邱 明，張 燕，隋傳國(guó)，楊攀峰

(大連海洋大學(xué)海洋科技與環(huán)境學(xué)院，遼寧 大連 116023)

資源環(huán)境的剛性約束，各行業(yè)用海的激烈競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致海水養(yǎng)殖區(qū)域不斷遭到擠壓[1]，尤其是近岸海域，促使深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖逐漸成為海水養(yǎng)殖的一項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè)，是實(shí)現(xiàn)“資源節(jié)約、環(huán)境友好、空間拓展、優(yōu)質(zhì)高效”海水養(yǎng)殖業(yè)的重要發(fā)展方向，因而深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖空間規(guī)劃成為必要的研究課題。適宜性分析與評(píng)價(jià)是針對(duì)某一種開(kāi)發(fā)方式或利用方式，分析其適宜程度，做出等級(jí)評(píng)定的過(guò)程[2]，其應(yīng)用范圍非常廣泛，主要包括的領(lǐng)域有城市建設(shè)用地、農(nóng)業(yè)用地、自然保護(hù)區(qū)或旅游區(qū)用地等[3-5]，逐漸成為研究空間規(guī)劃的重要方法。

目前，海域利用、海洋資源空間規(guī)劃方面適宜性評(píng)價(jià)研究相對(duì)較少，已有的研究：于永海等[6]以遼寧省為例進(jìn)行了海岸圍填海適宜性的評(píng)價(jià)；陳誠(chéng)[7]探討沿海岸線資源綜合適宜性評(píng)價(jià)的方法；王芳等[8]對(duì)江蘇省沿海灘涂資源開(kāi)發(fā)模式進(jìn)行了探討。而專門關(guān)于養(yǎng)殖海域使用的適宜性評(píng)價(jià)的研究很少，劉洋[9]在海洋功能區(qū)劃布局技術(shù)與應(yīng)用研究中，考慮了海岸類型、生態(tài)、潮間帶寬度、水交換能力、底質(zhì)條件、海水水質(zhì)質(zhì)量、災(zāi)害條件等7項(xiàng)指標(biāo)，建立了比較簡(jiǎn)單的漁業(yè)資源環(huán)境適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；Silva等[10]基于GIS從法律、規(guī)劃角度、多準(zhǔn)則適宜評(píng)價(jià)對(duì)智利Valdivia河口太平洋牡蠣養(yǎng)殖適宜性進(jìn)行了研究；林勇等[11]采用葉綠素 a 濃度、海水表面溫度、水深、透明度以及評(píng)價(jià)單元到漁港、城鎮(zhèn)、旅游區(qū)和自然保護(hù)區(qū)的距離為指標(biāo)，進(jìn)行了大小長(zhǎng)山島海域蝦夷扇貝養(yǎng)殖適宜性評(píng)價(jià)；王鵬等[12]采用綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)錦州市養(yǎng)殖用海開(kāi)展適宜性評(píng)價(jià)工作。已有的研究為深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖用海適宜性評(píng)價(jià)和空間規(guī)劃提供了方法參考。

“GIS”是Geographic Information Systems(地理信息系統(tǒng))的簡(jiǎn)稱，具有強(qiáng)大的空間分析功能和豐富的空間分析函數(shù)，本文基于GIS技術(shù)，以長(zhǎng)海海域?yàn)檠芯繀^(qū)域，構(gòu)建深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖用海適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用層次分析法進(jìn)行適宜性綜合評(píng)價(jià)，研究長(zhǎng)海海域深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖適宜性空間分布，為養(yǎng)殖規(guī)劃及海域使用管理提供參考。

1 研究海域和數(shù)據(jù)來(lái)源

長(zhǎng)海縣隸屬于遼寧省大連市，位于遼東半島東側(cè)的黃海北部海域，東與朝鮮半島隔海相望，西、北部隔海毗鄰大連市，西南與山東省廟島群島相對(duì)，位于38°55′47″N～ 39°34′10″N、122°17′36″E～123°13′18″E之間，地理位置詳見(jiàn)圖1。全縣由195個(gè)海島組成，這些海島統(tǒng)稱為長(zhǎng)山群島。陸域面積142 km2，海域面積10 324 km2，海域面積廣闊[13]。

本文采用的數(shù)據(jù)主要來(lái)源于“遼寧省環(huán)境保護(hù)廳發(fā)布的近岸海域環(huán)境質(zhì)量狀況(季報(bào))”、大連海洋與漁業(yè)局發(fā)布的養(yǎng)殖公司監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、《大連長(zhǎng)?？h圍海養(yǎng)殖用海海域使用評(píng)估報(bào)告》，以及908項(xiàng)目獲得的黃海底質(zhì)粒徑分級(jí)結(jié)果[14]。調(diào)查站位詳見(jiàn)圖1。

2 研究方法

2.1 深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

影響?zhàn)B殖用海適宜性因素復(fù)雜多樣，本文從自然環(huán)境、社會(huì)兩大方面出發(fā)進(jìn)行指標(biāo)篩選。自然因素包括水體物理因子，如水深、溫度、鹽度、水動(dòng)力條件等，化學(xué)因子包括溶解氧、pH、COD、營(yíng)養(yǎng)鹽、重金屬濃度等；生物因子包括葉綠素濃度、敵害生物等，底質(zhì)因子包括底質(zhì)類型、沉積物質(zhì)量等；社會(huì)因素包括功能區(qū)劃、與其他用海類型兼容性、生態(tài)保護(hù)要求、交通便利條件等。根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系主導(dǎo)性、差異性、數(shù)據(jù)可獲性、綜合性的構(gòu)建原則，選取11項(xiàng)指標(biāo)建立了一個(gè)基于自然因素、社會(huì)因素的指標(biāo)系統(tǒng)框架。其中為簡(jiǎn)化和綜合反映水質(zhì)、沉積物質(zhì)量對(duì)海水養(yǎng)殖的影響，本文采用水質(zhì)污染綜合指數(shù)、富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)、沉積物污染指數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，其中水質(zhì)綜合污染指數(shù)和沉積物污染指數(shù)的計(jì)算采用了既考慮最大污染因子同時(shí)又兼顧各項(xiàng)污染因子平均值的內(nèi)梅羅指數(shù)法，富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)采用國(guó)家海洋局發(fā)布的《中國(guó)海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào)》定義的富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)方法計(jì)算。指數(shù)計(jì)算公式和長(zhǎng)海各項(xiàng)指數(shù)空間分布參見(jiàn)“基于GIS的長(zhǎng)海海域環(huán)境信息分析”[15]。自然因素包括葉綠素a濃度、水質(zhì)綜合污染指數(shù)、富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)、溫度、沉積物綜合質(zhì)量、底質(zhì)類型、海流流速、水深、鹽度；社會(huì)因素包括距環(huán)境敏感區(qū)距離、距城鎮(zhèn)距離。構(gòu)建深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖用海適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，包含三個(gè)層次，分別以A 層、B層、C 層表示，評(píng)價(jià)指標(biāo)詳見(jiàn)圖 2 。長(zhǎng)海海域各項(xiàng)指標(biāo)范圍如表1所示。

2.2 適宜性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)本文數(shù)據(jù)來(lái)源統(tǒng)計(jì)得到各指標(biāo)數(shù)據(jù)范圍見(jiàn)表1，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各項(xiàng)指標(biāo)計(jì)量單位不同、數(shù)值差異大，無(wú)法進(jìn)行直接比較。經(jīng)過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研和專家咨詢，制定深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖各指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，詳見(jiàn)表 1。其中水質(zhì)綜合污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參考徐勇等[16]在渤海中部海區(qū)水域夏季環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)中的劃分，富營(yíng)養(yǎng)化分級(jí)參考《海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào)》中對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)的評(píng)級(jí)，沉積物質(zhì)量分級(jí)參考褚瑤瑤等[17]威海近海人工魚礁區(qū)沉積物質(zhì)量評(píng)價(jià)中污染等級(jí)劃分，水深、海流速度、水溫、鹽度、底質(zhì)類型等參考石建高等[18]深水網(wǎng)箱選址初步研究的結(jié)論，距城鎮(zhèn)距離和距環(huán)境敏感區(qū)距離參考林勇等[11]關(guān)于蝦夷扇貝養(yǎng)殖適宜性綜合評(píng)價(jià)的劃分，葉綠素參考Silva等[10]、林勇等[11]分級(jí)并結(jié)合長(zhǎng)海海域葉綠素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分級(jí)，按照打分系統(tǒng)將指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，對(duì)各指標(biāo)柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行重分類，獲得分值指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值，其中“5”為最適宜，“1”為最不適宜。

表1 深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖用海適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2.3 指標(biāo)權(quán)重確定

評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的數(shù)值大小反映了該指標(biāo)在評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的影響程度。權(quán)重確定方法主要有專家咨詢法(又名德?tīng)柗品?、主觀經(jīng)驗(yàn)法、多元分析法和層次分析法。本文評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定采用層次分析法。

采用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重，首先構(gòu)造判斷矩陣。構(gòu)造判斷矩陣需先進(jìn)行各指標(biāo)重要性排序，判斷矩陣元素賦值可參考Saaty的提議，在1～9及其倒數(shù)中間取值。根據(jù)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，各指標(biāo)對(duì)上層重要性程度，建立A—B、B1—C1i、B2—C2i判斷矩陣(表2～4)，計(jì)算出各矩陣的λmax和對(duì)應(yīng)的特征向量W，求出各個(gè)元素的權(quán)重值。

為驗(yàn)證判斷矩陣之間是否協(xié)調(diào)一致，各指標(biāo)的標(biāo)度合理且符合邏輯，需要對(duì)各判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。采用CR=CI/RI進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，CI為一致性指標(biāo)，RI為判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，CR為一致性比例。若滿足CR<0.1，則認(rèn)為通過(guò)一致性檢驗(yàn)。判斷矩陣通過(guò)一致性檢驗(yàn)。各指標(biāo)權(quán)重見(jiàn)表5。

表2 A—B判斷矩陣

注(Note)：RI = 0(n≤2)。

表3 B1—C1i判斷矩陣

注(Note)：CI = 0.0502；RI = 1.45；CR = CI / RI = 0.0344 < 0.1。

表 4 B2—C2i判斷矩陣

注(Note)：RI = 0(n≤2)。

表5 深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖用海評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

2.4 養(yǎng)殖適宜性指數(shù)

本文采用加權(quán)綜合指數(shù)法，具體公式如下：

其中：Wi是第i項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重，Xi是第i項(xiàng)指標(biāo)的得分，n是評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)量。

根據(jù)海洋功能區(qū)兼容性，港口、自然保護(hù)區(qū)、航道等區(qū)域與深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖是非兼容的，以及海洋功能區(qū)劃和海域使用現(xiàn)狀，在適宜性指數(shù)計(jì)算時(shí)統(tǒng)一將其深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖適宜性綜合指數(shù)賦值為0。

3 結(jié)果與分析

對(duì)葉綠素a濃度、水質(zhì)綜合污染指數(shù)、富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)、溫度、沉積物綜合質(zhì)量、底質(zhì)類型、海流流速、水深、鹽度、環(huán)境敏感區(qū)距離、距城鎮(zhèn)距離等柵格數(shù)據(jù)，按照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表1和表2進(jìn)行指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理，根據(jù)適宜性指數(shù)計(jì)算公式進(jìn)行柵格運(yùn)算，可得到深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖自然因素適宜性、社會(huì)因素適宜性以及綜合適宜性分區(qū)結(jié)果。根據(jù)自然間斷點(diǎn)法將適宜性等級(jí)劃分為五級(jí)，重分類生成深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖適宜性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

3.1 深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖自然適宜性

對(duì)于自然適宜性而言，由于部分海域葉綠素a濃度含量低而水質(zhì)綜合污染指數(shù)高，成為深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖的不適宜地區(qū)，而其他大部分海域，均適宜深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖發(fā)展，但僅有少數(shù)區(qū)域?qū)儆诟哌m宜性海域。從自然適宜性指數(shù)分布看，在烏蟒島、獐子島、格仙島和廣鹿島附近海域適宜性指數(shù)最高，其次是小長(zhǎng)山島和烏蟒島、海洋島之間的海域，總體而言，大小長(zhǎng)山島東南部外海海域的適宜性要高于西北部靠近大陸岸線海域，詳見(jiàn)圖 3。

3.2 深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖社會(huì)適宜性

對(duì)于社會(huì)適宜性而言，距城鎮(zhèn)距離會(huì)影響?zhàn)B殖作業(yè)的便利程度，受距離影響，從社會(huì)適宜性指數(shù)分布看，適宜性程度以陸地和島嶼為中心，呈同心圓分布向外海擴(kuò)展。另外考慮不同用海類型兼容性問(wèn)題，環(huán)境敏感區(qū)與養(yǎng)殖用海不兼容，長(zhǎng)海海域環(huán)境敏感區(qū)分布會(huì)在局部區(qū)域影響?zhàn)B殖的適宜性。社會(huì)適宜性指數(shù)空間分布詳見(jiàn)圖 4。

3.3 深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖綜合適宜性

將自然適宜性與社會(huì)適宜性結(jié)果進(jìn)行加權(quán)計(jì)算得到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，不同適宜性等級(jí)海域分布見(jiàn)圖5。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明，長(zhǎng)海海域適宜性等級(jí)為高、較高、中等的海域面積為7 045.81 km2，占長(zhǎng)?？h海域總面積65.31%。高適宜深水養(yǎng)殖海域面積1 248.38 km2，占海域總面積11.57%，分布于廣鹿島與格仙島西部海域、獐子島南部海域、石城島與烏蟒島之間部分海域和海洋島南部海域。較高適宜性海域面積2 279.56 km2，占比21.13%，分布于獐子島、海洋島、烏蟒島以及小長(zhǎng)山島周圍海域。該部分海域水質(zhì)條件比高適宜性海區(qū)稍差，水深較淺，從而降低了深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖的適宜性程度。中等適宜性海域面3 517.88 km2，占比32.61%。該海域葉綠素濃度稍低、距城鎮(zhèn)距離較遠(yuǎn)、營(yíng)養(yǎng)鹽濃度低，多因素綜合影響降低了深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖的適宜性程度。較低適宜性和低適宜性海域面積分別為786.81 km2、28 km2，分別占比7.29%、0.27%，遠(yuǎn)離陸地和島嶼。造成低適宜度的原因分析主要是該部分海域遠(yuǎn)離島嶼，影響水產(chǎn)品的運(yùn)輸；水深過(guò)深，而葉綠素濃度較低等。

4 結(jié)論

本文從影響深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖用海的自然因素和社會(huì)因素兩方面入手，構(gòu)建了包含葉綠素a濃度、水質(zhì)綜合污染指數(shù)、富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)、溫度、沉積物綜合質(zhì)量、底質(zhì)類型、海流流速、水深、鹽度、距敏感區(qū)距離、距城鎮(zhèn)距離共11項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重，基于GIS對(duì)長(zhǎng)海海域深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖用海適宜性進(jìn)行分區(qū)。長(zhǎng)海海域適宜深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖的面積為3 527.94 km2，占長(zhǎng)?？h海域總面積32.7%，其中高適宜性海域分布于廣鹿島與格仙島西部海域、獐子島南部海域、石城島與烏蟒島之間部分海域和海洋島南部海域，面積1 248.38 km2，占比11.57%；較高適宜性海域分布于獐子島、海洋島、烏蟒島以及小長(zhǎng)山島周圍海域，面積2 279.56 km2，占比21.13%。由于葉綠素濃度、距城鎮(zhèn)距離限制等諸多因素的綜合影響，不適宜深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)域主要分布于遠(yuǎn)離陸地和島嶼的海域，面積814.81 km2，占比7.56%，其他海域?yàn)橹械冗m宜。本研究結(jié)果可為科學(xué)管理和合理使用海域空間資源、實(shí)現(xiàn)海洋資源的優(yōu)化配置提供參考。