陳志芬

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面向貴州省南部新城規(guī)劃的生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)

陳志芬*

中國(guó)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院, 北京 100037

論文建立了普適的新城生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系, 并以此確定新城建設(shè)用地選址范圍, 建議新城建設(shè)用地選址, 避開生態(tài)高敏感區(qū), 優(yōu)先選擇生態(tài)敏感性較低和中等區(qū)域。針對(duì)貴州南部某新城規(guī)劃區(qū)面積較小、區(qū)域潛在生態(tài)問題凸顯等特點(diǎn), 聚焦在生境敏感性和土壤侵蝕敏感性兩類指標(biāo), 選取坡度、高程、坡向、水源保護(hù)區(qū)、土地利用、水系防護(hù)等影響因子。通過GIS空間分析, 基于5 m×5 m柵格, 精細(xì)表達(dá)各因子的敏感性等級(jí)分布, 并采用綜合加權(quán)平均的方法計(jì)算新城規(guī)劃區(qū)生態(tài)敏感性分布。結(jié)果表明, 新城規(guī)劃區(qū)87.85%的區(qū)域生態(tài)敏感性高或較高。通過選址優(yōu)化, 最終新城建設(shè)用地選址范圍內(nèi), 生態(tài)敏感性高的區(qū)域僅占0.25%, 生態(tài)敏感性較低和中等的區(qū)域達(dá)到47.57%。

新城規(guī)劃; 生態(tài)環(huán)境; 生態(tài)敏感性; 指標(biāo)體系

1 前言

隨著人類開發(fā)自然活動(dòng)的不斷加劇, 以氣候變化和土地利用變化為代表的全球環(huán)境問題日益凸顯, 生態(tài)與環(huán)境問題大量涌現(xiàn)。在我國(guó), 工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展導(dǎo)致的水土流失、土地沙漠化、森林和草地資源減少等生態(tài)環(huán)境問題日益突出。如何評(píng)價(jià)一定區(qū)域發(fā)生生態(tài)問題的可能性和程度, 并以此反映人類活動(dòng)可能造成的生態(tài)后果, 即生態(tài)敏感性評(píng)價(jià), 成為生態(tài)環(huán)境保護(hù)及生態(tài)功能區(qū)劃的基礎(chǔ)性工作[1-2]。生態(tài)敏感性評(píng)價(jià), 一般包括土壤侵蝕敏感性、沙漠化敏感性、鹽漬化敏感性、石漠化敏感性、凍融侵蝕敏感性和酸雨敏感性6個(gè)方面[3]。

具體研究某地生態(tài)敏感性時(shí), 需根據(jù)各地生態(tài)問題的形成機(jī)制和主要影響因素, 分析各地域單元的生態(tài)敏感性特征, 選取適合的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估。徐廣才等[4]根據(jù)新疆阜康市生態(tài)敏感性特征, 建立了以土壤侵蝕、土地沙漠化、土壤鹽漬化三個(gè)敏感性因子, 并分別選取土壤質(zhì)地、地形起伏度、地表覆蓋作為土壤侵蝕指標(biāo), 濕潤(rùn)指數(shù)、冬春大風(fēng)日數(shù)、土壤基質(zhì)、冬春植被覆蓋作為土地沙漠化指標(biāo), 蒸發(fā)量與降雨量之比、地下水礦化度、地形作為土壤鹽漬化指標(biāo), 基于GIS柵格分析, 通過分級(jí)賦值, 對(duì)各敏感因子進(jìn)行評(píng)價(jià), 并以各因子幾何平均數(shù)作為綜合敏感性評(píng)價(jià)值。李建軍等[5]選取土壤侵蝕敏感性、生境敏感性、地質(zhì)災(zāi)害敏感性三個(gè)指標(biāo), 基于GIS柵格分析, 采用加權(quán)平均數(shù), 對(duì)萬榮縣生態(tài)環(huán)境敏感性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。各研究成果均根據(jù)研究區(qū)的生態(tài)問題成因和主要影響因素, 選取適合研究區(qū)的指標(biāo)進(jìn)行生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)。顏磊等[6]根據(jù)北京市生態(tài)敏感性影響因素特征, 建立了以水土流失、河流水量水質(zhì)、土地沙化、瀕危物種生境等自然因素, 以及采礦點(diǎn)、道路等人為因素為主要指標(biāo)的生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)體系, 基于GIS柵格分析, 分別評(píng)價(jià)各指標(biāo)敏感性, 并以計(jì)算各指標(biāo)的幾何平均數(shù)作為綜合生態(tài)敏感性指數(shù)。曹建軍等[7]針對(duì)上海市特點(diǎn), 建立了河流湖泊、文物古跡及森林公園、地質(zhì)災(zāi)害、土壤污染、土地利用五個(gè)指標(biāo)的生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)體系, 基于GIS柵格分析, 分別計(jì)算各指標(biāo)敏感性, 利用層次分析法(AHP)確定各指標(biāo)權(quán)重, 并以各指標(biāo)的加權(quán)平均數(shù)作為綜合生態(tài)敏感性指數(shù)。陳鵬等[8]研究廈門市城市空間拓展特點(diǎn), 建立了以高程、坡度、河流水庫、植被覆蓋、土地覆蓋和生態(tài)保護(hù)區(qū)6個(gè)指標(biāo)的生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系, 基于GIS柵格分析, 并利用加權(quán)平均數(shù)作為綜合生態(tài)敏感性指數(shù)。劉智慧等[9]以荔波縣為例, 利用地形、地貌、氣候等數(shù)據(jù)研究貴州省重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)生態(tài)敏感性特征。陳卓雅[10]基于GIS分析, 選取河流水庫、生物多樣性、土地利用類型、自然保護(hù)區(qū)等生態(tài)因子, 采用矢量疊加求最大值的方法研究新縣綜合生態(tài)敏感性空間分布。生態(tài)敏感性指標(biāo)的選擇, 或采用生態(tài)功能區(qū)劃推薦的土壤侵蝕、沙漠化等指標(biāo), 或直接選擇具體的高程、坡度、植被等影響因子。從技術(shù)手段上, 均借助GIS分析工具。綜合敏感性的計(jì)算公式一般采用幾何平均值或加權(quán)平均值。然而, 這些研究均是針對(duì)現(xiàn)狀區(qū)域上千平方公里或更大尺度區(qū)域上的生態(tài)環(huán)境問題建立指標(biāo)體系進(jìn)行評(píng)價(jià), 評(píng)價(jià)的目的也多是為了認(rèn)識(shí)現(xiàn)狀。

新城規(guī)劃區(qū)域, 一般尺度較小, 研究區(qū)處于一個(gè)即將快速變化的背景下, 隨時(shí)可能激發(fā)一些潛在的生態(tài)環(huán)境問題。因此, 面向新城規(guī)劃的生態(tài)敏感性評(píng)價(jià), 需要立足現(xiàn)狀并考慮即將快速變化的區(qū)域特點(diǎn), 采用更為精細(xì)的評(píng)價(jià)方法, 分析區(qū)域現(xiàn)狀及即將變化中的生態(tài)敏感性問題, 為新城規(guī)劃用地選址、用地布局提供生態(tài)環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)條件。本文在分析研究區(qū)生態(tài)問題現(xiàn)狀特點(diǎn)、新城規(guī)劃建設(shè)影響的基礎(chǔ)上, 考慮生境敏感性、土壤侵蝕敏感性指標(biāo), 以生態(tài)影響因子建立指標(biāo)體系, 并借助GIS分析工具, 采用加權(quán)平均值對(duì)研究區(qū)生態(tài)敏感性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于貴州南部黔東南州, 屬亞熱帶溫暖濕潤(rùn)的季風(fēng)氣候, 四季分明, 冬暖夏涼, 年平均氣溫16 ℃左右, 降水充沛, 多年平均降水量1300 mm左右。地處貴州高原邊緣的斜坡地帶, 緯度較低, 區(qū)內(nèi)地形起伏多變, 海拔158-1298 m, 一條河流從東北向西南蜿蜒穿過本區(qū), 形成狹長(zhǎng)的河谷地帶, 海拔較低, 坡度較小, 地勢(shì)平緩。沿區(qū)域內(nèi)主要河流河谷兩邊, 地勢(shì)逐漸陡峭, 坡度較陡, 起伏較大, 經(jīng)高程差分析, 核心區(qū)每1 ha面積內(nèi), 最大相對(duì)高差達(dá)到138 m。區(qū)內(nèi)包括3 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn), 南與廣西接壤, 總面積377.5 km2, 現(xiàn)狀人口約5.5 萬人, 以農(nóng)業(yè)為主。在交通區(qū)位上, 研究區(qū)是廈蓉高速和貴廣高鐵進(jìn)入貴州省的第一站。隨著夏蓉高速全線貫通和貴廣高鐵的建成通車, 研究區(qū)將成為貴州省乃至整個(gè)西南地區(qū)面向珠三角、泛東盟地區(qū)的前沿陣地, 也是珠三角產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移進(jìn)入西部地區(qū)最直接、最便捷的通道。為促進(jìn)地區(qū)發(fā)展, 黔東南州提出以研究區(qū)為核心區(qū)范圍, 規(guī)劃建設(shè)新城的設(shè)想。

3 評(píng)價(jià)方法

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)《貴州省生態(tài)功能區(qū)劃(2005)》[11], 研究區(qū)石漠化敏感性、酸雨敏感性、土壤侵蝕敏感性均屬于不敏感和較不敏感地區(qū), 生境敏感性為高度敏感性。

研究區(qū)現(xiàn)狀的土壤侵蝕敏感性不高, 主要是由于目前人口密度低、耕地中水田比例高, 有林地和灌木林地比例大, 人為活動(dòng)的不良影響小等因素, 導(dǎo)致土壤侵蝕處于被抑制狀態(tài)。然而, 研究區(qū)本身的生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)存在土壤侵蝕的潛在問題, 隨著新城的規(guī)劃建設(shè), 人類活動(dòng)的影響必然快速加強(qiáng), 土壤侵蝕的問題將逐漸被激發(fā), 土壤侵蝕敏感性必須受到重視。因此, 面向新城規(guī)劃的研究區(qū)生態(tài)敏感性評(píng)價(jià), 需要同時(shí)考慮生境敏感性、土壤侵蝕敏感性兩個(gè)部分的指標(biāo)。本文根據(jù)研究區(qū)生態(tài)環(huán)境本底及新城規(guī)劃發(fā)展需求, 選取影響生境敏感性、土壤侵蝕敏感性的坡度、高程、坡向、水源保護(hù)區(qū)、土地利用、水系防護(hù)共6個(gè)因子作為新城生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo), 并將各指標(biāo)劃分為5個(gè)等級(jí), 分別賦值1-5, 分別對(duì)應(yīng)單因子敏感性評(píng)價(jià)的高、較高、中、較低、低。根據(jù)已有對(duì)生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的研究[7,8,9], 普遍認(rèn)為坡度、土地利用現(xiàn)狀對(duì)于生境敏感性和土壤侵蝕敏感性具有較高的影響程度, 其中, 坡度平均權(quán)重0.137, 土地利用平均權(quán)重0.253。高程因素, 是對(duì)新城選址、建設(shè)具有較大影響的因素。水系和水源保護(hù)指標(biāo)則屬于政策性影響較強(qiáng)的指標(biāo), 影響程度次之。坡向指標(biāo)對(duì)生態(tài)敏感性的影響程度與緯度關(guān)系緊密, 高緯度區(qū)較低緯度區(qū)影響程度大。由于研究區(qū)位于貴州南部, 緯度較低, 坡向影響程度較低。結(jié)合考慮現(xiàn)有研究成果及新城選址要求, 將指標(biāo)分為三個(gè)重要層次, 分別賦權(quán)重0.25、0.1、0.05, 建立研究區(qū)生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如表1所示。

3.2 綜合評(píng)價(jià)方法

根據(jù)各指標(biāo)評(píng)價(jià)值和權(quán)重, 采用綜合加權(quán)平均的方法計(jì)算綜合生態(tài)敏感性, 評(píng)價(jià)公式(1)所示。

其中,f為第個(gè)評(píng)價(jià)因子值,w為第個(gè)評(píng)價(jià)因子的權(quán)重,為評(píng)價(jià)指標(biāo)的個(gè)數(shù),為生態(tài)敏感性綜合得分。的分值范圍為1-5, 采用上限原則, 將分四個(gè)等級(jí), 即敏感性高:<2; 敏感性較高, 2<=<3; 敏感性中等, 3<=<4; 敏感性較低,>=4。

表1 研究區(qū)生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

Tab.1 The ecological sensitivity assessment index system of study area

4 結(jié)果分析

4.1 單因子分析

基于GIS空間分析, 利用1:10000地形圖, 生成5 m×5 m的坡度、高程、坡向柵格數(shù)據(jù), 并利用國(guó)土、環(huán)保、水利部門提供水源保護(hù)區(qū)、土地利用、水系防護(hù)矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為5 m×5 m的柵格數(shù)據(jù), 根據(jù)表1的評(píng)價(jià)值進(jìn)行賦值, 結(jié)果仍以5 m×5 m柵格的形式進(jìn)行表達(dá), 如表2、圖1所示。根據(jù)研究區(qū)地形起伏較大, 坡度、高程單因子高敏感性區(qū)域占總面積的比例超過50%。土地利用方面, 現(xiàn)狀水田較多, 森林覆蓋率高, 而研究區(qū)為貴州重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū), 盡可能地保護(hù)現(xiàn)狀水田、森林等功能區(qū), 是新城規(guī)劃的前提, 因此土地利用高敏感區(qū)占總面積的比例超過80%。由于坡度、高程、土地利用為主要的生態(tài)敏感性因子, 所占權(quán)重值較高, 可以預(yù)見, 研究區(qū)生態(tài)敏感性高和較高的區(qū)域所占總面積的比例較大。

4.2 生態(tài)敏感性綜合評(píng)價(jià)與應(yīng)用

結(jié)合表1中各單因子指標(biāo)權(quán)重, 利用公式(1), 采用綜合加權(quán)平均的方法計(jì)算研究區(qū)生態(tài)敏感性值, 并進(jìn)行等級(jí)劃分。特別地, 根據(jù)《飲用水水源保護(hù)區(qū)污染防治管理規(guī)定》[12], 飲用水水源一級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)禁止新建、改建、擴(kuò)建與供水設(shè)施和保護(hù)水源無關(guān)的建設(shè)項(xiàng)目。因此, 在規(guī)劃用地選擇上, 水源一級(jí)保護(hù)區(qū)屬于禁止建設(shè)的區(qū)域, 即一級(jí)水源保護(hù)區(qū)不能作為新城規(guī)劃用地?？紤]政策性因素影響, 本研究將一級(jí)水源保護(hù)區(qū)強(qiáng)制作為生態(tài)高敏感地區(qū)。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果如表3、圖2所示, 生態(tài)敏感性高和較高的區(qū)域分別占總面積的25.61%和62.24%, 生態(tài)敏感性中等和較低的區(qū)域僅分別占總面積的11.28%和0.87%。評(píng)價(jià)結(jié)果顯示新城規(guī)劃區(qū)域?yàn)楦呱鷳B(tài)敏感性地區(qū)。

表2 單因子敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果

表3 研究區(qū)生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果

研究區(qū)現(xiàn)狀和潛在生態(tài)敏感性較高, 新城規(guī)劃發(fā)展帶來的人口密度快速增加, 人類活動(dòng)對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響將不斷加劇, 若不能處理好新城規(guī)劃發(fā)展與區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)的關(guān)系, 勢(shì)必影響區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。因此, 研究區(qū)的新城規(guī)劃發(fā)展, 必須立足區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù), 從城鎮(zhèn)用地選址的角度, 避開生態(tài)高敏感區(qū), 優(yōu)先選擇生態(tài)敏感性較低和中等的區(qū)域。由于生態(tài)本底條件的制約, 在進(jìn)行具體用地選址時(shí)難免會(huì)將生態(tài)敏感性較高和高的區(qū)域納入選址范圍。對(duì)于這部分區(qū)域, 在進(jìn)一步的建設(shè)用地布局規(guī)劃中, 應(yīng)盡可能地將其作為城市生態(tài)用地、公園綠地等, 繼續(xù)保持其生態(tài)功能。

本研究依據(jù)生態(tài)敏感性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果, 確定了如圖3中的建設(shè)用地選址范圍, 總面積63.39 km2。建設(shè)用地選址盡可能地選擇生態(tài)敏感性較低和中等的區(qū)域, 整個(gè)選址范圍內(nèi)生態(tài)敏感性較低和中等的面積之和占選址范圍總面積的比例達(dá)到47.57% (表4)。受區(qū)域生態(tài)本底條件影響, 選址范圍內(nèi)仍有52.19%生態(tài)敏感性較高的區(qū)域, 但生態(tài)敏感性高的區(qū)域僅在選址范圍東部有零星分布, 總面積只有0.16 km2。

5 結(jié)論

生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)是衡量一個(gè)區(qū)域發(fā)生生態(tài)問題的可能性和后果的標(biāo)準(zhǔn), 也是反映人類活動(dòng)可能造成的生態(tài)后果的依據(jù)。面向新城規(guī)劃區(qū)域, 一般面積尺度不大, 僅幾百平方公里; 由于新城規(guī)劃發(fā)展的作用, 研究區(qū)處于一個(gè)城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快、人類活動(dòng)發(fā)展影響劇烈的背景下, 隨時(shí)可能激發(fā)一些潛在的生態(tài)環(huán)境問題。因此, 面向新城規(guī)劃的生態(tài)敏感性評(píng)價(jià), 不能照搬常規(guī)的基于現(xiàn)狀生態(tài)環(huán)境問題的評(píng)價(jià)方法, 必須立足現(xiàn)狀并考慮即將快速變化的區(qū)域特點(diǎn), 采用更為精細(xì)的評(píng)價(jià)方法, 分析區(qū)域現(xiàn)狀及即將變化中的生態(tài)敏感性問題。同時(shí), 研究結(jié)果更應(yīng)為新城規(guī)劃用地選址、規(guī)劃布局提供生態(tài)環(huán)境保護(hù)建議。

本文以貴州南部某新城規(guī)劃為例, 研究面向新城規(guī)劃的生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)方法。該方法在指標(biāo)選擇方面, 首先立足區(qū)域現(xiàn)狀生態(tài)環(huán)境特點(diǎn), 將生境敏感性作為評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。其次, 結(jié)合區(qū)域人口、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)快速變化的發(fā)展背景和本底生態(tài)環(huán)境潛在問題誘因的分析基礎(chǔ), 將土壤侵蝕敏感性作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。最終, 確定影響生境敏感性、土壤侵蝕敏感性的坡度、高程、坡向、水源保護(hù)區(qū)、土地利用、水系防護(hù)共6個(gè)因子作為新城生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)。針對(duì)區(qū)域面積尺度不大的特點(diǎn), 本文以1:10000地形圖為基礎(chǔ), 評(píng)價(jià)結(jié)果和各因子指標(biāo)均采用5 m×5 m柵格數(shù)據(jù)精細(xì)表達(dá), 更適用于新城規(guī)劃選址。另外, 本文提出了利用生態(tài)敏感性結(jié)果支持新城建設(shè)用地選址范圍確定的建議, 即避開生態(tài)高敏感區(qū), 優(yōu)先選擇生態(tài)敏感性較低和中等的區(qū)域, 并提出因難以避開納入選址范圍的高敏感區(qū)和較高敏感區(qū), 應(yīng)在具體建設(shè)用地布局時(shí)優(yōu)先作為生態(tài)用地、公園綠地等的建議。當(dāng)然, 在高生態(tài)敏感性地區(qū)進(jìn)行新城規(guī)劃, 僅僅依靠生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)確定建設(shè)用地選址范圍還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠, 還應(yīng)結(jié)合水資源條件、城市發(fā)展動(dòng)力等多種條件, 合理確定城鎮(zhèn)用地、人口、產(chǎn)業(yè)等發(fā)展規(guī)模, 促進(jìn)新城可持續(xù)發(fā)展。

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Assessing ecological sensitivity for a new city planning in the south of Guizhou Province

CHEN Zhifen

China Academy of Urban Planning and Design, Beijing, China, 100037

We proposed a general index system for ecological sensitivity assessment in the new city planning. Based on the assessment, very high sensitive zone should be avoided in the layout area and medium or low sensitive zones are available. We illustrated the index system by the new city planning case of a small area in the southern Guizhou Province with potential environmental problems. The index system included both eco-environment sensitivity and soil erosion sensitivity and incorporated six main impact factors, such as slope, elevation, aspect, water conservation district, land use type, and water system. Using the spatial analysis function of geographic information system, the spatial distribution of the study area with different ecological sensitivity degrees was quantitatively analyzed by multifactor weighted integrated assessment method. Both single factor and integrated ecological sensitivity assessment were shown by 5 m × 5 m grid. The results showed that about 87.85% of the study area was very high or a little high sensitive. After the planning optimization, only 0.25% of the layout area was very high sensitive and about 47.57% of the layout area was medium or low sensitive.

new city planning; eco-environment; ecological sensitivity; index system

10.14108/j.cnki.1008-8873.2017.02.017

TU984.11

A

1008-8873(2017)02-113-06

2015-08-06;

2015-11-27

國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2012BAJ15B01)

陳志芬, 女(1979—), 博士, 高級(jí)工程師, 主要從事城市風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃及生態(tài)規(guī)劃

陳志芬, E-mail: runfenfen@163.com

陳志芬. 面向貴州省南部新城規(guī)劃的生態(tài)敏感性評(píng)價(jià) [J]. 生態(tài)科學(xué), 2017, 36(2): 113-118.

CHEN Zhifen. Assessing ecological sensitivity in a new city planning in Guizhou Province [J]. Ecological Science, 2017, 36(2): 113-118.