2016-2021年乌鲁木齐市城市生态环境质量状况评价及分析.pdf

2024 年 3 月伊犁师范大学学报（自然科学版）Mar.2024第 18 卷 第 1 期Journal of Yili Normal University（Natural Science Edition）Vol.18 No.120162021年乌鲁木齐市城市生态环境质量状况评价及分析张文蕾1，张燕1，张丽英2*（1.新疆维吾尔自治区乌鲁木齐生态环境监测站，新疆 乌鲁木齐830011；2.新疆轻工职业技术学院 电气技术分院，新疆 乌鲁木齐830021）摘要：基于城市生态环境质量评价体系，计算分析了乌鲁木齐市20162021年（“十三五”初到“十四五”初）城市生态环境质量指数（CEI），并结合灰色关联分析法测算CEI与3个指数、16项分指标之间的关联程度，结果表明：20162021年乌鲁木齐市CEI在64.2368.47之间，级别均属于一般；这六年来CEI虽缓慢但持续稳步增长，且2021年相较于2016年增长4.24，表明这六年以来乌鲁木齐市城市生态环境质量明显变好，这是“十四五”生态环境保护工作的良好开端；通过灰色关联性分析，证实了CEI与3个指数、16项分指标之间有较强的关联性，3个指数中的环境质量指数、16项指标中的空气质量达标率是衡量这六年来乌鲁木齐市生态环境质量变好的关键原因.关键词：乌鲁木齐市；CEI；灰色关联分析中图分类号：X826文献标识码：A文章编号：2097-0552（2024）01-0055-070引言引言城市是一个由生态环境、社会和经济三个子系统耦合而成的“人-地”复杂统一体，既是大型的人类聚集地，也是各种自然资源最主要的消耗地1.在当下以经济发展为重要标志的城市化进程中，生态环境作为城市经济社会发展建设的物质载体，出现了各种生态环境问题，并日益突出，引起广泛关注2-3.因此，评价城市生态环境的现状及发展趋势，对于调节城市生态环境、协调人与生态关系、促进城市生态文明建设有着重要的意义4.城市生态环境质量评价是度量城市生态环境对人类生存和发展适宜程度的指标5.近些年来，国内诸多学者基于不同方法开展生态环境质量评价，如李文慧等6基于生态环境质量模型和灰色关联分析对广东深圳市进行评价，张仙等7基于GIS和RS对宁夏银川市城市生态环境质量进行评价，黎慧等8基于GIS和AHP对安徽安庆市进行评价，乔敏等9基于RSEI模型对北京市进行评价，徐国金10基于DPSIR模型对山东青岛市进行评价，李汉卿等11基于层次分析法对安徽淮南市进行评价，田艳芳等12基于熵值法对上海市进行评价，等等.由于大部分评价方法存在衡量标尺各异、方法繁杂、数据获取难度大等因素，目前仅局限于典型区域试验研究.而由原环境保护部发布的 生态环境状况评价技术规范（以下简称 规范）13中的城市生态环境状况指数（CEI，以下简称CEI）来评价地级（含）以上城市辖区生态环境状况及变化趋势，作为国标推收稿日期：2023-02-16作者简介：张文蕾（1991），女，硕士，工程师，研究方向：生态环境监测.*通信作者：张丽英（1987），女，硕士，研究方向：新能源.伊犁师范大学学报（自然科学版）2024年荐的方法，适用范围广，指标简明扼要，易获取，计算也较简便.乌鲁木齐市作为我国向西开放的关键城市、第二亚欧大陆桥中国西部的主要枢纽、丝绸之路经济带上的重要节点，目前对该区域城市生态环境质量评价的相关研究却很少.基于此，本文尝试以乌鲁木齐市为研究对象，以 规范 中CEI的计算为评价方法，对乌鲁木齐市20162021年（“十三五”初至“十四五”初）的城市生态环境质量的变化进行研究，并基于灰色关联分析其对应的指数和分指标与CEI之间的关联性，以期能够对乌鲁木齐市城市生态文明建设等提供依据.1概况概况乌鲁木齐市是新疆的首府，位于天山山脉中段北麓、准噶尔盆地南缘，地理坐标在E 86378858，N4245 4408内，市区东、南、西三面环山，北部为平原，平均海拔800 m，2021年土地利用类型如图所示；属中温带半干旱大陆性气候，年均降水236 mm；现辖7区1县、3个国家级开发区和1个综合保税区，总面积1.38万 km2，2021年建成区530.30 km2；2021年底常住人口407万人，城镇人口占96.1%14.图 12021年乌鲁木齐市土地利用类型图2研究方法研究方法2.1城市生态环境状况指数本文基于 规范 中对CEI的评价体系来评价乌鲁木齐市城市生态环境的质量状况，具体计算公式为：城市生态环境状况指数（CEI）=0.40环境质量指数+0.20（100-污染负荷指数）+0.40生态建设指数这3个分指数共涵盖18个指标，具体计算公式为：环境质量指数=0.35 A1 H1+0.20 A2 H2+0.20 A3 H3+0.10()100-A4 H4+0.05()100-A5 H5+0.10()100-A6 H6,污染负荷指数=0.20 A7 H7+0.20 A8 H8+0.20 A9 H9+0.10 A10 H10+0.20 A11 H11+0.10 A12 H12,生态建设指数=0.20 A14 H14+0.20 A15 H15+0.20 A16 H16+0.20 A17 H17+0.20 A18 H18.上述公式中的Hi表示各分指数指标，Ai表示Hi的归一化系数，具体见表1.56张文蕾等：20162021年乌鲁木齐市城市生态环境质量状况评价及分析第1期表 1城市生态环境评价指标一览表评价分指数环境质量指数污染负荷指数生态建设指数指数分指标（Hi）空气质量达标率水质达标率集中式饮用水源地水质达标率区域环境噪声平均值交通干线噪声平均值城市热岛比例指数化学需氧量排放强度氨氮排放强度二氧化硫排放强度烟（粉）尘排放强度氮氧化物排放强度固体废物排放强度总氮等其他污染物排放强度生态用地比例绿地覆盖率环保投资占GDP比例城镇污水集中处理率城市垃圾无害化处理率权重0.350.200.200.100.050.100.200.200.200.100.200.10待定0.200.200.200.200.20类型正正正负负负负负负负负负负正正正正正归一化系数参考值（Ai）1001001001.66389351081.3477088949222.67697809530.16198704102.39105600650.06738900630.25359333320.13984668420.0749894283待定100171.0278775418.5528756957100100本文结合实际情况，选取除城市热岛比例指数、总氮等其他污染物排放强度指数以外的16项指数进行计算.2.2城市生态环境质量分级结合上述计算，即可计算出CEI值.根据 规范，将CEI划分为5级，具体如表2所示.表 2城市生态环境质量指数分级级别指数描述优CEI80城市生态环境优良，各系统协调发展，污染控制和生态建设工作有效良70CEI80城市生态环境良好，各系统协调性较好，城市生态建设程度较好一般60CEI70城市生态环境一般，各系统基本能协调发展，城市生态建设程度一般较差50CEI60存在明显的生态环境问题，需要大力加强环境保护和生态建设差CEI50生态环境问题突出，城市生态环境恶劣2.3城市生态环境质量变化分级将根据不同年份与基准年份CEI作差值运算，计算出|CEI|.根据 规范，将|CEI|划分为4级，具体如表3所示.表 3城市生态环境质量变化度分级级别变化值描述无明显变化|CEI|1城市生态环境状况无明显变化略微变化1|CEI|3如果1CEI3，则城市生态环境质量略微变好；-1CEI-3，则城市生态环境质量略微变差明显变化3|CEI|8如果3CEI8，则城市生态环境质量明显变好；-3CEI-8，则城市生态环境质量明显变差显著变化|CEI|8如果CEI8，则城市生态环境质量显著变好；如果CEII-8，则城市生态环境质量显著变差57伊犁师范大学学报（自然科学版）2024年2.4评价指标的标准化处理在进行灰色关联分析之前，为了消除因不同计量单位、指标方向的因素对指标综合计算的影响，使多指标体系的评价符合系统性、可行性和相对独立性，需对其数据进行标准化处理，即将数据去量纲化后变换至0,1区间内.如体系中指标存在正负，需将负向指标正向化，具体如下：正向指标标准化处理公式：x=a-aminamax-amin,负向指标标准化处理公式：x=amax-aminamax-amin.式中x为某项指标标准化后的值，a、amax和amin分别为该项原始指标中的现值、最大值和最小值.2.5灰色关联分析本文采用灰色关联分析方法来分析CEI与3个分指数、16项指标之间的关联程度.灰色关联分析的实质是对反映各因素变化特性的数据序列所进行的几何比较，具体是通过对因素之间的关联曲线进行比较得到度量因素之间的灰色关联度15-17.在某一灰色系统中，设有m年n个评价指标，经过上述标准化处理后，得到x1()t,x2()t,.,xn()t的n个比较数列和参考数列y()t，其中t为指标个数，且t=1,2,.,m，那么因素xi()t对y()t的关联系数i()t的计算公式为：i()t=minimint|y()t-xi()t+maximaxt|y()t-xi()t|y()t-xi()t+maximaxt|y()t-xi()t,其中为介于0,1区间上的灰度，通常取0.5.在此基础上即可计算出xi对y的关联度ri：ri=1nt=1ni()t.2.6数据来源本文计算所涉及的数据均来自于 2022年乌鲁木齐市统计年鉴18及20162021年间乌鲁木齐市的生态环境监测数据、环境统计数据等.3结果与分析结果与分析3.1城市生态环境质量变化乌鲁木齐市3个分指数和CEI的计算结果如图2所示.20162021年间，乌鲁木齐市的CEI在64.2368.47之间，其中环境质量指数为59.3766.62，污染负荷指数为0.240.57，生态建设指数为51.4055.34.根据表图2可知，乌鲁木齐市在这六年间的城市生态环境质量评级为一般，表明乌鲁木齐市各系统基本能协调发展，且城市生态建设程度一般.细看20162021年间乌鲁木齐市CEI的变化，可以看出其呈稳步上升趋势，这标志着乌鲁木齐市城市生态环境不断优化.2021年度乌鲁木齐市城市生态环境状况指数（CEI）为68.47，相较于2020年的66.52，指数增长1.95，表明城市生态环境质量略微变好；相较于2016年，指数增长4.24，表明乌鲁木齐市城市生态环境质量明显变好.此外，从图2中还可以看出，对于3个分指数而言，近6年来乌鲁木齐市环境质量指数增加了7.25，尤其58张文蕾等：20162021年乌鲁木齐市城市生态环境质量状况评价及分析第1期是2020年到2021年增加更为明显，表明乌鲁木齐市城市环境状况有一定改善；生态建设指数在20162018年增势较为明显，2018年后波动较小；污染负荷指数在0.240.57之间波动.图 220162021年乌鲁木齐市城市生态环境质量变化情况3.2灰色关联分析为进一步细究3个分指数及18项指标与CEI的关联，本文结合灰色关联分析的相关计算要求，以CEI为参考数列，分别以3项分指标和16项指标作为比较数列，在对数据进行标准化的前提下开展后续计算，计算结果见表4.从表4中可以看出，20162021年3个分指数与CEI之间的相关联度在0.440.74之间，且关联度为环境质量指数生态建设指数污染负荷指数.16项指标与CEI之间的关联度在0.490.95之间，其中关联度在0.70以上的有环境质量指数中的空气质量达标率、水质达标率和集中式饮用水水质达标率，生态建设指数中的生态比例用地和城镇污水集中处理率，以及污染负荷指数中的SO2的排放强度.表 4城市生态环境状况评价各评价指标的灰色关联度结果一览表指数环境质量指数污染负荷指数生态建设指数分指标空气质量达标率水质达标率集中式饮用水源地水质达标率区域环境噪声平均值交通干线噪声平均值化学需氧量排放强度氨氮排放强度二氧化硫排放强度烟（粉）尘排放强度氮氧化物排放强度固体废物排放强度生态用地比例绿地覆盖率环保投资占比例城镇污水集中处理率城市垃圾无害化处理率分指标关联度0.950.740.740.490.640.540.520.770.640.620.530.730.50.550.740.69指数关联度0.740.440.62综上可见，自2016年以来乌鲁木齐市CEI的增长，主要得益于正指数环境质量指数和生态建设指数的59伊犁师范大学学报（自然科学版）2024年不断增长，即空气质量、水质和生态用地、城镇污水集中处理能力的不断改善，尤其是空气质量的改善给予CEI增长很大的动力.此外，负指数污染负荷指数的降低，即各类污染物尤其是SO2排放量的逐年减少，也是CEI不断增长的重要原因.4结论结论本文基于城市生态环境评价指标体系，对20162021年乌鲁木齐市城市生态环境状况及变化进行评价，同时运用灰色关联分析方法分别对3个指数、16个分指标与CEI的关联程度进行验证，得出以下结论：（1）20162021年间，乌鲁木齐市城市生态环境指数在64.2368.47之间，评级为一般.（2）20162021年间，乌鲁木齐市的城市生态环境指数虽缓慢但持续稳步增长，CEI值从2016年的64.23增加至2021年的68.47，指数增长4.24，表明2021年乌鲁木齐市城市生态环境质量相较于2016年明显变好，城市生态环境不断优化，生态系统不断趋于协调发展，污染控制工作有效，这是“十四五”生态环境保护工作的良好开端.（3）通过灰色关联性分析，证实了乌鲁木齐市3个分指数与CEI之间的关联性较强，且关联强度为环境质量指数生态建设指数污染负荷指数.（4）自2016年以来，空气质量、水质和生态用地、城镇污水集中处理能力不断改善，以及各类污染物，尤其是SO2排放量的逐年减少，使得乌鲁木齐市CEI值不断增长，特别是空气质量的改善，是CEI值增长的关键原因.乌鲁木齐市城市生态环境保护之路依然任重而道远，本文对乌鲁木齐市城市生态环境质量进行了综合评价，可以看出2021年作为“十四五”的第一年，城市生态环境质量取得了良好开端，希望本文的研究结果能为政府和有关部门优化和整合各项资源、提高城市生态环境质量水平提供参考和借鉴.参考文献：1 张晓瑞，贺岩丹，方创琳，等.城市生态环境脆弱性的测度分区与调控 J.中国环境科学，2015，35（7）：2200-2208.2 张凤英，周密，李一龙，等.“十三五”期间中国生态环境质量变化特征 J.中国环境监测，2021，37（3）：1-8.3 柏仇勇，何立环，史宇.深入推进新时代生态环境质量综合分析工作 J.中国环境监测，2018，34（5）：1-4.4 杨士弘.城市生态环境学 M.2版.北京：科学出版杜，2003.5 中国环境监测总站.中国生态环境质量评价研究 M.北京：中国环境科学出版社，2004.6 李文慧，许剑辉，孙彩歌.基于灰色关联度的深圳市生态环境与城市扩展时空演化研究 J.生态环境学报，2021，30（4）：880-888.7 张仙，陈理，马燕妮，等.基于GIS和RS的银川市城市生态环境质量动态监测与评价 J.安全与环境学报，2021，21（6）：2854-2864.8 黎慧，赵阳，祝凤.基于GIS和AHP的安庆市2006-2016年城市生态环境动态评价研究 J.安庆师范大学学报（自然科学版），2019，25（2）：106-110.9 乔敏，张永彬，宇林军.基于遥感生态指数的北京市生态环境质量动态监测 J.华北理工大学学报（自然科学版），2020，42（4）：17-23.10 徐国金.青岛市生态环境质量综合评价及改善对策研究 D.青岛：青岛大学，2017.11 李汉卿，陈立强，竹涛.基于层次分析法的煤炭资源型城市生态环境质量动态评价 J.洁净煤技术，2020，26（6）：53-57.12 田艳芳，周虹宏.上海市城市生态环境质量综合评价 J.生态经济，2021，37（6）：185-192.13 环境保护部.生态环境状况评价技术规范：HJ 192-2015 S.北京：中国环境科学出版社，2015：12-13.14 乌鲁木齐市统计局.2021年乌鲁木齐市国民经济和社会发展统计公报 EB/OL.（2022-06-15）2022-12-12.http:/ 徐建华.现代地理学中的数学方法 M.2版.北京：高等教育出版社，2002.16 刘思峰，党耀国，方志耕，等.灰色系统理论及其应用 M.5版.北京：科学出版社，2010.17 刘思峰，蔡华，杨英杰，等.灰色关联分析模型研究进展 J.系统工程理论与实践，2013，33（8）：2041-2046.18 乌鲁木齐市统计局，国家统计局乌鲁木齐调查队.乌鲁木齐统计年鉴-2022 M.北京：中国统计出版社，2022.【责任编辑：张建国】The Evaluation andAnalysis of the City Ecological Index from 2016 to 2021 in UrumqiZhang Wenlei1,Zhang Yan1,Zhang Liying2*(1.Urumqi Ecological Environmental Monitoring Center of Xinjiang Uygur autonomous region,Urumqi,Xinjiang 830011,China;2.Electrical Technology Branch of Xinjiang Institute of light Industry Technology,Urumqi,Xinjiang 830021,China)Abstract:The city ecological environment quality of Urumqi are calculated by CEI evaluation system,since 2016-2021,which from the beginning of the 13th five year plan to 14th,and then,measured the correlation degree between the CEI and the 3indexes or 16 sub indexes with Grey correlation analysis method.This study got some computational conclusions that the CEI ofUrumqi are between 64.23 and 68.47 in which the year from 2016 to 2021,the grade is always average;in the past six years,the CEIof Urumqi has been growing slowly but steadily,and it has increased by 4.24 in 2021 which compared with that in 2016,expressingthe CEI of Urumqi has improved significantly in these years,that it is a good start for the 14th ecological environment protectionwork;through the grey correlation analysis,it s confirmed that there has a strong correlation between 3 indexes,16 sub indexes andCEI,the environmental quality index of the three indexes and the air quality compliance rate of the 16 indexes are the key to make itbetter and better.Key words:Urumqi;CEI;gray correlation analysisExistence of Solutions of a Class of Fractional p-Laplace SystemPan Rou1,Chen Lin1,2*（1.College of Mathematics and Statistic,Yili Normal University,Yining,Xinjiang 835000,China;2.Institute of Applied Mathematics,Yili Normal University,Yining,Xinjiang 835000,China）Abstract:We mainly study boundary value problems for a class of fractional p-Laplace equations,and prove that there are atleast two non-trivial weak solutions for the system by using the mountain pass theorem and Ekeland variational principle.Key words:p-Laplace system;mountain pass theorem;Ekeland variational principle（上接第34页）61