許妍，梁斌，鮑晨光，蘭冬東，于春艷，馬明輝

（國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧大連116023）

隨著沿海社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，頻繁的人類開發(fā)活動對海洋生態(tài)系統(tǒng)的破壞愈加劇烈，海洋生態(tài)系統(tǒng)功能退化，海域污染及富營養(yǎng)化日趨嚴(yán)重，生物多樣性下降勢頭明顯，海洋開發(fā)與保護(hù)的矛盾日益凸顯（Pikitch et al，2004），已在一定程度上影響和制約了海洋經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。如何合理配置人類空間開發(fā)活動，處理好沿海地區(qū)保護(hù)與開發(fā)的關(guān)系，滿足海洋生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展，成為關(guān)系到海洋科學(xué)管理和持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題。

生態(tài)紅線是依據(jù)“保底線、顧發(fā)展”的基本原則，辨識生態(tài)價值較高、生態(tài)系統(tǒng)比較敏感及具有關(guān)鍵生態(tài)功能的區(qū)域，是實施分類管理和控制，有效保障重要生態(tài)區(qū)域，避免人為活動干擾的有效方法之一（劉雪華等，2010）。因此，加快海洋生態(tài)紅線劃定，嚴(yán)格生態(tài)準(zhǔn)入，強(qiáng)化生態(tài)監(jiān)管，施行生態(tài)補(bǔ)償對于恢復(fù)和改善海洋生態(tài)功能，實現(xiàn)沿海及海洋保護(hù)與開發(fā)的協(xié)調(diào)，維護(hù)海洋生態(tài)安全具有重要意義。近年來，生態(tài)紅線劃定已引起國家及相關(guān)部門的高度重視，2005年由廣東省頒布實施的《珠江三角洲環(huán)境保護(hù)規(guī)劃綱要》劃定了“紅線調(diào)控、綠線提升、藍(lán)線建設(shè)”三線調(diào)控區(qū)；《深圳市基本生態(tài)控制線管理規(guī)定》 提出了“基本生態(tài)控制線”的城市生態(tài)保護(hù)制度；《全國海洋功能區(qū)劃》、《國家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃》中也明確指出生態(tài)紅線的重要性；2011年《國務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)工作的意見》首次以規(guī)范性文件形式提出“生態(tài)紅線”的概念。2012年，國家海洋局印發(fā)《關(guān)于建立渤海海洋生態(tài)紅線制度的若干意見》，指出建立生態(tài)紅線制度對于渤海環(huán)境保護(hù)具有重要意義。此外，部分學(xué)者也針對生態(tài)紅線劃定開展研究，符娜等（2008）以生態(tài)脆弱性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能作為劃定依據(jù)，對云南省土地利用規(guī)劃劃定生態(tài)紅線區(qū)。劉雪華等（2010） 以環(huán)渤海地區(qū)為例，綜合考慮了生態(tài)系統(tǒng)敏感性、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和自然生態(tài)風(fēng)險等因子，劃定了產(chǎn)業(yè)布局的生態(tài)紅線區(qū)、生態(tài)黃線區(qū)和可開發(fā)利用區(qū)。饒勝等（2012） 系統(tǒng)梳理了生態(tài)紅線的概念與內(nèi)涵，對生態(tài)紅線的劃分與管理進(jìn)行了討論并提出初步建議。作為新生事物，生態(tài)紅線的概念、內(nèi)涵、類型和管理政策尚未統(tǒng)一，劃定的技術(shù)方法也處于探索階段，針對海洋生態(tài)紅線劃定的研究鮮有報道。本文選取渤海為典型區(qū)域，對海洋生態(tài)紅線劃定的指標(biāo)體系與技術(shù)方法進(jìn)行深入研究，以期為渤海生態(tài)環(huán)境保護(hù)與建設(shè)提供參考。

1 研究區(qū)概況

渤海地處溫帶，南起37°05′N，北至41°00′N，西起117°30′E，東至123°40′E，海域面積7.7×104km，平均水深18 km，是深入我國內(nèi)陸的唯一封閉型內(nèi)海，大陸岸線全長2 288.5 km，為遼寧、河北、山東和天津三省一市所環(huán)繞，經(jīng)狹窄的渤海海峽與外海相通（圖1）。渤海產(chǎn)卵場眾多，餌料生物充足，三角洲等濱海濕地生境廣闊，生物多樣性豐富（國家海洋局科技司等，1998）。此外，渤海的砂質(zhì)海灘、海岸帶景觀等為濱海旅游業(yè)興起與持續(xù)發(fā)展提供重要的保證。隨著濱海城市化及臨海工業(yè)迅猛發(fā)展，能源、重化工業(yè)向渤海沿岸集聚，城鎮(zhèn)、交通等基礎(chǔ)設(shè)施在沿海布局，各類海洋工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，渤海生態(tài)系統(tǒng)受到強(qiáng)烈干擾，陸源污染物排海量加大，2011年渤海劣四類水質(zhì)海域面積增加了990 km2（國家海洋局，2012）；大規(guī)模圍填?；顒邮勾罅可秤谰眯詥适?，濱海濕地面積減少，局部區(qū)域海洋資源衰退、海洋生態(tài)功能減弱。

圖1 渤海區(qū)域地理位置

2 方法與過程

2.1 指標(biāo)體系建立

表1 生態(tài)紅線劃定指標(biāo)體系

借鑒生態(tài)功能區(qū)研究（孟偉等，2007；白楊等，2011）、海洋功能區(qū)劃（欒維新等，2002；何廣順等，2010） 和海洋環(huán)境保護(hù)法，結(jié)合渤海自然地理條件和生態(tài)環(huán)境特征，從生態(tài)功能重要性、生態(tài)環(huán)境敏感性和環(huán)境災(zāi)害危險性三方面構(gòu)建生態(tài)紅線劃定指標(biāo)體系（表1）。其中，珍稀瀕危生物保護(hù)區(qū)、歷史遺跡分布區(qū)、自然景觀區(qū)等依據(jù)相關(guān)區(qū)劃、保護(hù)區(qū)規(guī)劃，結(jié)合遙感影像、地形圖綜合劃定；濕地、岸線類型等通過2011年的TM遙感影像解譯提取，并結(jié)合實際調(diào)查修正；生物資源豐富度及生物多樣性則通過實際監(jiān)測獲得；環(huán)境災(zāi)害數(shù)據(jù)采取現(xiàn)場調(diào)查、監(jiān)測和遙感影像分析相結(jié)合方式確定。

生態(tài)功能重要性指生態(tài)系統(tǒng)在維護(hù)生態(tài)平衡、發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能等方面具有的重要生態(tài)價值，主要是對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)典型服務(wù)功能的能力和價值進(jìn)行評估，明確生態(tài)功能對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的作用與重要性（賈良清等，2005；凡非得等，2011）。主要通過濕地、生物資源量進(jìn)行評價，其中，濕地指標(biāo)采用單元內(nèi)濕地所占面積比表征生態(tài)功能重要程度；生物資源量選用底棲生物量表示。

生態(tài)環(huán)境敏感性指生態(tài)系統(tǒng)對人類活動干擾和自然環(huán)境變化的反映程度，說明發(fā)生區(qū)域性生態(tài)環(huán)境問題的難易程度和可能性大?。W陽志云等，2000；宋曉龍等，2009）。主要選取歷史遺跡與自然景觀區(qū)、自然岸線類型、生物多樣性等指標(biāo)。各類敏感區(qū)（歷史遺跡區(qū)、自然景觀區(qū)等）通過所占評價單元的面積比例表征生態(tài)環(huán)境敏感程度。自然岸線則針對不同類型岸線敏感程度賦予相應(yīng)權(quán)重，按照岸線比例進(jìn)行加權(quán)計算，其中砂質(zhì)岸線最敏感，基巖、淤泥質(zhì)岸線次之。生物多樣性采用底棲生物多樣性指數(shù)表征。

環(huán)境災(zāi)害危險性是指海洋環(huán)境災(zāi)害對沿海地區(qū)造成風(fēng)險損失的程度，主要包括自然生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能脆弱、抗御區(qū)域開發(fā)等外力干擾能力較低的地質(zhì)災(zāi)害和自然災(zāi)害影響區(qū)，選取海岸侵蝕、海水入侵等海洋環(huán)境災(zāi)害，按照評估單元內(nèi)不同等級災(zāi)害發(fā)生程度占評價單元的比值計算環(huán)境災(zāi)害危險程度。

單個指標(biāo)計算結(jié)果如圖2。本研究采用權(quán)重法進(jìn)行綜合計算。權(quán)重體現(xiàn)每個指標(biāo)對評價目標(biāo)的重要性和影響程度，其確定要充分體現(xiàn)生態(tài)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的分異特點(diǎn)（徐建華，2002），其中生態(tài)環(huán)境要素著重考慮其可修復(fù)性和可替代性，環(huán)境災(zāi)害要素考慮其危險性和易損性。權(quán)重確定采用層次分析法（Thomas，2000），具體見表1。

2.2 評價方法

通過實地調(diào)查、現(xiàn)場監(jiān)測等方法收集相關(guān)數(shù)據(jù)和圖像資料，以2.5 km×2.5 km 的網(wǎng)格為基本評價單元，應(yīng)用ArcGIS 技術(shù)對研究區(qū)域進(jìn)行空間網(wǎng)格概化（左偉 等，2003；范一大等，2004；王耕，2007），并進(jìn)行圖像數(shù)字化、誤差修正，建立渤海生態(tài)紅線劃定的空間屬性數(shù)據(jù)庫。根據(jù)公式（1） 對各單項評價指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，并按照公式（2） 采用逐級分層歸并方法，將平行獨(dú)立的各項指標(biāo)加權(quán)求和，最終計算得到各單元內(nèi)重要性、敏感性、危險性指數(shù)及綜合指數(shù)。

式中，Yi為生態(tài)功能重要性（生態(tài)環(huán)境敏感性、環(huán)境災(zāi)害危險性） 中第i 個指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值，Xi為指標(biāo)實際值，Xmin為指標(biāo)最小值，Xmax為指標(biāo)最大值。

式中，S 為綜合指數(shù)，Yi為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值，wi為第i 個指標(biāo)的權(quán)重，i 為指標(biāo)數(shù)，λj為各因素權(quán)重，j為因素數(shù)。

圖2 生態(tài)紅線劃定指標(biāo)及計算結(jié)果

根據(jù)評價結(jié)果，運(yùn)用ArcGIS 的Natural Break法將計算出的綜合指數(shù)（S） 劃分為“高、中、低”3 個級別，依次命名為紅線區(qū)、黃線區(qū)和綠線區(qū)。

3 渤海生態(tài)紅線劃定

3.1 單項評價要素分析

渤海海岸帶有寬闊的灘涂和豐富的自然資源。從圖3a 可見，渤海生態(tài)服務(wù)功能較重要的區(qū)域主要分布在遼河三角洲、黃河三角洲、渤海灣沿岸及萊州灣沿岸，這些區(qū)域是濱海濕地集中分布區(qū)，擁有大面積的沿海灘涂、堿蓬濕地和蘆葦濕地，生物資源豐富，具有極高的生物多樣性保護(hù)價值。此外，黃河、海河、灤河等重要河口區(qū)，在維持海洋生態(tài)環(huán)境、保障服務(wù)功能、防止水質(zhì)污染等方面具有重要功能。

生態(tài)環(huán)境敏感性評價結(jié)果顯示（圖3b），渤海生態(tài)環(huán)境敏感性整體呈現(xiàn)周邊高中間低的趨勢，其中，盤錦雙臺子河口一帶、秦皇島沿岸、唐山東南部沿岸、濰坊、黃河口岸段、煙臺西北部沿岸生態(tài)環(huán)境敏感程度極高，區(qū)內(nèi)擁有漫長砂質(zhì)岸線、重要的歷史遺跡及風(fēng)景名勝區(qū)，本底環(huán)境約束程度較高，受到破壞不易恢復(fù)。此外，分布在極高敏感區(qū)域外圍的錦州-盤錦市鄰近海域、唐山-秦皇島市鄰近海域、滄州市東部海域，由于鄰近陸域，受外界干擾強(qiáng)，生物多樣性降低，環(huán)境容量減小，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和彈性度變差，因此，這些區(qū)域生態(tài)環(huán)境也較為敏感。

渤海地區(qū)環(huán)境災(zāi)害較為嚴(yán)重，多種災(zāi)害類型疊加發(fā)生，從圖3c 可見，研究區(qū)環(huán)境災(zāi)害危險性較高的區(qū)域集中在山東省濰坊至煙臺岸段、秦皇島岸段及東營北部和東部岸段，這些岸段均出現(xiàn)不同程度的海岸侵蝕和海水入侵，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降，給沿岸耕地、村莊、城鎮(zhèn)及工礦建設(shè)和重要交通線路帶來嚴(yán)重影響和威脅，需要采取措施加以防范。

圖3 生態(tài)紅線劃定的單項要素評價

3.2 生態(tài)紅線劃定結(jié)果

疊加生態(tài)功能重要性、生態(tài)環(huán)境敏感性和環(huán)境災(zāi)害危險性評價圖層，得到渤海綜合評價結(jié)果（圖4），綜合評價指數(shù)在0.00～0.61 之間，運(yùn)用A rcGIS 將其劃分為3 個級別：0.61～0.35，0.35～0.11，0.11～0.00，分別命名為紅線區(qū)、黃線區(qū)、綠線區(qū)（圖5）。

圖4 綜合評價結(jié)果

圖5 生態(tài)紅線劃定

其中，紅線區(qū)面積為14 568.75 km2，占研究區(qū)域的18%，主要分布在大連市西北部海域、遼河口、黃河口等典型河口附近海域、濱州東北部海域及萊州灣、渤海西部沿岸及廟島群島，這些區(qū)域國家級海洋保護(hù)區(qū)眾多，是珍稀瀕危生物、自然景觀及歷史文化遺跡的重點(diǎn)分布區(qū)，擁有蘆葦、堿蓬等典型濱海濕地及敏感岸線，其中保護(hù)區(qū)面積約占紅線區(qū)總面積的68.50%，濕地占9.41%；敏感岸線包括海岸侵蝕、海水入侵嚴(yán)重的砂質(zhì)岸線及基巖岸線，約占渤?？偘毒€的12.60 %。黃線區(qū)面積為11 925 km2，占整個區(qū)域的14.70 %，集中分布在遼河三角洲外圍海域、葫蘆島-秦皇島-唐山沿岸海域及滄州東北部海域，主要為海水入侵、海岸侵蝕等環(huán)境災(zāi)害高發(fā)區(qū)和生態(tài)系統(tǒng)遭受嚴(yán)重破壞的區(qū)域。這一區(qū)域受經(jīng)濟(jì)發(fā)展和海洋開發(fā)影響，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能遭到破壞，生態(tài)環(huán)境較為敏感，應(yīng)采取人工治理和自然恢復(fù)等相關(guān)措施，改善海洋環(huán)境，增強(qiáng)生物群落的多樣化，引導(dǎo)生態(tài)系統(tǒng)向健康方向發(fā)展。綠線區(qū)占整個區(qū)域的67.30%，主要包括紅線區(qū)、黃線區(qū)以外的海域。

通過對各市近岸海域不同分區(qū)所占面積及比例進(jìn)行統(tǒng)計（表2），得出大連市紅線區(qū)面積最大，所占比例為46.60 %；其次是東營市，比例為27.95%。黃線區(qū)面積最大的是唐山市，其次為秦皇島市。為進(jìn)一步有針對性地指導(dǎo)海洋生態(tài)資源與環(huán)境管理，本文在各單項因子及綜合評價結(jié)果的基礎(chǔ)上，依據(jù)各指標(biāo)貢獻(xiàn)程度大小，辨識不同評價單元內(nèi)的主導(dǎo)生態(tài)功能類型及關(guān)鍵生態(tài)特征（表3），以此明確紅線區(qū)內(nèi)的生態(tài)保護(hù)重點(diǎn)與方向，協(xié)調(diào)海洋生態(tài)環(huán)境與開發(fā)活動的關(guān)系。需要指出的是，本文與已有研究（劉雪華等，2010） 相比，均選取了保護(hù)區(qū)、重要濕地及風(fēng)險災(zāi)害等指標(biāo)，因此，相關(guān)海岸帶紅線區(qū)劃定結(jié)果類似，分布范圍大致相同，從而使本文的海岸帶紅線區(qū)與其陸地紅線區(qū)實現(xiàn)了對接。在此基礎(chǔ)上，本文著重加入海洋生態(tài)系統(tǒng)和海洋資源等海域特有指標(biāo)，對海洋部分生態(tài)紅線區(qū)進(jìn)行了初步劃定，反映了海洋生態(tài)紅線的特殊性。

表2 各市近岸海域不同分區(qū)所占面積及比例

表3 紅線區(qū)的劃分及分布情況

3.3 分區(qū)管控措施

結(jié)合上述結(jié)果，依據(jù)分區(qū)生態(tài)特點(diǎn)和管理需求制定管控措施。

紅線區(qū)包括各級保護(hù)區(qū)、具有重要或特殊生態(tài)服務(wù)功能的區(qū)域、生態(tài)環(huán)境敏感性極高區(qū)域及環(huán)境災(zāi)害易發(fā)區(qū)。該區(qū)是在海洋開發(fā)建設(shè)過程中，必須嚴(yán)格管理和保護(hù)的區(qū)域，需要按照法律法規(guī)和相關(guān)規(guī)劃實施強(qiáng)制性保護(hù)，嚴(yán)禁不符合生態(tài)環(huán)境功能定位的開發(fā)建設(shè)活動。

黃線區(qū)主要指資源環(huán)境承載力較弱并關(guān)系到較大范圍內(nèi)生態(tài)安全或環(huán)境污染、損害較嚴(yán)重亟需修復(fù)的區(qū)域，其級別僅次于紅線區(qū)，但仍在生態(tài)環(huán)境保護(hù)中發(fā)揮重要的作用，應(yīng)控制開發(fā)規(guī)模和功能，有目的性地限制對于環(huán)境影響較大的開發(fā)活動進(jìn)入，或者在能夠補(bǔ)償產(chǎn)業(yè)所造成的生態(tài)環(huán)境影響的前提下有條件地批準(zhǔn)開發(fā)建設(shè)活動。

綠線區(qū)生態(tài)環(huán)境功能較弱，生態(tài)系統(tǒng)相對不敏感，因此，海洋開發(fā)活動對生態(tài)環(huán)境功能的損害相對較小，是生態(tài)成本較低的區(qū)域，適宜進(jìn)行適度規(guī)模的開發(fā)建設(shè)活動，但仍需根據(jù)內(nèi)部海洋環(huán)境功能和質(zhì)量要求的細(xì)微差異，合理確定發(fā)展方向和管制規(guī)則。

4 結(jié)論

以渤海為實證，在中微觀尺度下，通過網(wǎng)格化評價，應(yīng)用ArcGIS 空間分析模塊，進(jìn)行渤海生態(tài)紅線劃定研究，為未來合理有序的引導(dǎo)海洋開發(fā)活動，維護(hù)區(qū)域海洋安全提供了科學(xué)依據(jù)，對于促進(jìn)海洋生態(tài)環(huán)境健康可持續(xù)發(fā)展具有一定的指導(dǎo)意義。研究結(jié)論基本符合渤海海洋生態(tài)環(huán)境和空間發(fā)展的客觀實際，研究方法科學(xué)、合理。按照渤海生態(tài)紅線劃定結(jié)果，紅線區(qū)應(yīng)以“?！睘橹鳎訌?qiáng)對自然保護(hù)區(qū)管理，嚴(yán)禁一切開發(fā)活動，對于與紅線沖突區(qū)應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格調(diào)整；黃線區(qū)則以“?！?、“建”相結(jié)合，在維護(hù)生態(tài)服務(wù)功能的同時可以建設(shè)一些生態(tài)修復(fù)工程，達(dá)到生態(tài)恢復(fù)的目的；綠色區(qū)則以“建”為主，應(yīng)注重建設(shè)區(qū)與保護(hù)區(qū)之間的協(xié)調(diào)。

生態(tài)紅線劃定是一項綜合區(qū)劃，需要兼顧自然環(huán)境、資源分布、生態(tài)狀況等諸多領(lǐng)域，依據(jù)不同的保護(hù)目標(biāo)和目的，選擇的指標(biāo)和劃定的方法都存在較大差別。目前為止，對生態(tài)紅線的理解和認(rèn)識還非常有限，關(guān)于生態(tài)紅線劃定的原則、內(nèi)容等相關(guān)理論和方法還處于探索階段。此外，如何確保各分區(qū)的可操作性，做到生態(tài)紅線區(qū)與行政區(qū)協(xié)調(diào)統(tǒng)一也是面臨的重要問題。

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