雅安水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估評價(jià)研究

雅安水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估評價(jià)研究雅安水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估評價(jià)研究PAGEPAGE52雅安水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估評價(jià)研究雅安水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究信息與工程技術(shù)學(xué)院農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)譚堯升（指導(dǎo)教師：倪福全職稱：教授）摘要：生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)是生態(tài)科學(xué)研究的重要領(lǐng)域，是環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的重要組成部分。本文應(yīng)用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的基本原理和方法，針對雅安水環(huán)境的具體情況，構(gòu)建了該區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的評價(jià)模型，并利用層次分析法和模糊綜合評判兩種方法分別對模型進(jìn)行計(jì)算。評判過程利用MATLAB工具進(jìn)行編程，避免了繁雜的人工計(jì)算，而快速、準(zhǔn)確的得到各個(gè)區(qū)縣的風(fēng)險(xiǎn)等級。最后借助于GIS的相關(guān)功能，作出研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級的專題地圖。結(jié)果表明：寶興縣的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級為Ⅰ級，屬較輕風(fēng)險(xiǎn)；漢源縣、廬山縣、滎經(jīng)縣的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級為Ⅱ級，屬輕度風(fēng)險(xiǎn)；石棉縣、天全縣、名山縣的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級為Ⅲ級，屬中度風(fēng)險(xiǎn)；雨城區(qū)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級為Ⅴ級，屬重度風(fēng)險(xiǎn)，建議重點(diǎn)研究和治理該區(qū)的水生態(tài)環(huán)境問題。研究結(jié)論揭示了研究區(qū)內(nèi)不同區(qū)縣水生態(tài)環(huán)境問題的嚴(yán)重程度，為應(yīng)用者和決策者改善本區(qū)生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量，提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。關(guān)鍵詞：雅安；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)；層次分析法；模糊綜合評價(jià)；MATLAB；GISYa’anEcologicalRiskAssessmentforWaterEnvironmentCollegeofInformation&Engineering,AgricultureHydraulicEngineering:TANYaoshengTutor:NIFuquanAbstract：Ecologicalriskassessmentisanimportantareaofecologicalscienceresearchandasignificantcomponentofenvironmentalriskassessment.Basedonbasicprinciplesandmethodsofecologicalriskassessment,forspecificsituationofwaterenvironmentinYa’an,thepaperbuildsecologicalriskassessmentmodelofthisareaandappliesAHPandfuzzycomprehensiveevaluationtocalculatethemodel.MATLABisusedtoconductprogramminginevaluationprocess,avoidingthecomplicatedmanualcalculation,thus,ecologicalrisklevelsofalldistrictsandcountiesareobtainedquicklyandaccurately.Finally,GIS-relatedfunctionsareusedtomakethematicmapsofecologicalrisklevelinstudyarea.Theresultsshow:ecologicalrisklevelofBaoxingisⅠ,belongingtorelativelyslightrisk;ecologicalrisklevelofHanyuan,Lushan,YingjingisⅡ,belongingtoslightrisk;ecologicalrisklevelinShimian,Tianquan,MingshanisⅢ,belongingtomoderaterisk;ecologicalrisklevelinYuchengisⅤ,belongingtosevererisk,withfocusonresearchandmanagementofaquaticecosystemproblemsrecommend.Researchconclusionrevealsthedegreeofaquaticecosystemproblemsindifferentdistrictsandcountiesofthestudyarea,furthermore,providingtheoreticalbasisandtechnicalsupportfordecision-makerstoimprovetheecologicalenvironmentofthisarea.Keywords：Ya’an；EcologicalRiskAssessment；AHP；FuzzyComprehensiveEvaluation；MATLAB；GIS1引言1.1研究背景我國是一個(gè)生態(tài)比較脆弱，資源相對短缺，環(huán)境壓力突出的國家。從早期的黃土高原水土流失到東北的黑土層減少，從黃河的斷流到湖泊的水體大面積的污染，從污灌引起的重金屬污染到食品農(nóng)藥殘留等，特別是20世紀(jì)90年代發(fā)生了淮河全流域污染，黃河斷流，長江、嫩江、松花江的三江大水等一系列的水事件，引起了社會各界的廣泛關(guān)注。全球氣候變暖，生物多樣性喪失，土地沙化和水土流失迅速加劇，以及水污染，土壤污染，大氣污染等一系列的環(huán)境問題已逐漸成為社會的焦點(diǎn)。在人口與資源，社會與環(huán)境的矛盾日趨尖銳的形勢下，可持續(xù)發(fā)展已成為了人類共同的追求，生態(tài)環(huán)境的保護(hù)也越來越深入人心。保護(hù)生態(tài)環(huán)境，首先必須明確生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的程度和大小，就是對生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)，為合理的科學(xué)決策和技術(shù)支持提供依據(jù)，進(jìn)而改善生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)是生態(tài)科學(xué)研究的重要領(lǐng)域，是環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的重要組成部分[1]，是關(guān)于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的定量評價(jià)和綜合研究，是目前國際上的一個(gè)熱點(diǎn)問題[2]。它有效整合了學(xué)術(shù)研究、政策制定和生態(tài)環(huán)境管理，越來越多地被應(yīng)用到生態(tài)環(huán)境問題的解決。國外的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)工作起步較早，研究大多按照美國1998版《生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指南》展開，很多學(xué)者逐漸把研究尺度擴(kuò)展到了區(qū)域、景觀和流域尺度等。我國生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)起步較晚，理論技術(shù)研究薄弱，很多學(xué)者的研究主要集中在兩個(gè)方面：水環(huán)境化學(xué)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)、區(qū)域和景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[3]。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)是近十幾年逐漸興起并得到發(fā)展的一個(gè)研究領(lǐng)域，其產(chǎn)生適應(yīng)20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的環(huán)境管理目標(biāo)和環(huán)境管理觀念的轉(zhuǎn)變。在20世紀(jì)70年代，各工業(yè)化國家的環(huán)境管理政策目標(biāo)是力圖完全消除所有的環(huán)境危害，或?qū)⑽：档疆?dāng)時(shí)技術(shù)手段所能達(dá)到的最低水平。這種“零風(fēng)險(xiǎn)”的環(huán)境管理逐漸暴露出其弱點(diǎn)，在進(jìn)入80年代后，便產(chǎn)生了風(fēng)險(xiǎn)管理這一全新的環(huán)境政策。風(fēng)險(xiǎn)管理觀念著重權(quán)衡風(fēng)險(xiǎn)級別與減少風(fēng)險(xiǎn)的成本，著重解決風(fēng)險(xiǎn)級別與一般社會所能接受的風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)正是為風(fēng)險(xiǎn)管理提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持的，因而得到了迅速發(fā)展[3]?？傮w來說，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：第一階段是20世紀(jì)80年代之前的萌芽階段，評價(jià)內(nèi)容為環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，以突發(fā)環(huán)境事件為主；第二階段是20世紀(jì)80年代發(fā)展階段，評價(jià)內(nèi)容主要為毒理評價(jià)和人體健康評價(jià)；第三階段是20世紀(jì)90年代大發(fā)展階段，主要是各國生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)框架和指南建立，以大量案例為基礎(chǔ)的探索研究為主；第四階段是20世紀(jì)90年代末至今，是景觀、區(qū)域和流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法和模式探索階段，主要進(jìn)行了大尺度的綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究。1.2.1國外研究生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)是由風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)發(fā)展而來，風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)始于美國20世紀(jì)70年代末80年代初，最初的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)主要用于單一化學(xué)污染物對環(huán)境和人類健康影響的毒理研究(Cairnseta1，1978；Dicksoneta1，1979)。20世紀(jì)80年代末，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的工具和方法在一些研究中開始出現(xiàn)，但內(nèi)容仍然側(cè)重生物生態(tài)毒理研究，尺度一般限于單一種群或者群落。20世紀(jì)80年代初，美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室受美國環(huán)保局(USEPA)委托，進(jìn)行人類健康影響評價(jià)，在此研究中發(fā)展和應(yīng)用了一系列針對組織、種群、生態(tài)系統(tǒng)水平的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法，并將此方法類推到人體健康的致癌風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)中，這一研究在強(qiáng)調(diào)所有相關(guān)生物組織水平的同時(shí)，也指出生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)應(yīng)該評價(jià)確定影響的可能性。后來，風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究的內(nèi)容開始逐漸從毒理風(fēng)險(xiǎn)、人體健康風(fēng)險(xiǎn)向生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)變，尺度也從種群、群落向生態(tài)系統(tǒng)擴(kuò)展。這一時(shí)期的研究一直到20世紀(jì)90年代初都沒有統(tǒng)一的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和評價(jià)指南，直到1992年，美國國家環(huán)保局完成了全球第一個(gè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)框架，在這個(gè)框架里面首次明確表述了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的準(zhǔn)則。1998年USEPA在1992年生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)框架的基礎(chǔ)上發(fā)布了《生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指南》，提出生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)“三步法”，即問題形成、分析和風(fēng)險(xiǎn)表征，目前該方法已為廣大研究者所接受。目前，美國大部分生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)仍然使用1998年版《生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指南》作為研究標(biāo)準(zhǔn)。歐洲的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究與美國的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)有較大不同，其研究主要是在新化學(xué)品評價(jià)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。其研究集中在：①發(fā)展更實(shí)用的污染物排放估計(jì)方法；②針對評價(jià)數(shù)據(jù)參差不齊的現(xiàn)狀，開發(fā)專業(yè)簡便的數(shù)據(jù)判斷方法；③逐步發(fā)展亞急性效應(yīng)和慢性效應(yīng)在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)中的應(yīng)用，對高殘留、高生物有效性物質(zhì)予以特別關(guān)注。澳大利亞生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究集中在對化學(xué)污染物和重金屬對土壤的影響上，澳大利亞國家環(huán)境保護(hù)委員會于1999年也建立了一套比較完善的土壤生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指南，其B5部分是生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指南專題。其他國家比如加拿大、南非和新西蘭等，其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究大多按照美國1998版《生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指南》展開，并在此基礎(chǔ)上對評價(jià)流程和具體操作方法進(jìn)行適合本國的調(diào)整和改進(jìn)。在這之后，很多學(xué)者開始把研究尺度擴(kuò)展到了區(qū)域、景觀和流域尺度。隨著20多年的發(fā)展，評價(jià)內(nèi)容、評價(jià)范圍、研究尺度等都有了很大發(fā)展。由單一化學(xué)污染物、單一受體發(fā)展到多風(fēng)險(xiǎn)源、多風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)終點(diǎn)，風(fēng)險(xiǎn)源范圍也進(jìn)一步擴(kuò)大，除了化學(xué)污染、生態(tài)事件外，開始考慮人類活動(dòng)的影響(如城市化、生活和工業(yè)廢棄物、LUCC、漁業(yè)、氣候變化等)(Domeneeta1，2008；Zhou&Griffiths，2008)，研究的重點(diǎn)主要集中在對人類活動(dòng)導(dǎo)致的污染區(qū)域的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模式與方法體系上(Semenzineta1，2007)。研究尺度從單一種群擴(kuò)展到生態(tài)系統(tǒng)、區(qū)域、流域和景觀尺度。研究對象也從陸地生態(tài)系統(tǒng)擴(kuò)展到海洋生態(tài)系統(tǒng)。綜上所述，由于有大量的野外觀測數(shù)據(jù)，包括種群、生態(tài)系統(tǒng)等多方面的長期數(shù)據(jù)，因此在進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究時(shí)，往往側(cè)重利用觀測數(shù)據(jù)從某一種或幾種生物個(gè)體和種群的變化來反映生態(tài)系統(tǒng)的功能變化和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。另外，國外對生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的分析更多的是定性和半定量的分析，通過這些分析和結(jié)論為環(huán)境管理及決策服務(wù)[4]。1.2.2國內(nèi)研究國內(nèi)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究起步較晚，從90年代才開始起步，國家環(huán)保局1990年下發(fā)057號文件，要求對重大環(huán)境污染事故隱患進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，尤其是世界銀行和亞洲開發(fā)銀行貸款項(xiàng)目的環(huán)境影響報(bào)告中必須包含有環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的章節(jié)[5]。我國學(xué)者對于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的研究主要集中在2個(gè)方面：水環(huán)境化學(xué)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)、區(qū)域和景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)。對水環(huán)境化學(xué)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的研究主要集中在有毒有機(jī)化合物、重金屬以及營養(yǎng)鹽富集等的生態(tài)效應(yīng)，這一類研究已經(jīng)較為成熟，在國內(nèi)開展的較多，如張路等(2007)以有機(jī)氯農(nóng)藥和多環(huán)芳烴為主要目標(biāo)化合物，分析了疏浚湖區(qū)底泥中典型持久性有機(jī)污染物的蓄積規(guī)律和對生態(tài)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。蔡文貴等(2005)分析了考洲洋重金屬污染水平與潛在生態(tài)危害。趙肖等(2008)分析了滴滴涕對太湖經(jīng)濟(jì)魚類危害的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。劉文新和欒兆坤(1999)、王勝強(qiáng)等(2005)分別分析了樂安江和海河等區(qū)域沉積物中重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。而區(qū)域和景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究才剛剛起步，當(dāng)前景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究著重從景觀結(jié)構(gòu)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間范圍上進(jìn)行分析展開，主要應(yīng)用景觀生態(tài)學(xué)方法，構(gòu)建景觀損失指數(shù)和綜合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，通過對生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)采樣結(jié)果進(jìn)行半方差分析和空間差值，揭示區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布特征(曾輝和劉國軍，1999；陳鵬和潘曉玲，2003；肖楊和毛顯強(qiáng)，2006；貢璐等，2007；荊玉萍等，2008)。當(dāng)前國內(nèi)的區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)還主要側(cè)重地區(qū)性單一風(fēng)險(xiǎn)要素的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，如李自珍和何俊紅(1999)結(jié)合干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)特點(diǎn)，以河西走廊荒漠綠洲水土資源綜合開發(fā)利用為例建立了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)決策耦合模型，該模型主要是對干旱區(qū)農(nóng)田鹽漬化進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)。李輝霞和蔡永立(2002)則利用降雨量影響度、地形地貌影響度和社會經(jīng)濟(jì)易損度3個(gè)指標(biāo)，利用成因分析法對太湖流域主要城市的洪澇災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評價(jià)。王春梅等(2003)建立了森林生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用因子權(quán)重法對東北地區(qū)森林資源生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評價(jià)。國內(nèi)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)由于缺乏長期連續(xù)的野外觀測數(shù)據(jù)，因此多從自然地理要素以及環(huán)境本底數(shù)據(jù)人手，建立評價(jià)指標(biāo)體系，然后進(jìn)行區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的分級與空間差異分析。相比國外的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究，國內(nèi)的研究更加宏觀，在未來的研究中可以借鑒國外生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的經(jīng)驗(yàn)與特點(diǎn)，加強(qiáng)野外長期觀測，宏觀與微觀方法相結(jié)合，從而更全面的對生態(tài)系統(tǒng)的功能和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)[6]。1.3研究目的雅安市屬四川西緣山地典型區(qū)，是長江上游生態(tài)環(huán)境保護(hù)區(qū)，山高、坡陡、谷深、生態(tài)環(huán)境脆弱、生態(tài)交錯(cuò)帶眾多，群落間的競爭非常激烈，受外界因子影響較大。近年來無節(jié)制、無秩序、不成規(guī)模地開發(fā)生物資源，對森林的亂砍濫伐，水環(huán)境的人為影響日益加劇，導(dǎo)致該區(qū)水土流失嚴(yán)重，地力下降，生態(tài)環(huán)境急劇惡化，形勢不容樂觀。如前兩年在雅安市發(fā)生了幾次嚴(yán)重的泥石流，給人民的生命和財(cái)產(chǎn)帶來了巨大的損失?？傊?，生態(tài)問題已經(jīng)成為雅安經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，急需進(jìn)一步深入的研究雅安的水環(huán)境生態(tài)問題。中國工程院院士李文華在雅安生態(tài)經(jīng)濟(jì)報(bào)告會上談到，對于一個(gè)地區(qū)的生態(tài)建設(shè)，我們應(yīng)該做的：一是生態(tài)環(huán)境評價(jià)；另一個(gè)要定出一個(gè)指標(biāo)體系來，將來好直接按指標(biāo)去檢查，另外就是要充分利用過去資料，加上新技術(shù)的應(yīng)用。進(jìn)行雅安水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，正是按照李文華院士建議的方法來研究，是基于區(qū)域尺度上描述和評估自然因子和社會因子對水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)及其組分產(chǎn)生不利作用的可能性和大小的過程，其目的在于明確雅安不同區(qū)縣水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的大小程度，為風(fēng)險(xiǎn)決策和管理提供理論和技術(shù)支持。因此，本項(xiàng)研究通過查清本區(qū)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)狀，掌握水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的規(guī)律，以尋找科學(xué)、合理、可持續(xù)開發(fā)利用和保護(hù)水環(huán)境的有效途徑，對全市水生態(tài)環(huán)境問題及生態(tài)旅游的可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義，對西部大開發(fā)和建設(shè)長江上游生態(tài)屏障也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.4研究內(nèi)容本文將應(yīng)用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的一般方法和原理，針對雅安水環(huán)境的具體情況，建立雅安水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型，并應(yīng)用層次分析法和模糊綜合評判兩種方法對模型進(jìn)行評判；通過影響因子基本數(shù)據(jù)的收集、統(tǒng)計(jì)和相關(guān)專家評判打分，應(yīng)用MATLAB工具進(jìn)行層次分析法和模糊綜合評判編程，計(jì)算出各個(gè)區(qū)縣的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，以確定出該區(qū)縣的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級；借助于GIS的有關(guān)功能，作出雅安各個(gè)區(qū)縣水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級的專題地圖。1.5研究區(qū)概況1.5.1基本概況雅安市位于四川盆地西部邊緣，東經(jīng)101o56’～103o20’，北緯28o51’～30o56’，面積為15314平方公里。東北邊與成都市交界，東邊與眉山市為鄰，東南邊與樂山市相鄰，南依涼山彝族自治州，西邊與甘孜藏族自治州相連，北邊與阿壩藏族羌族自治州接壤。境內(nèi)轄七縣一區(qū)，即：名山縣、寶興縣、天全縣、廬山縣、滎經(jīng)縣，石棉縣、漢源縣和雨城區(qū)圖1雅安市行政區(qū)劃圖1.5.2地形地貌雅安屬四川省盆地西緣山地，為盆地到青藏高原的過渡地帶。以山地為主，山地面積占全市總面積的94％。石棉縣境西北部海拔5793米的神仙粱子是全市最高峰，高山區(qū)(海拔3500～5000米)約占全市總面積的6％，主要分布在寶興縣和天全縣的西北部，石棉縣的西南部，蘆山縣的北端，漢源縣和滎經(jīng)縣呈點(diǎn)狀分布，以寶興縣比例最大，約占全縣總面積的30％。中山區(qū)(海拔1000～3500米)是雅安市山地的主體，占全市總面積的60％，遍布各縣。最低點(diǎn)是雨城區(qū)草壩鎮(zhèn)水口村龜都島，海拔515.97米。境內(nèi)山脈縱橫，地形切割強(qiáng)烈，地貌類型復(fù)雜多樣。雅安市地貌主要特征是：地勢起伏大，山脈走向與地質(zhì)構(gòu)造線一致；層狀地貌明顯，單斜山具有規(guī)律性分布；山脈走向制約著自然地理環(huán)境，高3000余米的大相嶺橫貫本市中部，走向近于西北，不僅是大渡河與青衣江的主要分水嶺，也是市內(nèi)自然地理的重要分界線。大相嶺以北，有雨城區(qū)、名山、滎經(jīng)、天全、蘆山、寶興六縣，以南有漢源、石棉兩縣，南北區(qū)域在氣候、植被、土壤等方面都有顯著的不同。北部溝谷切割強(qiáng)烈，多峽谷分布、降雨集中，強(qiáng)度大，經(jīng)常造成洪澇災(zāi)害；南部屬大渡河中游河谷干旱少雨區(qū)，氣候干燥，日照多、降雨少、常有旱情發(fā)生。境內(nèi)物質(zhì)坡面移動(dòng)強(qiáng)烈、崩塌、滑坡、泥石流經(jīng)常發(fā)生[7]。1.5.3氣候狀況本區(qū)位于盆地邊緣的亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候資源十分豐富，主要表現(xiàn)在氣候溫和，雨量充沛，呈立體分布，具體發(fā)展農(nóng)、林、牧等大農(nóng)業(yè)的優(yōu)越條件，但由于陰多濕高，光照不足和寒潮、干旱、洪澇、綿雨等多種自然災(zāi)害的影響，也造成了農(nóng)業(yè)發(fā)展的許多制約因素。境內(nèi)以大相嶺為界，南北氣候差異很大。年雨量，北部一般在1000～1800毫米，南部在700～800毫米。年平均氣溫，北部為14～16度，南部為17～18度。年總?cè)照諘r(shí)數(shù)，北部在800～1000小時(shí)，南部在1200～1400小時(shí)。有“南北一山隔，干濕兩重天”的說法。1.5.4日照情況全市除少數(shù)高山地區(qū)外，基本屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候。其主要特征是冬少嚴(yán)寒，夏無酷熱，氣候溫和。日照情況：以大相嶺為界，南北差異明顯，北部日照少，南部日照多。北部多年平均日照時(shí)數(shù)791.3～1060.7小時(shí)，南部日照時(shí)數(shù)1245.6～1447.9小時(shí)。石棉為全市日照最多的縣之一。氣溫：氣溫分布呈明顯的南北水平差異和隨地勢變化的垂直差異。北部青衣江河谷和南部大河河谷海拔最低，年均氣溫分別為14oC～16oC和17oC～18oC。氣溫年際變化不大，但冬夏氣溫相差較大，如寶興縣一月最低平均氣溫4.5oC,石棉則為8.3oC，七月最高平均氣溫，寶興為22.6oC，漢源為25.9oC。降雨：由于季風(fēng)環(huán)流和地形地貌的影響，北部的六縣（區(qū)）是全省著名暴雨區(qū)，降雨特點(diǎn)是夏秋多、冬春少、夜雨多、暴雨強(qiáng)度大，年均降雨量在1200～1700毫米之間，日最大雨量達(dá)339.7毫米，多年平均降水日數(shù)177～236天。南部石棉縣、漢源，年降雨量700多毫米，多年平均降水日數(shù)143天[7]。1.5.5水資源狀況雅安屬四川省盆地邊緣山區(qū)，雨量較多，植被較好，徑流總量豐沛，水質(zhì)良好，水能資源得天獨(dú)厚。本區(qū)水系分屬大渡河、青衣江、岷江，流域面積30km2以上河流131條。全市多年平均地面徑流180.69億m3，平均徑流深1183毫米，平均每平方公里產(chǎn)水量118.33萬m3，其中青衣江流域多年平均徑流量134.41億m3，占全市總量的74.4%，平均徑流深1367毫米；大渡河流域多年平均徑流量42.16億m3，占總量的24%，平均徑流深為845毫米；岷江流域多年平均徑流量4.12億m3，占總量1.6%，平均徑流量982毫米。市內(nèi)過境水量289.8億m3，其中大渡河275.9億m3，青衣江13.9億m3。徑流年際變化不大，變差系數(shù)在0.14～0.3之間。但由于降水時(shí)空分布不均，加之地貌、地質(zhì)和植被的變化，致使地表徑流年內(nèi)差異較大，汛期(6～9月份)約占全年的65%，最大月徑流量占全年徑流量的15～18%，枯期(12月至次年2月)徑流量占7.4～11.9%，最小月徑流量占年徑流量的1.4～2.8%。河流：市內(nèi)河流屬岷江水系的支流大渡河、青衣江，全市流域面積在30平方公里以上的河流有131條，其中流域面積大于1000平方公里的河流11條，100至500平方公里的河流40條，500～1000平方公里的河流2條，除名山縣的臨溪河直接匯入岷江外，其余均屬大渡河流域和青衣江流域。該區(qū)水能資源豐富，全市理論蘊(yùn)藏量1108.4萬千瓦，平均每平方公里726千瓦，是全省平均數(shù)的2.4倍，全國平均數(shù)的10.5倍，其中：青衣江流域444.7萬千瓦，大渡河流域662.8萬千瓦，岷江流域0.54萬千瓦。市內(nèi)水能資源離負(fù)荷近，建設(shè)周期短，對雅安農(nóng)村中級電氣化建設(shè)，促進(jìn)工農(nóng)業(yè)高速發(fā)展將起到巨大作用[7]。1.5.6社會經(jīng)濟(jì)狀況全市轄七縣一區(qū)，分別是寶興縣、蘆山縣、天全縣、名山縣、雨城區(qū)、滎經(jīng)縣、漢源縣、石棉縣。167個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，1070個(gè)行政村，總?cè)丝?55.4萬人，其中：非農(nóng)業(yè)人口31.35萬人，農(nóng)業(yè)人口124.41萬人，占總?cè)丝?0%，農(nóng)村勞動(dòng)力68.9萬人。全市有彝、回、滿、藏等18種少數(shù)民族，近6萬人，主要分布在漢源縣、石棉縣、寶興縣等農(nóng)村地區(qū)。全市耕地面積144.68萬畝，其中：水田面積52.5萬畝，旱地面積92.18萬畝，農(nóng)村人口平均耕地1.16畝。主產(chǎn)糧食作物有：水稻、玉米、小麥和油菜仔、茶葉等經(jīng)濟(jì)作物。糧食總產(chǎn)量51.81萬噸，農(nóng)業(yè)人均產(chǎn)糧416公斤。近年來隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)科技的推廣，全市糧食生產(chǎn)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展，農(nóng)、林、牧、副、漁穩(wěn)步增長，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值達(dá)37.23億元，農(nóng)村人均收入達(dá)23871.5.7水環(huán)境狀況水資源年內(nèi)分配不均，旱洪災(zāi)害頻繁。北部六縣(區(qū))地處青衣江流域上游，是全省著名四大暴雨區(qū)之一，年降水量1200～1700毫米之間，但年內(nèi)時(shí)空分配不均，每年6～9月的徑流量占全年的60～70%，且多以暴雨出現(xiàn)；枯期降水量少，約占全年的7%左右。南部漢源、石棉屬大渡河干熱河谷少雨區(qū)，多年平均降水量為600～800毫米，大渡河河谷最少，約500～700毫米；6～9月份的徑流量占全年的72.3%，枯期二月份徑流占全年的1.5%。由于受天氣系統(tǒng)中的高中層副熱帶高壓環(huán)流和西藏大陸高氣壓支配，該區(qū)旱洪災(zāi)害頻繁。青衣江流域平均干旱指數(shù)1.58，大渡河流域干旱指數(shù)為0.68%，據(jù)解放以來的旱災(zāi)統(tǒng)計(jì)，在192年次中，旱災(zāi)出現(xiàn)188次，春旱、夏旱、伏旱發(fā)生的比例為56.9∶33.5∶96，石棉發(fā)生嚴(yán)重春旱的次數(shù)占春旱次數(shù)的50%。本區(qū)洪災(zāi)突出，主要是江河洪災(zāi)和溪溝洪災(zāi)。夏秋季節(jié)，由于暴雨或連日大雨、局部區(qū)域的特大暴雨，造成山洪暴發(fā)，淹沒農(nóng)田、沖毀房舍、中斷交通運(yùn)輸，往往同時(shí)伴隨發(fā)生滑坡泥石流，洪澇氣候發(fā)生最多的是雨城區(qū)，30年中發(fā)生58次，頻率193%。其次名山、天全分別為150%和123%[7]隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人類活動(dòng)的影響，本區(qū)青衣江流域的水資源污染日趨嚴(yán)重。據(jù)多年監(jiān)測，青衣江三氮的污染逐漸加重，特別是近年來，工業(yè)廢水、生活污水排放量增加，河流來水量減少，水質(zhì)污染較為嚴(yán)重，有毒物質(zhì)六價(jià)鉻含量0.015mg/L，亞硝酸鹽氮含量最高達(dá)0.38mg/L；大渡河流域由于人口稀少，工業(yè)不發(fā)達(dá)，水質(zhì)狀況稍好。據(jù)監(jiān)測資料反映，青衣江流域除部分河段水質(zhì)屬二級外，其余均為一級水質(zhì)。全市農(nóng)村污染水有兩種類型，第一類蘆山、天全血吸蟲疫區(qū)、水源被釘螺污染；第二類是隨著人類活動(dòng)的加劇，森林植被的破壞，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的化肥，農(nóng)藥的使用，污染了天然河流，影響人民群眾的生活生產(chǎn)飲用水[7]。2材料和方法2.1生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的基本模型生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)首先需要了解所要評價(jià)的環(huán)境特征及污染源情況，判斷是否需要進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，評價(jià)結(jié)果為風(fēng)險(xiǎn)管理提供科學(xué)依據(jù)。EPA生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)準(zhǔn)則將生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的過程分為3個(gè)階段，即問題表述、風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)表征[8-38]。具體描述如下：(1)問題表述該階段是風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的第一步，應(yīng)首先明確風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的目的，對問題進(jìn)行詳細(xì)的說明，并制定分析和風(fēng)險(xiǎn)表征的計(jì)劃。該階段最初的工作是將污染源、刺激、影響、生態(tài)系統(tǒng)及受體特征等多方面可用信息綜合起來考慮，然后達(dá)到以下的目的：①確定能充分反應(yīng)管理目標(biāo)的評價(jià)終點(diǎn)；②形成描述一個(gè)刺激與評價(jià)終點(diǎn)或多個(gè)刺激與評價(jià)終點(diǎn)之間關(guān)系的概念模型；③制定分析計(jì)劃。(2)風(fēng)險(xiǎn)分析風(fēng)險(xiǎn)分析包括兩個(gè)方主要方面：暴露和效應(yīng)及其相互關(guān)系。分析過程包括：①暴露分析；②通過調(diào)查危害反應(yīng)關(guān)系來分析效應(yīng)。(3)風(fēng)險(xiǎn)表征風(fēng)險(xiǎn)表征是生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的最后一個(gè)階段。該階段又分三步：第1步風(fēng)險(xiǎn)評估，應(yīng)用分析階段的結(jié)果對暴露和效應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合并評價(jià)相關(guān)的不確定性；第2步風(fēng)險(xiǎn)描述，對一系列支持或反駁上述風(fēng)險(xiǎn)評估的證據(jù)進(jìn)行評價(jià)，并闡明對評價(jià)目標(biāo)（Target）產(chǎn)生不利效應(yīng)的重要性；第3步風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告，對各種不確定性及假設(shè)進(jìn)行總結(jié)并將結(jié)論報(bào)告提交給風(fēng)險(xiǎn)管理者。需要注意的是，雖然問題表述、分析和風(fēng)險(xiǎn)表征這三個(gè)過程是依次進(jìn)行的，但生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)通常是一個(gè)反復(fù)的過程。在進(jìn)行分析和風(fēng)險(xiǎn)表征時(shí)常常會重新回到第1階段去收集新的數(shù)據(jù)并進(jìn)行進(jìn)一步的分析和表征。2.2生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的基本框架生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的基本框架如圖2所示。2.3生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的評價(jià)方法綜合國內(nèi)外的研究，水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)中廣泛存在著五種性質(zhì)，即不確定性、潛伏性、模糊性、灰色性及非線性。作為一個(gè)客觀存在的環(huán)境系統(tǒng)，確切地說，是一個(gè)未確知性的灰色——模糊——隨機(jī)系統(tǒng)。因而，評價(jià)方法可采用層次分析法，灰色系統(tǒng)理論分析，模糊綜合評判等。在本次研究中，將應(yīng)用層次分析法與模糊綜合評判分別進(jìn)行評價(jià)，將它們得出的結(jié)果進(jìn)行對比，評判研究的正確性和合理性，以得出正確的研究結(jié)果[39]。2.3.1層次分析法概述層次分析法(AnalyticHierarchyProcess)簡稱AHP法，是美國運(yùn)籌學(xué)家T.L.Saaty教授于20世紀(jì)70年代研究提出的一種新的決策科學(xué)方法，能既實(shí)用、又簡潔地處理復(fù)雜的社會、政治、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等決策問題。它以其深刻的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，合理的決策手段，簡單的應(yīng)用方式引起了世界各國學(xué)者及決策者們的極大關(guān)注與重視。在很短的時(shí)間里，它在理論研究及應(yīng)用領(lǐng)域中都取得了巨大的進(jìn)展[40]。評價(jià)目標(biāo)評價(jià)目標(biāo)概念模型分析計(jì)劃計(jì)劃（風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)者、管理者及感興趣團(tuán)體的交流對話）暴露概況刺激反應(yīng)暴露特征生態(tài)效應(yīng)特征效應(yīng)測量生態(tài)系統(tǒng)和受體特征測定暴露測量風(fēng)險(xiǎn)分析暴露分析生態(tài)反應(yīng)分析與風(fēng)險(xiǎn)管理者交流結(jié)果風(fēng)險(xiǎn)評估風(fēng)險(xiǎn)描述風(fēng)險(xiǎn)表征問題表述整合可利用信息獲得數(shù)據(jù)、整合過程、描述結(jié)果風(fēng)險(xiǎn)管理及與感興趣團(tuán)體交流結(jié)果圖2生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)基本框架[6]AHP是在多目標(biāo)、多準(zhǔn)則的條件下，對多種方案進(jìn)行選擇與判斷的一種簡潔而有力的工具。正因?yàn)槿绱?，它被廣泛地應(yīng)用于人們生活的各種宏觀與微觀決策中。層次分析法的核心之一是把復(fù)雜的決策問題層次化。它根據(jù)問題的性質(zhì)以及所要達(dá)到的目標(biāo)，把問題分解為不同的組成因素，并按各因素之間的隸屬關(guān)系和相互關(guān)聯(lián)程度分組，形成一個(gè)不相交的層次結(jié)構(gòu)。上一層次的元素對相鄰的下一層次的全部或部分元素起著支配作用，從而形成一個(gè)自上而下的逐層支配關(guān)系。具有這一逐層支配關(guān)系性質(zhì)的結(jié)構(gòu)稱為遞階層次結(jié)構(gòu)。遞階層次結(jié)構(gòu)的決策問題，最后可歸結(jié)為最低層(供選擇的方案、措施等)相對于最高層(系統(tǒng)目標(biāo))的相對重要性的權(quán)值或相對優(yōu)劣次序的總排序問題。其核心之二是將引導(dǎo)決策者，通過一系列成對比較的評判來得到各個(gè)方案或措施在某一個(gè)準(zhǔn)則之下的相對重要度的度量。這種評判能轉(zhuǎn)換成數(shù)字處理，構(gòu)成一個(gè)判斷矩陣，然后使用單準(zhǔn)則的排序計(jì)算方法，可獲得這些方案或措施在該準(zhǔn)則之下的優(yōu)先度的排序。在層次結(jié)構(gòu)中，這些準(zhǔn)則本身也可以對更高層次的各個(gè)元素的相對重要性賦權(quán)。通過層次的遞階關(guān)系可以繼續(xù)這個(gè)過程，直到各個(gè)供決策的方案或措施對最高目標(biāo)的總排序計(jì)算出來為止。這樣，決策者就可進(jìn)行評價(jià)、選擇和計(jì)劃等決策活動(dòng)。AHP的理論及應(yīng)用研究在我國的發(fā)展速度也是很快的。在1982年11月召開的中美能源、資源、環(huán)境學(xué)術(shù)會議上，美國Moorhead州立大學(xué)能源研究所所長H．Cholanmezlaad教授向中國學(xué)者介紹了AHP方法在能源、資源、環(huán)境工程中的應(yīng)用，引起了與會的中國學(xué)者的強(qiáng)烈興趣。之后于1988年9月在我國召開了第一屆國際AHP研討會，更多的中國學(xué)者開始了對這門新的決策科學(xué)的研究，無論在AHP理論研究或是實(shí)際應(yīng)用中，都取得了很好的成果。尤其在應(yīng)用方面，我國學(xué)者的涉及面十分廣泛[40]。層次分析法的特點(diǎn)(1)系統(tǒng)性系統(tǒng)分析是當(dāng)今重大科學(xué)、重大工程和社會背景下的一種重要的決策分析方法。系統(tǒng)分析的觀點(diǎn)之一是把分析對象看作為一個(gè)整體——系統(tǒng)。系統(tǒng)中的每個(gè)子系統(tǒng)乃至每個(gè)子元素都是與系統(tǒng)內(nèi)其他部分相互關(guān)聯(lián)、彼此影響的。盡管每個(gè)子系統(tǒng)、子元素具有自身特定的功能和特點(diǎn)，有時(shí)彼此間甚至是相互沖突的，但它們都是構(gòu)成系統(tǒng)整體功能所不可缺少的組成部分。系統(tǒng)分析的觀點(diǎn)之二是要把系統(tǒng)分清層次。任何復(fù)雜系統(tǒng)都具有一定的層次結(jié)構(gòu)，下層因素受到上層因素的支配，反過來上層因素又要受到下層因素的影響。而AHP方法的思想基礎(chǔ)與系統(tǒng)分析的原則是一致的。它要求決策者在對問題進(jìn)行決策分析時(shí)，首先要找出分析對象的諸影響因素及其彼此的相關(guān)關(guān)系，從而建立起能清晰反映出這種關(guān)系的層次遞階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使決策者在進(jìn)行決策分析時(shí)，把復(fù)雜問題自千頭萬緒之中條理化。(2)綜合性在目前大量的決策問題中，決策者所要考慮的很多因素是屬于定性化因素，這些因素?zé)o法以某種定量的標(biāo)度進(jìn)行表現(xiàn)。如人們在日常生活決策中所遇到的問題，多半屬于定性化分析判斷問題。AHP方法在對事物進(jìn)行決策分析時(shí)，能對定性問題定量化進(jìn)行綜合分析處理，并能得到明確的定量化結(jié)論，以優(yōu)劣排序的形式表現(xiàn)出來。這有助于決策者作出判別。孰取孰舍，涇渭分明。這也正是AHP決策分析法區(qū)別于其他很多決策優(yōu)化方法的一個(gè)重要特征。(3)簡便性由于世界的千變?nèi)f化，社會的迅速發(fā)展，這使得從事實(shí)際工作的決策者們對決策方法的簡便性有很高要求。因?yàn)槭澜鐚Q策反應(yīng)的速度要求越來越快，而一些繁復(fù)的決策方法耗時(shí)、耗力、耗資金，在很多場合又不具有令人滿意的實(shí)用價(jià)值。而AHP方法對事物的評判決策過程十分簡便，易于掌握和運(yùn)用，一個(gè)只要具有高中文化程度的人就不難掌握其運(yùn)算方法，輔之于普通計(jì)算器便能完成全部的決策分析過程。若有計(jì)算機(jī)及有關(guān)程序，則整個(gè)計(jì)算就更方便、更迅速了。(4)準(zhǔn)確性在我們的研究對象中，無論決策者所追求的是“滿意的決策”，或是“最優(yōu)的決策”，AHP方法都可以提供具有準(zhǔn)確性的結(jié)果，這是因?yàn)樗胸S富的數(shù)學(xué)原理為準(zhǔn)確性提供了可信的基礎(chǔ)。同時(shí)，AHP方法還能吸取決策者個(gè)人或集團(tuán)的閱歷、經(jīng)驗(yàn)、智慧、判斷能力，從而使得決策建立在更扎實(shí)的基礎(chǔ)上。從以上的特點(diǎn)來看，層次分析法在本質(zhì)上是一種決策思維方式，它具有人的思維分析、判斷和綜合的特征。作為一個(gè)決策工具，層次分析法具有簡單、易用、有效、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，因而受到人們廣泛的重視[40-42]。遞階層次結(jié)構(gòu)模型在AHP方法中首先要建立決策問題的遞階層次結(jié)構(gòu)的模型。通過調(diào)查研究和分析，準(zhǔn)確確定決策問題的范圍和目標(biāo)，問題包含的因素及各因素間的相互關(guān)系。然后建立起一個(gè)以目標(biāo)層、若干準(zhǔn)則層和方案層所組成的遞階層次結(jié)構(gòu)。圖3表示了一個(gè)典型的遞階層次結(jié)構(gòu)?！瓫Q策目標(biāo)準(zhǔn)則2準(zhǔn)則1準(zhǔn)則3子準(zhǔn)則1子準(zhǔn)則1方案2方案1方案3………………目標(biāo)層準(zhǔn)則層子準(zhǔn)則層方案層子準(zhǔn)則1圖3典型遞階層次結(jié)構(gòu)[40]在層次模型中，用作用線表明上一層次因素同下一層次因素之間的關(guān)系。如某個(gè)因素與下一層次中所有因素均有聯(lián)系，則稱其與下一層次有完全層次關(guān)系。如這個(gè)因素僅與下一層次中的部分因素有聯(lián)系，則稱其與下一層次存在著不完全的層次關(guān)系。構(gòu)造系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)的過程是從最高層(目標(biāo))開始，通過中間層(準(zhǔn)則)，到最低層(方案)為止。相對重要性的比例標(biāo)度和判斷矩陣工程技術(shù)領(lǐng)域，有些問題是可以量化的，而有些問題與社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的某些決策問題一樣，是難于對系統(tǒng)進(jìn)行量化的。但這些被測量對象的屬性大多數(shù)具有相對性質(zhì)，系統(tǒng)中各因素相關(guān)度的測量可通過人的判斷和經(jīng)驗(yàn)來完成。AHP方法就是根據(jù)這些系統(tǒng)中元素測度的特點(diǎn)提出了相對重要性的比例標(biāo)度。兩個(gè)元素相對重要性的比較可變換為一個(gè)數(shù)。表1說明了相對重要性的比例標(biāo)度。表1相對重要性的比例標(biāo)度相對重要性的權(quán)數(shù)定義解釋1同等重要對于目標(biāo)，兩個(gè)因素貢獻(xiàn)是等同的3一個(gè)因素比另一個(gè)因素稍微重要經(jīng)驗(yàn)和判斷稍微偏向一個(gè)因素5一個(gè)因素比另一個(gè)因素明顯重要經(jīng)驗(yàn)和判斷明顯偏向一個(gè)因素7一個(gè)因素比另一個(gè)因素非常重要一個(gè)因素非常的受到偏愛9一個(gè)因素比另一個(gè)因素極端重要對另一個(gè)因素偏愛的程度是極端的2，4，6，8上述兩相鄰項(xiàng)判斷的中值上述非0數(shù)的倒數(shù)如果一個(gè)因素相對于第二個(gè)因素有上述的數(shù)目（如5），那么二個(gè)因素相對于第一個(gè)因素就有倒數(shù)值（如1/5）比例標(biāo)度確定后，即可建立判斷矩陣，其通用公式為：顯然，,，i，j=1，2，，n。再用方根法計(jì)算判斷矩陣的特征向量。由矩陣?yán)碚?，用某一重量向量右乘A矩陣得：向量W稱為判斷矩陣A的特征向量。層次分析法的計(jì)算問題是判斷矩陣的最大特征根和特征向量W。特征向量通用算法是冪乘法和方根法（也稱幾何平均法），此外還有規(guī)范列平均法(又稱為和積法)。一般來說，計(jì)算矩陣的最大特征根及其相應(yīng)的特征向量，并不需要追求很高的精度，因?yàn)榕袛嗑仃囎陨硪褞в胁簧僬`差。方根法和規(guī)范例平均法與冪乘法相比，雖然粗糙，但只需手算或小型計(jì)算機(jī)即可，十分方便。步驟概括如下：(1)計(jì)算判斷矩陣行元素的成績Mi；(2)計(jì)算的n次方根；(3)對向量歸一化。判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)在層次分析法中，為了構(gòu)造判斷矩陣引入了1~9的比例標(biāo)度法，這就使得決策者判斷思維數(shù)字化。這種將判斷思維數(shù)字化的方法大大簡化了問題的分析，是復(fù)雜的社會、經(jīng)濟(jì)及科學(xué)管理領(lǐng)域的問題定量分析成為可能。為此，這種數(shù)字化方法還有助于決策者檢查并保持判斷思維的一致性。在應(yīng)用層次分析法時(shí)，保持思維一致性是非常重要的。所謂判斷一致性，即判斷矩陣A有以下關(guān)系：由矩陣?yán)碚?，判斷矩陣在滿足上述完全一致條件下，具有唯一的非零解，也是最大的特征根=n，且除，其余的特征根均為零。前面已經(jīng)提到過，在通過二二比較構(gòu)成判斷矩陣A時(shí)，存在判斷中的非一致性問題。這種非一致性，大多是思維的非一致性，也有筆誤造成的。只有判斷矩陣滿足判斷一致性時(shí)，所求得的重要性矢量W的估計(jì)才能作為可靠的重要性比例標(biāo)度，即權(quán)重。根據(jù)上面的分析，我們可通過求解下屬系統(tǒng)得到相對重要性程度矢量W的估計(jì)：A=式中：——矩陣A的最大特征根。根據(jù)Perron定理，正矩陣有一個(gè)最大的實(shí)特征值，相應(yīng)地存在為惟一規(guī)范的非負(fù)特征向量，矩陣A存在最大特征根，且≥n，當(dāng)A滿足完全一致性時(shí),=n；當(dāng)A不滿足完全一致性時(shí)﹥n。具體的方法如下：①用方根法計(jì)算判斷矩陣的最大特征根==+++++則：②判斷矩陣的一次性檢驗(yàn)判斷矩陣若具有完全的一致性，=n，其余特征根均為零。當(dāng)矩陣A不具備完全一致性時(shí)，>n,與其余的特征根具有如下關(guān)系：由上式知，若判斷矩陣具有較滿意的一致性時(shí)，稍大于n，其余特征根均接近于零。所以，上式計(jì)算值的大小就反映判斷與完全一致性的偏離程度。即可以用判斷矩陣最大特征根以外的其余特征根的負(fù)平均值的絕對值作為度量判斷矩陣偏離一致性的指標(biāo)。即用檢驗(yàn)專家判斷思維的一致性。為了度量不同階段矩陣是否具有滿意的一致性，我們還需引入判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI值。對于1～9階段矩陣，RI值見表2。表2平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI值n123456789RI0.000.000.580.901.211.241.321.411.45因?yàn)?，2階判斷矩陣總具有完全一致性，所以，1、2階判斷矩陣的RI只是形式上的。當(dāng)階數(shù)大于2時(shí)，判斷矩陣的一致性指標(biāo)CI與同階平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI之比稱為隨機(jī)一致性比率，記為CR。當(dāng)CR=CI/RI＜0.10時(shí)，即認(rèn)為判斷矩陣具有滿足的一致性，否則就需要舍去或調(diào)整判斷矩陣，并使之具有滿意的一致性。層次分析法評價(jià)的基本步驟概括起來，層次分析法的基本步驟如下：(1)要完成的評估目標(biāo)；(2)從最高層(管理目標(biāo))，通過中間層(判斷準(zhǔn)則)到最低層構(gòu)成一個(gè)層次結(jié)構(gòu)模型；(3)構(gòu)造一系列下層各因素對上一層某準(zhǔn)則的二二比較判斷矩陣；(4)在第3步里建立判斷矩陣所需要的n(n-1)/2個(gè)判斷；(5)完成所有的二二比較，輸人數(shù)據(jù)，計(jì)算判斷矩陣的最大正特征值和計(jì)算一致性指標(biāo)CR；(6)對各層次完成第(3)、(4)、(5)步的計(jì)算；(7)層次合成計(jì)算；(8)如整個(gè)層次綜合一致性不通過，要對某些判斷作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，例如修改建立判斷矩陣時(shí)對比較判斷所提的問題。如一定要修改問題的結(jié)構(gòu)，則就要回到第2步，不過只要對層次結(jié)構(gòu)中有問題的部分作相應(yīng)修改即可[40]。2.3.2模糊綜合評判概述人們通常追求精確，而避免模糊，認(rèn)為數(shù)學(xué)似乎是更是精確地學(xué)科，是與模糊無緣的，對立的，到現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)時(shí)代，似乎一切學(xué)科都可以納入到精確地?cái)?shù)學(xué)模式中，更與模糊無緣和對立。但是實(shí)際上并非如此，模糊的現(xiàn)象、事物、概念在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、人們?nèi)粘Ｉ钪惺谴罅康拇嬖诘?，需要用?shù)學(xué)去研究和處理[40]。所謂模糊（Fuzzy），是指邊界不清楚，即在質(zhì)上沒有確切的含義，在量上沒有明確的邊界。這種邊界不清的模糊概念，不是由于人們的主觀認(rèn)識達(dá)不到客觀實(shí)際所造成的，而是事物中的一種客觀屬性，是事物的差異之間存在著中間過渡過程的結(jié)果。模糊論方法之所以受到普遍重視和廣泛應(yīng)用，是因?yàn)樗绕胀ǖ姆治鲈O(shè)計(jì)方法具有兩大優(yōu)點(diǎn)。(1)能定量的處理影響分析和設(shè)計(jì)的種種模糊因素，使分析的結(jié)果和設(shè)計(jì)的方案更符合客觀實(shí)際，更為優(yōu)化合理；(2)能充分考慮事物的中間過渡性質(zhì)，浮動(dòng)地選取閾值，從而能夠給出一系列不同水平下的分析結(jié)果和設(shè)計(jì)方案，為人們提供廣泛的選擇余地。由于同一事物具有多種屬性或受到多種因素的影響，因此，評價(jià)事物時(shí)應(yīng)該兼顧各個(gè)方面。所謂綜合評價(jià)，是指綜合考慮在多種因素影響下，對事物或現(xiàn)象進(jìn)行全面的評價(jià)。若這種評價(jià)過程涉及模糊因素，便是模糊綜合評價(jià)。模糊數(shù)學(xué)的應(yīng)用十分廣泛，它研究和應(yīng)用的領(lǐng)域主要有：語言、系統(tǒng)工程、信息處理及自動(dòng)控制、模式（圖像）識別、故障診斷、邏輯、決策、人工智能、以及生物、工程、醫(yī)學(xué)、社會、心理、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域。模糊數(shù)學(xué)在生態(tài)環(huán)境上的應(yīng)用，可歸納為如下幾點(diǎn)：①可用優(yōu)先比法對監(jiān)測樣品、采樣斷面等進(jìn)行樣品識別；②可用聚類分析法對污染源、江河監(jiān)測斷面、生態(tài)區(qū)等進(jìn)行分類；③可用Fuzzy綜合評價(jià)法對污染治理、生產(chǎn)管理、江河污染程度等做多問題進(jìn)行綜合評價(jià)、區(qū)劃及決策等。模糊綜合評判的特點(diǎn)(1)事物概念的不確定性它是指事物概念的含義不明確，表現(xiàn)出一種“亦此亦彼”的模糊性，這與確立性數(shù)學(xué)的“非此即彼”不同。例如“中年人”這個(gè)概念，到底是指從多少歲到多少歲，不好明確；“健康”與“不健康”之間找不到明確的分界。在結(jié)構(gòu)工程中，“穩(wěn)定”這個(gè)概念，含義也不明確。不但不同的結(jié)構(gòu)工程“穩(wěn)定”的含義不同；就是同一結(jié)構(gòu)工程，“穩(wěn)定”的含義也含糊。這種事物概念的不確定性，又可稱為事物概念的模糊性。(2)測量不精確引起的不確定性由于主觀或客觀原因而測得不精確引起的不確定性。例如，巖土結(jié)構(gòu)工程中的地應(yīng)力，在客觀上很難精確測量，故測量的數(shù)據(jù)往往不精確，因而計(jì)算的結(jié)果必然也是不精確，不確定。這就需要采用模糊的處理手法來估計(jì)由于原始資料的不精確引起結(jié)果的不精確程度。(3)復(fù)雜系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的不精確性引起的不確定性對于復(fù)雜事物系統(tǒng)，無法用精確的數(shù)學(xué)模型去描述，或者對數(shù)學(xué)模型要求過分精確反倒不精確。對這類復(fù)雜事物，可以用模糊的手法去描繪它。也就是說人們往往要用簡單的數(shù)學(xué)模型去描述復(fù)雜的事物現(xiàn)象，這必然引起不精確性的問題，因而產(chǎn)生不確定性[40,42-48]。模糊綜合評判的步驟(1)確定評價(jià)因素集及因素子集因素集是影響評價(jià)對象的各種因素為元素所組成的一個(gè)普通集合?？捎帽硎?式中：各元素代表各影響因素。這些因素通常都具有不同程度的模糊性，但也可以是非模糊的。在評價(jià)工程老化程度（可靠性）時(shí)，為了通過綜合評價(jià)得出合理的結(jié)論，則影響工程老化程度的因素，如工程安全性、耐久性和適用性就構(gòu)成了影響因素集。有時(shí)因素集中的因素還受到因素集以外的其他元素的影響，這些元素則稱為影響因素的子因素。某一影響因素的子因素的集合稱為子因素集，也可稱為因素子集，可用表示：式中：為影響因素的各影響子因素。當(dāng)然，若問題比較復(fù)雜，有必要時(shí)，子因素還可構(gòu)造次子因素集，影響因素受多級子因素集影響。(2)確定評價(jià)集評價(jià)集是評價(jià)者對評價(jià)對象可能做出的各種評價(jià)結(jié)果所組成的集合。若用表示：式中：各元素代表各種可能的總評論結(jié)果。模糊綜合評價(jià)的目的，就是在綜合考慮所有影響因素的基礎(chǔ)上，從評價(jià)集中得出最佳的評價(jià)結(jié)果。(3)建立權(quán)重集在進(jìn)行模糊評價(jià)時(shí)，必須確定各個(gè)因素在評價(jià)中所占的權(quán)重。因各因素的重要程度不同，各因素所賦的權(quán)重也就不同。由各權(quán)重所組成的集合稱為因素權(quán)重集，簡稱權(quán)重集，也稱一級權(quán)重集。各權(quán)數(shù)QUOTE，應(yīng)滿足歸一性和非負(fù)性條件，即它們可視為各因素對“重要”的隸屬度，因此權(quán)重集可視為因素集上的模糊子集。同樣，若影響因素有因素子集，也必須確定各子因素對上一級因素的重要性隸屬度，即權(quán)重。這些權(quán)重構(gòu)成的集合稱為子權(quán)重集，也稱二級權(quán)重集。同樣，其各子權(quán)重?cái)?shù)也應(yīng)滿足歸一性和非負(fù)性。因?yàn)橥灰蛩氐臋?quán)數(shù)不同，評價(jià)的結(jié)果也不同。所以，權(quán)重集的準(zhǔn)確與否是至關(guān)重要的。雖然，權(quán)重集的制定有相當(dāng)?shù)闹饔^性，但應(yīng)盡量使其符合實(shí)際，以提高評判的可靠性。權(quán)重集確定的主要方法有：①通過模糊統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定；②吸收概率統(tǒng)計(jì)的處理結(jié)果，如用概率作為隸屬度；③由若干專家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定權(quán)數(shù)，取權(quán)數(shù)均值作為最終的隸屬度，即專家評定法；④以往的處理結(jié)果作為依據(jù)，逐步修改完善，取符合程度最高的值作為隸屬度；⑤通過層次分析法中對相關(guān)因素進(jìn)行重要性的比較，經(jīng)過加工計(jì)算，得出隸屬度。在層次分析法中提到的，在影響因素復(fù)雜、且無法量化時(shí)，由專家群對各影響因素的相對重要性作二二比較、并經(jīng)一致性檢驗(yàn)的方法，更適合于權(quán)重集的確定。建議作為權(quán)重集確定的首選方法。(4)單因素模糊評價(jià)單獨(dú)從一個(gè)因素出發(fā)進(jìn)行評價(jià)，以確定評價(jià)對象對評價(jià)集元素的隸屬程度，稱為單因素模糊評價(jià)。設(shè)評價(jià)對象按因素集中第個(gè)因素進(jìn)行評價(jià)，對評價(jià)集中第個(gè)元素的隸屬程度為QUOTErij，則可得按第個(gè)因素評價(jià)的單因素評價(jià)集為：同理，可得相應(yīng)于每個(gè)因素得單因素評價(jià)集如下：QUOTE將各單因素評價(jià)集所得隸屬度為行組成的矩陣：稱為單因素評價(jià)矩陣。顯然，為一模糊矩陣。單因素評價(jià)集，實(shí)際上可視為因素集和評價(jià)集之間的一種模糊關(guān)系，即影響因素和評價(jià)對象之間的“合理”關(guān)系。表示和之間隸屬“合理”關(guān)系的程度，即按評價(jià)時(shí)，評價(jià)對象取的合理程度。因此，單因素評價(jià)矩陣，又可視為從到的模糊關(guān)系矩陣。(5)模糊綜合評判單因素模糊評價(jià)，僅反映了一個(gè)因素對評價(jià)對象的影響，顯然這是不全面的。只有綜合考慮所有因素的影響和各因素的重要程度，才能得出正確合理的評價(jià)結(jié)果，也就是用模糊綜合評價(jià)法。模糊綜合評價(jià)可表示為：QUOTE式中為模糊綜合評價(jià)集；為權(quán)重集（權(quán)重向量），可視為一個(gè)行模糊矩陣。上式可按模糊矩陣乘法進(jìn)行運(yùn)算，即其中：式中為綜合考慮所有因素的影響時(shí)，評價(jià)對象對評價(jià)集中第個(gè)元素的隸屬度；∨、∧為取大、取小符號[40]。2.4計(jì)算機(jī)輔助工具本次研究數(shù)據(jù)處理的工作量較大，特別是二維矩陣的分析和計(jì)算；同時(shí)，所得結(jié)果需要可視化的表達(dá)和顯示，因而都需要借助于一些計(jì)算機(jī)輔助工具。MATLAB和GIS分別是計(jì)算分析和圖形處理的良好工具。2.4.1MATLABMATLAB是英文MATrixLABoratory（矩陣實(shí)驗(yàn)室）的縮寫。自1984年由美國MathWorks公司推向市場以來，得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。在歐美各高等院校MATLAB已經(jīng)成為線性代數(shù)、自動(dòng)控制理論、數(shù)字信號處理、時(shí)間列序分析、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真、圖像處理等諸多課程的基本教學(xué)工具，成為本科生，碩士生及博士生必須掌握的基本技能，在設(shè)計(jì)研究單位和工業(yè)部門，MATLAB已被廣泛的應(yīng)用與研究和解決各種工具的工程問題。近幾年來，MATLAB在我國也開始流行，應(yīng)用MATLAB的單位和個(gè)人急劇增加[49]。概括來講，其主要的功能包含如下[49]：(1)數(shù)值計(jì)算和符號計(jì)算功能MATLAB以矩陣作為數(shù)據(jù)操作的基本單位，這使得矩陣運(yùn)算變得非常簡捷、方便、高效。MATLAB還提供了十分豐富的數(shù)值計(jì)算函數(shù)，而且所采用的數(shù)值計(jì)算算法都是國際公認(rèn)的最先進(jìn)、可靠的算法，其程序由世界一流專家編制和高度優(yōu)化。高質(zhì)量的數(shù)值計(jì)算功能為MATLAB贏得了聲譽(yù)。在實(shí)際應(yīng)用中，除了數(shù)值計(jì)算外，往往要得到問題的解析解，這居于符號計(jì)算的領(lǐng)域。MATLAB和著名的符號計(jì)算語言Maple相結(jié)合，使得MATLAB具有了符號計(jì)算功能。(2)繪圖功能利用MATLAB繪圖十分方便，它既可以繪制各種圖形，包括二維圖形和三維圖形，還可以對圖形進(jìn)行修飾和控制，以增強(qiáng)圖形的表現(xiàn)效果。MATLAB提供了兩個(gè)層次的繪圖操作：一種是對圖形句柄進(jìn)行的低層繪圖操作，另一種是建立在低層繪圖操作之上的高層繪圖操作。利用MATLAB的高層繪圖操作，用戶不需過多地考慮繪圖細(xì)節(jié)，只需給出一些基本參數(shù)就能繪制所需圖形。利用MATLAB圖形句柄操作，用戶可以更靈活地對圖形進(jìn)行各種操作，為用戶在圖形表現(xiàn)方面開拓了一個(gè)沒有束縛的廣闊空間。(3)語言體系MATLAB具有程序結(jié)構(gòu)控制、函數(shù)調(diào)用、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入/輸出、面向?qū)ο蟮瘸绦蛘Z言特征，所以使用MATLAB也可以像使用BASIC、FORTRAN、C等傳統(tǒng)編程語言一樣，進(jìn)行程序設(shè)計(jì)、而且簡單易學(xué)、編程效率高。因此，對于從事數(shù)值計(jì)算、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和系統(tǒng)仿真等領(lǐng)域的人員來說，用MATLAB編程的確是一個(gè)理想選擇。MATLAB是解釋性語言，程序執(zhí)行速度較慢，而且不能脫離MATLAB環(huán)境而獨(dú)立運(yùn)行。MathWorks公司有心讓MATLAB成為新一代的通用軟件開發(fā)工具，并為此提供了將MATLAB源程序編譯為獨(dú)立于MATLAB集成環(huán)境運(yùn)行的EXE文件以及將MATLAB程序轉(zhuǎn)化為C語言程序的編譯器。(4)MATLAB常見工具箱MATLAB包含兩部分內(nèi)容：基本部分和各種可選的工具箱?；静糠謽?gòu)成了MATLAB的核心內(nèi)容，也是使用和構(gòu)造工具箱的基礎(chǔ)。MATLAB工具箱分為兩大類：功能性工具箱和學(xué)科性工具箱。功能件工具箱主要用來擴(kuò)充其符號計(jì)算功能、可視建模仿真功能及文字處理功能等；學(xué)科性工具箱專業(yè)性比較強(qiáng)，如控制系統(tǒng)工具箱(ControlSystemToolbox)、信號處理工具箱(SignalProcessingToolbox)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱(NeuralNetworkToolbox)、最優(yōu)化工具箱(OptimizationToolbox)、金融工具箱(FinancialToolbox)、統(tǒng)計(jì)學(xué)工具箱(StatisticsToolbox)等，這些工具箱都是由該領(lǐng)域內(nèi)學(xué)術(shù)水平很高的專家編寫的，用戶可以直接利用這些工具箱進(jìn)行相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究。2.4.2GIS工具GIS全稱為GeographicInformationSystem，中文名為地理信息系統(tǒng)，是近年來迅速發(fā)展起來的、一門介于地球科學(xué)與信息科學(xué)之間的交叉學(xué)科，它亦是一門地學(xué)空間數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的新型空間信息技術(shù)。它是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)硬件的支持下，對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，并采用地理模型分析方法，適時(shí)提供多種空間和動(dòng)態(tài)地理信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)。目前，對于地理信息系統(tǒng)的定義由于多種觀點(diǎn)，但有一個(gè)共同點(diǎn)，即它們都強(qiáng)調(diào)地理信息系統(tǒng)對空間數(shù)據(jù)的處理。所謂空間數(shù)據(jù)，是指對出現(xiàn)在地球表面及其附近的地理現(xiàn)象的記錄，都與地形有關(guān)，都具有地理位置特征，均可以用地圖予以表示。GIS有別于其它傳統(tǒng)意義上的信息系統(tǒng)，它把現(xiàn)實(shí)世界中對象的空間位置和相關(guān)屬性有機(jī)的結(jié)合起來，滿足用戶對空間信息的管理，并借助其特有的空間分析功能和可視化表達(dá)，進(jìn)行各種輔助決策。特別是1996年以來，我國GIS技術(shù)在技術(shù)研究、成果應(yīng)用、人才培養(yǎng)、軟件開發(fā)等方面進(jìn)展迅速，并力圖將GIS從初步發(fā)展時(shí)期的研究實(shí)驗(yàn)、局部應(yīng)用推向?qū)嵱没⒓苫?、工程化，為國民?jīng)濟(jì)發(fā)展提供輔助分析和決策依據(jù)。GIS在研究和應(yīng)用過程中走向產(chǎn)業(yè)化道路，成為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)普遍使用的工具，并在各行各業(yè)發(fā)揮重大作用[50-52]。2.5雅安水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)2.5.1問題分析與模型建立結(jié)合研究區(qū)域的實(shí)際情況，考慮各種自然因子和社會因子對水生態(tài)系統(tǒng)的影響范圍和程度、資料收集的難度和四川農(nóng)業(yè)大學(xué)倪福全的四川西緣山地農(nóng)村飲水安全的研究成果，在此，可按行政區(qū)進(jìn)行劃分。具體包括雅安的七縣一區(qū)，即：名山縣、寶興縣、天全縣、廬山縣、滎經(jīng)縣，石棉縣、漢源縣和雨城區(qū)。通過已收集的資料和分析，初步選定各種影響雅安水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的各種風(fēng)險(xiǎn)源。在此，可參考中國科學(xué)院薛英的塔里木河干流生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)為基礎(chǔ)，選定指標(biāo)體系。因雅安處于長江上游，受水質(zhì)等因子影響較小，水量對其生態(tài)環(huán)境需水的影響比水質(zhì)要大得多，因而在進(jìn)行水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)時(shí)，可考慮能否為生態(tài)環(huán)境提供足夠的水量。其影響因子分為自然因子和社會因子的兩大塊。自然因子自然因子包括研究區(qū)的多年平均降水量、多年平均蒸發(fā)量、多年平均徑流深、水資源總量、供水總量、生態(tài)環(huán)境用水等。(1)多年平均降水量降水量指從天空降落到地面上的液態(tài)和固態(tài)(經(jīng)融化后)降水，沒有經(jīng)過蒸發(fā)、滲透和流失而在單位面積水上積聚的深度，它的單位是毫米。通常是衡量一個(gè)地區(qū)在某段時(shí)間內(nèi)降水多少的數(shù)據(jù)，并取其多年平均值，稱為多年平均降水量。(2)多年平均蒸發(fā)量水由液態(tài)或固態(tài)轉(zhuǎn)變成汽態(tài)，逸入大氣中的過程稱為蒸發(fā)。而蒸發(fā)量是指在一定時(shí)段內(nèi)，水分經(jīng)蒸發(fā)而散布到空氣中的量。通常用蒸發(fā)掉的水層厚度的毫米數(shù)表示，水面或土壤的水分蒸發(fā)量，分別用不同的蒸發(fā)器測定。一般溫度越高、濕度越小、風(fēng)速越大、氣壓越低、則蒸發(fā)量就越大；反之蒸發(fā)量就越小。土壤蒸發(fā)量和和水面蒸發(fā)量的測定，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和水文工作上非常重要。雨量稀少、地下水源及流入徑流水量不多的地區(qū)，如蒸發(fā)量很大，即易發(fā)生干旱。某地的蒸發(fā)量通常用其多年平均值表示，稱為多年平均蒸發(fā)量。(3)多年平均徑流深徑流深是在某一時(shí)段內(nèi)，通過河流上指定斷面的徑流總量（W，以m3計(jì)）除以該斷面以上的流域面積（F，以km2計(jì)）所得的值。它相當(dāng)于該時(shí)段內(nèi)平均分布于該面積上的水深（R，以mm計(jì)），用公式：R=W/1000F（mm）。當(dāng)徑流深取多年平均值時(shí)，則為多年平均徑流深。(4)水資源總量水資源總量是指降水所形成的地表和地下的產(chǎn)水量，即河川徑流量和降水入滲補(bǔ)給量之和。通常包括：河川徑流量、潛水蒸發(fā)量、地下潛流量之和。(5)供水總量通常說的供水總量是指全年供水總量，指公用自來水廠和自備水源的社會單位全年的供水總量，包括有效供水量及損失水量。(6)生態(tài)環(huán)境用水從廣義上講，維持全球生物化學(xué)平衡(諸如水熱平衡、水沙平衡、水鹽平衡等)所消耗的水分都是生態(tài)環(huán)境需水(劉昌明等，1996)。具體來說，生態(tài)環(huán)境需水是指以水循環(huán)為紐帶，從維系生態(tài)系統(tǒng)自身生存和環(huán)境功能角度，相對一定生態(tài)環(huán)境質(zhì)量水平下客觀需求的水資源。進(jìn)一步來說，維系生態(tài)系統(tǒng)最基本的生存條件及其最基本的環(huán)境服務(wù)功能所需求的水資源閾值，通常稱為最小生態(tài)環(huán)境需水。從以上可知，多年平均降水量、多年平均蒸發(fā)量、多年平均徑流深、水資源總量、供水總量、生態(tài)環(huán)境用水等自然因子對水環(huán)境的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)有直接明顯的影響。特別是當(dāng)多年平均降水量、多年平均徑流深、水資源總量、供水總量、生態(tài)環(huán)境用水的值愈小時(shí)，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級就愈大，多年平均蒸發(fā)量的數(shù)值愈大時(shí)，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級也愈大。社會因子社會因子包括研究區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)用水、廢污水年排放量、城市居民人均生活用水、農(nóng)村居民人均生活用水等。(1)生產(chǎn)用水簡而言之，生產(chǎn)用水(ProcessWater)即生產(chǎn)過程所需用的水，通常包括工業(yè)生產(chǎn)用水和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水。工業(yè)生產(chǎn)的用水量，包括主要生產(chǎn)用水、輔助生產(chǎn)用水和附屬生產(chǎn)用水；農(nóng)業(yè)用水（AgriculturalWater）指用于灌溉和農(nóng)村牲畜的用水，農(nóng)業(yè)灌溉用水量受用水水平、氣候、土壤、作物、耕作方法、灌溉技術(shù)以及渠系利用系數(shù)等因素的影響，存在明顯的地域差異，由于各地水源條件、作物品種、耕植面積不同，用水量也不盡相同。生產(chǎn)用水總量，其表示方法為一年中工業(yè)用水和農(nóng)業(yè)用水的總和。(2)廢污水年排放量廢污水包括生活污水和工業(yè)廢水。生活污水是人類在日常生活中使用過的，并被生活廢料所污染的水。其水質(zhì)、水量隨季節(jié)而變化，一般夏季用水相對較多，濃度低；冬季相應(yīng)量少，濃度高。生活污水一般不含有毒物質(zhì)，但是它有適合微生物繁殖的條件，含有大量的病原體，從衛(wèi)生角度來看有一定的危害性。工業(yè)廢水是在工礦生產(chǎn)活動(dòng)中產(chǎn)生的廢水。工業(yè)廢水可分為生產(chǎn)污水與生產(chǎn)廢水。生產(chǎn)污水是指在生產(chǎn)過程中形成、并被生產(chǎn)原料、半成品或成品等原料所污染，也包括熱污染（指生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的、水溫超過60攝氏度的水）；生產(chǎn)廢水是指在生產(chǎn)過程中形成，但未直接參與生產(chǎn)工藝、未被生產(chǎn)原料、半成品或成品等原料所污染或只是溫度稍有上升的水。生產(chǎn)污水需要進(jìn)行凈化處理；生產(chǎn)廢水不需要凈化處理或僅需做簡單的處理，如冷卻處理。生活污水與生產(chǎn)污水的混合污水稱為城市污水，通常廢污水年排放量即由生活污水和工業(yè)廢水的和。(3)城市居民人均生活用水城市用水是城市生產(chǎn)、生活、消防和市政管理等活動(dòng)所需用水的統(tǒng)稱。足量的城市生活用水，是城市正常運(yùn)行的重要保證，特別對經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的意義。因此，通常用城市居民人均生活用水來衡量城市正常運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)之一。(4)農(nóng)村居民人均生活用水農(nóng)村居民人均生活用水，直接反應(yīng)了農(nóng)村居民的生活質(zhì)量。我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)村居民生活質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到社會經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展，因此在農(nóng)村居民人均生活用水不滿足要求時(shí)，對水環(huán)境也會產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。因此在進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)時(shí)，也應(yīng)該考慮以上的這些社會因子的效應(yīng)和作用。經(jīng)分析可知，生產(chǎn)用水、廢污水年排放量、城市居民人均生活用水、農(nóng)村居民人均生活用水的數(shù)值愈大時(shí)，對水環(huán)境的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)影響也愈大。建立雅安水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)模型根據(jù)上述的分析，建立雅安水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的模型，如圖4所示。多年平均降水量多年平均降水量多年平均蒸發(fā)量多年平均徑流深廢污水年排放量生產(chǎn)用水自然因子社會因子雅安水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)城市人均生活用水水資源總量供水總量農(nóng)村人均生活用水生態(tài)環(huán)境用水量圖4雅安水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)模型獲取基本數(shù)據(jù)通過資料的收集與校核，得到自然因子和社會因子的已知數(shù)據(jù)，分別見表3和表4。表3雅安自然因子基礎(chǔ)數(shù)據(jù)多年平均降水量（mm）多年平均蒸發(fā)量（mm）多年平均徑流深（mm）水資源總量（億m3）供水總量（億m3）生態(tài)環(huán)境用水（億m3）石棉縣774.41573100834.20.3190.006漢源縣730.81499.173713.32.1050.005寶興縣9531271.4107339.40.1110.005蘆山縣1313.1950.911448.59.0820.005天全縣1660922.6161242.90.3430.005滎經(jīng)縣1256.61072.9170231.20.4810.006雨城區(qū)1732838.814629.30.7070.007名山縣1501.51017.59825.80.6230.006表4雅安社會因子基礎(chǔ)數(shù)據(jù)城市居民人均生活用水（m3）農(nóng)村居民人均生活用水（m3）生產(chǎn)用水（億m3）廢污水年排放量（萬噸）石棉縣175.718.80.252409.65漢源縣66.718.31.70397.85寶興縣706.50.1260.25蘆山縣89.3330.284206.1天全縣11921.80.305350.39滎經(jīng)縣89174.31雨城區(qū)9414.60.6352655.06名山縣46346.532.5.2數(shù)據(jù)檢驗(yàn)為使評判結(jié)果更加可靠、準(zhǔn)確，需對客觀事物中多個(gè)變量（或多個(gè)因素）之間的精度和相關(guān)度作出統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表5和表6。其中：N代表樣本個(gè)數(shù)，Minimum、Maximum、Mean、Std.Deviation分別代表樣本的最小值、最大值、平均值和方差。在SPSS13.0forWindows統(tǒng)計(jì)軟件環(huán)境下，通過制作P-P圖和Q-Q圖，可知其相關(guān)關(guān)系服從正態(tài)分布，可對此數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析和計(jì)算。表5自然因子數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)NMinimumMaximumMeanStd.Deviation多年平均降水量8730.81732.01240387.4647多年平均蒸發(fā)量883915731143.27274.350多年平均徑流深873717021215.00339.456水資源總量85.842.923.07515.3319供水總量80.1119.0821.721383.036910生態(tài)環(huán)境用水80.0050.0070.005620.000744ValidN(listwise)8表6社會因子數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)NMinimumMaximumMeanStd.Deviation城市居民人均生活用水866.7175.799.98834.5592農(nóng)村居民人均生活用水83.533.015.03810.1816生產(chǎn)用水80.1201.7030.629250.557931廢污水年排放量860.252655.06537.52864.76077ValidN(listwise)82.5.3風(fēng)險(xiǎn)分析與評價(jià)層次分析法層次分析法的步驟如下：(1)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度及相應(yīng)的比例標(biāo)度①專家打分進(jìn)行層次分析評價(jià)，要確定各個(gè)同層次的評價(jià)因子之間的相對比例標(biāo)度，評價(jià)的區(qū)域不同，各種因子的選取也就不同。因而結(jié)合雅安的實(shí)際情況，必須要找同行的相關(guān)專家將自然因子和社會因子之間及它們內(nèi)部之間進(jìn)行“二二”比較，確定相應(yīng)的比例標(biāo)度。根據(jù)相關(guān)專家意見，一級判斷和二級判斷中的自然因子和社會因子的結(jié)果分別見表7～9。表7一級判斷評分自然因子（W1）社會因子（W2）自然因子（W1）11/3社會因子（W2）31②建立判斷矩陣A根據(jù)專家打分的結(jié)果，分別建立一級判斷和二級判斷中的自然因子與社會因子的矩陣，如下：一級判斷：表8二級判斷評分（自然因子類）供水總量（M1）多年平均蒸發(fā)量（M2）多年平均徑流深（M3）多年平均降水量（M4）水資源總量（M5）生態(tài)環(huán)境用水（M6）供水總量（M1）11/31/31/31/51/5多年平均蒸發(fā)量（M2）311/31/31/51/5多年平均徑流深（M3）33111/31/5多年平均降水量（M4）331111/3水資源總量（M5）553111/3生態(tài)環(huán)境用水（M6）555331表9二級判斷評分（社會因子類）城市居民人均生活用水（M7）農(nóng)村居民人均生活用水（M8）生產(chǎn)用水（M9）廢污水年排放量（M10）城市居民人均生活用水（M7）11/31/31/5農(nóng)村居民人均生活用水（M8）311/31/5生產(chǎn)用水（M9）3311/3廢污水年排放量（M10）5531二級判斷：自然因子類：社會因子類：③用方根法計(jì)算判斷矩陣的特征向量依據(jù)前述方法，分別用方根法計(jì)算判斷矩陣的特征向量。結(jié)果如下：一級判斷：二級判斷：④判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)依據(jù)前述方法，檢驗(yàn)一級判斷和二級判斷的特征向量，經(jīng)MATLAB編程檢驗(yàn)，可知以上的結(jié)果滿足要求。(2)確定各影響因素的權(quán)重參照研究區(qū)內(nèi)各個(gè)區(qū)縣不同因子的具體數(shù)據(jù)，將生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分為五級，確定比例標(biāo)度。經(jīng)專家的綜合評價(jià)，最后取其平均值即可作為相應(yīng)因子的權(quán)重。因各個(gè)區(qū)縣的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)情況不同，其影響因子的權(quán)重也就不一樣，自然因子和社會因子的權(quán)重如表10～11所示。表10自然因子權(quán)重供水總量（M1）多年平均蒸發(fā)量（M2）多年平均徑流深（M3）多年平均降水量（M4）水資源總量（M5）生態(tài)環(huán)境用水（M6）石棉縣533511漢源縣335531寶興縣533511蘆山縣113351天全縣511311滎經(jīng)縣531311雨城區(qū)511151名山縣535351表11社會因子權(quán)重城市居民人均生活用水（M7）農(nóng)村居民人均生活用水（M8）生產(chǎn)用水（M9）廢污水年排放量（M10）石棉縣5315漢源縣1351寶興縣1111蘆山縣3513天全縣5515滎經(jīng)縣3113雨城區(qū)3339名山縣3155(3)計(jì)算評估分值綜上可知，層次分析法評價(jià)雅安水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的指標(biāo)體系及各因素兩兩之間的權(quán)重值已得出，見表12所示。表12層次分析法評價(jià)雅安水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的指標(biāo)體系及各因素對目標(biāo)層的權(quán)重值準(zhǔn)則層準(zhǔn)則層權(quán)重指標(biāo)層指標(biāo)層權(quán)重對目標(biāo)層的總權(quán)重供水總量（M1）0.0430.01075多年平均蒸發(fā)量（M2）0.0620.0155自然因子（W1）0.250多年平均徑流深（M3）0.1170.02925多年平均降水量（M4）0.1520.038水資源總量（M5）0.2170.05425生態(tài)環(huán)境用水（M6）0.4090.10225城市居民人均生活用水（M7）0.0730.05475社會因子（W2）0.750農(nóng)村居民人均生活用水（M8）0.1260.0945生產(chǎn)用水（M9）0.2480.186廢污水年排放量（M10）0.5530.4155設(shè)各因子對目標(biāo)層的總權(quán)重為（其中i取1～8，分別表示名山縣、寶興縣、天全縣、廬山縣、滎經(jīng)縣，石棉縣、漢源縣和雨城區(qū)；j取1～2，分別表示自然因子和社會因子；對自然因子k取1～6，分別表示自然因子和社會因子中相應(yīng)的供水總量、多年平均蒸發(fā)量、多年平均徑流深、多年平均降水量、水資源總量、生態(tài)環(huán)境用水；對社會因子k取1～4分別表示城市居民人均生活用水、農(nóng)村居民人均生活用水、生產(chǎn)用水、廢污水年排放量）。各因子的相對權(quán)重值設(shè)為，則各個(gè)區(qū)縣的評估分值為：（其中：i取1～8）則可得出各個(gè)區(qū)縣的評過分值。模糊綜合評判模糊綜合評價(jià)方法步驟如下：(1)建立影響因素集建立因素子集——自然因子的因素子集：其中，蒸發(fā)量、徑流深、降水量均指多年平均值，與已收集資料對應(yīng)。建立因素子集——社會因子的因素子集：其中，城市居民用水、農(nóng)村居民用水均指人均生活用水，與已收集資料對應(yīng)。(2)建立評價(jià)集(3)建立權(quán)重集確定的權(quán)重集和層次分析法相對比例標(biāo)度的確定方法相類似，但各權(quán)數(shù)QUOTE，應(yīng)滿足歸一性和非負(fù)性條件，即所以，也可類似得到權(quán)重的結(jié)果：一級權(quán)重集：二級權(quán)重集——自然因子：二級權(quán)重集——社會因子：(4)子因素集對評價(jià)集的隸屬度與層次分析法不同的是，模糊綜合評判需要確定子因素集對評價(jià)集的隸屬度。隸屬度的確定，需要專家通過經(jīng)驗(yàn)確定。具體確定方法可參考有關(guān)文獻(xiàn)[44-48]，最終確定出雅安各個(gè)區(qū)縣的自然因子和社會對評價(jià)集的隸屬度，分別見表13和14所示。(5)評價(jià)矩陣建立在建立了各級因素集、各級權(quán)重集之后，又有了針對各種不同風(fēng)險(xiǎn)等級的隸屬度，就可構(gòu)建相應(yīng)的評價(jià)矩陣。各個(gè)區(qū)縣的結(jié)果如下：表13各個(gè)區(qū)縣自然因子對評價(jià)集的隸屬度M1M2M3石棉縣漢源縣寶興縣蘆山縣天全縣滎經(jīng)縣雨城區(qū)名山縣M4M5M6石棉縣漢源縣寶興縣蘆山縣天全縣滎經(jīng)縣雨城區(qū)名山縣表14各個(gè)區(qū)縣自然因子對評價(jià)集的隸屬度M7M8M9M10石棉縣漢源縣寶興縣蘆山縣天全縣滎經(jīng)縣雨城區(qū)名山縣石棉縣：漢源縣：寶興縣：蘆山縣：天全縣：滎經(jīng)縣：雨城區(qū)：名山縣：(6)模糊綜合評判依據(jù)前述方法，對雅安各個(gè)區(qū)縣水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行模糊綜合評判。2.5.4MATLAB工具編程依據(jù)層次分析和模糊綜合評判評價(jià)雅安水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的步驟，為避免復(fù)雜的人工評價(jià)方法，在此可運(yùn)用MATLAB編程，以快速、準(zhǔn)確的得到各個(gè)區(qū)縣的風(fēng)險(xiǎn)等級。層次分析法的MATLAB程序其源代碼如下：disp('請輸入判斷矩陣A1(一級判斷)');A1=input('A1=');%判斷矩陣定義[n,n]=size(A1);switchncase2disp('A1矩陣輸入正確，可繼續(xù)進(jìn)行下一步');%層次分析法一級分析otherwisedisp('A1矩陣輸入錯(cuò)誤，請重新輸入A1矩陣!');return;%A1矩陣輸入錯(cuò)誤!endM1=A1(:,1);W1=A1(:,1);WT1=A1(:,1);WP1=0;S=0;fori=1:2M1(i)=A1(i)*A1(i+2);endW1=M1.^(1/n);fori=1:nWP1=WP1+W1(i);endWT1=W1/WP1;AW1=A1*WT1;fori=1:nS=S+AW1(i)./(n*WT1(i));enddisp('AW1=');disp(S);d