第１９卷 ２０１ ２正 第４期 ７月 Ｖｏ１．１９ ＮＯ．４ Ｊｕ１． ２ｏ１ ２
人工湿地生态安全评价指标体系的构建
杨艳丽，任 伟，任 静，李 新
（苏州科技学院环境科学与工程学院，江苏苏州２１５０１１）
摘要：由于人工湿地涉及的资源范围广、要素多、联系复杂，因此人工湿地生态安全评价指标体系的构建过程中 指标的选取与量化具有模糊性和不确定性。本文利用层次分析法理论建立了人工湿地生态安全评价指标体系，通 过专家打分，并采用层次分析法计算出各评价指标的权重，从而定量分析了各指标对人工湿地生态安全影响的重 要性。该研究可为人工湿地生态安全评价提供参考依据。 关键词：人工湿地；生态安全评价；层次分析法；指标体系；权重 中图分类号：Ｘ８２６ 文献标识码：Ａ 文章编号：ｌ６７１—１５５６（２０１２）０４—００６６－０４
Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ Ｉｎｄｅｘ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｗｅｔｌａｎｄ Ｅｃｏ－ｓｅｃｕｒｉｔｙ
ＹＡＮＧ Ｙａｎ－１ｉ，ＲＥＮ Ｗｅｉ，ＲＥＮ Ｊｉｎｇ，ＬＩ Ｘｉｎ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｕｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｕｚｈｏｕ ２１５０１１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ａｎａｌｙｔｉｃ ｈｉｅｒａｒｃｈｙ ｐｒｏｃｅｓｓ（ＡＨＰ），ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｓ ｔｈｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｉｎｄｅｘ
ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｗｅｔｌａｎｄ ｅｃｏ－ｓｅｃｕｒｉｔｙ，ａｎｄ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｔ ｓｃｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ＡＨＰ，ｃａｌｃｕｌａｔｅｓ ｔｈｅ ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ｅａｃｈ ｉｎｄｅｘ，ＳＯ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｅａｃｈ ｉｎｄｅｘ ｃａｎ ｂｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ
ｉｎｄｅｘ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｕｌｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｗｅｔｌａｎｄ ｓａｆｅｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｒｔｉｆｉｃａｉａｌ ｗｅｔｌａｎｄ；ｅｃｏ—ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ；ＡＨＰ；ｉｎｄｅｘ ｓｙｓｔｅｍ；ｗｅｉｇｈｔ
０ 引 言
湿地生态安全是指维持湿地生态过程的连续
性、湿地生态系统结构的稳定性和湿地生态功能的
完整性［１］。由于湿地涉及的资源范围广、要素多、联
系复杂，因此湿地生态安全评价指标体系的构建过 程中指标的选取与量化具有较大的模糊性和不确定
性。为此，本文利用层次分析法来构建人工湿地生
态安全评价指标体系，并确定了评价指标的权重。
１ 人工湿地生态安全评价指标体系的
构建
１．１构建指标体系的原则
构建人工湿地生态安全评价指标体系时需要遵
循整体性原则、代表性原则、科学性与可操作性原则。
（１）整体性原则。生态安全反映的是整个生态 系统的状态，因此建立生态系统评价指标体系要考 虑该系统的完整性，既要选取各个子系统中特有的
指标，又要选取能够反映整个生态系统整体生态安
全的指标。 （２）代表性原则。选择的指标要有代表性，不
宜太多也不宜过少。指标选择太多，会增加系统指 标体系结构的复杂程度和评价难度，掩盖了主要的
关键因素；指标选择过少，则使指标体系不完整，难
以全面反映系统的客观状况。
（３）科学性与可操作性原则。指标的选择和设
计必须要能真实、科学地反映生态系统的现状，并且 所选指标应易于收集、监测或量化处理。
１．２指标体系的构建
人工湿地生态安全评价研究是涉及人类社会和
自然生态的复杂系统，在这个大系统内影响因素繁
多，因此应选取一些具有代表性的指标建立评价指标
收稿日期：２０１１－１１—２２ 修回日期：２０１１－１２—０６ 基金项目：苏州科技学院研究生科研创新工程项目（０９１１２００２２） 作者简介：杨艳丽（１９８７一），女，硕士研究生，主要研究方向为环境规划与管理。Ｅ—ｍａｉｌ：ｋｅｌｌｙ８７１６＠１６３．ｔｏｍ ｇ 工眈 境ｍ 环蛳Ｏ与 ｎ 全 安
吐 第４期 杨艳丽等：人工湿地生态安全评价指标体系的构建
体系的层次结构。为此，本文以苏州市盛泽湖人工湿
地为例，来探讨其生态安全评价指标体系的构建。 根据苏州盛泽湖地区的具体特点，建立如图１
所示的层次框架评价模型。该评价模型以人工湿地 生态安全为评价目标层（ｏ）；以资源环境压力、资源
状态与生态环境质量、人文环境响应为总目标评价 的准则层（Ａ）；将资源压力、环境污染、人类活动作
为资源环境压力的３个代表因素，将水资源、生物资 源、土地资源、生态环境功能状况作为资源状态与生
态环境质量的４个代表因素，将自然资源保护、人文
社会响应作为人文环境响应的２个代表因素，构成 评价指标体系的次准则层（Ｂ）；进而在构建出人工 湿地生态安全评价框架后，选取确定２２个评价指
标作为指标层，构建了人工湿地生态安全评价的指 标体系，见表１。
人工湿地生 态安全评价 指标体系０
水 资 源 Ｂｔ 人文环境 响
生态Ｉ ｌ自然ｌ １人］环境ｌ ｌ资源ｌ ｌ卒土≤
功能ＪＪ保护Ｊ Ｉ响 状况ｌ ｌ ８ ｌ Ｉ ９ Ｂ７ Ｉ Ｉ Ｉ ｌ
图１ 人工湿地生态安全评价指标体系框架 Ｆｉｇ．１ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｉｎｄｅｘ ｓｙｓｔｅｍ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｏｆ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｗｅｔｌａｎｄ ｅｃｏ—ｓｅｃｕｒｉｔｙ
２ 基于层次分析法的人工湿地生态安
全评价指标权重的确定
２．１层次分析法 层次分析法（Ａｎａｌｙｔｉｃ Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ Ｐｒｏｃｅｓｓ，简称 ＡＨＰ）是美国著名运筹学家Ｔ．Ｌ．Ｓａａｔｙ在１９７７年 提出的一种定性与定量相结合的多目标决策分析方 法Ｌ２］。该方法的核心是利用１～９间的整数及其倒 数作为标度来构造两两比较的判断矩阵［３］。 ２．２建立比较判断矩阵并求权重
通过参考有关文献和专家咨询，根据各层次因素 指标对应上一层指标影响程度的大小，可建立判断矩
阵，并确定各影响因素的权重ｗ。具体过程如下： （１）计算判断矩阵每一行元素的乘积，则有
Ｍ一Ⅱ口 （ １，２，…， ）。 Ｊ一１ （２）计算 的 次方根，则有 一 表１ 人工湿地生态安全评价指标体系 Ｔａｂｌｅ １ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｉｎｄｅｘ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｗｅｔｌａｎｄ ｅｃｏ—ｓｅｃｕｒｉｔｙ 目标层０准则层Ａ次准则层Ｂ 指标层Ｃ
资源压力 Ｂ１
资源环境 压力Ａ 环境污染 Ｂ２
人类活动 Ｂ３
水资源 人工湿地 Ｂ 生态安全资源状态生物资源 与生态环 Ｂ 境质量Ａ２ 土地资源Ｂ。 生态环境功 能状况Ｂ７ 自然资源 保护Ｂ８ 人文环境 响应Ａ３ 人文社会 响应Ｂ９ 湿地面积Ｃ１ 年蓄水量Ｃｚ 水周期ｃ３ 年蒸发量Ｃ
土壤污染指标Ｃｓ 大气污染指标 水污染指标
日旅游人数ｃ８ 区域开发指数 年汇水量Ｃｌ０ 年降水量Ｃｌｌ 水体质量达标率Ｃ ｚ
植被覆盖率Ｃ】。 生物多样性指数Ｃ１４ 初级生产力Ｃ１ｓ
土壤质量Ｃ１６ 污染净化功能Ｃ１７ 大气调节功能ＣｌＢ
源水水质达标率ｃ】。
湿地保护意识ｃ２ｏ 湿地管理水平Ｃ２Ｉ 相关政策法规实施力度Ｃｚｚ
（３）对ｗ 进行标准化，则有Ｗ 一
ｗ ／ （ 一１，２，…， ）。 ／ （４）求判断矩阵的最大特征根，则有 一
， ａｑ Ｗｉ 去 （ ＿１，２，…，
（５）进行一致性检验［４］，即判断矩阵的一致性指
标ｃ／（ｃＩ一 ）与同阶平均随机一致性指标
ＲＩ（见表２）之比 是否具有一致性。当 ＜０．１ 时，矩阵具有满意的一致性，否则需要进行修正。 根据上述步骤，最终建立的比较判断矩阵并确
定的各指标的权重见表３至表１３。 由表３至表１３可以看出，ＣＲ均小于０．１，具有
满意的一致性。表１４为各评价指标权重的总排序，
由此可以判断各影响因素对人工湿地生态安全评价 的影响程度。 表２ ＲＩ值表 Ｔａｂｌｅ ２ Ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｒａｎｄｏｍ ｊｎｄｅｘｅｓ
ｎ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ 载一 态质［『 遂而
薪 ６８ 安全与环境工程 第１９卷
表３ ｏ—Ａ判断矩阵 Ｔａｂｌｅ ３ Ｍａｔｒｉｘ ｏｆ ０一Ａ Ｏ Ａｌ Ａ２ Ａ３ Ａｔ １ １／３ １／Ｚ ０．１６３ ７８１ Ａ２ ３ １ ２ ０．５３８ ９６１ Ａ３ ２ １／Ｚ １ ０．２９７ ２５８ Ａ ＝３．００９ ２０９，ＣＩ＝０．００４ ６０４，ＲＩ＝０．５８，ＣＲ＝０．００７ ９３９＜０．１
；３．０１８ ３２５，ＣＩ＝０．００９ １６２，ＲＪ＝０．５８，ＣＲ＝０．０１５ ７９７＜０．１
Ｂ７ １／４ １／３ １／２ １ ０．０５１ ７１９ ＝４．０６２ ７０７，ＣＩ＝０．０２０ ９０２，ＲＩ＝０．９，ＣＲ＝０．０２３ ２２５￣０．１
Ｂ９ Ａ…＝２，ＣＩ一０，ＲＩ＝０ １ １／Ｚ ２ １ ０．１９８ １７２ ０．０９９ ０８６
＾～＝４．１７１ ３００，ＣＩ＝０．０５７ １００，ＲＩ＝０．９，ＣＲ＝０．０６３ ４４５￣０．１
Ｃ５ １ Ｃ６ １／Ｚ Ｃ７ ３ …＝３．００３ ９６７，ＣＪ一０． ２ １／３ ０．０２０ ９７６ １ １／５ ０．０１１ １４９ ５ １ ０．０５９ １２５ ００１ ８４８，ＲＪ一０．５８，ＣＲ＝０．０３１ ８７＜０．１ 表９ Ｂｓ—Ｃ判断矩阵 Ｔａｂｌｅ ９ Ｍａｔｒｉｘ ｏｆ Ｂ３一Ｃ
表１０髓－－Ｃ判断矩阵 Ｔａｂｌｅ １０ Ｍａｔｒｉｘ ｏｆ Ｂ４一Ｃ
Ｂ４ Ｃｌｏ Ｃｕ Ｗ
Ｃ１ｏ
Ｃｌｌ Ｃｘｚ １
１／Ｚ
６ １／６ １／５
１ ｏ．０４６ ０６２
ｏ．０３０ ８１３ ｏ．１９６ ６０６ Ａ…＝３．０８７ ３９３，Ｃｌ一０．０４３ ６９７，ＲＪ：０．５８，ＣＲ＝０．０７５ ３３９＜０．１
Ｃ１３
Ｃ１４
Ｃ１５ １／５
１ １／２ １／３
２
１ ０．０１２ ４５１
０．０６６ ０４Ｚ
０．０３５ １２５ …一３．００３ ６９６，ＣＩ＝０．００１ ８４８，ＲＩ一０．５８，ＣＲ＝０．００３ １８６￣０．１
表１３ Ｂ，－－Ｃ判断矩阵 Ｔａｂｌｅ １３ Ｍａｔｒｉｘ ｏｆ Ｂ９～Ｃ
Ｂ９
０ Ｃｚｌ Ｃ２２ ｃ２ｏ Ｃ２１ Ｃｚｚ Ｗ
１ ２
１／３ １／Ｚ １
１／５ ０．ｏ３０ ６３２ ０．Ｏ５７ ５９５
０．ｏｌｏ ８５８ 一３．００３ ６９６，ＣＩ＝０．００１ ８４８，ＲＩ一０．５８，ＣＲ＝０．００３ １８６￣０．１
表ｌ４各评价指标权重的总排序 Ｔａｂｌｅ １４ Ｏｒｄｅｒ ｏｆ ｗｅｉｇｈｔｓ 指标 权重ｗ 排序 指标 权重ｗ 排序 指标 权重ｗ 排序 Ｃ１ ｏ。ｏ１２ ４３１ １７ Ｃ９ ｏ．０２６ ２２４ １３ Ｃ１７ ０．０１２ ９３０ １５ Ｃ２ ｏ．００３ ６９１ ２０ Ｃｌｏ ｏ．０４６ ０６２ ７ Ｃ１８ ０．０３８ ７８９ ８ Ｃ３ ０．ｏｏｌ ２７４ Ｚ２ Ｃｌｌ ｏ．０３０ ８１３ ｌｏ Ｃ１９ ０．１９８ １７２ １ Ｃ４ ０．００２ ６８７ ２１ Ｃ１２ ｏ．１９６ ６０６ ２ Ｃｚｏ ０．０３０ ６３２ １１ Ｃ５ ｏ．０２０ ９７６ １４ Ｃｌ３ ｏ．Ｏｌ２ ４５１ １６ Ｃ２１ ０．０５７ ５９５ ６ Ｃ６ ｏ．ｏ１１ １４９ １８ Ｃ１４ ｏ．０６６ ０４２ ４ Ｃｚ２ ０．０１０ ８５８ １９ Ｃ７ ｏ．０５９ １２５ ５ Ｃｌ５ ｏ．０３５ １２５ ９ Ｃ８ ｏ．０２６ ２２４ １２ Ｃ１６ ｏ．１ｏｏ １４３ ３ ３ ９ ９ ８ ４ ４ Ｏ ２ ４ ０ １ ２ ２ ９ ５ Ｏ ０ Ｏ ０ ０ ０ ３ ／２ １ １ ４ ２ ，，１／ ｌ １ １ ４ ３ ｝ Ｂ Ｂ Ｂ
ｌ ７ ３ ８ １ ４ ４ ６ ｌ ３ ３ ０ ７ １ Ｏ ０●１ ｌ ０ ０ ０ ４ ３ ２ ３ １ １ ３ １ １ ３ ３ １／／ １ １ １ Ｂ Ｂ Ｂ
１ １ ４ ７ 躬的 Ｚ ３ １ ２ ∞∞∞ ０ ０ ０ ０ ２ ５ ｌ １ ７ ５ １ ２ ５ ５ ｌ １ ５ ７ ５