9%；区域内常住总人口4163.73万人，占全省的61%；实现规模以上工业总产值32208.28亿元，占全省的80.1%；地区生产总值23391.98亿元，城镇化率60%左右。城市群的城市生态系统健康的状况不仅对区域社会经济发展和区域发展战略实施有极大的影响，而且对建设成为全国“两型”社会建设示范区和现代化生态型城市群有十分重要的意义。因此，对环长株潭城市生态系统健康状况进行评价，具有现实必要性。
1.2研究方法
1.2.1熵值法
熵的概念源于热力学，用来描述离子或分子运动的不可逆现象，后在信息论中度量事物出现的不确定性，被一些学者用来确定多元综合评价指标的权重。熵权法是根据计算各指标数据的变异程度对指标进行赋权的方法，符合运算规律，具有严格的数学逻辑性，可以较大程度上消除指标权重计算时的人为干扰。因此本文采取熵权法确定指标权重[17] ，使评价结果更科学合理。
1.2.2模糊综合评价法
模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评价方法，是根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价。它具有结果清晰，系统性强的特点，能较好地解决模糊的、难以量化的问题，是一种处理不定性和不精确性问题的新方法。城市生态系统是一个动态变化的系统，评价包指标包含多个，健康程度是相对于标准值而言的，具有相对性，很难硬性地描述成固定状态，只能说城市生态系统具有某种程度的“健康”成分或者某种程度的“不健康”成分[18]。
2城市生态系统健康评价
2.1评价指标与分级标准
指标选取时应遵循综合性、可获性、科学性和整体性原则，针对每个要素的内涵提出相应的评价指标。经济合作与开发组织（OECD）和联合国环境规划书（UNEP）将某个环境问题通过压力、状态和响应3个不同又相互联系的指标类型来表达，即PSR概念模型。本文参考PSR模型，根据环长株潭城市群的生态系统特征，初步选择了能反映系统特征的要素指标。压力指标代表了环境恶化的原因，状态指标用于测量人类行为引起的生态系统的变化，响应指标代表了社会为减少环境污染和对资源的破坏而作出的努力。采用主成分分析对初级指标进行筛选，最终形成了包含25个指标的环长株潭城市群生态系统健康评价指标体系（表1）。城市生态系统健康评价指标确定后，需要对指标健康状态进行分级，明确各项指标的健康标准范围，从而对城市生态系统的健康状况进行评价。目前学术界还未形成统一的分级标准，基于生态城市是健康城市的这一认识，本文依据国家对健康城市和国家生态文明建设示范市的要求，借鉴前人研究成果将健康标准划分为5种等级：病态、不健康、临界状态、较健康和健康。以相关文献中对生态城市的建议值作为健康的标准值，以全国最低值为病态的限定值，在前者基础上向下浮动20%作为较健康和临界状态的标准值，在后者基础上向上浮动20%作为不健康和临界状态的标准值，把前后两次确定的标准值进行调整得到最终分级标准[19] 。
表1 环长株潭城市生态系统健康评价指标体系和分级标准
Tab.1 Central Changsha-Zhuzhou-Xiangtan Urban Ecosystem Health Evaluation Index System and Grading Standards
|
评价 要素 |
评价 指标 |
具体 指标 |
病态 |
不健康 |
临界 状态 |
较健康 |
健康 |
权重 |
|
系统 压力 |
人口 压力 |
人口密度（人/㎞²） |
8000 |
7000 |
5000 |
4000 |
3000 |
0.0683 |
|
人口自然增长率(‰） |
13.00 |
11.00 |
9.00 |
7.00 |
5.00 |
0.0157 |
||
|
资源 压力 |
人均生活用水量（m³) |
120.00 |
180.00 |
240.00 |
300.00 |
400.00 |
0.0278 |
|
|
人均道路面积（㎡) |
6.00 |
10.00 |
15.00 |
20.00 |
28.00 |
0.0167 |
||
|
人均耕地面积（h㎡) |
0.02 |
0.03 |
0.05 |
0.08 |
0.10 |
0.0178 |
||
|
经济 压力 |
人均GDP(万元) |
0.70 |
3.00 |
5.00 |
10.00 |
20.00 |
0.0597 |
|
|
城镇居民恩格尔系数(%） |
50.00 |
40.00 |
35.00 |
30.00 |
25.00 |
0.0032 |
||
|
城镇失业登记率(%） |
4.20 |
3.60 |
3.00 |
2.50 |
1.20 |
0.0064 |
||
|
系统 状态 |
能源 状态 |
万元GDP能耗（吨标准煤） |
1.50 |
1.25 |
0.75 |
0.30 |
0.10 |
0.2983 |
|
万元GDP水耗（m³) |
300.00 |
225.00 |
175.00 |
75.00 |
50.00 |
0.0308 |
||
|
资源 状态 |
森林覆盖率(%） |
30.00 |
35.00 |
55.00 |
75.00 |
80.00 |
0.0041 |
|
|
人均公园绿地面积（㎡） |
4.00 |
7.00 |
10.00 |
16.00 |
20.00 |
0.0069 |
||
|
建成区绿化覆盖率(%） |
20.00 |
25.00 |
30.00 |
40.00 |
50.00 |
0.0003 |
||
|
饮用水源达标率(%） |
80.00 |
85.00 |
92.50 |
97.50 |
100.00 |
0.0000 |
||
|
环境 状态 |
城市区域环境噪声(分贝) |
85.00 |
70.00 |
50.00 |
45.00 |
40.00 |
0.0002 |
|
|
空气质量优良天数(%） |
20.00 |
40.00 |
60.00 |
80.00 |
100.00 |
0.0009 |
||
|
系统 响应 |
经济 响应 |
第三产业占GDP的比重(%） |
30.00 |
40.00 |
50.00 |
60.00 |
80.00 |
0.0018 |
|
RD经费占GDP的比重(%） |
1.00 |
1.50 |
2.50 |
4.00 |
5.00 |
0.0223 |
||
|
环保投入占GDP的比重(%） |
1.00 |
1.50 |
2.00 |
3.00 |
5.00 |
0.1391 |
||
|
环境 响应 |
工业固废综合利用效率(%） |
30.00 |
50.00 |
70.00 |
90.00 |
100.00 |
0.0009 |
|
|
城市生活污水处理率(%） |
30.00 |
50.00 |
|
