徐艺扬，钱敏蕾，李 响，王祥荣，谢玉静

（复旦大学 环境科学与工程系，上海 200433）

生态安全可定义为能够维持和保障一个国家或区域人类社会可持续发展，同时不损害或威胁生态系统的健康和完整的生态系统状态，理想状态是人与自然环境达到高度和谐［1］.流域生态安全即指流域及其服务区域可持续的安全发展不受生态破坏、生态退化等的威胁［2］.2011年，国家在洱海等9个湖泊开展水质良好湖泊生态环境保护试点工作，2012年起，开展了水质良好湖泊保护专项工作.对湖泊流域的生态安全进行综合评估，是涉及国家保护环境战略层面的重要内容，也是流域生态保护和经济发展的现实需求；系统综合地评估流域生态安全状况势必成为保障流域经济社会可持续发展的重要条件，亦可为流域生态系统的管理与决策提供科学的依据，对其进行综合定量研究极具理论和现实意义.

太平湖流域是流域景观生态安全格局的核心源地和黄山、九华山的重要生态屏障，在黄山“两山一湖”旅游发展规划中具有重要地位.作为流域23万常住人口和每年1 000万左右的国内外游客的直接饮用水源地，太平湖是长江中下游地区广大人民群众重要的饮用水源地之一，是安徽乃至华东地区未来重要的优质淡水战略资源，生态战略地位突出；太平湖生态服务功能突出，承担着水源涵养、水源地、生物多样性保育、灌溉、航运、发电等多种服务功能.然而，目前太平湖面临着水质下降、湖滨人为活动干扰、流域生态系统退化等环境压力和生态风险.因此，对太平湖流域的生态安全进行综合评估，是太平湖流域生态保护与发展的必要环节和现实需求，是保障太平湖流域经济社会可持续发展的重要条件，同时也是实现太平湖流域生态系统科学管理与决策的重要理论依据.

1 研究区域概况

太平湖位于安徽省黄山市黄山区境内，东经117°54′43″～118°12′58″，北纬30°14′34″～30°28′45″，属于亚热带季风湿润气候.流域覆盖整个黄山区及池州市的七都镇和陵阳镇，本文研究区域主要为流域的黄山市境内区域，包括9镇5乡，总面积约为1 770km2（图1）.2012年末，全区已建成自然保护区4个，区域森林覆盖率达75.8%.太平湖主要汇水河流共7条，其中5条支流的主要河道处于或经过黄山区境内，分别为麻川河、浦溪河、秧溪河、舒溪河和清溪河.2012年年末，黄山区农业人口占全区总人口数的55.0%，高于全国47.4%的平均水平；全区城镇化率达45.0%.该流域地形起伏多变，地势呈四周高中间低；已发生和可能发生的地质灾害主要为崩塌、滑坡和泥石流［3］.

图1 太平湖流域（黄山区）地理区位图Fig.1 Location map of Taiping Lake watershed

太平湖于2012年3月被列入第二批水质良好湖泊生态环境保护专项，水环境污染主要来自农业面源污染和生活污染.据环保局水质监测数据，2012年，流域内饮用水源达到二级保护区水质要求，饮用水水源水质达标率为100%；五条主要入湖河流中，秧溪河、舒溪河和清溪河水质较好，达到地表水Ⅱ类标准；浦溪河和麻川河水质总体保持在Ⅲ类；湖体水质总体评价良好，为Ⅱ～Ⅲ类，有时接近Ⅰ类.

2 研究方法

本文以流域生态安全为研究对象，以《湖泊生态安全调查与评估指南》为指导，尝试建立流域生态安全评价指标体系，选择合适的评价方法和模型，对流域生态安全进行评估.本文将根据科学性、客观性、可比性、实用性、全局性和可操作性的原则以及生态安全的内容，综合考虑经济发展水平、人口压力、科技能力和资源生态环境保护以及整治建设能力等方面的重要因素来建立指标体系.

2.1 生态安全评估模型选取

目前，国内外对湖库和流域生态安全评估的研究较多.在研究方法上，不同学者对不同研究区域所用评价方法有所差异，主要包括GIS或RS与GIS结合的方法，灰色关联度优势模型，模糊评价模型，“压力－状态－响应”（PSR）模型，“驱动力－状态－响应”（DSR）模型，以及“驱动力－压力－状态－影响－响应”（DPSIR）模型等［4］.其中，作为一个概念性的框架，DPSIR（Driving forces，Pressures，State，Impacts，Responses，即“驱动力－压力－状态－影响－响应”）模型于1993年由联合国经济合作发展组织（OECD）提出，该模型具有综合性、整体性、系统性、灵活性等优点，在环境政策的相关研究中深受广大研究人员和政策制定者的欢迎.

国外流域生态系统大多得到了较好的保护，受人为活动干扰的程度较低，因此其流域生态安全研究对象主要关注重要的河口流域，多集中于生物多样性、生境的完整性、灾害预警等［5－9］.在国内，河湖流域生态系统大多已处于或正处于比较强烈的人为活动干扰中，国内学者的生态安全研究多关注流域生态环境的结构、功能、承载力，及人为活动对流域生态系统造成破坏的评估，以及在此基础上做出预警和建议；在研究对象上，则主要集中在太湖、巢湖、滇池、辽河、三峡、洞庭湖等已经受到较大人类活动干扰的流域［10－14］.对于流域保护与管理而言，利用评估结果进行流域生态环境的保护、恢复、管理和预警等，更应引起重视.在DPSIR 模型的应用方面，国内学者采用该框架建立了生态安全评估指标体系，以上海、天津、安徽等省市，金沙江流域、丹江口库区等河湖流域为例进行了实证研究［15－20］，表明了基于DPSIR 模型建立的评估指标体系的客观性和可操作性.该模型兼具PSR（压力－状态－响应）模型和DSR（驱动力－状态－响应）模型的特点，能完整有效地反映和整合生态系统中各因素的作用过程及彼此之间的因果关系，可涵盖社会、经济、环境等各方面的要素［21］，是适用于评估流域生态安全的方法之一.

根据DPSIR 模型框架，本文将社会、经济、人口甚至环境的发展作为“驱动力”（Driving Forces）作用于环境，从而对环境产生“压力”（Pressures），其结果是环境“状态”（State）的变化，由此导致生态系统、人体健康等受到“影响”（Impacts）.这些影响引起人类和社会做出“响应”（Reponses），而这些响应又反过来作用于驱动力、压力、状态或影响，即作用于社会、经济、人口和生态环境的状态和发展变化.DPSIR 模型结构清晰、简单明了地反应了人类社会和环境之间的关系，将表征一个生态系统的指标分为五种类型，为环境指标体系的构建提供了一个基本框架.

2.2 基于DPSIR模型的生态安全评估指标体系构建

根据环保部《湖泊生态安全调查与评估技术指南》提供的备选指标，基于DPSIR 模型和AHP法的原理，对太平湖流域（黄山区）生态安全评估的指标体系进行逐层分析，考虑指标的完整性、科学性、可操作性等原则，自上而下地建立较为完善的指标体系.太平湖流域生态安全评估指标体系的总体框架如图2所示.

图2 太平湖流域生态安全评估指标体系总体框架Fig.2 Framework of ecological security evaluation index system of Taiping Lake watershed

“驱动力”反映了该流域所处的人类社会经济系统的相关属性，是引起生态环境变化的根本动力，例如流域生态系统人类活动、产业的发展趋势等，因此，将指标分为社会发展和经济发展两个方面，包括4项指标；“压力”反映了人类活动导致的废物排放和资源消耗对流域的影响，直接引起流域生态环境的变化，根据流域实际情况，分为水资源压力和环境压力，包括3项指标；“状态”直接反映流域生态系统当前的状态，即生态环境在驱动力和压力下的状态，主要体现在流域生态系统的承载力和污染水平上，而太平湖流域水资源丰富，支撑着流域的工农业发展和人民生活，因此可通过水环境、供水状态和环境状态等方面的3项指标来衡量；“影响”反映流域状态对人类生活和社会经济、产业结构的影响，是状态发生变化的结果，主要包括流域水环境、生态环境和社会影响等3方面的指标；“响应”则反映人类为减缓或适应环境状态的改变所采取的反馈措施，例如制定和采取积极的政策措施，促进可持续发展，提高资源利用效率、减少污染等，具体包括3项指标.

2.3 权重确定

确定指标权重的方法有多种，如采用层次分析法（AHP）、专家咨询法（Delphi）、主成分分析法、熵权法等［22－23］.其中AHP法具有简洁性、实用性和系统性等特点，在社会经济等不同领域得到了应用，在理论上也得到了研究，同时该方法得到了不断的发展［24］.本研究在指标选取、权重确定及指标量化计算中，面临一些数据缺陷问题，如数据缺少时间序列、缺乏标准值等，故采用AHP法与Delphi法相结合的方法对准则层及要素层的评价指标进行权重分配，用专家咨询法对指标层的具体指标进行适当调整并赋以权重.通过YAAHP V7.5 软件，将不同专家的咨询结果纳入计算过程，确定各评估指标的权重值.

根据指标体系构建思路，基于已获得的统计资料、调查资料和专家咨询结果，确定如表1所示的指标体系.

表1 太平湖流域（黄山区）生态安全评估指标体系Tab.1 The ecological security evaluation index system of Taiping Lake watershed（Huangshan District）

2.4 生态安全评估等级划分

（1）生态安全指数：本文采用综合评估方法来评估研究区生态安全状况，以生态安全指数来表征，该指数由其下各层元素得分加权求和得出.最后根据计算得分来评估生态安全水平.

生态安全指数：

式（1）中，Xi为准则层B层各元素的得分，Wi为B层各元素的分权重.

本研究中，流域生态安全状态的分级主要参考区域生态安全状态的等级标准［25］，将流域生态安全状态分为五级，各等级有一定的判别标准；通过数据标准化及计算，使得生态安全指数得分越高，流域生态安全状况就越好.参考学者研究［25－26］，按得分（0～5分）来划分等级，具体见表2.

表2 生态安全评估等级标准Tab.2 Ecological security assessment rating standard

（2）评估指标等级标准：对太平湖流域生态安全进行定量评估，应将各指标数据进行数据标准化处理，消除量纲、变量自身变异大小和数值大小的影响.通过对现有数据的研究，太平湖流域（黄山区）各方面环境指标中，一部分数据存在质量缺陷问题，主要有以下两个方面：

①数据缺少时间序列.太平湖没有参与湖泊综合调查，指标历史数据有所缺失.

②标准值缺失.太平湖绝大部分数据缺乏《指南》所推荐的标准值数据（即1980或1990年代数据），原因主要在于缺乏研究和监测；而类似湖泊（如丹江口水库）同一时期的研究成果也难以获得，故无法以此来模拟标准值.

基于以上原因，本论文依据《指南》里对相关指标的等级标准及赋分、现有环境标准、技术规范，生态村、生态县、市、省建设指标，及已有研究文献，进行数据标准化，以评估指标等级标准，比较可靠地得到无量纲、具有可比性的标准化数据，并使得各指标得分越高越好（表3）.方案层指标等级划分见表4（第412页）.

表3 评估指标等级标准Tab.3 Grade standard of evaluation indexes

（续表）

表4 方案层各指数得分等级Tab.4 Grade standard of solution layer indexes

根据等级划分标准对各项指标的数据进行标准化，代入公式进行计算，可得到各层指标的得分情况.

3 结果与分析

3.1 太平湖流域生态安全评估结果分析

经计算，2012年太平湖流域生态安全指数值为3.80.从生态安全等级划分来看，太平湖流域生态安全状况处于良好状态，即现状为较安全，生态系统服务功能较为完善，生态环境很少受到破坏，生态系统结构尚完整，功能尚好，一般干扰下可恢复，生态问题基本不大，生态灾害基本可以预防和控制.

据计算，2011年，太平湖流域生态安全指数ESI＝3.52；与2011年相比，2012年太平湖生态安全状况有所改善，主要体现在污染负荷降低、经济结构更加合理，人口增幅不大，环保投入增加；生态建设取得一定成效；环境监管水平提高，实施饮用水源地保护、生活污水治理、工业污染治理、网箱退湖和鱼类资源保护等环保工程项目，强化环境管理和执法、开展污染整治等措施起到了积极作用，当地对生态环境保护的重视程度不断增加.

（1）从评估结果来看，2012年，“驱动力”指数值为3.85，处于较弱的水平，主要在于人口和经济的发展，一定的社会经济压力已经存在，但对湖泊生态系统影响较轻；流域人口密度有所上升但仍处在评估标准规定的一级范围内；经济造成的压力较强，流域GDP持续上升.

（2）流域生态“压力”弱，流域水质保持良好；从具体数据来看，流域内的污染负荷有所下降，可见“十二五”以来所采取的环境保护和治理措施取得了一定成效.

（3）流域水质和生态“状态”好，评估得分较2011年有所提高；流域水质总体而言有所好转，根据具体数据，湖体污染物浓度下降，流域内主要支流的水质也较上年有所提升；当地饮用水源保护措施得到加强.

（4）流域生态系统服务功能受到一定影响，总体处于较弱的水平.从各类服务功能指标来看，湖区饮用水源供给功能较好、水产品供给功能一般，旅游景观服务功能受损相对较小.相对于安徽省及全国而言，天然湿地所占比例较高；由于湖周边开发强度较高，湖滨缓冲区受到破坏，湖滨带净化能力受到了一定程度的影响；旅游业的蓬勃发展可能带来较大的资源消耗和污染负荷；由于农业面源污染和生活污染的排放，支流生态系统服务功能也受到一定影响.

（5）“响应”现状水平一般，主要在于环保投入仍显不足、环湖农村污染物直排较多，缺乏集中处理.近年来，太平湖流域所采取的环保措施起到了较好的作用，工业企业废水处理率和农村禽畜粪便综合利用率较高，但农村生活垃圾和生活污水集中处理率低，生活垃圾、生活和养殖污水多直接排放.应加强城镇生态环保基础设施的建设，提高环湖农村生活污水集中处理率，最大限度地减少污染物直接入湖；应进一步提高生活垃圾的收集处理能力.当环保投入占GDP的比例达到1.5%时，基本可以控制污染，达到3%以上，才能有改善环境的成效.因此，为保持良好的生态安全状况、建设生态型的城镇，政府应加大环保投入，提升环境监管能力，完善污水、垃圾等环保基础设施的建设，完善雨污分流系统和市镇管网，提高污染净化能力.

总体来说，影响太平湖生态安全的因素主要为持续发展的经济和持续增加的人口“驱动力”；“压力”得到控制，“状态”得到保持和提升，因而对环境的“影响”减弱.而“响应”水平的逐步提高将在一定程度上缓解太平湖生态安全水平下降的幅度.

3.2 对策和建议

目前，黄山区工业园区规划合理，废弃物处理的基础设施比较完善，规划在建工程措施将使点源污染将受到较好控制；但黄山区大部分农村环保基础设施的建设滞后，缺乏污水和垃圾的收集、处理设施，再加上农药、化肥的不合理使用，农村面源污染和生活污染将严重影响农村环境.

保住一湖清水，是太平湖流域可持续发展的优势和核心竞争力.国内外大湖流域不乏成功经验，例如德国、奥地利和瑞士三国交界处的博登湖、瑞士和法国交界处的日内瓦湖、日本的琵琶湖、我国浙江省境内的千岛湖、长白山天池、台湾日月潭、云南泸沽湖等［10－14］，［32－38］.值得借鉴之处主要有以下几点：第一，流域污水集中处理，严格控制污染排放；第二，区域联动，共同治理和保护生态环境；第三，有明确的水功能区划、流域保护计划和完备的环境监测系统，重视湖滨带保护和恢复；第四，有健全的组织机构和比较完善的法律法规；第五，对流域生态保护重视度高，公众参与程度高；等等.

对太平湖流域而言，降低流域生态风险，提高流域生态安全程度，除借鉴已有经验外，还应：

（1）继续推进已有农村环境连片整治等环保措施，出台相应管理政策措施，争取实现有效控制；

（2）加强污染防治，把“三同时”制度落到实处，加强监管调控和科研支撑，提高发展的质量；

（3）积极推进流域经济和产业结构的战略性调整与升级，实现流域内人均收入度增长的同时，促进农业人口向第二、三产业转移，最大限度地减轻社会经济发展对流域生态系统的压力，减少对流域生态环境的破坏；有规划地进行旅游开发；

（4）制定科学的流域生态建设规划，重点规划好水源涵养区、特殊地质地貌区、强水土流失区、气象灾害高发区、生态保育区等重要生态功能区的生态保护工作，确保流域生态系统的状态不恶化；

（5）增加对农村发展和生态保护的投入，建立高效的生态农业模式，做到治理和开发相结合，合理利用流域自然资源，严格控制农业面源污染入湖；

（6）建立流域管理机构并健全生态保护的监管机制，并将生态保护列入对各级政府工作考核的范围，以增强各级政府对生态保护的责任感；

总之，为了太平湖流域的可持续发展，应坚持保护优先，探索生态保护与经济发展共赢的渠道.

本论文采用理论研究与实例分析相结合的方法，对太平湖流域（黄山区）的生态安全进行分析，结合相关统计资料和研究，选取反映流域生态安全的12个指标，构成太平湖流域（黄山区）生态安全综合评估指标体系.经评估，太平湖流域（黄山区）生态安全总体上处于良好状态，但若要保持良好的生态安全状况，必须从多方面采取措施，加大环境保护力度，防止生态环境受到破坏.

本文在指标的选取方面主要受到了指标能否量化、数据本身的完善与否及自身知识储备等因素的制约，指标体系有待更深入的研究.在进一步的研究中，对同类型流域的比较研究以及RS、GIS等信息技术手段的应用，将为太平湖流域的生态安全评估提供更为有力的支撑.

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