近海漁業區生態環境安全耦合度關鍵技術分析近海漁業區生態環境安全耦合度關鍵技術分析

嚴 巖，陳添錚，劉興龍

(1.福建信息職業技術學院 福建福州 350001；2.福州市海洋與漁業技術中心 福建福州 350001；3.閩江學院 福建福州 350108)

近海漁業區的發展與生態環境安全的和諧發展符合國家生態文明建設的基本要求，將成為經濟社會發展的重要趨勢[1]。中國已經進入漁牧業發展的快速階段，人們的生活也充滿了蓬勃希望。但是近海漁業區的快速發展在一定程度上對生態環境造成一定影響，使得近海漁業區的自然環境逐漸朝著人工環境演化，出現了一系列的生態環境問題，如水土流失、水土資源污染，生物種群滅絕等[2]，致使近海漁業區的生態平衡受到很大程度的破壞，生態環境安全也遭受到了相應威脅，為此，對于海洋近海漁業區生態環境安全的研究得到相關學者越來越多的關注。

俞存根等[3]以舟山近岸海域為例研究圍填海區漁業生態損害的補償標準定量研究，結合漁民調查訪談溝通和查閱歷史資料收集海區漁業資源數量分布情況，設計不同海域的權重系數，建立生態損害的補償模型，設計近海漁業區生態環境安全的定量價值標準。TUNCA等[4]研究利用多種污染測定方法對地中海北部海岸沉積物進行生態風險調查，評估愛琴海沉積物中的金屬污染水平。從土耳其北地中海地區7個不同地點采集的沉積物樣品中，采用石墨爐原子吸收分光光度法(GFAAS)和火焰原子吸收分光光度法(FAAS)分析調查了多種元素(銅、鐵、鋅、鎘、鎳、砷、鉛、錳、鈷和鉻)。采用沉積物評估方法對研究結果進行評估，然后調查元素剖面對活生物體的不利生物效應，從而分析海域生態環境安全的影響因素。

雖然上述研究取得一定進展，但并不適用當前近海漁業區的生態環境安全分析，為此本文分析近海漁業區生態環境安全耦合度關鍵技術，為漁業的可持續發展提供必要的科學依據。近海漁業區的快速發展對漁牧業整體發展有著巨大的推動作用，近海漁業區的發展也對區域生態環境安全提出了更高的要求，必須促進二者之間的協調發展，才能取得最大的經濟利益。

1 近海漁業區生態環境安全耦合度關鍵技術分析

1.1 確定近海漁業區安全文化與生態環境安全耦合關系

通過對安全文化和生態環境安全的認識，來確定近海漁業區安全文化與生態環境安全的耦合關系，從而提高近海漁業區生態環境安全的耦合度[5]。在不同的研究領域，生態環境安全的含義也是不同的，本文研究的生態環境安全是指以近海漁業區作為主體，對漁業區的發展有著重要影響的環境條件和自然因子的總和，包括大氣、水、土、自然資源和能源以及區域中生物等環境要素。近海漁業區安全文化是解決近海漁業區安全問題的最基本的方法，近海漁業區安全文化是指近海區域捕魚業安全監管理念和制度、捕魚業的安全意識、漁業區的生產經營行為等多方面的綜合。從安全文化影響的主體不同來看，近海漁業區安全文化由捕魚業的生產經營行為、政府的監管制度、社會的監督水平等組成。近海漁業區安全文化與生態環境安全的耦合關系肯定了環境多元化的結果，需要尊重近海漁業區地域鄉土以及歷史文脈，還要尊重近海漁業區原本的生態群落、水體、地貌以及地形等。破壞近海漁業區地方生態環境，移植的樹木通常會面目全非，在很長的時間內，都難以發揮應該具有的生態效應，所以營造反映近海漁業區景觀以及自然景觀，要符合自然的規律，將美學、社會學、人居學、景觀生態學以及植物學等文化作為基礎條件，遵循生態環境安全法則。

生態環境有其本身更新規律以及演變法則，所以在規劃時需要考慮到人和環境因子、微生物、動物以及自然植物構成的有機整體，盡可能地保留和采用原有微生物以及動植物，要和近海漁業區特定安全文化以及生態環境安全相適應，才能夠體現二者及其子系統之間各因素的相互作用的結果。耦合度屬于一個物理學概念，一般情況下是兩個或兩個以上的體系通過相互作用而互相影響的現象[6-7]。近海漁業區安全文化與生態環境安全可以通過自身獨有的耦合元素來互相作用和影響，近海漁業區安全文化作用于生態環境安全系統，同時還會受到生態環境安全系統的制約。良好的生態環境安全可以為近海漁業區安全文化提供良好的發展環境，本文將兩者的相互作用作為近海漁業區安全文化與生態環境安全的耦合。二者之間的耦合關系主要表現在近海漁業區安全文化中的政府資金投入，促進人們對生態環境安全的重視，從而改善近海漁業區的生態環境質量。近海漁業區生態環境安全通過改善區域生態環境、加強基礎設施的建設，來為近海漁業區安全文化的發展提供良好的環境條件。近海漁業區安全文化與生態環境安全的耦合關系如圖1所示。

圖1 近海漁業區安全文化與生態環境安全的耦合關系

由圖1可知，總結生態環境安全在不同研究領域的意義，分析影響安全文化的不同主體，得到了近海漁業區安全文化的組成。從耦合度角度出發，分析了近海漁業區安全文化與生態環境安全之間的相互作用，得到了近海漁業區安全文化與生態環境安全的耦合關系，完成了近海漁業區安全文化與生態環境安全耦合關系的確定。

1.2 構建生態環境安全的灰色關聯度模型

在確定近海漁業區安全文化與生態環境安全耦合關系后，采用生態環境安全的灰色關聯分析法，來構建生態環境安全的灰色關聯度模型，達到提高生態環境安全耦合度的目的。生態環境安全的灰色關聯度模型通過計算近海漁業區安全文化系統與生態環境安全系統之間的指標關聯度，從模型內部指標的整體角度出發，反映了二者之間的耦合度關系[8]。近海漁業區安全文化與生態環境安全之間關聯系數的計算公式(1)所示：

(1)

由于近海漁業區安全文化與生態環境安全之間的關聯系數過于分散且多，但是為了方便兩者之間的比較，將每一時刻的近海漁業區安全文化與生態環境安全之間的關聯系數集中到一個值附近[9]，本文采用平均值計算公式來處理關聯系數，公式為：

(2)

式中，γij表示近海漁業區安全文化與生態環境安全之間的關聯度。通過比較γij的大小，可以快速篩選出生態環境安全對近海漁業區安全文化影響較大的因素。若γij=1，則說明生態環境安全中的其中一項指標與近海漁業區安全文化中的某一個指標有著密切的關系，且兩個指標的變化規律也完全相同；若0<γij<1且γij值越接近1，則說明近海漁業區安全文化與生態環境安全之間的關聯性越強，γij的值越接近0，則說明二者的關聯性越弱。

在確定近海漁業區安全文化與生態環境安全耦合關系的基礎上，采用灰色關聯分析法，計算了近海漁業區安全文化與生態環境安全之間關聯系數，由于近海漁業區安全文化與生態環境安全之間的關聯系數過于分散且數量較多，采用算術平均值計算公式來處理關聯系數，完成生態環境安全灰色關聯度模型的構建，接下來通過分析近海漁業區生態環境安全耦合的時序規律，來實現近海漁業區生態環境安全耦合度關鍵技術分析。

1.3 分析近海漁業區生態環境安全耦合的時序規律

在灰色關聯度模型內部，將生態環境安全評價指標進行分類，在分類的基礎上分析近海漁業區生態環境安全耦合的時序規律，實現近海漁業區生態環境安全耦合度關鍵技術分析，提高近海漁業區生態環境安全的耦合度[10-11]。將近海漁業區安全文化設為x(t)，增長率r表示x(t)的函數，記為r(x)。假設r(x)是x的函數，這時需要一個引入系數s，當x=xm時，此時增長率為零，即r(xm)=0，即可以求出引入系數的值。增長率函數r(x)可以表示為：

(3)

近海漁業區安全文化的增長率可以表示為：

(4)

將增長率方程用分離變量法求解，可以得到：

(5)

運用增長率方程的求解結果，構建了近海漁業區生態環境安全耦合度模型：

(6)

式中，C表示耦合度，u1和u2表示時序參量。

綜上所述，從安全文化影響的主體不同分析，得到了近海漁業區安全文化的組成，采用灰色關聯分析法來計算近海漁業區安全文化與生態環境安全之間的關聯系數。以方便近海漁業區安全文化與生態環境安全之間的比較為目的，采用算術平均值計算公式來處理關聯系數，完成生態環境安全灰色關聯度模型的構建；最后利用分離變量法求解，在增長率方程的基礎上，構建了近海漁業區生態環境安全耦合度模型[12]，完成近海漁業區生態環境安全耦合的時序規律的分析，實現了近海漁業區生態環境安全耦合度關鍵技術分析。

2 實驗對比分析

為了驗證近海漁業區生態環境安全耦合度關鍵技術的效果和可行性，在某近海漁業區進行實驗驗證，同時結合該近海漁業區的發展水平與生態環境安全現狀，分析兩者之間的耦合度關系，實驗的具體實施步驟如下。

步驟1：構建指標體系

先對該近海漁業區的生態環境安全進行分類，通過分析生態環境安全的分類結果，選取合適的指標，確定近海漁業區生態環境安全的指標體系。利用數據載入工具將不同核心指標數據根據其特性載入數據圖表工具進行數據展示。圖2是利用生態環境安全的分類結果，預先設計的選取合適的指標連接流程。

圖2 選取合適的指標業務連接流程圖

選取評價指標選取的標準主要體現在如下兩個方面：(1)評價指標可用率：一般來說近海漁業區的生態環境安全可靠率≥99.9%；(2)評價指標可用性：對生態環境安全關鍵業務活動應重點保證其可用性。對于評價指標，根據其重要程度分別制定其可用性。當突發狀況發生時，可保證評價指標具備最佳的運行能力，保證關鍵評價指標的可用性。

步驟2：近海漁業區的現狀分析

采用多個指標共同評價的方法，分別測算出近海漁業區的廢水、廢氣和廢棄物的排放情況，以及目前的發展水平。其中多個指標以及評價方法具體如下所示。

(1)地方性原則指標

該原則指標主要是肯定了近海漁業區環境多元化的結果，為如今的捕撈作業方式、周邊建筑建造模式、漁民生活方式以及千姿百態的海洋文化樣貌奠定了基礎。

(2)保護多樣性的原則指標

符合近海漁業區自然的規律，將美學、社會學、人居學、景觀生態學以及植物學等作為基礎條件，遵循近海漁業區生態法則，以此重新認識自然景觀的要素。

(3)社會性原則指標

在規劃近海漁業區時，需要對多個學科進行交叉研究，其中涉及有經濟、社會、藝術以及科學等許多方面問題，它們之間是相輔相成、密不可分的。所以，規劃之前需要全面以及綜合分析漁業區社會經濟條件以及景觀的自然條件等。

(4)可持續性的原則指標

該原則指標應該遵循一種全新價值、道德以及倫理的觀念，在本質上是充分利用現代科技手段，通過發展清潔生產、開發綠色資源，來改善以及優化近海漁業區生態的環境，從而促進人和自然的和諧發展，促進環境、資源以及人口之間的相互協調性。

步驟3：生態環境安全現狀分析

利用生態模型進行定性分析，闡明近海漁業區生態環境安全的總體與局部變化情況，展現出近海漁業區生態環境安全的發展趨勢。

利用上述的實驗方法及步驟，通過本文方法對比文獻[3-4]方法進行實驗，得到了近海漁業區生態環境復雜程度對比結果，如圖3所示。

圖3 近海漁業區生態環境復雜程度對比結果

由圖3可知，隨著近海漁業區安全文化與生態環境安全之間的關聯系數增加，三種方法耦合度關鍵技術分析獲取到的生態環境復雜程度上、下限都有下降的趨勢，其中本文方法下降趨勢最為明顯，且當關聯系數達到100時，文獻[3]方法和文獻[4]方法的生態安全環境復雜程度最終分別下降到73%和20%，而本文方法的生態安全環境復雜程度最終下降到8%。生態環境越復雜，本文方法的效果越好。

為進一步驗證近海漁業區生態環境安全耦合度關鍵技術的可行性，按照以下步驟進行實驗：

步驟1：近海漁業區生態環境安全耦合關系分析

采用灰色關聯度模型分析近海漁業區生態環境安全耦合關系及變化趨勢。

步驟2：基于相關分析，結合定性與定量結合的研究方法，提取近海漁業區生態環境安全的影響因素。

步驟3：分析實驗結果并記錄，繪制近海漁業區生態環境安全耦合度曲線。其近海漁業區生態環境安全耦合度曲線結果如圖4所示。

圖4 近海漁業區生態環境安全耦合度曲線結果

圖4是利用本文方法進行近海漁業區生態環境安全耦合曲線結果。從耦合度角度出發，近海漁業區安全文化與生態環境安全之間存在相互作用的關系，由此確定本文方法所進行的近海漁業區安全文化與生態環境安全的耦合關系較為密切。

3 結束語

近海漁業區的快速發展，造成了資源過度消耗，生態環境安全逐漸惡化，間接地提高了工業發展的成本。近海漁業區產生和排放的廢水、廢氣，嚴重影響了生態環境安全，甚至危害捕魚人的健康，人為地增加了生態保護的成本。近海漁業區的大量物質需求也加劇了區域生態環境風險，嚴重制約了漁業的發展。為此本文提出近海漁業區生態環境安全耦合度關鍵技術，所設計的方法創新點在于提出近海漁業區安全文化與生態環境安全之間的關聯度規則。實驗結果表明：本設計方法近海漁業區生態環境復雜程度下降趨勢最為明顯，生態環境越來越復雜；生態環境安全耦合度關系較為密切。在未來的研究中，可就如何減少近海漁業區生態環境安全耦合時間進行深入研究。