流域礦業開采引發的土地利用空間沖突及優化配置

馮 宇，畢如田，王 瑾，呂春娟，張遷遷

（山西農業大學資源環境學院，山西 太谷 030801）

流域礦業開采引發的土地利用空間沖突及優化配置

馮 宇，畢如田，王 瑾，呂春娟，張遷遷

（山西農業大學資源環境學院，山西 太谷 030801）

研究目的：揭示流域內采礦及土地利用與生態環境的空間沖突問題，對區域土地資源優化配置有重要作用。研究方法：以山西省亳清河流域為研究區，利用GIS技術并構建空間沖突測度模型，對流域土地利用空間沖突水平進行評估，根據評估結果劃分5個等級，并將流域大致分為沖突區和非沖突區；通過參與式農戶調查，將沖突區劃分礦業環境特殊調控區、礦業生態復墾區、城鎮優化建設區、城鄉發展協調區和生態農業協調區5亞區，非沖突區劃分現代農業發展區、生態農業種植區、林果種植保育區、濕地廊道保育區、生態農業后備區和生態涵養區6亞區；結合各區特點提出了適合流域的人—地—礦協同發展模式。研究結果：沖突高發地集中于采礦活動頻繁區域，亳清河上游是礦區與城鎮集聚地，沖突水平高于中下游；流域土地利用沖突功能區優化建設空間80%以上屬土地利用總體規劃允許建設區，濕地及生態空間70%以上屬禁止建設區，分區結果基本符合土地利用總體規劃布局。研究結論：生態風險模型測算結果較好反映流域沖突特點，進行公眾參與調查，利于沖突診斷和合理規劃流域三生空間。

土地利用；土地優化配置；空間沖突測度；公眾參與調查；流域礦區

1 引言

近年來，中國處于經濟轉型快速發展期，工業化和城鎮化過程不斷侵占著優質農田及生態空間，各種不合理的土地利用活動加劇了空間矛盾與沖突[1]，土地利用沖突問題反映了利益相關者對稀缺土地資源的競爭[2]。針對有限的土地，處理好經濟發展與生態保護關系，減少其之間矛盾，成為土地優化配置的重要研究內容。

國內外學者對土地利用沖突問題開展了深入研究，對土地利用沖突概念的定義，存在不同表述[2-4]，其內涵和外延也在不斷發展[5]。圍繞土地利用沖突類型和分布的研究，多發生在城市、城鄉邊緣帶、農牧交錯帶等人類活動頻繁區域，主要聚焦社會、制度、資源等方面[6-8]；針對土地利用沖突原因及產生機制方面[4]，多從產權制度、土地利用主體及人地關系等角度進行研究[9-11]；此外，對土地利用沖突評價方面的研究仍處于探索階段，并以定性評價為主，定量評價為輔[12-14]。土地資源優化配置作為解決土地利用空間沖突問題的重要手段，長期受到學界的關注。研究范圍表現出由單一領域向多領域滲透的特點[15]，如針對城市和鄉村土地空間，開展了旅游用地、農村居民點、濕地、廢棄地等的優化配置研究[16-22]；研究目標和視角也日趨多樣和寬廣，如基于社會、經濟、生態視角的研究，以實現土地利用系統效益最大化和可持續發展為主要目的[23-26]；同時，研究模型與方法也不斷改進，呈現出系統化、精準化的特點，如利用多目標規劃、系統動力學等模型結合3S技術（GIS、RS和GPS）可滿足土地資源優化配置對多目標、動態模擬等方面的要求[27-30]。

流域包含“三生”空間（生產、生活、生態），被認為是土地利用沖突發生的熱點地區[2，31]。亳清河流域自然資源優勢明顯，開發利用活動頻繁，由此引發的生態環境問題和土地利用沖突較為明顯，亟待采用科學方法對影響進行評估。本文以此角度入手，基于生態風險及空間沖突的相關理論，分析采礦對區域土地利用的負面影響，通過分區找到適合不同區域的土地資源配置機制，從生態文明視角下優化本研究區域國土空間格局，實現產業和生態可持續的目標，研究結果為礦業地區流域土地資源優化布局提供重要參考。

2 理論框架

2.1 流域土地利用空間沖突作用機制

流域經濟發展的重要載體是土地資源，其稀缺特性造成人地關系緊張，是流域土地利用沖突的客觀原因；自然資源集中區的開發活動形成空間溢出效應，礦產資源開發在帶動地區經濟的同時亦產生負面擴散效應，是流域土地利用沖突的主要驅動因素；流域土地利用主體包含礦企、居民、政府等，由于各主體生存、生產、發展等方面利益需求不同，對土地資源這一客體形成競爭，進而加劇空間沖突與矛盾。流域礦業開采引發的土地利用沖突發生機制見圖1。

相關研究對沖突概念、成因等問題進行了剖析[2，4]，認為土地利用沖突是人地關系作用中伴隨資源競爭而產生的對立狀態，是一種客觀的地理現象[32]。本文研究的流域土地利用空間沖突側重礦產資源開發引起的人地不協調、不和諧關系，并強調礦企、政府、農戶的關系和在土地可持續利用中應發揮的作用。

2.2 采礦引發土地利用空間沖突影響效應

土地利用空間沖突類型可分為空間經濟沖突、生態沖突、社會沖突及復合沖突，當前，空間復合沖突最為普遍，沖突進一步失控引發空間資源失配、空間開發失序、生態系統及社會發展失衡等問題[32]。亳清河流域的土地資源空間結構、布局不合理主要表現在礦區集中于流域上游、靠近濕地與居住區，土地開發侵占生態用地等?；谏鷳B風險和參與式調查的沖突評價與診斷可判斷流域土地利用空間沖突的基本情況，依靠分區、產業轉型和生態修復等綜合手段，可在一定程度上緩解流域土地利用沖突，進而優化三生空間、實現生態經濟可持續發展。

圖1 流域土地利用空間沖突發生機制及防范Fig.1 Framework of the causes and prevention of land use spatial conficts

3 材料與方法

3.1 研究區概況

亳清河位于山西省運城市垣曲縣，是縣內主要的河流之一，屬黃河一級分流，全長56 km，年徑流量為3890 m3，可利用水資源1842×104m3；亳清河流域人口17萬人，面積1185 km2，占全縣面積近1/3，流域耕地占全縣耕地52%，流域采礦用地占全縣采礦用地53%，流域全年經濟總收入占全縣60%以上。境內礦業企業較多，多分布于流域上游。長期以來，礦業作為地區經濟的主要支柱，發揮了重要作用，但對流域生態和人居環境產生了較大的負面影響，如尾礦庫、礦石不僅造成粉塵污染及土地壓占，還威脅中下游水環境。

3.2 基礎數據

依據土地利用現狀分類標準，提取垣曲縣亳清河流域范圍內土地利用現狀圖，將流域境內土地劃分為耕地、林地、建設用地、采礦用地、水域和未利用地6種類型。同時，本文還采用空間分辨率30 m的DEM數據、Google earth影像、垣曲縣統計年鑒（2015年）、垣曲縣土地利用總體規劃（2006—2020）、礦山實地調查、礦企復墾報告書與環境影響評價報告等資料。

3.3 流域問卷調查

亳清河流域上游涉及了靠近礦區、縣城周邊的東峰山、上王、坡底和清源等10村，發放問卷150份，收回125份，有效表格117份，有效率達93.6%，問題側重礦區對人居環境影響和礦企—政府—農民關系方面。流域中下游共涉及皋落鄉、長直鄉、王茅鎮三鄉鎮的20多個村，共發放問卷550份，收回486，有效份數447，問卷有效率為91.9%。問題側重流域生態環境保護與農民對產業發展意愿等方面。兩次問卷均采取隨機抽樣和典型調查相結合，以入戶調查為主，結合小型座談會的形式。

3.4 空間沖突測度指數構建

本文根據空間格局變化對區域生態安全的影響過程，以空間生態風險的大小表征空間沖突水平，借鑒生態風險評價的概念模型，從風險源、風險受體、風險效應三方面構建空間沖突綜合測度模型[33]。與土地利用空間沖突有關的3因子是空間外部壓力值、生態風險暴露值和生態風險效應值。外部壓力值由景觀生態指數中面積加權分維數表征，是反映風險源的指標；生態風險暴露值由景觀脆弱度表征，反映風險受體的耐受性；風險效應值則由景觀破碎度表征，反映風險受體對風險源的響應。流域資源開發過程中的土地利用空間沖突水平可以概括為空間沖突=外部壓力+空間暴露性-空間穩定性[34]，其公式表達為：

式（1）中，SC為空間沖突水平，P，E，S分別為空間外部壓力、空間暴露性以及空間穩定性3個因子。

為避免研究區空間單元過于破碎化，考慮尺度、研究范圍以及數據類型等因素，選取400×400 m空間方格作為評價單元，將研究區分為4896個評價單元，每個方格面積0.16 km2，未布滿整個方格面積的空間斑塊按一個完整方格參與計算，利用ArcGIS的Patch Analyst Extension模塊進行各單元的景觀生態指數測算。在獲取亳清河流域2014年的土地利用景觀分類和空間格局信息數據后，將反映每個空間單元網格外部壓力、空間暴露性、空間穩定性的相關景觀生態指數計算結果代入空間沖突指數模型，并將測算結果標準化處理至（0，1）范圍內，得到每一網格的空間沖突水平值。

4 結果與分析

4.1 流域土地利用空間沖突等級劃分與特征分析

4.1.1 空間沖突等級劃分 土地利用空間沖突是沖突各方對土地資源占有利用的博弈過程，這種特性決定了沖突的作用過程具有一定周期性[32]。借鑒倒U型曲線模型，沖突進程中經歷的穩定和平、不穩定和平、公開沖突、危機和戰爭5個層次[35]，將流域內土地利用空間沖突類型劃分為穩定可控、基本可控、輕度失控、中度失控、重度失控為5個等級（表1）。（1）流域空間沖突重度失控區（0.9＜SC≤1.0）。面積7.0 km2（0.6%），主要包括：流域上游的大型有色金屬采礦場，這些區域由于大面積的銅礦石采集，林地破壞，礦石直接傾倒于山谷中，處于流域上游的位置，使得此地成為流域生態安全的主要威脅；流域上游鐵礦采礦場，鐵礦石采集同樣破壞林地和地表結構，當地鐵礦屬貧礦，開采范圍大，形成面積較大尾礦庫，同樣威脅周邊生態環境。由于此區域采礦用地比例高達96%，因此，其生態功能主要體現在經濟支持方面。（2）流域空間沖突中度失控區（0.7＜SC≤0.9）。面積29.5 km2（2.5%），主要分布在縣城內部，礦區內部。覆蓋了縣城以及礦區的大部分地區。此區域也是建設用地的集中分布區，面積比例達66%。所處區域地勢平坦，生態功能體現在經濟與文化功能方面。（3）流域空間沖突輕度失控區（0.5＜SC≤0.7）。面積67.8 km2（5.7%），主要分布在縣城、礦區、河道以及村莊居民點周邊地帶。主要用地類型以村莊、建制鎮等建設用地及耕地為主，應當注重村莊建設用地的集約性，可以作為城鎮化建設的緩沖地帶。（4）流域空間沖突基本可控區（0.3＜SC≤0.5）。面積220.9 km2（18.6%），包括河道區域，村落周邊與林地過渡地帶。此地帶因耕地與林地面積較多，水域面積雖較少，但較水域在其他沖突級別中比重較大，在此區域發揮了重要的生態功能。此區域的生態功能價值主要體現在農作物生產功能，也應成為建設開發與生態保護協調區域。（5）流域空間沖突穩定可控區（0＜SC≤0.3）。面積859.8 km2（72.6%），包括了流域大部分地區，分布于大部分林地及少部分耕地區域中。此區域植被覆蓋度良好，生態價值主要以生態環境調節功能為主。

表1 不同沖突等級土地類型面積表Tab.1 Area of land use types on different spatial confict level

4.1.2 空間分異特征 根據土地空間沖突水平的測度結果及各沖突可控等級的地域分布情況，借助Google Earth遙感影像平臺，選取若干重度失控、中度失控沖突級別的典型地區進行遙感影像截圖比對（2014年3月），發現屬于重度失控、中度失控沖突級別的地區，其遙感影像都不同程度地反映了一些土地利用空間沖突現象（圖2，封二）。如土地空間沖突測算結果處于重度失控、研究區北部的有色金屬開采區和縣城南部的大型尾礦庫附近，其遙感影像顯示有大面積處于開采中的空間地域，大量生態空間被采礦用地空間吞噬；縣城周邊地區，屬于中度失控沖突級別區域影像顯示出城市用地占用農田、林地的現象。

4.1.3 沿河梯度差異 流域不同區段資源利用方式的差異使得空間格局引起的土地利用空間沖突表現為上游激烈、中游適中、下游最低的梯度。在測算結果圖上的河道區域，沖突指數值表現出明顯高于其他區域的特點，與河流形狀相符呈條帶狀延伸。為進一步研究亳清河流域沿河空間沖突梯度變化規律，本文沿亳清河選取一條寬400 m、長35 km的樣帶，整條樣帶共計個85空間單元。

樣帶整體的趨勢表現為上游沖突指數較高、波動較大，中游沖突指數中等（圖3），下游沖突指數較小、逐漸平緩的特點；整個變化折線共有2個波峰值，分別對應空間單元1和32，單元1和32分別對應亳清河流域上游中條山有色金屬采礦場和縣城南大型尾礦庫附近，沖突指數分別達0.99和0.95，表明采礦活動對河流形成嚴重干擾；在流域中游單元51出現了0.82的中度失控值，對應的地區是沿河道采石場。

4.2 流域人居環境與產業訴求分析

（1）上游礦區影響人居環境。對流域上游進行的調查可以看出周邊農民對環境要求較高，居民對采礦的態度大部分是不支持，因為采礦對當地水、大氣形成了一定程度的污染（水污染38.4%；空氣污染32.5%），水與大氣成為當前生態環境保護與治理的重點；此外，礦企采取的環境保護和復墾措施并未完全得到民眾認可，因此，約60%的農民認為礦區應當在產業發展中投入一定資金和人力；同時，62%的農民自身也愿意在環境修復過程中投入一定資金；而政府在這些活動中可以通過提高種植補貼及開拓市場方面為農民提供更多便利。

（2）中、下游生態產業發展需求旺盛。問卷調查結果當中，認為生態產業建設方案很重要的民眾占90%，說明農戶對生態產業有一定了解；在農民生計方面，42%的農民收入以農作物為主，并有53%的農民認為收入一般或足夠，有47%的農民認為自身收入不足，說明當地對經濟發展的訴求較為強烈，傾向于發展的主要產業有養殖業（33.2%）、休閑農業（41.7%）等。

圖3 空間沖突樣帶上的變化情況Fig.3 The changes of spatial confict in samples

通過對上、中、下游農民生計和產業發展等的調查得知，土地資源分區配置應充分考慮實地情況和民眾需求。上游分區中，應以環保及緩解礦區與民眾矛盾為主；流域中游分區，先行發展農產品加工和現代農業示范業，形成集聚后，進行擴散；下游分區中，應發揮濕地在流域生態經濟中的重要作用，臨近小浪底庫區的濕地限制或禁止開發，水資源豐富村莊適合發展水產養殖，實行種養結合，形成特色農業觀光體驗區。

4.3 流域土地空間沖突分區與優化配置方案

結合亳清河流域空間沖突等級分布格局、土地利用現狀、資源利用主導因素等，得出流域綜合生態空間沖突防范與調控方案。根據沖突水平劃分為重度沖突區（I）、中度沖突區（II）、輕度沖突區（III）、基本可控區（IV）和穩定可控區（V）5個一級分區；依據流域主導土地利用類型，劃分出11個土地利用功能亞區，如圖4（封二）所示，各功能區主要問題及優勢、土地利用模式、生態服務功能和應用范圍見表2。

4.4 流域土地利用空間沖突分區有效性分析

參考《垣曲縣土地利用總體規劃（2006—2020）》，將劃分的流域土地利用空間沖突亞區圖層與管制分區圖層疊加，對照分析土地利用空間沖突分區的合理性。同時，依據三生用地劃分標準[36]，將11個功能亞區中的主導土地利用類型進行歸類，大致可分為生活生產用地、生產生態用地、生態生產用地和生態用地4類。表3中，屬于流域優化建設空間的礦區環境特殊調控亞區和城鎮優化建設亞區中超過80%位于土地利用總體規劃中的允許建設區（I1區和I2區分別占84.62%和94.13%），屬于生態用地的濕地廊道保育亞區和生態涵養亞區中超過70%位于土地利用總體規劃的禁止建設區（IV5區和V4區分別占94.94%和78.75%）；屬于生活生產用地空間的區域在允許和有條件建設區的占比超過95%，屬于生態用地空間的區域在限制和禁止建設區的占比超過90%，說明基于土地利用空間沖突評價的分區結果與土地利用總圖規劃用地布局基本吻合。基于三生用地的功能區主導土地利用類型劃分可為亳清河流域永久性基本農田保護紅線、城市增長邊界和生態保護紅線的劃定提供借鑒。

5 結論

表2 土地利用沖突分區表Tab.2 Land use confict zoning

本研究借助GIS手段對礦業地區流域空間沖突進行測算可以反映流域資源利用出現的突出矛盾，在此基礎上依據各地特點分區提出土地利用沖突防范及發展建議。本研究實現了流域尺度的土地資源合理配置，主要研究結論如下：（1）利用生態風險評價的模型，從風險源、風險受體、風險效應三方面構建空間沖突綜合測度模型進行沖突測算，測算結果可以較好地反映礦業地區流域土地利用的特點，揭示土地利用沖突的空間差異規律。亳清河流域礦業開采引發的土地利用空間沖突體現了沖突理論的內涵，也為礦產資源集中區的沖突評價問題提供了范式。（2）亳清河流域土地利用空間沖突高值區集中在礦業用地內部及其周圍，并呈現上游沖突水平高于中下游的趨勢，反映出當地工礦用地布局的不合理性，礦區在流域生態經濟廊道建設中是重點關注的區域，未來開展工礦廢棄地再利用和生態產業建設可以節約流域內土地資源，實現資源環境可持續。（3）公眾參與調查法是土地利用沖突識別的重要手段，也是快速了解區域土地利用矛盾的主要方式。在沖突評價基礎上按參與式調查進行的11類沖突功能分區中，優化建設空間80%以上屬土地利用總體規劃允許建設區，濕地及生態空間70%以上屬禁止建設區，分區結果基本符合土地利用總體規劃布局。同時，流域劃分三生空間對于耕地、生態保護及城市發展，實現多規合一具有積極意義。

表3 土地利用空間沖突功能亞區分布情況Tab.3 Distribution of land use confict zoning of general land use planning

該研究是在礦業地區流域土地資源利用模式的探索，有利于將礦業地區流域土地資源配置與環境綜合整治有機結合，提高流域綜合利用規劃的有效性。在未來研究中，可通過此法在資源環境矛盾突出地區進行生態安全戰略評估，以進一步完善土地資源配置的理論與實踐研究。

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（本文責編：陳美景）

Spatial Confict of Land Use Caused by Mining Exploitation and Optimal Allocation Scheme of Land Resources in River Basin

FENG Yu, BI Ru-tian, WANG Jin, LV Chun-juan, ZHANG Qian-qian
（College of Resources and Environment, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China）

For an optimal allocation of land resources in river basin, it is essential to measure the level of land use conflict. Taking Boqing River basin of Shanxi Province as the study case, we put forward a new way of land allocation to avoid land use conflicts in river basin in regard to mining industries. First, by using the GIS method, the three main elements of ecological risk was be quantified and the evaluation model was be built. Second, this basin was roughly divided into conflict area and non-conflict area with 5 grades against the results of calculation. According to different residents’ needs for livelihood and environment in different location of river basin, the participatory rural appraisal and interview method were used to survey the rural households. According to the results of the survey, the conflict area included five subregions, specifically, regulated mining environmental sub-region, ecological reclamation sub-region, urban development optimized sub-region, urban-rural coordinated development sub-region and eco-agriculture sub-region. While thenon-conflict area include six sub-regions, modern agricultural development sub-region, eco-agriculture planting subregion, fruit tree planting sub-region, wetland corridor restoration sub-region, reserved eco-agriculture sub-region and ecological conservation sub-region. Finally, we put forward several land use patterns that fit the corresponding part of the river basin, such as the coordination scheme of human activity, land use and mining win-win situation, the moderate development scheme of ecological industry, the construction and protection scheme of river landscape. The results show that: The high incidence area of spatial conflicts mainly centralized in mining region; the level of conflict in upper reach where is the main mining region is higher than that of middle and lower reaches; over 80 percent of optimize development area locates in the constructive expansion permitted zone, and over 70 percent of ecological area locates in the prohibited zone of general land use planning. The spatial conflict zoning is in accordance with the general land use planning. This study helps to provide the basis for a sustainable land use and ecological economy of the river basin, and to find a better way to coordinate ecological, living and industrial land spaces.

land use; land optimal allocation; spatial conflict measurement; public participation survey; mining area in river basin

F301.24 文獻識別碼：A

1001-8158（2016）11-0032-09

10.11994/zgtdkx.20161207.145122

2016-06-23；

2016-10-03

國家自然科學基金項目（41401619）；山西省科技惠民計劃項目（2013121005）。

馮宇（1989-），男，山西晉城人，碩士研究生。主要研究方向為土地信息技術、土地復墾與規劃。E-mail: fengyuwind@163.com

畢如田（1963-），男，山西陽泉人，博士生導師。主要研究方向為資源環境信息技術、土地復墾與規劃。E-mail: brt@sxau.edu.cn