GIS空間分析方法支持的泉州灣整治利用規劃研究＊

張加晉，楊順良，趙東波

（1.福建海洋研究所 廈門 361013；2.福建省海島與海岸帶管理技術研究重點實驗室廈門361013）

GIS空間分析方法支持的泉州灣整治利用規劃研究＊

張加晉1，2，楊順良1，2，趙東波1，2

（1.福建海洋研究所 廈門 361013；2.福建省海島與海岸帶管理技術研究重點實驗室廈門361013）

在GIS空間分析方法的支持下結合地方需求，提出泉州灣整治利用規劃的思路。有效結合增加納潮量、改善灣內水循環，整合產業集群等目標要求，進行了針對性的規劃布局，提出了整治方案。創新性的提出對鳥類保護區進行引導保護的人工島方案，既解決了泉州灣整治利用中疏浚淤泥的外運傾倒問題，又解決了地方政府市政建設等經濟發展要求對環境保護的壓力問題，為行政主管部門提供了決策性支持。

空間分析；海域整治規劃；泉州灣；納潮量

為解決日益增長的投資需求和日趨緊張的臨海土地資源之間的矛盾，最大限度地發揮泉州灣海域的海域功能，緩解資源與環境的壓力，增強泉州灣生態承載能力，達到海洋經濟可持續發展的目的，必須妥善協調處理多種功能用海的矛盾，合理安排用海需求規模和用海時序，開拓優化發展空間。

泉州灣內灣的洛陽江口及百崎湖海域沿岸人口稠密，經濟繁榮，鄉鎮企業發達，灘涂上互花米草滋生蔓延，致使泉州灣內灣海域灘涂面抬高，航道變窄，海域面積縮小，納潮量銳減，水交換能力變小。來自陸域日益增加的陸源廢水不能有效地交換至灣外，造成泉州灣水環境質量惡化，影響周邊人民生活質量和旅游景觀視覺效果，也危及所在的泉州灣河口濕地省級保護區的環境質量。百崎湖是位于內灣中部的潟湖，通過閘門與泉州灣相連，周邊地勢低洼，湖內水體交換能力弱，水質環境較差，岸灘環境較混亂，湖邊岸線環境差。依據相關規范及技術要求［1－3］，福建海洋研究所組織開展了泉州灣整治利用規劃研究。

1 泉州灣整治利用規劃的范圍及原則

1.1 規劃范圍及概況

泉州灣位于福建省沿海中部，規劃海域范圍為灣口北起惠安縣張坂鎮浮山島岸邊，南至石獅市東北祥芝角。灣內在洛陽江口以洛陽橋為界，在晉江河口以晉江市與豐澤區陸域行政區域界線最終界樁為界。泉州灣海岸線長132.75km，海域總面積211.24km2，灣內最大水深為24m，灣口有欄門沙發育。若以秀涂西南角至石湖西北角連線為界，可把泉州灣分為內外兩部分：西側為內灣，封閉性較強；東側為外灣，屬開敞式海灣，水交換較強。周邊行政區域跨越二區二市一縣，包括11個鎮（鄉、街道）（圖1）。

圖1 泉州灣整治規劃范圍

泉州灣位于福建省人口最稠密的地區，城鎮化水平高、區域經濟繁榮、鄉鎮企業發達，人為污染較嚴重。泉州灣內有泉州灣河口濕地省級自然保護區，設洛陽紅樹林核心區、桃花山海濱水禽核心區和蟳埔槍城河口濕地生態核心區等3個核心區。

1.2 規劃原則及期限

規劃的原則：可持續發展原則；與城市總體規劃相協調原則；海域資源優化配置的原則；突出重點、發揮優勢、優化布局原則；統籌兼顧、協調發展原則。規劃期限至2020年。

2 泉州灣整治利用規劃的空間分析方法

空間分析作為地理信息系統（GIS）的一個重要概念，是基于地理對象的空間布局的地理數據分析技術，其目的是在于提取和傳輸空間信息。在海洋功能區劃評價中，空間分析是評價方法的具體執行工具，有很多種類型和方法，如空間查詢與量算、緩沖區分析、疊加分析、網絡分析、空間統計分析、空間插值、數字高程模型和空間建模、空間決策支持系統等［4］，泉州灣用海功能分區格局見圖2。

圖2 泉州灣用海功能分區格局

目前，在國家海洋局《關于加強區域建設用海管理工作的意見》（2006）、《關于印發區域建設用海管理有關技術規范的通知》（2008）和《區域用海規劃編制技術要求》（2010）等文件中均未對用海規劃的技術方法作出規定。而我國海洋功能區劃執行的國家標準是《海洋功能區劃技術導則》（GB/T17108－2006）。導則中規定了海洋功能區劃編制的指導原則、分類體系、指標體系、編制方法等，其規定的方法主要有指標法、疊加法、綜合分析法。

其中：指標法是指根據海洋功能分類體系和指標體系，綜合考慮海洋不同區域的自然屬性、社會屬性和環境保護要求劃出各類具體的海洋功能區。疊加分析法是將所收集到的各類資料編繪成圖件，并將與收集到的各種圖件進行疊加，依據功能區劃的原則進行分析比較。保留合理的功能，舍去不合理的功能，比較、確定主導功能。綜合分析法是按照區劃原則，利用海洋自然資源和自然環境的評價、海洋開發保護現狀與面臨的形勢結果分析，綜合考慮海域自然屬性、社會屬性和環境保護要求，協調各種用海關系，確定海洋功能區類型及功能的主次關系。

導則給出了區劃方法的基本概念，但缺少具體的應用指南或流程，同時指標體系也存在定性描述較多的不足。在具體的功能區劃實踐中，難于全面應用導則給出的區劃方法，且功能區劃劃分最終是根據專家的評判，缺乏客觀性，受海域利用現狀、區域發展規劃等因素的影響較大。

海域自然屬性的特殊性和差異性是劃定各種功能區的先決條件，海域的社會屬性即海洋開發利用現狀和經濟社會發展的需要是海洋功能區劃劃分的必要條件。要進行海洋功能區的空間單元劃分，必然要將大量的海域自然屬性、社會屬性和生態環境等各類資料編繪成圖件，明確海域資源、使用現狀、開發規劃等空間布局。結合上述分析和海洋功能區劃的編制實踐，泉州灣整治利用規劃采用如下的功能分區方法（圖3）。

（1）采用指標法。根據海域使用現狀的自然屬性，初步確定港口、旅游、海洋保護區等涉海產業的海域使用現狀，初步形成自然屬性功能分區，并在GIS軟件下建立海域使用現狀圖層管理。

（2）采用疊加法。根據海域使用管理、涉海行業海域使用規劃空間數據，在GIS軟件空間分析功能下，疊置分析使用現狀、規劃圖層，形成初步的泉州灣海域利用功能區布局方案。

（3）采用綜合分析法。引入專家和部門協調意見，確定功能分區的功能和開發順序，結合整治用海規劃目標，提出泉州灣整治的方案，并對海洋功能區的空間分布做局部調整，形成最終的用海規劃布局方案及開發時序。

3 泉州灣整治利用規劃方案布局

根據與環泉州灣的涉海行業規劃中空間功能相銜接的原則，將環泉州灣海域規劃為空間相對獨立的環境整治、港口物流、濱海旅游和漁業四大功能，構建“一灣四功能七片區”的用海功能分區格局。

3.1 洛陽江口綜合整治片區

范圍自洛陽橋至后渚大橋海域，其功能目標是內包含濕地公園和河口濕地保護區，兩岸陸域為城市建設用地。

3.2 百崎湖綜合整治片區

范圍包括百崎湖水域及湖口白沙至秀涂沿海灘涂。功能目標為加強百崎湖水體交換，改善湖內水質，優化環境，造就親水生活岸線、生態濕地景觀岸線、濕地公園和城鎮景觀，為百崎、秀涂城市建設、臺商投資區建設提供優良的投資環境。

3.3 石湖港片區

范圍包括石湖作業區至古浮澳，主要功能為港口物流。

3.4 秀涂港片區

范圍包括秀涂作業區南北兩部分，北部為港口發展用地，南部為碼頭。主要功能為港口物流及臺商投資區配套碼頭。

3.5 灣口北側濱海旅游片區

范圍自浮山島至崇武鎮沿海岸線，包括青山灣、西沙灣與半月灣等海濱沙灘，主要功能為濱海旅游。

3.6 泉州灣貝類苗種繁育片區

范圍包括仙石鎮沿岸灘涂海域，主要功能為灘涂蟶苗天然繁育育種。

3.7 祥芝漁業基地片區

位于泉州灣口南側祥芝半島北面海域。基地將建設成為以祥芝國家一級漁港為特色，船舶修造、海員培訓為支撐的濱海特色型城鎮，為石獅及周邊地區漁業生產發展創造優越的配套條件。

上述7個片區，按照開發時序分為近期、中期和遠期。臨海產業填海需求分別規劃了近期開發14塊，中期開發10塊和遠期開發4塊填海區域。用海需求分別規劃了近期開發23塊，中期開發11塊和遠期開發12塊用海區域。其中，規劃近期開發中的用海區域包含已頒發海域使用證的項目用海。

4 對內灣及潟湖的整治利用規劃方案

4.1 洛陽江口綜合整治方案

洛陽江口綜合整治方案總體上包括紅樹林種植和紅樹林生態修復、灘涂疏浚及適當造地筑路、清除大米草蔓延區等3個方面，從而達到增加泉州灣納潮量，提高灣頂內灣水交換能力，修復海洋生態環境，美化岸線環境等效果（圖4）。

圖4 洛陽江口及百琦湖綜合整治規劃

同時，利用緩沖區和疊加分析方法，結合海灣地形等深線要素分析，提出將灘涂大米草蔓延區設置為人工島型濕地保護區生態島概念，即利用泉州灣疏浚淤泥填高，種植樹木，周圍種植紅樹林，設置無人候鳥島，建設鳥類高潮位調節區，形成人工島型濕地，為各種珍稀鳥類、鸻鷸類和鷺類等水鳥在提供棲息地，從而接納桃花山珍禽保護區鳥類築巢，在提升周邊環境保護區保護功能的同時，還有效地解決了部分疏浚淤泥外拋的問題。

4.2 百崎湖綜合整治方案

百崎湖整治規劃首要問題是要解決在百崎湖與泉州灣之間打通進水連接通道，解決湖區水體的納新和防洪排澇問題。研究中根據等高線、土地利用、圍墾、水渠等地形要素進行距離分析，進行最優化設計，提出百崎湖“三聯通”工程方案：①石任水道（b6）：規劃在現有洛陽江經石任村至張坂的引水灌溉渠邊新開挖引水渠道，引泉州灣水體經該水道進入百崎湖湖頂水域，達到百崎湖水體與泉州灣水體進行有效交換的目的。②白沙水道（c1）：現有白沙圍墾與百崎湖中部圍墾養殖處開挖水道，連通泉州灣，通過計算，該處的土方開挖量最少且距離最短。③海堤橋閘：維持百崎湖口南側現有水閘進出水功能的同時，新建設一座橋閘型進出水通道，橋閘可通車設計；同時百崎湖整治規劃方案還包括百崎湖周邊岸線整治及對百崎湖口白沙至秀涂沿岸灘涂海域進行疏浚，適當回填造地。

整治方案中必須開通石任水道，海水從百崎湖頂到達湖口位置。但隨著洛秀組團、臺商投資區的建設，其城市生活污水排放和工業排水的增大，僅開通石任水道將存在湖水交換周期長、湖水交換量小的問題，屆時百崎湖將難以滿足經濟發展、城鎮建設、社會進步、環境容量等對水體環境的要求，將對湖水水環境質量維護造成難度，故應拓展其他納潮渠道，增加拓開白沙水道，新建百崎海堤橋閘，增加納潮量，改善海水水交換率，縮短交換時間，從而起到連通內外水體，改善湖區水環境，帶動當地經濟發展和城建建設，保護當地生態環境，促進臺商投資區建設的作用。

根據計算，兩綜合整治片區總疏浚量為1 921萬m3，各相關需填方量為1 296萬m3，尚有625萬m3疏浚淤泥量，需要運輸到泉州灣口海洋傾倒區傾倒。洛陽江口綜合整治片區和百崎湖綜合整治片區新增填海面積合計為114.9hm2，圍墾區填海新增面積為57.8 hm2，總為172.7hm2。百崎湖三聯通方案完成后百崎湖將增加納潮量90萬m3、增加排水量58.3萬m3，完成一次理論水交換需要5d就可以完成，遠大于現有的約20d。

5 泉州灣整治利用規劃實施后水動力變化預測

5.1 規劃實施后納潮量變化

規劃中對泉州灣納潮量的變化進行了數模運算分析預測，在泉州灣布設了4條斷面，斷面1為規劃范圍邊界線，其余3條斷面位于洛陽江入海口的洛陽江口綜合整治片區（圖5）。由表1和表2可知，按照由灣外往灣內的斷面順序，納潮量的增加呈減少趨勢；斷面1和斷面2基本上相近，說明：由于規劃疏浚工程的實施，納潮量的增加將主要位于后渚以北的內灣；小潮斷面2納潮量增加比斷面1還大，原因是由于規劃實施的灘涂浚深對小潮時影響較大，使更多漲潮流進入疏浚海域。由于工程設計將從低潮時基本出露的近岸淺灘疏浚到當地理零深度基準面，將對小潮的納潮量影響很大；除了斷面1小潮納潮量增加比大潮納潮量增加略小外，其他斷面小潮納潮增加量比大潮還略大；而由于小潮工程前納潮量較小，故小潮工程后納潮量增加率也明顯比大潮納潮量增加率大。

圖5 工程前后納潮量計算斷面位置

表1 工程前后4個斷面大潮納潮量變化

表2 工程前后4個斷面小潮納潮量變化

5.2 規劃實施后流速變化

為了了解工程疏浚對泉州灣潮流場的影響，模擬計算、繪制了大小潮期間工程前后整個泉州灣和后渚以上的內灣的流場圖。根據分析預測結果，整治規劃實施前后整個泉州灣的潮流格局基本不變，后渚內灣由于工程疏浚增加了較大的納潮量，使后渚以上的內灣潮流更加順暢，后渚以北水域流速明顯變大。

還有一個較明顯規律是漲潮比落潮流速增加要大，這可以從物質的源匯角度進行解釋：后渚以北內灣，在漲潮時潮流流入，相當于潮水的匯（容器），而在落潮時潮流往南流出，最后往東流向外海，這時相當于源；規劃的3塊疏浚區相當于把內灣的源匯增加，納潮量增加，而由于從整個泉州灣到內灣的地形，類似于一個喇叭地形，故在漲潮的時候，由于地形的束窄作用，流速增加較大，而落潮的時候，由內灣到整個泉州灣，地形放寬，故流速增加較小。

規劃實施后沖淤變化分析根據交通部《海港水文規范》所推薦的淤積強度估算公式和文獻提出的推廣建議［5］，對疏浚海域進行年淤積強度估算。經計算，百崎湖口灘涂疏浚區的回淤強度為7.4cm/a，洛陽江口灘涂疏浚區、后渚至城東灘涂疏浚區兩塊疏浚區的回淤強度都約為9cm/a。

6 結束語

對泉州灣綜合整治規劃的研究，是在海洋功能區劃的基礎上，根據區域海洋經濟發展條件對海域使用的需求和海洋環境保護的總體目標，對區域生產性和非生產性用海項目進行的統籌安排，對海洋產業及海域使用結構與布局的調整優化，解決了涉海行業之間的海域使用矛盾，使臨海產業之間的規劃布局更為合理，使海域開發利用規模和強度與海洋資源和環境承載能力相適應。規劃的實施將發揮泉州灣海洋資源的最佳綜合效益，保護和改善生態環境，保障海洋資源可持續利用，促進海洋經濟的健康發展，也為新一輪的海洋功能區劃提供了參考依據。

空間分析方法在區域用海規劃編制中的應用，是針對當前海域開發及海域規劃中相關技術課題研究的實踐，對區域用海規劃規劃中地理信息系統的應用進行了研究，尤其是內灣形和潟湖式的海域整治與規劃中有借鑒意義。同時提出了提出人工島型濕地保護區生態島概念建議，在提升周邊環境保護區保護功能的同時，還有效解決了部分疏浚淤泥外拋的問題。

雖然本研究驗證了GIS空間支持的海域整治規劃中應用的可行性，但僅限于空間分析方法在海域用海規劃編制方面的應用，海域整治利用開發規劃是一項涵蓋面廣泛的復雜工作，GIS空間分析方法在其中的應用不管是在廣度還是在深度上都將得到進一步拓展與延伸。

［1］ 國家海洋局.關于加強區域建設用海管理工作的意見［Z］.2006.

［2］ 國家海洋局.關于印發區域建設用海管理有關技術規范的通知［Z］.2008.

［3］ 國家海洋局.區域用海規劃編制技術要求［Z］.2010.

［4］ 秦昆.GIS空間分析理論與方法［M］.武漢：武漢大學出版社，2010.

［5］ 陳明劍.海洋功能區劃中的空間關系模型及其GIS實現：以萊州灣為例［D］.青島：中國海洋大學，2003.

［6］ 中華人民共和國交通部：JTJ213－98海港水文規范［S］.1998.

福建省科技廳公益性基金項目（2010R1006－4）；福建省“908”專項圍填海綜合評價（FJ908－02－01－05）；福建省海岸帶開發活動環境效應評價項目（FJ908－02－02－02）；福建省海洋與漁業局項目（泉州灣整治利用規劃）.