区域生态环境综合评价

第二章　城市化发展的区域背景

工业革命以来，人类活动从根本上改变了地球表层的资源分布和环境状况，环境改变明显提高了人类福利，但也付出了巨大的环境成本。西北地区生态环境原生不稳定，经济发展水平落后，人口素质低下，掠夺性开发加剧了生态环境逆向自然演替速率，西北地区可持续发展严重受阻。为此，西北地区必须寻求一条全新的发展路径，把区域发展的生态代价和社会成本减少到最低限度，而实现这一目标的最佳途径莫过于城市化。

第一节　区域生态环境综合评价

生态环境是指在某一区域（或流域），复杂的生物群落及其所处的环境（包括大气、水、岩石等）相互依存和制约而形成的相对稳定和有组织功能的复杂系统。西北地区跨我国第一、二级阶梯，气候干旱，地势以山地、高原为主，自然地理条件本身对生态环境的“应力”或“胁迫”已较大地超出全国平均水平，人类活动规模与强度的与日俱增又叠加在原有尖锐的人地矛盾之上，发生放大和共振作用，使区域生态环境问题日趋严峻。

一、西北地区的主要生态环境问题

西北地区生态环境普遍脆弱，生态保护能力低下，局部虽有所改善，但总体仍在恶化，面临着一系列严重的生态破坏及退化问题，而且城市环境问题突出，污染治理水平较差，整体可持续发展能力低下。

（一）水土流失严重

根据水利部遥感调查，全国土壤侵蚀面积为492万平方千米，占国土面积的51.6%，其中有410万平方千米分布在西部地区，占全国总量的83.3%。西北地区水土流失非常严重，主要集中在黄土高原丘陵区，陕西、新疆、甘肃水力侵蚀面积都超过10万平方千米。其中，陕西省是全国水土流失最严重的省份之一，土地面积占全国的2.1%，但输沙量占全国总输沙量的18%，全省80%的耕地和70%的人口处于水土流失区；宁夏每年流入黄河的泥沙量约1亿吨，侵蚀模数大于5000吨/平方千米的严重水土流失面积达8234平方千米，均分布在宁夏南部的黄土高原丘陵区；甘肃水土流失面积达173487.02平方千米，占全省总面积的37.95%，每年输入黄河的泥沙量高达5.04亿吨^〔47〕。

表2-1　西北地区水土流失情况

资料来源：中国可持续发展研究组.中国可持续发展战略报告（2000）[M].北京：科学出版社，2001.171；国家环保局、南京环境科学研究院、中科院生态环境研究中心.中国生态破坏现状报告，1997.

对比西北地区的陕、甘、宁、青4省区1989～1999年10年水蚀面积的变化情况，可以看出，陕西、宁夏减少水蚀面积合计达4297.58平方千米。由于人为不合理的土地利用活动，甘肃省10年来水蚀面积增加了12433.17平方千米，青海省水蚀面积增加13076.70平方千米，两省合计，平均每年增加水土流失面积约2500平方千米。

表2-2　西北地区土壤水蚀面积遥感调查表（平方千米）

资料来源：刘昌明.西北地区水资源配置生态环境建设和可持续发展战略研究（生态环境卷）[M].北京：科学出版社，2004.

另据调查统计，黄河流域自新中国成立以来，已建成大中小型水库万余座，较大的有3505座。其中大型水库11座，总库容436.7亿立方米；支流水库3494座，总库容86.3亿立方米。由于黄土高原严重的水土流失，1950～1998年各类水库泥沙淤积量143.23亿吨，干、支流水库的淤积量分别占淤积总量的56.7%和43.3%。大量的入黄泥沙淤积下游河床，导致河床抬高，增加了洪水威胁。

（二）荒漠化加剧

根据《中国荒漠化报告^〔48〕，我国可能发生荒漠化的地理范围（即干旱、半干旱及亚湿润干旱区）的总面积为331.7万平方千米，主要分布在我国的西部和北部地区。在此范围内实际发生的荒漠化面积已达262.2万平方千米，占国土面积的27.3%，据研究，荒漠化的发展速度在逐年加快，20世纪50年代初至70年代中期，我国荒漠化土地面积年均扩大1560平方千米^〔49〕，年均增长率为1.01%；70年代中期到80年代中期，年均扩大面积2100平方千米，年均增长率为1.47%^〔50〕；而90年代以来我国荒漠化土地面积以每年2460平方千米的速度扩展，每年因荒漠化造成的直接经济损失达540亿元^〔51〕，间接经济损失是直接经济损失的2～8倍，甚至达到10倍以上^〔52〕。其中西北及内蒙古6省区是我国沙化最严重的地区，总面积达188万平方千米，占全国沙化面积的71.7%，新疆荒漠化面积为104.4万平方千米，荒漠化率最高，达86.07%；宁夏荒漠化率达75.98%，甘肃达50.62%，青海达33.6%，陕西达15.96%。由于土地荒漠化扩展，西部地区特大沙尘暴发生的次数迅速增加，50年代平均5次、60年代8次、70年代13次、80年代14次、90年代23次。

（三）水资源短缺

西北地区干旱少雨，水资源总量为2254亿立方米，其中地表水2150亿立方米，地下水不重复计算量104亿立方米。由于地区分布的不均匀性和较大的生态用水需求，可用于发展经济的水资源相当有限。经初步估算，合理的水资源可利用量大约占水资源总量的2/3左右。除伊犁河等国际河流有一定的开发潜力外，西北地区的水资源处于短缺状态，只有采取有效的节水措施与提高水资源的区域调配能力，才能够满足西北地区开发对水资源的要求。

西北地区水资源供需矛盾突出，在中等干旱年，城镇需水38.5亿立方米，农村需水636.8亿立方米，总需水675.3亿立方米，总供水616.5亿立方米，总缺水58.8亿立方米，缺水率达8.7%。从区域分布来看，新疆绿洲地区、陕西关中地区与甘肃河西走廊的石羊河流域，缺水程度较高；西北地区的大多数城市全年缺水，其中以乌鲁木齐和西安最为突出；大部分灌区春季缺水。资源型缺水与工程型缺水兼而有之，由于上中游用水量过大，用水效率偏低，使得多数内陆河下游缺水，甚至导致年内季节性断流，致使生态环境本来就十分脆弱的地区出现严重的退化问题。

例如，历史上塔里木河流域的9大水系均有水汇入塔里木河干流，尽管塔里木河上游三源流出山口的水量比较稳定，没有明显的减少，但源流区引水和用水比例日趋增大。据有关资料统计，新疆阿克苏河、叶尔羌河和和田河三源流的灌溉面积由1949年的35.12万公顷增加到1993年的77.66万公顷^〔53〕。源流区的水土资源开发和人工绿洲面积的扩大，必然导致向干流的供水量的减少以致无水供给干流。据研究，塔里木河源流区向干流区的供水量以3000万立方米/年的速度递减。塔里木河流域源流来水量不断减少，干流上、中游引水增加，下游来水量不断减少，尾闾湖泊逐渐干涸消失，断流河道逐步上溯，地下水位逐步下降，导致大面积绿洲衰亡。据新疆荒漠考察队资料，1958～1979年的20年间，塔里木河下游胡杨林面积减少了65%。柴达木盆地香日德河1995年断流；乌兰县都兰河当前流量只相当于50年代的60%左右；达布逊湖1958年面积为334.7平方千米，水深1.02米，而1988年湖面面积减少到200平方千米，水深不足0.5米。

表2-3　西北地区水资源分布

资料来源：国家科委“九五”攻关项目96-912课题资料.

表2-4　西北重点地区现状缺水情况（中等干旱年）

资料来源：国家科委“九五”攻关项目96-912课题资料.

（四）植被破坏严重

西北地区地处亚欧大陆腹地，远离海洋，大部分地区是干旱、半干旱气候，灌溉农业和稀少的植被勾勒出荒漠植被的景观特色。但是，山地的耸起和山地气候的形成为天然森林的发育提供了优良环境，形成了一定数量、独具特色的森林资源，它们主要分布在多年平均降水量大于500毫米的地区，包括秦岭北坡山地、黄龙山山地、六盘山山地、子午岭山地以及延安以南部分高原沟壑的阴坡和谷地；在黄土高原丘陵沟壑区则只零散分布于阴坡坡面上；青海省湟水流域地区残存着部分天然森林植被；甘肃、宁夏的森林主要分布于祁连山山脉、贺兰山的中、高海拔地区；而在新疆则主要分布在天山、阿尔泰山中高海拔山地上；降水量小的内陆河流域河流两岸有少量绿洲森林。西北地区共有林地面积2738.63万公顷，占本区土地面积的9%，其中有林地面积857.98万公顷，占林地面积的31.3%。由于多年来对山地森林的滥砍滥伐，西北4省区（除陕西外）的森林面积仅有400万公顷，只占全国森林总面积的3%，覆盖率为1.75%，大部分地区无生态屏障，森林的水源涵养功能以及防蚀固沙作用，受到很大削弱。

西北地区的草地主要分布在黄河、长江水系源头和上中游区，是我国重要的生态屏障。全区的草场总面积为12184.84万公顷，占全国草场面积的30.54%，占本区土地面积的40.05%，其中可利用草地面积为10258.39万公顷，占草地总面积的84.19%，天然可利用草地面积人均为1.28公顷，远高于全国0.29公顷的平均水平。但是由于过度垦殖和放牧，草地退化形态由点状、线状退化发展到带状、片状退化阶段，退化程度不断加剧，草原退化率（除新疆）大大高于全国水平，宁夏草原退化率高达97.37%，陕西为58.55%，甘肃为45.17%，草地退化成为西北地区土地荒漠化的主要类型区，约占80%。

表2-5　西北地区森林、草场资源概况（万公顷）

资料来源：孙成权，冯筠.中国西北地区资源与环境问题研究[M].北京：中国环境科学出版社，2001.63；中国可持续发展研究组.中国可持续发展战略报告（1999）[M].北京：科学出版社，2000.308～309.

（五）人工绿洲土壤盐渍化严重

绿洲农业生产的经济效益低下，经济增长依靠扩大种植面积、低投入、高耗水的粗放经营方式来维持。人工绿洲的扩大，加上无序的水资源开发利用，大水漫灌，不仅浪费了水资源，而且引起了绿洲土地盐渍化。例如，黑河流域中游地区不合理的灌排方式以及长期超采地下水，造成地下水矿化度增高，使地下水的水质恶化。据统计，20世纪80年代以来，酒泉有近6.67平方千米耕地因盐渍化十分严重而弃耕，1.33平方千米耕地处于低产。张掖、临泽、高台3县有盐渍化耕地面积约为153.3平方千米，占全县总耕地的20%。由于灌区洗盐排水、大量施肥、来水减少等原因，导致一些内陆河流域的河水矿化度增加，使河水的水质恶化。

（六）城市环境污染严重

日新月异的技术革命使人类生活质量得到前所未有的提高，但也给人类带来了难以磨灭的灾难，人类在享受现代文明的同时，却在呼唤农业文明时期的蓝天碧水，工业革命使人类陷入一种难以自拔的矛盾之中，既希望经济高速发展，又希望生态环境质量保持优良，然而二者的均衡点难以寻求。

表2-6　西北地区工业污染强度比较

资料来源：国家统计局.中国统计年鉴（2002）.中国统计出版社.

西北地区以煤为主的能源结构和以重化工业为主的工业结构造成了严重的大气污染、水体污染和固体废弃物污染，加之生产技术和工艺水平比较落后，污染治理水平低下，污染强度很高，西北地区单位附加值的污染排放量大大高于东部地区及全国平均水平。虽然从全国来看，西北地区的工业污染总量并不大，但由于大部分工业集中分布在少数中心城市，而城市又大多集中在相对低平的山间盆地和谷地，因而环境污染受特殊地形的影响，愈发严重，据1998年联合国卫生组织的一项报告，西北地区的兰州、乌鲁木齐属于全球空气污染最严重的10个城市之一。

（七）人地矛盾日益尖锐

1990年末，西北地区总人口为8818万，占全国总人口的7.1%；2001年末，西北地区人口达到9196万，占全国总人口的比重上升为7.21%。仅11年的时间，西北地区人口就增加了1178万，增长幅度为14.69%，平均每年增加107.1万人，年平均增长率为1.34%。同期，全国总人口的增长幅度为11.63%，年平均增长率为1.06%，西北地区的人口增长幅度比全国高3.06个百分点，年平均增长率高0.28个百分点。

人口过快增长严重影响了生存环境的稳定性，人地矛盾日益尖锐。西北地区现有耕地资源1825.4公顷，占全国耕地总量的14.13%，人均耕地均大于全国平均水平（0.103公顷），其中陕西0.139公顷，甘肃0.197公顷，青海0.135公顷，宁夏0.217公顷，新疆0.203公顷。但是人均耕地分布不均衡，有49个县（区）低于联合国粮农组织确定的临界值（0.05公顷），占西北地区县域的14.1%，其中43个县（区）的人均耕地不足0.033公顷。虽然西北地区是我国耕地后备资源最多的地区，现有耕地后备资源544万公顷，约占全国总数的48%，但主要分布在新疆的北疆山麓绿洲、伊犁谷地、南疆的塔里木河流域、甘肃的河西走廊、宁夏平原等地区，其开发受到干旱缺水和盐渍化的严重制约。目前除新疆外，人口严重超载，人地关系尖锐，半个世纪以来西北地区所形成的5万平方公里沙漠中的85%就是由于乱垦、过度放牧而造成的^〔54〕。

表2-7　西北地区人地关系状况

资料来源：中国资源信息编撰委员会.中国资源信息[M].北京：中国环境科学出版社，2000.145.

二、西北地区生态环境质量评价

（一）生态环境质量评价研究进展

生态环境质量评价是根据选定的指标体系和质量标准，运用恰当的方法评价某区域生态环境质量的优劣及其影响作用关系^〔55〕。它是一项系统性研究工作，涉及自然、人文等学科的许多领域，其中生态学、环境科学及资源科学的理论与方法对指导生态环境质量评价具有重要意义^〔56〕。

从研究方法来看，有学者运用层次分析法，模拟人脑对客观事物的分析与综合过程，将定量分析与定性分析有机结合起来进行生态环境质量评价^{〔57〕〔58〕}；美国的NWF环境质量指数和加拿大的“总环境质量指数”（EQI）等^〔59〕将监测点的原始监测数据统计值与评价标准之比作为分指数，然后通过数学综合来确定环境质量评定尺度，目前为了更好地体现生态环境评价的综合性、整体性和层次性，常用的是综合指数法；为了表现环境质量的精确与模糊、确定与不确定的特性，利用模糊评价法^{〔60〕〔61〕}、模糊聚类和层次分析相结合^〔62〕等建立了生态环境质量综合评价方法；人工神经网络B—P模型^〔63〕、物元评价法^〔64〕、评分迭加法^〔65〕、密切值法^〔66〕也被应用于环境质量评价。近年来，国内生态环境质量评价由静态转向动态^〔67〕；RS和GIS技术广泛地应用于生态环境质量综合评价^{〔68〕〔69〕}；景观生态学理论、空间异质性理论和空间尺度理论被引入生态环境质量评价中^〔70〕；生态系统服务功能^{〔71〕〔72〕}、生态系统健康^〔73〕及生态安全^{〔74〕〔75〕}成为生态环境质量评价的热点。

（二）典型地区生态环境质量评价

河西走廊介于内蒙古阿拉善高原和青藏高原之间，长约900千米，宽50千米～120千米不等，总面积为27.6万平方千米，行政区划包括武威、张掖、酒泉3个地区和金昌、嘉峪关两市，下辖20个县（市、区）。东西分别以大黄山、黑山为界，将走廊分成3个互不相连的内陆河流域区——石羊河流域、黑河流域、疏勒河流域，发育了武威—民勤、张掖—高台、酒泉—金塔、玉门—安西、敦煌等绿洲。

1.河西走廊生态环境现状

（1）水资源日渐短缺

河西地区多年平均河川径流量为72.6亿立方米，不重复地下水资源量为4.95亿立方米，两者合计为77.55亿立方米，人均地表水资源量为1570.8立方米，为全国的69.7%，每公顷耕地水资源量为10352.2立方米，仅相当于全国的35%。如果考虑黑河下游给额济纳旗的分水及林草灌溉，则人均及耕地实际拥有水资源量更低。据研究，河西走廊地区现状生态耗水26.54亿立方米，而最小生态需水量为32.88亿立方米，生态缺水约6.43亿立方米。

近年来，由于对祁连山水源涵养林的破坏以及全球气候变化，使得祁连山区雨量减少，海拔2790米的皇娘娘降水量由50年代的706.5毫米减少到70年代的603.7毫米，使从祁连山流出的56条河的出山总径流量从50年代的78亿立方米减少到目前的65亿立方米。

（2）土地荒漠化持续扩展，沙尘暴频发

河西走廊是甘肃省荒漠化土地的主要分布区，荒漠化土地面积达21.3万平方千米，占全省荒漠化总面积的75.3%，占河西5地市总面积的76.9%。其中黑河中游地区从1949年以来新增沙化面积82.14万公顷以上，约为该期间所发展耕地面积的4倍，盐化耕地面积达2.23万公顷，占中游总农耕面积的14.5%，在高台、临泽、金塔3县境内，沙漠化土地已达总土地面积的54.9%～64.3%，沙漠化景观是绿洲景观的1.2～2.5倍。

由于河西走廊大部分地区处于温带内陆干旱气候控制下，北部分布着腾格里沙漠、巴丹吉林沙漠和库姆塔格3大沙漠，东西风沙线长逾1600千米，主要风沙口共有846处，特殊的地理环境为土地荒漠化、大风和沙尘暴提供了环境条件，年大风天数平均为14～48天，历史上就是沙尘暴多发区和重灾区。近年来的人为破坏，导致土地荒漠化加剧，植被的屏障作用减弱，沙尘暴频发，近50年来河西地区共发生过6次特大沙尘暴，90年代以来几乎每年春天都发生严重的沙尘暴灾害。

（3）天然植被破坏、退化严重

据《河西志》记载，祁连山在两千年前约有6000万公顷天然森林，至50年代祁连山水源涵养林有55万公顷，到90年代末期，仅有29万多公顷，森林覆盖率为13.36%。由于超采，地下水位大幅度下降，使得流域下游的天然灌丛大面积退化死亡，其中黑河下游的胡杨林从40年代的5万公顷减少到目前的1.6万公顷，柽柳林从50年代的15万公顷减少到如今的10万公顷，致使1998年河西走廊的森林覆盖率仅为2.98%。

河西地区草场类型多、面积大，大部分属荒漠、半荒漠草原和戈壁草滩，生产能力有限，超载严重，一般都超载30%～50%，严重的超载100%以上，肃南县明花区超载达192.5%，导致河西地区草原大面积退化。

（4）人口压力大

河西地区平均人口密度为17人/平方千米，但由于人口并非均匀散布，而是集中分布于水热土条件优越的绿洲上，绿洲区的人口密度高达227人/平方千米，为甘肃省平均人口密度的4倍，全国的近两倍，例如，武威市人口主要集中在5020平方千米的绿洲内，绿洲区平均人口密度高达375人/平方千米，远高于联合国提出7人/平方千米的标准。

2.黑河流域概况

黑河流域位于河西走廊中部，介于98°～101°30′E，38°～42°N之间，隶属于3省（区），南以祁连山为界，北部与内蒙古相邻，西起嘉峪关，东至山丹定羌庙，是中国西北干旱区第二大内陆河流域。黑河从发源地至居延海，途经山地—绿洲—荒漠3种不同的自然地理单元，按照地貌分异，可明显地区分为上游祁连山地、中游走廊平原和下游阿拉善高原3个地貌类型。流域全长821千米，流域面积13万平方千米。

黑河上游属于青海省祁连县和甘肃省肃南县，为祁连山水源保护区，气候高寒阴湿，是整个流域内降水量最大、蒸发量最小的地区，植被生长良好，以草原畜牧业为主。但由于长期以来乱砍滥伐和不合理利用土地，造成森林带退缩，森林覆盖率下降，天然植被严重退化，生物多样性减少，水土流失严重。

中游属于甘肃省山丹、民乐、甘州、临泽、高台、肃州等区县，为人工绿洲农牧区，是甘肃省主要的综合农副产品基地，以灌溉农业经济为主。其中山丹、民乐为荒漠草原与旱耕农业亚区，以农牧业为主，既有旱作农业，又有灌溉农业；甘州、临泽、高台、肃州为高效绿洲农业亚区，是甘肃省乃至全国最重要的粮食生产基地。目前面临地下水位下降、土地沙漠化严重、沙尘暴频繁等生态问题。

下游属于甘肃省金塔县和内蒙古额济纳旗。其中甘肃省金塔县为走廊沙漠戈壁亚区，盐化耕地占耕地总面积的13.2%；内蒙古额济纳旗的三角洲地带为湖盆三角洲沙漠化地区，以荒漠牧业为主，降水极少，蒸发强烈，生态系统极其脆弱。目前面临土地荒漠化、盐碱化迅速扩张、绿洲萎缩、草场退化、湖泊干涸、水质恶化等生态问题。

3.黑河流域生态环境质量评价

（1）建立评价指标体系

以黑河流域生态环境质量的综合评价为目标，结合干旱区内陆河流域自然环境状况及主要生态问题，本文选取气候因子（权值0.2）、水资源因子（权值0.2）、土地因子（权值0.3）、植被覆盖因子（权值0.3）4组指标建立黑河流域生态环境质量评价指标体系。其中气候因子包括年降水量、干燥度；水资源因子包括降水资源量、人均水资源量、生态用水比例；土地因子包括土壤侵蚀比率、土地垦殖率；植被覆盖因子包括森林覆盖率、林草覆盖率。

（2）数据标准化

在上述指标体系中，有些指标与生态环境质量是正相关的，即该指标数据越大，则生态环境质量越高，如生态用水比例、年降水量、森林／林草覆盖率等指标；有些指标则与生态环境质量呈反相关关系，如干燥度、土壤侵蚀比率等。

对于正相关指标，其标准化公式为:

图2-1　黑河流域生态环境质量综合评价指标体系

对于负相关指标，其标准化公式为：

式中：Qi为i指标的标准化值；Xi为i指标的原始值；Xmax、Xmin为评价区内i指标的最大值、最小值。

（3）生态环境质量综合评价模型及结果

采用多级加权求和的方法来实现研究区生态环境质量的定量评价，其计算公式为：

式中：Qi为i指标的标准化值；Wi为i指标的权重；E为生态环境质量指数。

利用上述模型可计算黑河流域上游、中游、下游的生态环境质量得分。

表2-8　黑河流域生态环境质量

图2-2显示，黑河流域生态环境质量具有明显的地带性特点，沿河自上游向下游具有恶化趋势。生态环境质量最好的是上游地区，其次为中游的山丹、民乐，再次为中游的甘州、临泽、高台、肃州，最差的是下游的金塔和额济纳旗。

三、生态环境退化的原因

（一）生态环境的原生脆弱性

1.西北地区生态环境脆弱性

西北地区位于我国的季风边缘带和宁甘川滇梯度联结带，生态环境具有先天脆弱性，常伴有较大的环境变化梯度和环境灾害的积累，对于压力或冲击的恢复能力非常差。尤其是西北内陆河地区年平均降水量一般都在200毫米以下，年蒸发量却高达1000～2800毫米，植被生长受水分的影响，覆盖度低，生物多样性贫乏，天然生态系统极其脆弱。

图2-2　黑河流域生态环境指数沿河的变化

中国科学院可持续发展研究组根据地形起伏指数、地震灾害频率计算的地理脆弱指数，利用干燥度、受灾率计算的气候变异指数，利用水土流失率、水土变化率以及荒漠化率计算的土壤侵蚀指数都表明西北地区生态环境非常脆弱。

表2-9　西北地区生态环境脆弱性

资料来源：中国科学院可持续发展研究组.中国可持续发展战略报告（2000）.北京:科学出版社，2000.

另外，国家“八五”攻关项目“中国脆弱生态综合整治研究”根据一套含有11项指标的脆弱生态环境评价体系，对不包括京、津、沪和海南省的全国26个省区进行的定量评价结果显示，从东部到西部，生态脆弱程度呈明显加强趋势，西北地区新疆、陕西、甘肃、青海、宁夏都属于极强脆弱区，脆弱度分别为0.6537、0.6613、0.7821、0.8045、0.8352，成为全国生态环境最脆弱的省区^〔76〕。

2.典型地区生态环境脆弱性评价

（1）生态环境脆弱性评价指标体系

脆弱性是绿洲生态环境的基本特征。近年来，国内外对生态环境脆弱度的评价已有一些方法，本文针对绿洲这一特殊区域，结合绿洲的地缘性、维水性、脆弱性、演变性，从绿洲生态环境脆弱性的主要成因及生态环境脆弱性的主要结果表现出发，选取相关指标，并用专家咨询法给各指标权重赋值，制定了具有一定操作性与可比性的河西绿洲生态环境脆弱性评价指标体系。

表2-10　绿洲生态环境脆弱性评价指标体系及权重

上述指标中，实际年水资源量是决定绿洲兴衰的关键因子；≥10℃是反映热量充足与否的重要指标；干燥度是反映水热配置状况的指标，干燥度越大，生态环境越脆弱；土地垦殖率反映人口对土地资源的开垦利用状况；森林是绿洲存在的生态屏障；人口密度反映绿洲人口的承载状况，如果人口密度过高，超过了其承载力，将加剧生态环境的脆弱性；人均GDP、农民人均纯收入、人均工业产值、人均粮食、农业机械化动力反映绿洲经济发展水平；非文盲率反映绿洲社会发展水平。在该指标体系的12项指标中，干燥度、人口密度与生态环境脆弱度大小成正相关，其余10项指标与脆弱度大小成反相关。

（2）评价方法

建立了指标体系、确定了权重后，可用下式求取河西绿洲生态环境脆弱度，以此来反映河西绿洲生态环境的脆弱性程度。

式中，Xi为各指标初值化值；Wi为各指标权重；G为绿洲生态环境的脆弱度。

（3）评价结果

计算结果如表2-11所示。

表2-11　河西绿洲生态环境脆弱度

结合河西绿洲实际情况，可对各绿洲生态环境脆弱度进行分级，G≤0.5为轻度，0.5＜G≤0.6为中度，0.6＜G≤0.65为强度，G＞0.65为极强度。其中，金昌、民乐、玉门的生态环境脆弱性属于轻度，张掖、酒泉属于中度，其余地区都属于强度或极强度。

（二）掠夺性开发

大约在20万年前，西北地区出现了人类活动，人类所具有的危及自身生存的内在因素随着人口的增加和经济的发展在同步增长。然而，直到西汉时期，人类活动依然微弱，这些矛盾所产生的负面作用在早期还不足以威胁其缓慢发展的势头，环境变化的主导因子仍在自然界，其变化速度相对于人类社会而言比较缓慢。到了明清与民国时期，人口急速骤增及大规模的移民和屯垦戍边，使原先存在的矛盾无论从其规模上还是从其强度上，都达到了某种不可忽视的程度。同时，随着新的生产形态的不断涌现，所产生的新矛盾叠加在原有矛盾的基础上，起到“放大”和“共振”作用，使人类活动成了环境变化的主导因子，强烈冲击着脆弱的生态环境。

表2-12　西北地区人口压力指数

资料来源：中国可持续发展研究组.中国可持续发展报告（2000）[M].北京：科学出版社，2001.90.

建国后的50年里，西北地区人口激增，使人们对于资源的分享越来越贫乏，对于生存空间的分享越来越狭小，对于环境容量的占有越来越巨大，无论是人口密度、人均资源，还是人对于生态环境的应力都产生了累积式、渐进式的恶化，这些压力随着时间的延续，由不太显著的影响逐渐形成严重的威胁，人口对自然生态系统的压力超过其所能提供的生态承载力，导致西北地区资源耗竭、生态环境恶化、贫困发生率增高。

贫困作为一种社会现象，虽然它本身并不一定必然导致环境退化，但是贫困人口拥有的选择余地以及他们对外界压力和刺激的反应方式，即贫困人口的对应策略在很大程度上影响着环境演化。由于时间限度短暂加上可行的选择极少，贫困剥夺了穷人做出反应并采取行动的能力，在这种情况下，他们通过使用免费的公共财产或开放的资源试图补充稀缺的资源。在西北地区，贫困人口通常依靠简单劳动、传统农耕技术、小片贫瘠的土地以及对自然资源竭泽而渔似的掠夺式开发而生存，大部分地区陷入了“越垦越穷、越穷越垦”、“越生越穷、越穷越生”、“越脆弱越破坏、越破坏越脆弱”的三重恶性循环之中^〔77〕。可以说，贫困加速了生态环境恶化，致使西北地区可持续发展严重受阻。

表2-13　西北地区资源压力指数

资料来源：中国可持续发展研究组.中国可持续发展报告（2000）[M].北京：科学出版社，2001.117.

表2-14　西北地区生态脆弱性与贫困程度的相关分析

资料来源：胡鞍钢.西部开发新战略[M].北京：中国计划出版社，2001.215～216.

在西北地区，贫困和生态脆弱具有很强的相关关系^〔78〕。据研究，我国东、中、西部生态脆弱县占总县数的比例分别为29.8%、32%和47.1%，而贫困县数占总县数的比例分别为13.2%、23.5% 和44%，这说明生态脆弱与贫困之间存在着较强的相关性。从生态脆弱县是贫困县的概率来看，东、中、西部三个地区分别为0.233、0.414和0.699，也就是说，在西部地区每100个生态脆弱县中就有70个是贫困县，而在中部只有41个，东部只有23个；从贫困县是生态脆弱县的概率来看，东、中、西部分别为0.528、0.564和0.747，即在西部地区每100个贫困县中，就有75个是生态脆弱县，而在中部有56个，在东部有53个；在西北地区，生态脆弱县是贫困县的概率为0.8588，贫困县是生态脆弱县的概率为0.6148。

（三）气候变化的不确定性

气候条件是西北地区天然生态环境发育的宏观背景，而气候变化的趋势则在相当大的程度上影响着生态环境演替的方向。

表2-15　西北地区不同年代降水量（毫米）

资料来源：刘昌明.西北地区水资源配置生态环境建设和可持续发展战略研究（生态环境卷）.科学出版社，2004.305.

表2-16　西北地区不同年代年平均温度（℃）

资料来源：刘昌明.西北地区水资源配置生态环境建设和可持续发展战略研究（生态环境卷）.科学出版社，2004.305.

从上表中可以看出，除个别年份外，西北各省近40年来普遍呈增温变暖的趋势，20世纪90年代的年平均温度均要高于40年平均水平。20世纪90年代平均温度与60年代相比，甘肃、宁夏、青海、新疆分别增加了0.87℃、0.85℃、0.93℃、0.46℃、0.85℃，这些数据均高于全球平均值。与20世纪60年代相比，到90年代，新疆平均年降水量增加24毫米，增幅为20%；陕西省下降了100毫米以上，降幅达15%。虽然新疆地区降水量有所增加，但不可能从根本上改变西北地区干旱气候区的基本情况。

综上所述，西北地区人口迅速增加而造成的对脆弱生态系统的压力剧增以及由于人类工程性措施与非工程措施的不力而形成的水—经济—生态时空耦合及恶性循环机制，导致了西北地区生态环境问题的产生。

第二节　区域发展态势评价

可持续发展是一种全新的发展战略和发展观，自1987年世界环境与发展委员会（WECD）在其著名报告《我们共同的未来》中提出可持续发展概念以来，可持续发展就已经成为人类理想的一种发展模式和一种普遍的政策目标。作为一种全新的发展模式与政策目标，必须具有可操作性，要将它应用于区域发展的科学决策中，将可持续发展的理念变成现实的可操作的管理模式，需要对区域发展状况进行评价，定量测度发展的可持续性状态^〔79〕。

一、区域可持续发展态势评估指标

可持续发展评估研究是生态经济学研究的前沿领域，为了判断某种发展战略是否可持续，有必要设计这样一个指数，“这个指数由一些简单的数据组成，从而能够与GDP、道—琼斯指数一样在晚间新闻中出现，用这个指数来告诉人们，他们的环境是变好了还是变坏了”（Meadows）。对于决策者而言，这些指数可以作为是否可持续的信号，以避免不可持续的发展模式^〔80〕。

由于传统的国民经济核算指标GNP（及GDP）在测算发展的可持续性方面存在明显缺陷，为此，一些国际组织及有关研究人员从1980年开始就努力探寻能定量衡量一个国家或地区发展的可持续性指标。联合国开发计划署（UNDP）于1990年5月在其第一份《人类发展报告》中首次公布了人文发展指数（HDI）；1992年环境与发展大会后，建立“可持续发展指标体系”被正式提上国际可持续发展研究的议事日程，联合国可持续发展委员会（UNCSD）也于1995年正式启动了“可持续发展指标工作计划（1995～2000）”。随着可持续发展评估指标（体系）设计和应用研究的深入，可持续发展定量评估的各种指标体系不断提出，有涵盖可持续发展所涉及的社会、经济、环境和制度等四维问题的系统性指标体系；有主要侧重于一个方面可持续发展评估的指数，如社会发展类指标、经济发展类指标、生态环境类指标等^{〔81〕〔82〕〔83〕}。

（一）国际上代表性的可持续发展系统性指标体系

1.联合国可持续发展委员会（UNCSD）

该指标体系是1996年由联合国可持续发展委员会、联合国政策协调和可持续发展部（DPCSD）牵头，联合国统计局（UNSTAT）、联合国开发计划署（UNDP）、联合国环境规划署（UNEP）等组织和机构参与共同提出的可持续发展指标体系。

该指标体系分“社会、经济、环境、制度”四维，以“驱动力（Driving）—状态（State）—响应（response）”模式构建指标，指标间的逻辑性较强，尤其突出了环境受到胁迫与环境退化、破坏之间的因果关系，这从整个指标体系中对环境指标的倚重就可以反映出来。但是对于社会经济指标，很难显示其内在的逻辑性，即驱动力指标与状态指标之间没有必然的逻辑联系，而且指标的归属存在着很大的模糊性，指标体系的分解粗细不均，从整体上看指标体系的结构失衡，在反映可持续发展的行为本质中缺乏清晰的脉络。

2.经济与合作发展组织（OECD）可持续发展指标体系

OECD于1991年提出其初步环境指标体系，1994年出版了其核心环境指标体系。OECD可持续发展指标体系包括3类指标体系：①核心环境指标体系（OECD core set），约50个指标，反映了OECD成员国主要的环境问题，分为环境压力指标（直接或间接）、环境状况指标和社会响应指标，用于跟踪、监测环境变化的趋势。②部门指标体系（OECD set of section indicators），包括反映部门环境变化趋势、部门与环境相互作用（正面的与负面的）、经济与政策等3个方面的指标。③环境核算类指标，包括与自然资源可持续管理有关的自然资源核算指标以及环境费用支出指标；另外又在核心环境指标的基础上，遴选出了“关键环境指标”（key environment indicators），旨在提高公众环境意识，引导公众和决策部门聚焦关键环境问题。

3.瑞士洛桑国际管理开发学院国际竞争力评估指标体系

瑞士洛桑国际管理开发学院国际竞争力评估指标体系是针对各国的国际竞争力而言的。它通过国内经济实力、国际化、政府管理、金融、基础设施、管理、科学与技术、人力资本8个方面累计221个指标构成的指标体系来反映各国的国际竞争力情况。由于该指标体系中40%左右的是主观指标，所以难免受人为因素的强烈影响，导致评价的结果波动较大。

4.世界保护同盟（IUCN）“可持续性晴雨表”评估指标体系

世界保护同盟（IUCN）与国际开发研究中心（IDRC）于1995年提出了“可持续发展性晴雨表”（barometer of sustainability）评估指标及方法。该方法认为可持续发展是人类福利和生态系统福利的结合，二者相互依赖，并将其表述为“福利卵”，它提供了测量可持续发展状况的综合方法，可以在国际、国家、区域、地方尺度上应用。其不足之处在于，指标的权重化处理取决于研究人员而没有科学上共享的标准，计算过程复杂，不确定性明显。

5.联合国统计局（UNSD）提出的可持续发展指标体系

该指标体系是联合国统计局（UNSD）于1995年提出的。它是按《21世纪议程》中的问题——经济问题、社会/统计问题、空气/气候、土地/土壤、水资源、其他自然资源、废弃物、人类居住区、自然灾害9个方面的问题，以机构支持为经，以社会经济活动与事件、影响与效果、对影响的响应、存量与背景条件为纬，从4个方面来组织指标体系。该指标体系由于是基于对联合国“环境统计发展框架”的修改，对环境方面的反映较多，社会经济方面的反映较少，制度方面没有涉及，指标数量多且比较混乱，缺乏逻辑性。

（二）国际上代表性的社会发展类指标——联合国开发计划署（UNDP）“人文发展指数”（HDI）

HDI是联合国开发计划署（1990年）创立的著名指标，是一项以“预期寿命、教育水平和生活质量”三项基础变量所组成的综合指标，并得到了世界各国的赞同，但对指标变量的选择与计算仍有较多的争议。此外，人文发展指数更多地偏重于现状的描述与历史序列的分析，其预测和预报功能还有待改善。

（三）国际上代表性的经济发展类指标

1.世界银行“国家财富”和“真实财富”指标

世界银行于1995年提出了以“国家财富”来测量各国可持续发展能力随时间的动态变化。它认为可持续发展就是一个创造和保持财富的过程，它把国家财富分解为4个部分，即自然资本、人力资本、人造资本和社会资本，丰富了传统意义上财富的概念。在扩展资本概念的基础上，世界银行提出真实财富（genuine saving）和真实储蓄率（genuine saving ratio）的概念，作为国民经济发展状况和潜力的指标，真实储蓄就是扣除了自然资源损耗和环境污染损害后的一个国家的真实的储蓄。该指标强调了人类发展的主要方面的联系和当前的主要特征，提供了一种全面、动态评价人类发展的框架，与GDP相比，该指标体系从理论上能够更加准确地测量国家的真实财富和发展能力，其不足之处在于一些概念（如社会资本）的量化难以实现，而且对于资源损耗、污染损耗还需要更多的科学研究与数据支持。

2.真实进步指标（GPI）

研究人员早已认识到，GDP的增长并不与国家福利的变化密切相关，Daly和Cobb提出了可持续经济福利指数（ISEW），它将消费作为起点，在指标计算中考虑了一些环境和分配问题。后来，Cobb对ISEW进行了修正，重新命名为真实进步指标（GPI）。GPI账户核算内容包括个人健康状况、社会凝聚力、智力资本、经济繁荣以及自然资本和环境健康的可持续性，主要对GDP忽略的经济生活的20多个方面（主要是一些非市场的产品和服务）对经济发展的影响予以评估。GPI账户是对社会总福利（经济和自然环境）的综合评估，它考虑了对高的生活质量和可持续生活方式有贡献的福利的物理状况。其不足之处主要与统计数据、指标的权重处理以及集成为综合指标时的不足有关。

（四）国际上代表性的生态环境类指标

1.生态足迹（ecological footprint）指数

生态足迹（ecological footprint）指数是Rees et al.1992年以来提出和发展的一种直观而综合的评估可持续发展状况的指标模型。任何已知人口（某个个人、一个城市或一个国家）的生态足迹是生产这些人口所消费的所有资源和吸纳这些人口所产生的所有废弃物所需要的生物生产面积（biologically productive area，包括陆地和水域）。在生态足迹指数的计算中，各种资源和能源消费项目被折算为耕地、草场、林地、建筑用地、化石能源土地和海洋（水域）6种生物生产面积类型，均衡处理后的6类生态系统的面积加总计算即可得到生态足迹和生态承载力。生态足迹指数理论提供了关于自然资本的过度消费以及对一个国家和地区承载力的相应压力的清晰概念，该计算不需要大量数据，目前已成为一种测量可持续发展状况的简明而综合的指数。

2.生态系统服务（ecosystem services）指标体系

Constanza et al.1997年提出的生态系统服务（ecosystem services）价值评估指标体系，在将全球生物圈分为远洋、海湾、海草/海藻、珊瑚礁、大陆架、热带森林、温带/北方森林、草原/牧场、潮汐带/红树林、沼泽/洪泛平原、湖泊/河流、沙漠、苔原、冰川/岩石、农田、城市16个生态系统类型的基础上，将生态系统服务分为气体调节、气候调节、扰动调节、水调节、水供给、控制侵蚀和保持沉积物、土壤形成、养分循环、废物处理、传粉、生物控制、避难所、食物生产、原材料、基因资源、休闲、文化17个指标体系类型，开展了对全球生态系统服务价值的定量评估，其结果是目前全球的生态系统服务价值相当于同期全世界GNP的1.8倍。该研究首次全面揭示了全球生态系统的市场和非市场价值。

（五）中国科学院可持续发展指标体系

中国科学院可持续发展战略研究组按照可持续发展的系统学方向，设计了一套“五级叠加、逐层收敛，规范权重，统一排序”的可持续发展指标体系，依照人口、资源、环境、经济、技术、管理相协调的基本原理，对有关要素进行外部关联度及内部自洽的逻辑分析，并针对中国的发展特点和评判需要，把可持续发展指标体系分为总体层、系统层、状态层、变量层和要素层等5个等级。其中总体层表达可持续发展的总体能力，代表着战略实施的总体态势和总体效果，其他层则通过经济发展能力、社会发展能力、人口发展能力、资源发展能力、环境发展能力等来综合体现“可持续发展能力”的形成，全面反映生存、发展、环境、社会、智力5大支持系统对可持续发展能力的共同贡献。

二、西北地区发展态势评价

人类社会必须生存于生态系统的承载力范围内。从生态经济学的角度看，人类社会要取得发展的强可持续性，就必须维持自己的自然资产存量。然而，许多证据都表明，人类正在远离可持续性。为了将可持续发展理念变成现实的可操作目标，人类需要知道自己对自然资源利用的状况，需要度量发展态势。

（一）西北地区的生态足迹

生态足迹方法是一种将强可持续性转化为具体的指标来测量人类是否生存于生态系统承载力范围内的简单而综合的方法。加拿大生态经济学家William Rees和他的学生Wackernage在1992年提出用生态足迹的方法来衡量可持续发展。所谓生态足迹就是指能够持续地提供资源或消纳废物的、具有生物生产力的地域空间，它从具体的生物物理量的角度研究自然资本消费的空间测度问题，从一个全新的角度来考虑人类及其发展与生态环境的关系。

中国科学院寒区旱区环境与工程研究所的研究人员计算了西北地区的生态足迹^{〔84〕〔85〕〔86〕〔87〕}，得出西北地区的生态足迹都为赤字的结论。这表明西北5省的人口对生产性土地的需求都已经超过各省区的供给能力，发展面临严峻的挑战。其中，陕、甘、宁、青的人均生态足迹需求低于全球平均的人均生态承载力（约为2公顷/人），但都分别高于各自的人均生态承载力，因而4省区属于地方不可持续——全球可持续发展的地区；新疆的人均生态足迹需求不仅超过了全球人均生态承载力的平均水平，而且远远高于区内人均生态承载力，属于地方和全球均不可持续发展的地区。

表2-17　西北地区人均生态足迹（公顷/人）

注：化石燃料用地的供给是按吸收燃料化石所释放的CO2所需土地的方法计算，实际上人们并没有留出其用地；在生态足迹的供给合计中已经扣除了用于生物多样性保护用地的2%的面积；建筑面积的供给取世界水平.

图2-3　西北地区生态足迹盈（亏）比较

资料来源：陈东景，徐中民，张志强，程国栋.中国西北地区的生态足迹[J].冰川冻
土，2001，23（2）：164～169.

从图2-3可以看出，经济较为发达的陕西和较为落后的青海两省的生态足迹赤字较小，甘肃和宁夏居中，新疆的赤字最大，这与各省的生活消费方式和结构以及资源的产出水平有关（如新疆的能源消费明显高于其他4省区）。经过计算发现，西北5省区的单位生态足迹的GDP产出水平差别较大，陕西为3787.8元/公顷、宁夏为3478.9元/公顷、青海为2971.7元/公顷、甘肃为2780.0元/公顷、新疆为2728.1元/公顷。

（二）典型地区发展态势评价

绿洲作为西北地区典型的景观类型，其发展态势直接影响着西北地区的发展。

1.绿洲持续利用评价指标体系

由于受70年代以来国际上兴起的社会指标运动的影响，经济学者、环境学者、生态学者和社会学者对指标问题进行了大量的研究，提出了许多指标，其中有状态过程指标，有功能指标，也有属于复合型的指标，这些指标可以归纳为两大类：一类是综合性指标，一类是单要素指标。本书在建立绿洲持续利用评价指标体系过程中，力求使其具有解释功能、评价功能和预测预报功能，根据科学性、整体性、综合性、层次性、可操作性、动态性及前瞻性原则，从绿洲PRED系统各子系统出发，建立了资源环境因子、经济因子、人口与发展因子三个一级指标，并在一级指标下分别建立了二级指标，组成了绿洲持续利用评价指标体系。

表2-18　绿洲持续利用评价指标体系

2.评价模型

本书建立的绿洲持续利用评价指标体系属于综合性指标体系，为使评价的可操作性加强，采用协调度模型进行求算和评价。该模型由两个子模型组成，一为功效函数模型，一为发展度函数模型。

1）功效函数模型

综观上述指标体系，可发现各指标量的变化对系统有序度有两种功效，一种是正功效，即随着指标量的增大，系统有序度趋于增加，我们称该类指标为良性功效指标；一种是负功效，即随着指标量的增大，系统有序度趋于减弱，该类指标可称为恶性功效指标。在绿洲持续利用评价指标体系中，Si（i＝1, 2, 3,…, 14）为评价体系；Xi为各评价指标的现状值；Ai为各评价指标的目标值，即上限；Bi为各评价指标的下限。

其功效函数可表达为：

上式中，F（S i）为S i指标的功效值。

2）发展度函数模型

上式中，G为绿洲系统持续发展度，G∈（0,1）；W（Si）为Si指标的权重。当G≥0.8时，系统处于高度持续发展状态；0.6≤G≤0.8时，系统处于比较协调发展状态；0.5≤G≤0.6时，系统处于基本协调发展状态；G≤0.5时，系统处于非持续发展状态。

3.民勤绿洲持续利用评价

处于石羊河下游的民勤绿洲是典型的荒漠绿洲，位于102°45′～103°55′E、38°20′～39°10′N之间，总面积约8351.94千米。西北东三面被巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠包围，南靠武威。全区由低山丘陵、平原和沙漠3种基本地貌类型组成，其中冲洪积平原是绿洲主体，是本区的农林牧业生产基地。本区属温带大陆性干旱气候，光照充足，热量丰富，雨量少，温差大，风大沙多，气候干燥。

采用层次分析法，可求得民勤绿洲持续利用评价指标体系中各因子的权重：资源环境因子为0.4、经济因子为0.25、人口与发展因子为0.35。根据各指标的功效值F（Si）及其权重W（Si）,可计算出各因子的协调度：资源环境因子发展度G1=0.5282、经济因子发展度G2=0.6217、人口与发展因子发展度G3=0.3885，总发展度G=0.5027。

经过上述计算可知，民勤绿洲资源环境因子处于基本协调发展状态，经济因子处于比较协调的发展状态，而人口与发展因子则处于极不协调状态，使得民勤绿洲系统持续利用处于基本协调发展状态。

综上所述，西北地区城市化发展的区域生态背景极其脆弱，人们对自然生态系统所提供的产品和服务的需求已严重超过了其供给，掠夺性开发引发的生态环境问题已成为该地区最基本的生存与发展问题。这就决定了西北地区的城市化路径选择必须考虑其脆弱的生态环境。

【注释】

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