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，．可沪乃餐中心戶：一我‘／，．护庐＇‘．：分类号：＿＿＼＇学校代码：１０１６５＿——Ｖ／．？Ｊ．一、、、Ｖ一＊？，密级：：：２０１２１１０００９９０．学号．，’．．＇踞子…，兴卢．：钱ｒ石＞亩气靴，亩是遠拿師範乂學疋豕段一’－＇－．■、．三，－：：Ｖ．＼－‘．’：：Ｊ吗拾＼气．．．＇‘、．怒斯相＾．？＇＝．．．、？．＾，一．？＇、＇§贫，山西省城市生态风险评价癸．．：＇．：＾．．＾至．、扛－＇：．弟．扣．＇＇■＊－－？＇；／／．、．‘．．’乂、．．若祭叩：社＜；＞巧－為．祭：Ｖ．？－＇巧严八：－於作者姓名：衝ｉ张娟Ｙ‘‘■／？．．：学科、专业：一自然地理学产＇．／．、一．一、一＇＇．研究方向区域环境与可持续发展产；，：：：￣；远扛．￣＇－：．；３％导师姓名任学慧教授，：，Ｐ＇．＇＇、＇．．’、、．－乎＇．知＇／去Ｖ片皆诚．，：．一．＇—＇＇’＇八＾：＇二’．＞：２０１５．．之；年５月式跋巧，糸－．．＾．：．．二－．＂－．吉：靖Ｖｖ；批，Ｖ巧一１柳、式．心．如．；‘，．人＇Ｉ．—＇＇一＇＇．、人；化：款，若絮識．、．一、；；若＇．二亡心；．二八Ｖ；，穿是：；二 分类号：学校代码：10165密级：学号：201211000990硕士学位论文山西省城市生态风险评价作者姓名：张娟学科、专业：自然地理学研究方向：区域环境与可持续发展导师姓名：任学慧教授2015年5月 学位论文独创性声明本人承诺：所呈交的学位论文是本人在导师指导下所取得的研巧成果。论文中除转别加标注，和致谢的地方外，不包含他人和其他化构已经撰写或发表过的研巧成果其他同志的研究成果巧本人的肩示和所提供的帮助。，均己在论文中做了明确的声明并表示谢意学位论文作者签名：学位论文版权的使用授权书本学位论文作者完全了解江宁师范大学有关保留、使用学位论文的规定，及学校有。权保留并向国家有关部口或机构送交复印件或磁盈，允许论文被查阅和借阅本文授权江宁师范大学，可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并进行检索，可１＾采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后使用本授权书．。＇学位论文作者签名：导教师签名：作菩游．指签名日期：日＞（＾月（＾年六 辽宁师范大学硕士学位论文摘要生态风险问题是人类实现社会可持续发展所共同关注的问题，其中城市生态风险是生态风险的重要组成部分。城市的发展和建设可能会导致城市生态环境要素、生态过程、生态格局和系统生态服务发生不利变化，从而给人居环境造成不良影响。构建城市生态风险评价体系从而进行科学合理评估，对城市经济社会的可持续发展提供理论依据。本文以山西省为研究对象，基于山西省2003-2012年城市生态环境数据，运用“PSR（压力-状态-响应）”理论框架模型，在借鉴和总结目前国内外学者对城市生态风险研究的基础上，从压力、状态和响应三方面构建山西省城市生态风险指标体系，采用熵值法确定权重，运用生态风险综合指数法对山西省城市生态风险进行定量评价，最终得出以下结论：（1）2003-2012年山西省城市生态风险综合指数总体呈现缓慢增长的趋势。2003-2012年山西省各地级市城市生态风险区域差异明显，以太原为中心的周边地区生态风险值较高。（2）山西省生态风险压力指数2003-2010年逐渐呈缓慢下降趋势，2010-2012年快速增长的趋势，各地级市中阳泉市、朔州市处于高风险，压力指数值呈现快速增长的趋势并且指数值一直偏高，而太原市、临汾市压力指数值增长缓慢并且指数值一直偏低；生态风险状态指数变化呈现先增长后下降的趋势，各地级市中太原市、临汾市总体均位居状态指数前3位，而朔州市和阳泉市状态指数值偏低；响应指数呈现快速上升的趋势，各地级市响应指数长治市外均呈现整体上升的趋势。（3）社会经济发展和环境污染是影响2003-2012年山西省城市生态风险的主要因素。未来发展中，山西省应当转变经济发展方式，优化产业结构和能源污染，提高居民的城市生态风险防范意识。关键词：城市化；生态风险评价；山西省-I- 山西省城市生态风险评价UrbanEcologicalRiskAssessmentinShanxiProvinceAbstractEcologicalRiskhasreceivedcommonconcerntoachievesustainablesocialdevelopment.Animportantpartoftheurbanecologicalriskisecologicalrisk.Theurbandevelopmentandurbanconstructionfactorscouldmakeurbanecologicalenvironment,ecologicalprocesses,ecologicalpatternsandsystemsadversechangeinecosystemservicesandgivethelivingenvironmentadverseeffect.Exploringurbanecologicalriskassessmentsystemmakeareasonableassessmentofscience,whichplaysanimportantimplicationforsustainableeconomicandsocialdevelopmentofthecity.Inthispaper,astudyareabasedontheuseofurbanecologicalenvironmentdatain2003-2012inShanxiProvinceusethe“PSR(pressure-state-response)”theoreticalframeworkmodel.Afterreferringtoscholarsathomeandabroadonthebasisoftheresearchonurbanecologicalrisk,thepaperbuildsaspectsaboutpressure,stateandresponseinShanxiProvinceecologicalriskindexsystem,andthenusestheentropymethodtocalculatetheweight,thusoptimizingtheweightcalculations,quantitativeevaluationofurbanecologicalriskoftheShanxiProvince,andultimatelycometothefollowingconclusions:(1)TheurbanecologicalriskindexofShanxiProvinceshowsanoveralltrendofslowgrowthin2003-2012.EachprefecturelevelcityinShanxiProvincein2003-2012regionaldifferenceobviousecologicalrisk,ethericpartofthesurroundingareasofecologicalriskvalueishigher.(2)Ecologicalriskpressureindexgraduallydecreasedslowlyoverall2010inShanxi,implyingarapidgrowthtrendin2010.Yangquan,ShuozhouandJinzhongpressureindexvalueshowedatrendofrapidgrowthandtheindexvaluehasbeenhigh,andTaiyuan,Linfenpressureindexvaluesgrowsslowly;Ecologicalriskindexchangestateshowedadownwardtrendafterthefirstincrease,thestateindexvalueindexvalueandthepressurewastheoppositetrend.LinfenandTaiyuanareintheforefrontofthestateofthecompositeindexoverall3years,whileShuozhouandYangquanoverallarelowerstateindexvalueof3years;Shanxiecologicalriskindexshowedarapidsocialresponsetoarisingtrend,thetoptwoprefectural-levelcity,TaiyuanandDatong,responsecompositeindex.(3)ThedevelopmentofsocialeconomyandtheenvironmentpollutionmainlyaffectecologicalriskinShanxiProvincein2003-2012.Inviewofthepresentsituationoftheecologicalriskfactors,whichaffecturbanecologicalriskseriously,thispaperputsforwardthattheoneshouldchangethepatternofeconomicdevelopment,optimizetheindustrial-II- 辽宁师范大学硕士学位论文structureandenergypollution,improvetheurbanecologicalriskpreventionconsciousnessofresidentscorrespondingcountermeasuresandmeasures.Keywords:Urbanization;EcologicalRiskAssessment;ShanxiProvince-III- 山西省城市生态风险评价目录摘要........................................................................................................................IAbstract.......................................................................................................................II1绪论............................................................................................................................11.1研究背景及意义..............................................................................................11.2生态风险研究综述..........................................................................................11.2.1国外研究进展.......................................................................................11.2.2国内研究进展.......................................................................................21.3研究内容与技术路线......................................................................................41.3.1研究内容...............................................................................................41.3.2技术路线...............................................................................................42山西省区域特征与生态环境现状.............................................................................62.1地理环境.........................................................................................................62.1.1自然地理特征.......................................................................................72.1.2社会经济特征.......................................................................................92.2山西省城市生态环境概况............................................................................102.2.1山西省城市生态环境现状..................................................................102.2.2山西省城市生态环境现存问题..........................................................103山西省城市生态风险指标评价模型构建................................................................133.1评价指标体系的构建....................................................................................133.1.1指标体系构建原则.............................................................................133.1.2城市生态风险指标体系构建模型......................................................143.1.3城市生态风险指标体系的构建..........................................................143.2权重的确定....................................................................................................153.2.1数据处理.............................................................................................153.2.2权重的确定.........................................................................................163.3生态风险评价模型........................................................................................173.3.1生态风险值计算.................................................................................173.3.2生态风险分级.....................................................................................184山西省城市生态风险评价与分析...........................................................................194.1山西省城市生态风险各层次评价.................................................................194.1.1压力指数.............................................................................................19-IV- 辽宁师范大学硕士学位论文4.1.2状态指数.............................................................................................214.1.3响应指数.............................................................................................234.2山西省城市生态风险综合指数评价.............................................................254.3原因分析.......................................................................................................284.3.1区域经济发展.....................................................................................284.3.2环境污染.............................................................................................295山西省城市生态风险管理对策...............................................................................305.1转变经济增长方式，发展循环经济.............................................................305.2优化产业和能源结构，控制煤烟污染.........................................................305.2.1优化产业结构.....................................................................................315.2.2调整能源结构.....................................................................................315.2.3控制煤烟污染.....................................................................................315.3提高城市居民的生态风险管理意识.............................................................326结论与展望..............................................................................................................336.1结论...............................................................................................................336.2展望...............................................................................................................34参考文献................................................................................................................35附录.............................................................................................................................38攻读硕士学位期间发表学术论文情况........................................................................40致谢......................................................................................................................41-V- 辽宁师范大学硕士学位论文1绪论1.1研究背景及意义生态风险是一个种群、景观或整个生态系统的正常功能被外界所胁迫，生态系统内部某种因素或整体的健康、生产力、遗传结构、经济价值和美学价值相对减少的可能性。生态风险评价是伴随着环境管理理念和管理目标逐渐兴起并发展的一个新的研究领域[1]。生态风险源主要包括自然灾害、人为灾害和各种污染物，这些灾害均将影响到较高[2]层次和尺度的生态系统。城市作为典型的自然、社会、经济复合人工生态系统，主要功能在于供人们生产与生活，为经济快速发展提供保障。但是，由于城市规模的不断扩大和发展，城市人口活动增加，下垫面性质改变，产生直接加热大气的人为热，逐渐形成城市热岛效应，使城市承受各种风险，包括自然灾害风险和生态风险。目前关于城市生态风险评价的研究大都把城市生态风险评价归为区域生态风险评价的范畴，或者是城市环境风险评价。尽管城市生态风险评价与区域生态风险评价或流域生态风险评价类似，都具有大尺度、综合性以及自然、经济、社会相耦合的复杂性特征，但是，随着城市生态学的发展，进行城市生态风险评价时不仅要包括城市生态系统的城市生态风险评价，还应包括以整个城市化水平为背景的城市生态风险评价。同时，城市的特点、内涵与区域或流域也不同，如果使用区域或流域生态风险评价的原则和方法评价城市生态风险可能有许多不足之处，必须深入研究生态风险评价的原理与方法以更好的适应城市生[3]态风险评价。因此，城市生态风险评价成为生态风险评价研究的热点。山西省煤炭资源储量充足，是全国重要的能源化工基地。近年来，新型产业的快速发展推动了山西省的城市化进程，城市化迎来了高速发展的时期。然而，随着城市的快速发展，城市生态环境压力也在逐年增大。在此背景下，分析山西省城市生态环境现状，定量评价山西省城市生态风险程度，为山西省城市可持续发展提供理论依据。1.2生态风险研究综述1.2.1国外研究进展国外关于生态风险评价研究较早，20世纪70年代末80年代初美国最先开始对生态[4]风险进行评价，主要研究单一化学污染物对环境和人类健康的影响。风险管理主要是用来解决风险和风险水平之间的关系，一般是指衡量社会可接受的风险水平，降低风险成本，生态风险按照风险管理的科学决策和技术支持快速兴起。1992年，美国环保总局确立全球首个生态风险评价模型框架，依据此框架规定生态风险评价原则。1998年，-1- 山西省城市生态风险评价[5]Zandbergen利用GIS对城市流域生态风险评价。Karman针对石油天然气生产平台排放的废水选取风险管理（CHARM）模型进行动态生态风险评价，计算废水化合物归宿，结合化合物浓度变化，提出可行性较强的降低生态风险值的措施。2000年，Y.Iwasa依据逻辑斯谛增长种群的平均灭绝时间公式从时间序列上对种群灭绝生态风险进行管理[6][7]。同年，BruceK.Hope运用简单相对综合的方法进行种群层次生态风险评价。2001年，Lammert等结合地理信息系统和估计最敏感物种暴露模型对河漫滩生态风险进行评[8]价。2003年，Ryan等利用现有大型无脊椎动物和表层水总磷（TP）解释集合层次的[9]属性和多度量指数对水质数字变化反应的终点。近年来，Fernandez等运用多物种土[10]壤系统MS-3对有机和无机复合污染场地进行生态风险评价。20世纪90年代初，区域生态风险作为生态风险的一个重要组成部分逐步发展起来，区域生态风险与一般的生态风险相比，更多考虑景观空间结构和危害过程，更加重视空间配置要素对生态环境的影响。国外关于区域生态风险的研究更多侧重于概念，并广泛应用于各个层面。1990年，Hunsaker等关于区域生态风险评价研究主要侧重于风险源、生态终点、受影响区域因素之间的相互联系以及区域界定、空间异质性对不确定影响的显著程度，但未涉及区域时空数据的选取、模型选择、景观格局和生态过程之间的相互[11]作用。MoraesR.etal提出适合复合生态系统生态风险评价的PETAR方法，PETAR法可以依据具体的风险评价要求选取评价的步骤和深度，熟知具体风险源在区域不同位[12]置的损失程度及风险大小。Landis等针对区域生态风险构建适合区域生态风险的评价[13]模型-RRM法，提高了生态风险管理的针对性。1.2.2国内研究进展国内生态风险评价研究至20世纪90年代才开始起步，1999年，王咏、徐静波等[14]构建关于生态风险评价的指标体系，李自珍和何俊红等以河西走廊荒漠绿洲开发为例[15]阐述生态风险评价及风险决策模型。戴志军、韩丽依据风险产生的原因将生态风险划[16]分为生物工程生态风险、生态入侵生态风险及人类活动导致的生态风险三类。2002年，刘成等利用Hakanson生态风险指数法对渤海湾各河口污染物对水域污染程度及水[17]域潜在生态风险进行评价。李清波依据阿特拉津生态生物的活性深入研究阿特拉津生[18]态风险问题。2003年，朱琳等认识到中国生态风险评价ERA的重要性，但考虑国内ERA理论技术的薄弱性提出加强ERA理论和技术方法层面的研究及相关制度的管理，[19]依据本国生态环境状况制定适合本国生态风险管理的对策。唐敬春、尤宏等介绍了国[20]内外杀虫剂环境风险评价的研究现状并构建了杀虫剂环境风险评价的整体框架。2004年，肖风劲等以森林火灾、酸雨、病虫害等为风险源，运用森林健康生态风险评价方法-2- 辽宁师范大学硕士学位论文[21]对森林健康风险进行综合评价。2009年，王鑫等依据有毒化合物、重金属等的生态[22]效应对水环境化学生态风险进行综合评价。2010年，王雪梅，刘静玲等对流域水生[23][24]态风险进行评价；2015年，张雅洲等利用GIS对南四湖地区进行生态风险评价。关于区域生态风险评价的研究范围和评价的不确定性国内报道较少，研究主要集中[25]在选择研究区域和研究模型。刘国军、曾辉依据景观结构特征对生态风险进行评价。2001年，许学工等对生态风险的评价主要集中在黄河三角洲和辽河三角洲。2003年，阮晓红等依据BKH模型对生态毒理性进行风险评价，具体到某一区域风险的准确量化，[26]对于洪泛区今后的区域风险管理提供可实有效的理论依据。衷平等研究石羊河流域生[27]态风险因子并最终确定了敏感性风险因子，为制定风险管理防范措施提供了依据。2004年，文军从工矿业、旅游业、外来生物入侵等多方面系统地对千岛湖区域生态风险[28]进行综合评价，成为区域生态风险评价成熟的里程碑。程建龙等选取脆弱生态系统中[29]的露天煤矿区作为评价对象，采取多种方法对生态风险进行深入探讨。石漩等采用重[30]叠面积和联合概率曲线对天津地区多环芳烃进行生态风险评价，李维德等分析生态风[31]险在农田肥力评价中的应用。2007年，杨娟等选取崇明三道对海岛进行生态风险综[32]合评价。2008年，刘雪华、张爽等以北京市顺义区为研究区域，依据不同种类和级别风险源所占综合风险权重，计算生态系统不同类型的指数脆弱度和损失度，划分了3[33]个风险等级并进行了空间分布。2009年，周利军等基于土地利用对扎龙自然保护区[34]进行区域生态风险评价。[35]区域生态风险评价使用较早的模型是商值法，但却不能完全表明区域生态风险的内涵。目前广泛使用的生态风险评价模型是应用概率模型，此方法虽解决了区域多重生态风险问题，但未涉及生态系统各个组成部分的非线性作用。景观生态风险评价模型把景观类型作为生态风险评价的受体，通过景观的格局、功能、过程构建景观生态风险评价模型，对区域生态风险空间进行分异评价。2008年，李景刚、何春阳等研究随着城市[36]化的发展北京市自然、半自然景观空间的生态风险状况。2010年，宋锋华研究西部[37]中心城市可持续发展所面临的风险；2012年，储金宇，张金萍等评价了镇江市古运[38]河河岸沉积物重金属潜在生态风险并分析其分布特征。城市生态风险评价属于区域生态风险评价的范围，制约城市发展的因素主要有气候变化、污染物排放、人类活动等生态风险，而关于区域生态风险评价的研究主要中在自然生态系统，对于城市生态系统的评价较少。在仅有的少量文献中较有代表性的是1999年，王如松、周启星等研究城市化进程中城市生态风险状况，表明随着城市化的不断发[39]展，城市生态环境面临巨大的压力；2006年，孙心亮、方创琳依据城市生态风险的概念与驱动因子构建城市生态风险评价模型，计算出河西走廊7个城市的生态风险强度，-3- 山西省城市生态风险评价[40]分析了河西走廊随着城市化进程生态风险的变化；2015年，彭建、陶静娴等基于LVQ[41]对煤矿城市生态风险进行评价，并分析其时间尺度特征。1.3研究内容与技术路线1.3.1研究内容本文选取山西省作为研究对象，统计2003-2012年城市生态环境数据，定量和定性评价山西省城市生态风险状况，为山西省未来城市可持续发展提供对策。论文研究的内容主要包括：（1）山西省区域概况和城市生态环境现状。（2）在结合城市生态风险相关理论和影响城市生态风险因素分析的基础上，根据城市生态安全评价模型-PSR模型，从压力、状态、响应3个方面选取18个指标，构建城市生态风险指标体系，然后采用熵值法确定权重，为山西省城市生态风险评价提供理论基础。（3）利用评价模型计算山西省城市生态风险压力、状态、响应3方面的指数值及综合生态风险值，分析2003-2012年山西省生态风险指数时空变化特征。1.3.2技术路线通过统计2003-2012年山西省城市生态环境数据，运用PSR模型构建山西省城市生态环境指标体系，利用熵值法计算权重，运用风险综合指数法计算城市生态风险综合指数及压力指数、状态指数、响应指数，其技术路线如图1.1所示。-4- 辽宁师范大学硕士学位论文PSR（压力-状态-响应）模型的确立指标体系的确定确定风险值计算方法确定指标权重因素层和准则层指数的计算山西省城市生态风险综合指数的计算山西省城市生态风险评价与分析结论与对策图1.1技术路线Fig1.1Technicalroute-5- 山西省城市生态风险评价2山西省区域特征与生态环境现状2.1地理环境山西省（110°14′-114°33′E，34°34′-40°43′N）位于中国北方平原西部，黄土高原东2部，典型的内陆省份。全省国土总面积15.63万km，南北纵长约550km，东西宽约290km。东以太行山为界，邻近河北东部，北依长城与内蒙古相毗邻，西、南隔黄河分别于陕西、河南相望，整体轮廓大致自东北向西南呈平行四边形（图2.1）。全省共包括太原、大同、朔州、忻州、阳泉、晋中、长治、晋城、吕梁、临汾、运城11个地级市，119个县（市、区）。图2.1山西省行政区划示意图Fig2.1TheAdministrativeMapofShanxiProvince-6- 辽宁师范大学硕士学位论文2.1.1自然地理特征（1）地质地貌山西地处黄土高原，黄土广泛覆盖，黄土厚度大约在100-200m之间，海拔小于1800m的低山丘陵几乎全部为黄土覆盖，地势东北高西南低。地貌类型复杂多样，以山地、丘陵为主，东西为山地，山地、丘陵面积约占全省总面积的80%以上，中部盆地贯穿。（2）水文特征全省分属黄河、海河两大流域，其中，汾河是全省最长的河流，全长695km。全省多年平均河川径流量为10.08亿m³,天然地下水补给量多年平均为1.6亿m³/年，潜水蒸发量为9.23千万m³。全省河流由于降水分布不均匀以及水文下垫面性质不同，总体上呈现自东南向西北逐渐降低。受气候特点的影响，河流属于夏雨型特征，泥土含沙量大，侵蚀严重。（3）气候特征地处大陆东岸因受太行山脉的阻挡大陆性特征明显，属于温带大陆性季风气候。春秋干旱多风沙，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨。年均温为3-15℃，自南向北、自山地向平川递减。全省北部为温带灌草丛和半干旱草原，中部以针叶林为主，南部和东南部广泛分布落叶阔叶林或针叶阔叶林混交林，森林资源较少。（4）资源状况山西矿产资源丰富，目前已经探明矿种120余种，矿产地1361处，其中，查明资源储量的有65种矿产，保有资源储量居全国前十位的有28种。其中，尤以煤炭资源居多。煤炭种类全、质量好，主要分布于大同、西山、河东、沁水等煤田区。全省电力资源丰富，是我国拥有电厂最多的省份。2山西省土地总面积15.68万km，约占国土总面积的1.62%，2012年，建成区面积222790km，人口密度224.32人/km，人均耕地面积0.16hm/人，属于土地资源相对短缺的省份。从土地利用类型看，至2012年底，全省耕地面积408.16万ha，林地面积439.17万ha，园地面积29.84万ha，牧草地面积65.81万ha，建设用地面积84.05万ha，其中城市建设用地5.2万ha，交通运输用地面积5.79万ha，其他用地面积466.48万ha，占全省土地总面积的29.9%（图2.2）。-7- 山西省城市生态风险评价图2.22012年山西省土地利用结构图Fig2.2Landusestructurefrom2012inShanxiProvince（5）自然灾害a.气象灾害山西省是气象灾害较严重的地区之一，种类多、分布广、发生频率高、损失严重。但是受地形因素影响，各地级市城市气象灾害有略有不同。全省平均每年降水量500毫升，多集中在夏伏至初秋，且时常伴随暴雨洪涝灾害发生，冬季干旱无雪。干旱多发生在春季，导致冬小麦返青，秋旱时有发生，有些年份甚至整个秋季无降水，对冬小麦播种造成严重影响。暴雨洪涝多发生在北部，山区多于平川，下午至傍晚频率最高，局部性暴雨高于全市性暴雨。2012年全省各类气象灾害已使271.1万人受灾，造成经济损失达31.8亿元。b.地质灾害自记载地震事迹以来，山西省就成为我国地震灾害多发地区的重要关注对象，公元前512年至2012年，7至7.9级地震4次，6至6.9级地震10次，5至5.9级地震55次，5级以上地震共计71次，平均每30年就会发生一次地震，而且频率分布也不稳定，多数发生在城市或者城市周边和以太原、大同、临汾、忻州四大盆地为首的较大强度地震的多发区。同时，该省内地质灾害呈现多发性、灾害程度高、破坏力强等特点。山西省11个地级市，其中有7个城市内建有大型煤田，近年来，山西地下煤矿和其他矿产资源的大量开采导致地裂缝、地面塌陷、地面降沉、滑坡、泥石流等地质灾害不断发生，且极易发生大面积的滑动和地面塌陷。山西省各类地质灾害隐患点超过1万处，其中特大型隐患点60余处，大型隐患点175处，直接威胁着人民的生命财产安全。-8- 辽宁师范大学硕士学位论文据统计，2003年-2012年，全省共发生较严重地质灾害200多起，伤亡人数超过300多人，造成经济损失达到8100多万元。2.1.2社会经济特征到2012年底，全省常住人口3603.83万人，人口自然增长率为4.7%。其中，城镇人口1851.1万人，占全省总人口的51.3%（表2.1）。城镇单位从业人数逐年增加，由2003年的356.7万人增至2012年的436.1万人，增长约79.4万人。城市人口及就业人数的增加，使得山西省城市化率随之提高，2012年山西省城市化率达46.87%，见表2.1。目前山西省社会经济发展水平快速增长，经济总量显著提升。2012年，全省生产总值123262.8亿元，其中，第一产业、第二产业和第三产业的增加值分别占生产总值的5.8%、57.8%和36.4%（图2.3）。城乡居民收入和生活水平进一步提高。年末城乡居民储蓄余额11997亿元，比上年增长14.7%，城镇居民人均消费12211.5元，增长7.5%，人均GDP为33628元。基础设施建设成效显著，拥有医院卫生床位数160113张。大同、运城、长治机场竣工，全省航空运输网络多元化。表2.12003-2012年山西省人口变化图Tab2.1Populationchangefrom2003-2012inShanxiProvince总人口数总人口非农业人口数非农业人口年份（万人）同比增长率（万人）同比增长率20033314.290.62%951.443.02%20043335.070.63%978.692.86%20053355.210.60%1010.463.25%20063374.550.58%1047.153.63%20073392.580.53%1078.653.01%20083410.640.53%1103.52.30%20093427.360.49%1124.161.87%20103574.114.28%1144.451.80%20113593.280.54%1162.441.57%20123610.830.49%1171.990.82%-9- 山西省城市生态风险评价图2.32012年山西省三次产业比重图Fig2.3Theproportionofthreetimesindustryfrom2012inShanxiProvince2.2山西省城市生态环境概况2.2.1山西省城市生态环境现状紧密围绕生态文明建设，2012年山西省城市生态环境取得显著成效。2012年，山西省11个地级城市环境空气质量达到国家标准水平，平均348天为优良天数。全省绿色生态工程深入到污染减排工程，加快城市集中供热供气、城市绿化率、生活垃圾无害化处理等城市环保建设，2012年底，全省建设区绿化覆盖面积32329ha，生活垃圾处理率达98%，供气总量达27497万m³。全省投入环保专项资金1.13亿元，其中省级投入7964.5万元，治理项目128个，其中主要用于环境监测、重点污染源的自动监控系统、环保宣传等项目。环保资金的有效投入，推进了山西省环境保护措施的可行性。2012年，12个污染源自动监控中心与环保监控平台联网，监控全省重点污染企业989家。同时，全方位实行空气质量新标准，监控PM2.5并实时向社会公布检测结果。2.2.2山西省城市生态环境现存问题山西省通过多项措施的实施，在保证经济快速发展的同时生态环境有显著改善，但是，由于历史欠账太多，山西省生态环境并没有根本性的好转，仍是全国环境污染和生态破坏较为严重的省份，生态脆弱性与城市快速发展之间的矛盾十分尖锐。（1）生态系统退化，环境污染严重随着经济的快速发展，工业需求的不断增大，山西省生态系统遭到严重破坏。森林与荒山、农田交错分布，影响了生态系统的稳定性，生物多样性水平下降。由于经济开-10- 辽宁师范大学硕士学位论文发活动及基础设施建设力度的增强及其它自然破坏，加速了野生生物栖息地和繁衍栖息地破碎化，导致生物群落生产力损失，野生物种趋于下降，珍惜濒危物种不断消亡。2012年，山西省二氧化硫排放量为107.53万吨，工业烟尘排放量为595.2万吨，均高居全国前列（图2.4）。除污染物的排放量过高外，空气污染也是山西省生态破坏的重要原因之一。一般而言，大气成分的自然变化是和缓的，有限制的。但是，随着人口数量的不断增加，人类活动的不断增加，日常垃圾的焚烧，汽车尾气的排放，使得全省大气污染由点源向面源逐渐扩大。空气污染导致生态环境的进一步加重，酸雨会直接导致森林的枯竭，物种的死亡以及建筑物的侵蚀。图2.42012年山西省工业烟尘排放量占全国比重Fig2.4Theproportionofindustrialsootemissionsfrom2012inShanxiProvince（2）水资源分布不均匀，水污染严重由于受温带大陆性季风气候以及水文下垫面性质不一的影响，山西省地表水十分缺乏而且分布不均匀。降水量年际变化大，夏季降水量占全年降水总量的60%左右，近年来，由于经济的快速发展以及人民对生态环境的破坏，暴雨天气带来的影响越来越大。同时，特殊的地理环境使得水资源开发利用困难。但是，山西作为能源化工基地，随着经济发展的需要，无节制开采地下水、大量排放污水、破坏植被等一系列人为活动导致水资源浪费严重，供需矛盾日益突出。2012年，全省废污水排放量为45726万吨，通过对全省11个省辖市地下水水质的193项水质标准的检测，其中氟化物、大肠菌群、氨氮均有不同程度的超标。（3）城市建设诱发生态风险-11- 山西省城市生态风险评价山西省旅游资源雄厚，现存宋、辽、金古建筑占全国70%以上。2003-2012年，全省旅游总收入的增长率明显高于地方生产总值增长率，2012年，旅游总收入占全省GDP的11.3%。各种政策措施及旅游产业的不断发展，一方面对环境起到保护作用，比如修复古建筑，像王家大院崇宁堡的修建；在旅游景区植树造林，扩大绿地面积的覆盖率等。另一方面，随着旅游景区知名度的提高以及人们旅游意识的增强，大量游客的涌入，导致汽车尾气排放量增多，垃圾随处可见。同时，为吸引更多游客，动物园不惜抓捕珍惜野生动物，野生动物的生存环境遭到破坏，使得原有自然生态系统失去平衡。（4）土地利用下的生态环境状况由于地处黄土高原，水、热条件不充足，同时随着经济的发展和人口的快速增加，山西省土地利用与生态环境矛盾日益显现，由于土地利用所造成的生态环境压力逐年增大。a.水土流失严重，土地沙化现象严重山西省多山地、丘陵分布，同时黄土疏松，粘结性差，含沙量大，在风力的作用下，山西省成为了全国较严重的水土流失地区，年平均向黄河、海河输送泥沙量为4.67亿吨。虽然山西省不断进行封山育林、植树造林，使得局部地区的水土流失现象较为严重，但是，随着人口的增加和经济的发展，毁林开荒、乱砍乱伐、无限制采矿等不合理的土地利用导致土地沙化现象严重，据统计，全省土地沙化面积100089ha，土地沙化诱发沙尘暴天气，对山西省及其周围地区环境均造成一定程度的影响。b.人地矛盾突出，耕地面积日益减少随着人口的不断增加，耕地面积日益减少，2003-2012年，山西省人口年均增加32.65万人，人均耕地面积由2003年的0.16ha减少为0.13ha，人口增长与土地承载力不协调，2国际上认证半干旱区人均承载力一般为20人/km，2012年山西省人均承载力为216.82人/km，山西省承载力远超于世界平均水平，庞大的人口数量与有限的土地资源的矛盾日益突出。c.土地利用结构不合理，土地生态系统较为脆弱近年来，山西省城市建设用地增长较快，2012年，建成区面积为790km，比2003年增加了23.65km，其中，工业用地占建设用地比例达32.58%。城市功能区分布不合理，市中心或高地价段大部分被行政单位或低耗能工厂占据，土地利用效益偏低，同时由于城市绿地面积和交通用地承载力较低，城市交通拥堵现象严重，城市环境质量下降。-12- 辽宁师范大学硕士学位论文3山西省城市生态风险指标评价模型构建3.1评价指标体系的构建为了对城市生态风险状况进行定量评价，并进行定性化描述，统计山西省城市生态环境相关数据构建评价指标体系，为城市环境管理、实施可持续发展提供必要的保障。3.1.1指标体系构建原则城市生态系统是自然、社会、经济和环境等因素相互作用下的复合生态系统。因此，城市生态风险指标的选取必须满足以下三个条件：一是选取代表性指标能准确无误地反映城市生态风险状况；二是能监测生态环境中生物自身物理状况和人类干扰行为，依据自然压力、人为压力与生态环境风险的联系研究生态环境风险产生的主要原因；三是能为政府、公众提供城市生态环境变化情况，便于政府科学决策，发布统计公报。(1)科学性和代表性关于城市生态风险评价指标体系的建立首先需符合科学性原则，能客观真实地反映系统发展的状态及各指标之间的相互联系，以保证评价结果的真实性、客观性。同时，由于影响城市生态风险的因素较多，评价时不可能选取全部因子，所以，只能选取具有代表性的指标。（2）可操作性和实用性选取指标的数据可以通过统计、网站搜索、实际调查等途径获取，或通过一定的科学方法进行量化处理，同时，选取指标的可操作性还在于不能涉及国家敏感问题或不具有科学论证的方面。另外，城市生态风险评价是实践性较强的活动，对于省市县等不同的研究区域能够运用所选指标对城市生态环境进行合理定量的评价。（3）整体性和层次性由于生态系统是一个完整系统，所取指标时应体现系统的综合性，评价目标与评价层次有机结合形成一个层次鲜明的整体。同时，根据城市生态风险的复杂程度和具体需求将指标体系进一步分解为若干个层次，使指标体系合理、清晰。（4）前瞻性建立指标体系是一种手段，是对某种目的评价而服务，其评价因子要紧密联系山西省当前的具体实际问题，其评价结果要具有指导意义。与此同时，所选取的综合评价指标要既能反映出目前的发展现状，还要能过通过分析资源、社会经济以及环境等各要素过去和现在之间的联系，并能以此来预测未来的发展趋势。-13- 山西省城市生态风险评价3.1.2城市生态风险指标体系构建模型人是社会-经济-自然复合城市生态系统的重要消费者，因此，在进行城市生态风险评价中要充分体现人的主体地位。压力-状态-响应模型（PSR模型）综合考虑人与自然生态系统各因素间的因果关系，能更准确的反映城市生态系统各因素之间的关系。同时，[42]安全是风险的反函数，生态安全是生态风险的反面体现，进行城市生态风险评价时，[43]城市生态安全的指标体系也值得借鉴。PSR模型是城市生态安全较为常用的方法。因此，本文运用PSR模型构建城市生态风险评价框架（图3.1）。PSR模型中，压力指标表示造成生态环境问题的原因，状态指标用来衡量人类活动导致的自然环境状况变化；[44,45]响应指标则表示人类社会对生态系统变化的响应。图3.1城市生态风险评价模型框架Fig3.1Urbanecologicalriskassessmentmodelframework3.1.3城市生态风险指标体系的构建根据P-S-R的概念和指标体系原则，综合考虑目前国内外关于城市生态风险评价的各种方法，同时结合山西省实际城市生态环境质量状况构建4个层次的山西省城市生态风险评价指标体（表3.1）。第一个层次是目标层，主要是以城市生态风险指标作为总目标层，表明城市生态风险的总趋势。-14- 辽宁师范大学硕士学位论文第二个层次是项目层，主要以导致城市生态风险产生的原因及生态环境状态构成。本文以环境压力、环境状态、社会响应作为项目层的评价依据。第三个层次是因素层，因素层是对项目层因素的说明，本文主要包括压力中的人口、土地、经济和环境压力，环境状态中的资源、环境状态以及社会响应中的环境控污、经济投入和人文响应。第四个层次是指标层，指标层是指标体系汇总最基本的层面，本文基本上都是以直接度量的指标来构成，个别通过公式计算而得。表3.1山西省城市生态风险评价指标体系Tab3.1UrbanecologicalriskevaluationindexsysteminShanxiProvince目标层项目层因素层指标层2人口压力人口密度（人/km）人口自然增长率（%）城经济压力人均GDP（元）压力城镇居民总消费水平（万元）市2土地压力建成区面积（km）2人均拥有铺装道路面积（m/人）生烟尘排放量（吨）环境压力态暴雨频率单位生产总值能耗（吨标准煤/万元）风资源效应状态城镇居民生活用水量（万m³）险环境效应空气质量达标（API＜100）天数（天）评建成区绿化覆盖率（%）生活垃圾无害化处理率（%）环境控污响应价生活污水集中处理率（%）响应经济投入响应第三产业占GDP（%）环保投资金额占GDP比例（%）人文社会响应拥有医院床位数（张）高等学校在校学生数（人）3.2权重的确定3.2.1数据处理基础数据来源于2004-2013年的《中国统计年鉴》、《山西省统计年鉴》、《中国城市统计年鉴》和2003-2012年山西省国民经济和社会发展统计公报。-15- 山西省城市生态风险评价由于城市生态风险评价体系中各指标单位、性质不同，因此在利用评价模型进行计算前要对原始数据进行标准化处理，一般利用以下公式进行数据标准化处理，其公式如下：XXmaxjYXXmaxmin（3.1）其中，Xj(j1,2,3,,)n为第i个指标的实际值，XXmax,min分别为评价指标的最大值和最小值，Y是原始数据标准化处理后的标准值。3.2.2权重的确定指标权重表示评价指标之间的相对重要性，权重的多少直接影响到综合评价的结果，因此合理对指标赋值对于城市生态风险评价具有重要的作用。一般而言，根据原始数据来源的不同，指标权重确定的方法分为主观赋权法和客观赋权法两类。主观赋权法主要是专家基于经验主观判断而获得，常用方法有古林法，德尔菲法，层次分析法等，这类方法对于研究早期还较为适用，但客观性较差。客观赋权法是依据评价对象的指标值和标准值运用统计方法计算而得，客观性较强，常用方法有主成分分析法，离差法，均方差均策法等。基于此，本文选用客观赋权法中改进的熵值法计算各类时间段的各个指标权重（表3.2），具体权重计算步骤如下：熵值法为精度较高的客观赋权法，以下是改进的熵值法计算步骤：步骤一：计算第项指标下指标值的比重：（3.2）步骤二：指标的熵值算法（3.3）通过仿真实验，可以看出指标经过标准化后会出现0值，这样对0取对数会得到负无穷的极大值，所以本文将指标的熵值算法改进如下：（3.4）其中，为时间段数量。步骤三：评价指标熵权：-16- 辽宁师范大学硕士学位论文（3.5）其中，表示的是第项第个指标标准化后的数据。表3.2城市生态风险指标权重Tab3.2Urbanecologicalriskevaluationindexweight准则层指标层权重2人口密度(人/km)0.1231人口压力人口自然增长率(%)0.1231人均GDP(元)0.1255经济压力压力指数城镇居民总消费水平(万元)0.13580.44772建成区面积(km)0.1231土地压力2人均拥有铺装道路面积(m/人)0.1231烟尘排放量(吨)0.1267环境压力暴雨频率0.1231单位生产总值能耗(吨标准煤/万元)0.2520资源效应状态指数城镇居民生活用水量(万m³)0.24750.2214空气质量达标(API＜100)天数(天)0.2529环境状态建成区绿化覆盖率(%)0.2475生活垃圾无害化处理率(%)0.1675环境控污响应生活污水集中处理率(%)0.1678响应指数第三产业占GDP(%)0.1657经济投入响应0.3308环保投资金额占GDP比例(%)0.1666拥有医院床位数(张)0.1654人文社会响应高等学校在校学生数(人)0.16723.3生态风险评价模型3.3.1生态风险值计算[46][47]结合生态风险评价指标体系，利用熵值法确定指标权重，参考相关文献建立城市生态风险评价模型，如下：-17- 山西省城市生态风险评价PWZXWZXWZXP1P1P2P2P8P8(3.6)SWZXWZXWZXS1S1S2S2S4S4(3.7)RWZXWZXWZXR1R1R2R2R6R6(3.8)1222EIPSR3(3.9)其中：P、S、R和W、W、W分别代表压力、状态和响应的指数和权重；ZXPsRi是指标X标准化后的值，EI是生态综合风险指数，用于表示生态风险程度，其值越大，i则生态综合风险程度就越大。3.3.2生态风险分级按照上述模型统计出的基础数据即可算出各层的评价结果和生态风险值，参考相关文献，将城市生态风险分为5个等级（表3.3），从而确定各等级的城市生态风险水平[48-51]及特征。表3.3城市生态风险值与风险程度参照表Tab3.3Comparativetableofecologicalriskvalueanddegree生态风险值<0.2[0.2,0.4][0.4,0.5][0.5，0.7]>0.7风险程度低风险较低风险中等风险较高风险高风险生态环境较生态环境受生态环境受生态环境生态环境受到少受到破坏；到一定程度到很大程度基本未受较大程度破生态灾害较破坏，但生态破坏；生态功到破坏；生坏；生态功能少；生态系统功能基本上能几近崩溃；特征态灾害少；不完整；生态服务功能较可以维持；生生态灾害频生态系统灾害较多；受完善；生态破态灾害时有发；受干扰后服务功能干扰后恢复较坏后可以修发生；受干扰很难恢复和完善困难复后容易恶化重建-18- 辽宁师范大学硕士学位论文4山西省城市生态风险评价与分析4.1山西省城市生态风险各层次评价4.1.1压力指数利用公式3.6，得出山西省城市生态风险压力指数（图4.1）。2003-2010年山西省生态风险压力指数总体来说逐渐呈缓慢下降趋势，2010-2012年呈现快速增长的趋势，2003与2012年山西省生态环境所受到的风险压力指数增长了576.67%。其中，人均GDP指数、建成区面积呈现逐年稳步增长的趋势，工业烟尘的排放量呈现缓慢递增趋势，尤其是2010-2012年工业烟尘的排放量后呈现快速增大的趋势，其余指标增长趋势不明显（图4.2）。由此说明，2003-2012年山西省城市生态风险的压力主要来源于社会经济的发展和环境污染。图4.12003-2012年山西省城市生态风险压力指数Fig4.1Urbanecologicalriskpressureindexfrom2003-2012inShanxiProvince利用公式3.6计算2003-2012年山西省各地级市城市生态风险压力指数（附表），在此仅选取2003、2008、2012年的数据进行比较分析。总体来说，2003年、2008年和2012年的山西省各市压力指数均呈现增长的趋势(图4.3)。2003年朔州市、阳泉市和大同市压力指数位列前三，而忻州和长治市压力指数值较小，长治市压力值最小为0.126；2008年阳泉市处于高风险，吕梁市、晋中市、晋城市和大同市处于较高风险，-19- 山西省城市生态风险评价其中阳泉市的压力值最大为0.722，而太原市、临汾市和长治市等市处于较低风险，太原市压力值最小为0.192；2012年阳泉市、大同市和朔州市处于高风险，尤其是阳泉市压力指数值达0.824，而太原市在全省各级市中保持压力指数值最低，分别为0.198。纵观三年各地级市压力指数的变化可知，从2003年至2012年山西省各级市中阳泉市、朔州市处于高风险，压力指数值呈现快速增长的趋势并且指数值一直偏高，而太原市、临汾市压力指数值增长缓慢并且指数值一直偏低。图4.22003-2012年山西省城市生态风险压力各指标指数Fig4.2Urbanecologicalriskpressureindexforeachindicatorfrom2003-2012inShanxiProvince图4.32003-2012年山西省各市城市生态风险压力指数Fig4.3Municipalurbanecologicalriskpressureindexfrom2003-2012inShanxiProvince-20- 辽宁师范大学硕士学位论文4.1.2状态指数生态风险的状态指数表明生态风险的动态效应值。利用公式3.7计算山西省状态指数。2003-2012年山西省生态风险状态指数呈现先增长后下降的趋势，先由2003年的0.598增大至2008年的0.675，后又下降至2012年的0.539（图4.4）。状态准则层包括资源效应和环境状态两个要素系统，二者的生态系统指数值相对稳定，除单位生产总值能耗和空气质量达标天数波动幅度比较大以外，居民生活用水量、建成区绿化覆盖率均呈现平稳趋势（图4.5）。由此说明，2003-2012年山西省城市生态风险状态比较良好。生态风险状态指数保持稳定可以看出山西省对城市环境保护社会和谐发展等方面的坚持和继续改善的努力。坚持“保护优先、预防为主、防治结合”的方针，是从根本上遏制生态环境恶化的根本措施。山西省实施清洁生产加快老企业治理步伐，山西省单位生产总值能耗由2003年的4.08吨标准煤/万元降至2012年的2.688吨标准煤/万元。同时，政府将环境质量、生态恢复可持续发展等硬性长远指标纳入考核内容，将注意力从关心指标工作转移到环境质量上来，城市空气质量达标天数逐年增多，由2003年的329天增至2012年的349天。图4.42003-2012年山西省城市生态风险状态指数Fig4.4Urbanecologicalriskstateindexfrom2003-2012inShanxiProvince-21- 山西省城市生态风险评价图4.52003-2012年山西省城市生态风险状态各指标指数Fig4.5Urbanecologicalriskstateindexforeachindicatorfrom2003-2012inShanxiProvince利用公式3.7计算2003-2012年山西省各市生态风险状态指数（附表），2003、2008、2012年山西省各市生态风险状态指数值除长治市、临汾市出现小幅度提高以外，其他各市均呈现增长的趋势。2003年太原市、临汾市和长治市状态指数位列前三，分别为0.272、0.267、0.197，其中太原市状态指数值最高，而朔州市、阳泉市、大同市状态指数值最低，分别为0.082、0.086、0.073（图4.6）。2003年，大同市位列全国十大污染严重城市，空气质量达二级以上标准的只有52天，虽煤炭资源丰富，但环境严重污染，煤灰弥漫，烟雾缭绕几乎成了大同过去的代名词。2008年，太原市状态指数值最高，临汾市、晋中市、长治市和忻州市状态指数值较高，分别为0.265、0.261、0.159，而阳泉市、晋城市、吕梁市、运城市、朔州市和大同市状态指数值较低。2012年，太原市依然状态指数值最高为0.368，大同市状态指数值位居第二，除运城市和临汾市外其他城市均处于较低状态，朔州市、忻州市状态指数最低，其中忻州市指数值最低为0.097。通过2003、2008、2012年山西省各市状态指数值可以发现，状态综合指数值与压力综合指数值呈相反的发展趋势，人类活动对生态系统造成的压力越大，生态系统的状态越不好，状态的综合指数值就越小，太原市、临汾市3年总体均位居状态综合指数的前3位，而朔州市和阳泉市总体来说3年状态综合指数值偏低。-22- 辽宁师范大学硕士学位论文图4.62003-2012年山西省各市城市生态风险状态指数Fig4.6Municipalurbanecologicalriskstateindexfrom2003-2012inShanxiProvince4.1.3响应指数社会响应指数描述了减缓生态风险措施的大小。利用公式3.8，得出山西省城市生态风险响应指数。总体来说，2003-2012年山西省城市生态风险社会响应指数呈现逐步上升的趋势（图4.7）。响应准则层包含人文社会响应、经济投入响应和环境控污响应三个要素。虽然城市生态风险的社会响应各要素指数均呈上升趋势，但上升趋势却略有不同，人文社会响应系统指数平均值为0.147，而经济投入响应系统和环境控污响应系统指数值较低，经济投入响应系统指数平均值为0.043，环境控污响应系统指数平均值为0.046。其中生活垃圾无害化处理率、生活污水集中处理率和高等学校在校学生数增长趋势较为显著，同比增长235.89%（图4.8），由此说明，随着城市环境压力的逐年增大，山西省环境保护工作积极倡导“环境优先，以人为本”的理念，政府逐步提高对环境控污处理的重视程度和和社会增加对环境问题的关注程度。-23- 山西省城市生态风险评价图4.72003-2012年山西省城市生态风险响应指数Fig4.7Urbanecologicalriskresponseindexfrom2003-2012inShanxiProvince图4.82003-2012年山西省城市生态风险响应各指标指数Fig4.8Urbanecologicalriskresponseindexforeachindicatorfrom2003-2012inShanxiProvince-24- 辽宁师范大学硕士学位论文利用公式3.8计算山西省各地级市社会响应指数（附表），2003-2012年山西省各地级市除长治市外社会响应综合指数均呈现整体上升的趋势（图4.9）。2003年山西省各市响应综合指数排名长治市位居第一，长治市处于高响应城市，其余各市响应综合指数较低，均处于较低响应和低响应。长治市处于高响应城市主要得益于长治市通过多年的治理，着重发展生态旅游业，开发太行山风光、炎帝文化、革命纪念地为主题的三大旅游产品，积极完善交通，服务等配套设施，建立休闲度假、农家乐等旅游方式。建设生态旅游产业，不仅使生态环境得到合理开发，而且吸收了大量的就业人口，使得长治市城镇化水平逐年提高。2008年山西省各市响应综合指数排在前两位的是太原市和长治市，而晋中市和朔州州市处于低响应。2012年山西省各市响应综合指数太原市响应指数最高，处于较高响应，阳泉市和大同市处于中等响应，而朔州市和晋中市处于低响应，且各市之间的差值有所拉大。图4.92003-2012年山西省城市生态风险各市响应指数Fig4.9Municipalurbanecologicalriskresponseindexfrom2003-2012inShanxiProvince4.2山西省城市生态风险综合指数评价（1）时间变化特征分析党的十五大以来，随着改革开放政策的不断推行和市场机制建设的不断完善，城镇经济的发展对人口和资源的拉动作用越来越强，而且由于中央政府对中部地区的扶持力度以及山西省对城镇发展的重视，山西省城市进入一个高速发展的阶段，由1998年的-25- 山西省城市生态风险评价31.03%增至2010年的51%。但同时随着城镇化的快速发展对生态环境造成一定威胁，本文基于PSR模型，利用公式3.9计算2003-2012年山西省城市生态风险指数。通过对山西省生态风险指数的分析，对山西省生态环境胁迫程度进行定量测定。2003-2012年山西省城市生态风险指数总体呈现缓慢增长的趋势，其中增长分为两个阶段，2004-2008年和2010-2012年（图4.10）。2003-2012年山西省生态风险指数总体平均值为0.336，整体上处于生态风中的较低风险，即生态环境较少受到破坏，生态系统服务功能较完善。但是，生态功能潜在风险较大，生态灾害时有发生，受干扰后容易恶化。随着城市的发展，2003-2012年山西省城市压力指数值基本呈现增长的趋势，尤其是2010-2012年增长较快，生态风险状态指数基本稳定，但与此同时社会响应力度加强，而且逐年增长。因此，在各项因子的综合作用下，山西省城市生态所面临的风险较低。图4.102003-2012年山西省城市生态风险指数Fig4.10Urbanecologicalriskeachfactorindexfrom2003-2012inShanxiProvince（2）空间变化特征分析利用公式3.9计算山西省各地级市城市生态风险综合指数。根据2003-2012年山西省各地级市城市生态风险综合指数，选取2003年、2008年和2012年3年的具体数据绘制山西省各地级市城市生态风险区域分布图（图4.11）。从区域分布来看，2003-2012年山西省各地级市城市生态风险区域差异明显，以太原为中心的周边地区生态风险值较高。2003年山西省各地级市生态风险状况处于低风险和较低风险两种，其中朔州市、阳泉市、临汾市和长治市处于较低风险，其余各市城市生态风险处于低风险状态。各地级市城市生态风险状况逐渐由2003年的低风险、较低风险向2008年的一般风险和较高风-26- 辽宁师范大学硕士学位论文险过渡，到2012年，全省各地级市生态风险总体表现为较高风险和高风险。其中，阳泉市和朔州市风险值最高。图4.11山西省各市城市生态风险区域分级图Fig.4.11ClassificationofurbanecologicalriskinShanxiProvince-27- 山西省城市生态风险评价4.3原因分析4.3.1区域经济发展生态风险变化与经济发展程度密切相关，一方面经济的发展造成污染物增加，从而对城市生态环境造成不同程度的影响；另一方面，经济发展为生态环境保护提供物质保障。随着经济水平的提高，政府加大环保投入力度，建立环境保护的物质屏障，并利用科学技术和宏观经济调控，改善生态环境。通过压力指数计算可知，经济发展是山西省城市生态风险压力指数不断上升的重要原因，人均GDP和城镇居民消费权重分别占压力指数的0.1255和0.1358。2003-2012年是改革以来全省经济发展最快、效益最好的时期之一，全省GDP年均增长32.2%（图4.12）。其中，第三产业占GDP的比重过小，而矿业工业增加值所占比重过大以及城镇化率不高。2012年，山西省实现生产总值12548.8亿元，同比增长56%，城镇居民人均可支配收入达18223.9元；同时，山西依托大企业、工业园区，加强企业联合重组，构建突出主营业务、规模效益明显、强大核心竞争力的大公司和大集团，其中太钢集团抓住机会成为全球规模效益特大的钢铁联合体。2012年，山西公路总里程达1965公里。经济发展突飞猛进的同时也对生态环境造成巨大压力，使经济与环境效应处于库伦兹曲线“倒U”型的顶点。图4.122003-2012年山西省GDP及增长速度Fig4.12GDPandGrowthRatefrom2003-2012inShanxiProvince-28- 辽宁师范大学硕士学位论文2003-2012年山西省整体经济发展水平提升外，各地级市社会经济发展水平也呈现区域差异性。结合压力指数、状态指数和响应指数可知，太原市和临汾市压力指数较低，而状态指数和响应指数均位居前列，而阳泉市和朔州市正好相反，压力指数值位居前列。太原市属于省会城市，2012年地区生产总值2080.13亿元，城乡居民年末储蓄余额2775.57亿元，均位居山西省11个地级市首位。同时，太原作为山西省老牌能源基地，经济转型开始较早，第三产业占GDP为52.74%。太原市和临汾市均是拥有山西高等院校较多的城市，也是科学技术较高的地区，能够运用先进的科技手段提高能源的利用效率，减少工业废水、SO2的排放量，经济投入响应提高，致使生态环境现状趋于稳定发展，增强生态环境的恢复程度。与其他城市相比，阳泉市、朔州市近年来经济发展快速，2012年，阳泉市和朔州市均是仅次于太原人均GDP较高的市，同时朔州是亿吨级产煤基地，阳泉阳煤集团是山西五大煤炭企业之一，煤炭行业的快速发展必然会促使经济快速发展，而且这些产业多偏重于重工业，资源消耗多，生产工艺落后，设备老化，环境污染严重，再加上朔州市、阳泉市政府片面追求经济效益忽视环境污染，导致朔州市、阳泉市生态环境压力增大。同时，根据2012年山西省节能任务分析可知，阳泉市、晋城市、朔州市和晋中市预警等级为一级，节能形势十分严峻，吕梁市和忻州市预警等级为二级，节能形势较为危险，其余市为三级，节能进展较有效果。朔州市、阳泉市在注重经济发展的同时生态环境遭受严重破坏，尤其是朔州市2012年工业烟尘排放量达70116吨，而与此相反的太原市、临汾市，随着城市化进程的加快，城市基础设施不断完善，实现城市生态系统可持续发展。4.3.2环境污染根据指标体系权重计算可知，工业烟尘的排放量权重比数占山西省城市生态环境压力的0.1267，压力指数权重比数占山西省城市生态风险的0.4477。同时，由压力指数分析可知，工业烟尘排放量呈现逐年增长趋势，近两年来增长快速，状态指数随着山西实行防治结合，全省状态指数呈现稳定发展，说明环境污染是影响山西省城市生态风险指数值变化的又一重要原因。山西省作为能源化工基地和煤炭资源的重要供应地，由于长期采集而又缺乏统筹管理和资源衰竭等原因，致使城市发展过程中造成水质污染、水资源破坏，引发地质灾害，威胁城市生态环境状况。据统计，1996年至今，山西省环境损耗价值总量已达1256.3亿元，其中，仅挖煤、炼焦、发电造成的环境损耗每年达57.71亿元，累计排放工业烟尘1976万吨，相当于全国平均水平的两倍之多。截至2012年，全省2拥有煤矿总面积8000多平方公里，煤炭地下采空区面积达5000km，土地塌陷面积5202km，空气污染指数逐年提高，其最终结果是对环境造成恶劣的影响。-29- 山西省城市生态风险评价5山西省城市生态风险管理对策通过构建山西省城市生态风险评价指标体系，对山西省生态风险状况进行分析，可知2003-2012年山西省城市生态风险指数总体呈现缓慢增长的趋势，各地级市生态风险区域差异较为明显。城市是高度自然-经济-社会复合的人工生态系统，需借助有效的生态系统管理制度整合城市生态系统。根据山西省生态环境实际状况与存在的问题，提出关于山西省生态风险管理的对策：5.1转变经济增长方式，发展循环经济随着经济的快速发展，山西省资源能源过度开发和利用，生态系统平衡受到威胁，环境污染恶化。2003-2012年山西省人均GDP从2003年的7435元增至2012年的33628元，经济快速发展的同时带来诸多的资源环境问题，工业烟尘排放量逐年增大，城市地表水功能区不达标。为了改变这种高耗能、高排放、高污染的发展方式，发展循环经济势在必行。2007年，山西省已被确定为循环经济试点省，但整体来说，全省实行循环经济尚处于探索阶段，与转型跨越式提升仍有一定的距离。因此，山西省要切实全面的展开循环经济，具体实施如下：（1）优化空间布局，打造园区承载平台。结合区域城镇发展状态以及工业化程度，着力打造重点工业园区，对全省现有的省级开发区进行改造，尤其注重大同-朔州循环经济圈与晋城-长治循环经济圈空间布局的优化，提高资源利用效率，强化土地集约利用、污染物集中处理和废物的综合回收利用。（2）研发核心技术，推进重点项目建设。着眼于发展高新技术产业，借助高等院校人才、技术等资源，加快技术改造，重点推进低耗能、高收益项目，开发配套项目，逐步实现产业集聚。5.2优化产业和能源结构，控制煤烟污染产业结构亦属于经济结构，产业结构的合理影响着经济发展水平的高低。目前，按地区生产总值来说山西省产业结构表现为第一产业占7.6%，第二产业占54.7%，第三产业占37.7%，产业结构整体呈现“二、三、一”的格局，第二产业相对稳定，第三产业快速发展，第一产业的比重下降较为显著。而第二产业的投资重点主要在于能源，因此，能源结构的合理性对山西省生态环境有着重要的作用。-30- 辽宁师范大学硕士学位论文5.2.1优化产业结构山西省作为能源大省，以煤炭为首的八大产业地位从未发生根本性动摇，这也使得目前山西省产业结构潜在问题和矛盾日益突显，因此，根据山西省实际情况，适度限制采掘业，引进高新技术是产业结构进行调整的首要突破口，逐步提高第一产业的科技含量，大力发展农副产品的高附加值，发展生态农业；同时，引进高新技术产业，重视知识型产业的发展，；深挖旅游产业潜力，提高山西产品的知名度，逐步扭转外商投资金额利用程度低、外贸经济发展缓慢的局面。5.2.2调整能源结构改革开放以来，依据当时的能源情况和国内经济、社会和科技等方面的需求，提出对能源结构调整实行办矿多元化的方针政策，从国家到省到乡镇，都投入到办矿的蓝海中，煤炭行业出现一片红海，基本上以国有大型煤炭企业为主体，地方煤矿共同发展。但是，由于当时政策门槛低，正规化的标准低，纷纷而起的煤矿曾达到10971座的峰值，并且其中大部分企业没有大型企业进行引导和技术支持的，导致山西省煤炭结构的特点为规模小，技术落后，不规范化，事故频发，政治腐败等一系列问题。面对如此严重的能源问题，山西省需采取以下措施来调整煤炭能源结构：实施关井、压产、整顿、关闭淘汰落后和改造升级。实现规模化经营和生产，升级煤炭产业链，比如发展以煤炭加工为主的电力、炼焦行业，以及高附加值的其他煤化工产业；其次，可以大力发展能源金融、电子商务等高新技术产业，实现经济转型，逐渐减少甚至取代以销售原煤发展经济的粗放经营模式，改变传统的商业模式，发展O2O的煤炭产业商业模式等。最主要的是需要强有力的制度和方针政策加以约束，出台相应的经济政策，鼓励创业，调整税收、银行利率等手段来帮助实现能源结构的调整。5.2.3控制煤烟污染通过对山西省城市生态风险评价可知，工业烟尘排放量过多是造成山西省城市生态环境压力增大的重要原因，而且这种情况并没有得到很好的治理，因此，控制煤烟污染成为了山西省城市生态环境可持续发展的现实选择。首先，政府应转变职能，加强行业管理，建立和健全大气污染工程设施和产品采购、调试、运行等全过程的责任追究体系；其次，加强太阳能、风能、地热能等可再生能源的利用强度，如像新建小区、住宅楼尽量实施集中供热，淘汰高耗能、高污染锅炉；第三，依靠科技进步，研发拥有自主知识产权的高新技术产品。-31- 山西省城市生态风险评价5.3提高城市居民的生态风险管理意识政府全面公开城市生态环境信息制度，通过网络、微信等方式加强与公众互动，使公众积极主动参与到城市生态风险管理对策的工作。同时，进一步通过广播、电视、报纸和互联网等多种媒体通道大力宣传环保意识，倡导生态价值观和绿色消费观，增加山西省全体人民保护生态环境与维护和谐生态的理念。-32- 辽宁师范大学硕士学位论文6结论与展望6.1结论在生态风险和区域生态风险理论研究的基础上，运用PSR（压力-状态-响应）模型建立城市生态环境评价指标体系，以山西省为研究对象，根据山西省城市生态环境特点建立评价指标体系，对2003-2012年山西省城市生态风险评价，主要结论如下：（1）通过文献借鉴法借鉴已有文献中的城市生态风险评价指标体系，结合对山西省城市生态环境面临问题的分析，基于P-S-R概念模型构建的城市生态风险评价指标体系分为四个层次，目标层、项目层、准则层和指标层，具体由18个指标构成。同时，按照生态风险评价模型统计出的基础数据并结合相关文献将生态风险度可以划分为5个等级，即较低风险、低风险、中等风险、较高风险和高风险。（2）根据城市生态风险综合对山西省城市生态风险综合指数进行指标体系和分析，2003-2012年山西省城市生态风险指数总体呈现缓慢增长的趋势。在各项因子的综合作用下，山西省城市生态所面临的风险较低。从区域分布来看，2003-2012年山西省各地级市城市生态风险区域差异明显，以太原为中心的周边地区生态风险值较高。各地级市城市生态风险状况逐渐由2003年的低风险、较低风险向2008年的中等风险和较高风险过渡，到2012年，全省城市生态风险总体表现为较高风险和高风险。其中，阳泉市、朔州市和晋城市出现高风险，以太原市为中心的西北部为较高风险。（3）通过对山西省城市生态风险各因素的变化特征显示，山西省生态风险压力指数总体呈现2003-2010年逐渐呈缓慢下降趋势，2010-2012年快速增长的趋势，各级市中阳泉市、朔州市压力指数值呈快速增长的趋势并且指数值一直偏高，而太原市、临汾市压力指数值增长缓慢并且指数值一直偏低。生态风险状态指数变化呈现先增长后下降的趋势，状态指数值与压力指数值呈相反的发展趋势，生态系统的状态越不好，状态的综合指数值就越小，山西省各地级市中太原市、临汾市总体均位居状态综合指数的前3位，而朔州市和阳泉市总体来说状态综合指数值偏低。生态风险社会响应指数呈现快速上升的趋势，各地级市响应指数长治市外均呈现整体上升的趋势。（4）通过分析可知，社会经济的发展和环境的污染是影响山西省城市生态风险的主要因素。山西省应当通过转变经济增长方式，发展循环经济，优化产业结构和能源结构，控制煤炭污染，提高城市居民的生态风险管理意识等手段不断降低城市生态风险指数，建设良好的城市生态环境和人居环境。-33- 山西省城市生态风险评价6.2展望（1）城市生态风险评价对整个社会发展有着指示性作用，对政策方针的决策有着实际的参考价值和理论意义，由于时间、水平以及能力的有限，本文仍需进一步深入研究和探讨。（2）由于每种评价方法都有其有优点，如何将各种评价方法的优点有机结合以及探索新的评价方法，使评价结果更为客观，还需要在以后的研究中进行更深层次的探讨。-34- 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山西省城市生态风险评价附录2003-2012年山西省各地级市压力指数城市2003200420052006200720082009201020112012太原0.1780.1750.1330.1250.1580.1860.1840.1920.1940.198大同0.4830.5340.5740.5960.6270.6980.7350.7310.7430.824阳泉0.6710.6910.5690.5770.5490.7220.80.9620.9030.972长治0.1260.1330.2460.2460.2460.1970.1960.2430.6150.668晋城0.4260.5770.5980.6020.5020.5840.530.5750.7070.749朔州0.6870.6750.6410.6150.620.5970.4860.6290.6460.794晋中0.1480.1490.1490.1640.1370.1930.1360.1430.1570.186运城0.3560.3180.4490.3970.3820.3610.2940.3360.3690.485忻州0.1490.1610.580.5630.3920.3790.1530.1160.5910.636临汾0.1660.1690.1650.1440.1330.1920.2870.2840.1410.156吕梁0.4570.5980.1230.1220.3390.5420.2550.3720.670.7612003-2012年山西省各地级市状态指数城市2003200420052006200720082009201020112012太原0.2720.2730.2880.2990.3870.3870.2490.1620.3970.368大同0.0730.0770.0730.0780.1280.1490.1520.1630.1840.279阳泉0.0860.1430.1190.1490.1210.1460.1210.1230.0850.121长治0.1970.1780.1420.1330.140.1590.1630.1470.1520.149晋城0.0870.1510.1550.0920.0990.1330.1320.150.1480.109朔州0.0820.1240.1220.1210.1270.1390.1540.1590.1360.145晋中0.1310.1380.1480.1350.1980.2610.1780.1810.1620.152运城0.1740.1470.1140.1140.1070.1060.0990.1110.1650.195忻州0.1470.1060.0850.0850.0860.0940.1010.1070.1120.097临汾0.2670.2670.2970.2970.2170.2650.2630.2670.2130.254吕梁0.1370.1210.1360.1360.1640.1590.1610.1640.1530.16-38- 辽宁师范大学硕士学位论文2003-2012年山西省各地级市响应指数城市2003200420052006200720082009201020112012太原0.2080.2710.4490.4460.4990.5080.5200.5310.5520.583大同0.0340.0360.0380.0400.2280.2530.2360.2400.2320.262阳泉0.0730.0860.0890.0890.0990.1710.1740.2310.2380.262长治0.4630.4620.4330.4310.4250.4810.2910.1340.1120.112晋城0.1270.1310.1430.1030.1190.1330.1330.1350.1540.158朔州0.0490.0460.0480.0510.0500.0560.0650.0670.0670.073晋中0.0230.0260.0320.0340.0210.0250.0320.0330.0330.035运城0.0280.0360.1720.1760.1770.1670.2110.1620.1780.195忻州0.0860.0850.0870.0880.0890.0890.0970.1310.1380.141临汾0.0050.0040.0040.0040.0050.0060.0060.0060.0060.006吕梁0.0650.0720.0780.0850.0880.0890.0830.0990.1040.121-39- 山西省城市生态风险评价攻读硕士学位期间发表学术论文情况[1]ZhangJuan,RenXuehui.AnEcologicalRiskEvaluationofLandUtilizationinDalian[A].Proccedingsof2014InternationalConferenceonConstructionandRealEastateManagement[C].ChinaArchitecture&BuildingPress,2014(9):1678-1684.-40- 辽宁师范大学硕士学位论文致谢时光飞逝，三年的研究生生涯终于要落下帷幕了。在这三年中，有收获的甜，有成长的泪，也有努力的苦，一个蜕变的我。道感谢，首先应该感谢的是我们敬爱的任学慧导师。从论文的选题、内容包括具体问题的分析老师都给予了无私的指导。还记得初次见导师，漂亮潇洒的着衣风格，干净利落的办事风格深深吸引着我，朝夕相处更发现，严谨治学的态度，一丝不苟的认真，都将成为我永远学习的榜样，师恩难忘！其次道感谢，谢谢我们任家这个大家庭，朝夕相处的师哥、师姐和师弟王菜林、陈树登，师妹赵露露、李明卓、宋英男、郭晓荣，尤其是要感谢我的好搭档安娜同学，三年来我们共同努力，互相学习，学术上思想的碰撞，生活上无微不至的关怀，精神上默默的鼓励，有你们的大家庭更温暖。再次道感谢，谢谢可爱的室友们及朋友们，无所不能的曹晓晨，细心体贴的曹阳，古灵精怪的田宇禾，排忧解难的马晓庆，以及赵沛、吴彤等等，三年来你们带给我无数的欢声笑语，无数的感动，无数次的陪伴，感谢你们对我做的一切，是你们让我的生活更加的丰富多彩。最后还要谢谢我的家人，每次在我最无助的时候总是想到有你们在身边，我就会重新鼓起勇气，坚强的走下去，每一次的快乐与开心，总想第一时间与你们分享，更要谢谢父母对我学业上的支持，还要谢谢男友王鹏飞在我论文写作过程中所付出的努力以及三年来对生活上无微不至的照顾。-41-
