沿海港口總體規劃生態承載力環評技術方案

范小杉,何 萍*,陳 帆,黃麗華(1.中國環境科學研究院,北京 100012；2.國家環境保護區域生態過程與功能評估重點實驗室,北京 100012；.環境保護部環境工程評估中心,北京 100012)

環境影響評價與管理

沿海港口總體規劃生態承載力環評技術方案

范小杉1,2,何 萍1,2*,陳 帆3,黃麗華3(1.中國環境科學研究院,北京 100012；2.國家環境保護區域生態過程與功能評估重點實驗室,北京 100012；3.環境保護部環境工程評估中心,北京 100012)

生態承載力評價是區域經濟社會可持續發展的重要參考基準,但常規區域生態承載力綜合評價方法不能針對規劃項目產生的具體資源環境效應及其空間影響格局展開評估.研究基于壓力(P)-狀態(S)-響應(R)模型,以沿海港口總體規劃生態承載力環評為例,在分析港口總體規劃對海岸帶潮上帶、潮間帶、潮下帶3類生態環境空間產生不同資源環境壓力類型的基礎上,探索建立了包括陸域土地資源承載力評價、潮間帶岸線資源承載力評價、潮間帶圍填海承載力評價、潮下帶水環境容量評價及海岸帶生態系統承載力評價在內的海岸帶工程項目生態承載力環評技術方案,以期提升海岸帶開發利用自然資源、保護生態環境的科學性,并為推進我國工程項目生態承載力環評技術革新提供借鑒.

港口總體規劃；規劃環評；生態承載力；海岸帶；技術方法

海岸帶是海洋與陸地交界的狹窄過渡帶[1],豐富的自然資源、特殊的環境條件和良好的地理位置,使其成為人地矛盾最多、生態環境壓力最大的地帶[2].21世紀以來,我國沿海港口數量、規模、吞吐能力以驚人的速度增長[3],但同時海岸帶土地資源、自然岸線資源接近可利用上限,生態環境遭到極大破壞:濱海濕地、珊瑚礁、紅樹林等生態系統迅速消失,魚類種類、數量急劇下降,海灘侵蝕和環境污染等問題日益嚴重[4].

生態承載力(ECC)是區域經濟社會可持續發展的重要基準[2];廣義生態承載力涵蓋資源、環境與生態系統承載力 3個范疇[5].常用的自然植被凈第一性生產力估算、資源供需差量、生態足跡、綜合評價等生態承載力研究方法[6-7],多用于評價研究區范圍內人類全部經濟社會活動與區域內自然資源、生態環境之間“壓力-承載力”矛盾關系[8-9].但上述方法若用于規劃項目環評,則對規劃方案可能產生的資源環境問題針對性研究不足,以致環評成果對于優化調整項目規劃方案的參考價值十分有限.

在此,基于壓力(P)-狀態(S)-響應(R)模型,探索沿海港口總體規劃生態承載力環評技術方案,以期為沿海資源環境保護提供借鑒.

1 相關概念及內涵界定、生態承載力環評特點

1.1 沿海港口總體規劃生態承載力環評概念

沿海港口總體規劃是對海岸線利用、水陸域布置、港界、建設用地配置等做出的安排計劃[10].港口規劃環評是對港口規劃方案的環境影響進行分析、預測和評價的方法和制度[11].

沿海港口總體規劃生態承載力是在確保資源可持續利用、環境質量不惡化、重要生態系統及物種得以保護的條件下,海岸帶所能承受的港口開發利用自然資源(土地、岸線資源等)的規模和強度、港口污染物最大排放量以及可利用的生態空間格局.

沿海港口總體規劃生態承載力環評實質,是分析、評估、預測港口規劃方案對海岸帶資源、環境及生態系統承載力的影響情況[12-13].

1.2 港口總體規劃生態承載力環評內涵、特點

(1)評價主題,因港口建設對海岸帶不同資源環境及生態本底空間產生的主要影響不同而存在差異:潮上帶生態承載力指基于陸域生態環境保護的土地開發適宜性[14-16];潮間帶生態承載力指基于潮間帶生態系統、物種保護的可利用岸線資源[17-18]和圍填海范圍[19];潮下帶生態承載力指基于物種保護、水環境功能區達標的海域水環境容量[20].

(2)環評內容,包括港口總體規劃對海岸帶產生的生態壓力評估、海岸帶對港口總體規劃的生態承載力現狀評估、港口總體規劃對海岸帶生態承載力的影響評估3部分,詳見圖1.

圖1 沿海港口總體規劃生態承載力環評技術框架Fig.1 Technical framework for strategic environmental assessment on ECC-coastal port master plan

此外,海岸帶對港口總體規劃生態承載力,不但受資源環境背景及其開發利用現狀制約,還受到中央和地方各級政府及管理部門相關規定及制度約束.如主體功能區劃、生態紅線等制度,及資源環境開發利用指標限值,如《全國海洋功能區劃(2011～2020年)》規定:到2020年全國自然海岸線保有率不低于 35%,上海市全市建設用圍填海規?？刂圃?300hm2以內[21].

2 港口總體規劃生態承載力環評技術方案

港口總體規劃生態承載力環評技術框架如圖1所示,以下分別予以詳細闡述.

2.1 港口總體規劃生態壓力評估

港口總體規劃對海岸帶產生的生態壓力包括自然資源開發壓力、環境污染壓力和對生態系統破壞壓力.其中自然資源開發壓力主要包括陸域土地資源、潮間帶岸線資源開發壓力和圍填海占用近?？臻g資源壓力;環境污染壓力主要指港口污染物排放加劇海域水環境污染、降低海域水環境容量的壓力;生態破壞壓力指規劃港口占用生態系統及物種生境空間、污染排放降低生態環境質量.

以上4個維度中，將各維度每個條目定量化轉為得分值以后，再把同一維度下的各個條目得分值加權平均計算各個維度的得分總值。結果顯示，分值從高到低分別為：人際溝通能力、工作環境適應能力、中醫診療能力、設備操作使用能力，見表5。

2.1.1 海岸帶資源開發壓力評估 (1)陸域-港口規劃開發土地資源生態壓力評估.基于已有的港口總體規劃方案,對規劃占用的土地資源類型、規模數量和空間格局做出評估(圖2),即明確陸域土地資源占用壓力;綜合規劃用地生態環境現狀(包括規劃用地覆蓋生態系統類型、生態敏感點分布等)分析,評估規劃港口建設占用陸域土地資源、生態系統面積及空間分布格局的影響情況.

圖2 港口總體規劃占用陸域土地資源生態壓力評估技術框架Fig.2 Technical framework for ecological stress assessment of land resources utilizing on coastal port master plan

(2)潮間帶-海岸線資源開發生態壓力評估.在掌握規劃港口利用海岸帶自然岸線、人工岸線的規模數量、空間布局及其自然生態、經濟社會背景的前提下,基于海岸線與海岸帶生態敏感區之間的空間位置關系,評估港口總體規劃對岸線資源產生的壓力,以及對岸線臨近生態敏感點的影響情況(圖3).

圖3 港口總體規劃岸線資源開發生態壓力評估框架Fig.3 Technical framework for ecological stress assessment of utilizing coastline on coastal port master plan

(3)潮間帶-圍填海生態壓力評估.基于港口總體規劃分析港口圍填?？臻g位置及其范圍、規模數量情況,并綜合潮間帶自然生態環境背景,評估圍填海占用潮間帶、潮下帶生態系統類型及其生境面積、占用生態保護地面積,反映填海規劃對潮間帶和近岸海域生態系統的永久性改變和影響情況(圖4).

圖4 港口總體規劃圍填海生態壓力評估框架Fig.4 Technical framework for ecological stress assessment of reclaiming land from the sea on coastal port master plan

2.1.2 近岸海域-水環境污染壓力評估 參考港口環境保護設計規范或影響規范中的污染物發生量水平,結合港口吞吐量、占地等指標,可估算港口水污染物類型及其排放量,并確定其排放空間位置(圖5),為港口總體規劃對海域水環境影響判別、污染物處理能力配置、污染總量控制及削減要求提供依據.

圖5 沿海港口總體規劃對近岸海域水環境污染壓力評估Fig.5 Technical framework for environmental stress assessment of discharging pollutants on coastal port master plan

2.1.3 海岸帶生態系統壓力評估 在掌握海岸帶重要生態系統及物種適宜生境空間分布格局及其分布規模的基礎上,基于港口總體規劃對海岸帶土地資源、生態環境資源等開發利用空間范圍、利用方式,分析海岸帶陸域、潮間帶和潮下帶各類重要生態系統及物種在生境空間范圍、生境質量等方面可能遭受的壓力和面臨的威脅(圖6).

圖6 沿海港口總體規劃生態系統壓力評估Fig.6 Technical framework for ecological stress assessment of destroying ecosystem on coastal port master plan

2.2 海岸帶生態承載力現狀評估

2.2.1 資源承載力現狀評價 (1)陸域-土地資源開發生態承載力評價.沿海港口建設占用陸域土地,不僅要受常規陸域土地資源開發因子(坡度、坡向、海拔高度等)以及中央和地方用地相關制度(如基本農田保護區、自然保護區、生態紅線等)制約,還要求大潮時用地區域不被淹沒;據上述約束因子建立海岸帶陸域土地資源建港開發生態適宜性評價指標體系,并在全面掌握規劃港區所在海岸帶陸域土地資源自然條件、生態環境狀況及經濟社會背景數據資料的基礎上,結合3S技術評估海岸帶陸域土地資源建港生態適宜性,進而獲得規劃開發海岸帶適宜建港的陸域土地資源面積及空間分布格局(圖7).

圖7 海岸帶陸域土地建港生態承載力評估技術框架Fig.7 Technical framework of ECC assessment on supratidal land Used for constructing port

(2)潮間帶-岸線資源適宜開發生態承載力評價.海岸線建港條件是決定港口規劃空間位置的關鍵決定因素.除考慮港口建設的岸線自然背景(岸前水深、岸線穩定性、岸前陸域及水域寬度、避風條件等)及經濟社會條件(如經濟腹地、陸上交通運輸條件等)外,還需遵循國家和地方有關海岸帶生態環境保護地劃分、自然岸線開發利用相關規定,將重要物種及生態系統最適宜分布區毗鄰的海岸線納入禁止或限制開發岸線,并建立沿海岸線港口開發適宜性評價GIS數據庫,選擇評價因子通過 GIS空間疊加運算得出沿海岸線港口開發適宜性長度及空間格局(圖8).

圖8 海岸線建港生態承載力評價框架Fig.8 Technical framework of ECC assessment on coastlines Used for constructing port

(3)潮間帶-圍填海生態承載力評價.以盡可能減少對海洋資源、生物資源以及海洋保護區損害為目標,將圍填海生態適宜性影響因子(海岸自然條件、海洋生態、開發利用現狀、災害地質、社會經濟等)納入圍填海生態承載力評價指標體系,并基于已建立海岸帶建港生態承載力評價數據庫,利用3S技術在空間格局和數量上確定圍填 海生態承載力(圖9).

圖9 圍填海生態承載力評價框架Fig.9 Technical framework of ECC assessment on marine reclamation land

2.2.2 環境承載力現狀評價-潮下帶水(近岸海域)環境容量評價 據1999年12月國家環保局發布的《近岸海域環境功能區管理辦法》,近岸海域環境功能區執行相應類別的海水水質標準.近岸海域水環境容量評價,是基于目前規劃港口毗鄰海域水環境質量現狀及其空間分布格局,并納入生態學約束指標,為規劃港口污染物排放空間位置設置、污染物總量控制、保障港口及其臨近海域環境功能區水環境質量達標提供參考依據(圖10).

圖10 近岸海域各功能區水環境(剩余)容量評價框架Fig.10 Technical framework of water environment capacity assessment on offshore marine areas

圖11 海岸帶生態系統承載力現狀評估技術框架Fig.11 Technical framework of ECC assessment on costal ecosystem

2.2.3 生態系統承載力現狀評價 海岸帶重要物種及生態系統得以持續生存和繁衍的前提是其適宜生境得以保留.海岸帶生態系統對港口規劃建設的承載力,是基于重要生態系統及物種生境空間維護的可開發利用生態空間范圍和規模.采用國際上應用較為廣泛的Maxent適宜生境評價模型[22]、HSI模型(habitat suitability Index)[23]開展生境適宜性評價,確定陸域、潮間帶和潮下帶重要物種適宜生存的生境空間,并將其盡可能保留禁止或限制開發.此外,海岸帶自然生態保護區,及地方主體功能區所確定禁止和限制開發區,也應排除在港口規劃建設空間范圍之外(圖11).

2.3 港口總體規劃對生態承載力影響評價

在完成港口總體規劃資源開發、環境污染、生態系統壓力評價及規劃所在海岸帶資源、環境及生態系統承載力現狀評價各項內容后,針對生態壓力與生態承載力對應評價內容之間的相關性,開展港口總體規劃生態承載力影響評價.

2.3.1 資源承載力影響評價 (1)陸域土地資源開發承載力影響評價.陸域土地資源開發承載力評價可確定規劃港口所在海岸帶陸域可開發利用土地資源的空間范圍、面積規模;而基于港口總體規劃的陸域土地資源開發壓力評價可大致對改建、擴建和新建港口占用陸域土地面積及空間分布情況做出分析;上述評價矢量數據在 GIS技術平臺中空間疊加分析,可獲得規劃港口對陸域土地資源承載力的影響情況,并制圖予以空間可視化展示.(2)岸線資源適宜開發生態承載力影響評價.岸線資源開發生態承載力評價確定適宜建港的岸線資源空間分布格局和規模數量;而基于港口總體規劃的海岸帶岸線資源開發壓力評價,確定了用于港口建設的岸線資源的空間位置、利用規模和利用類型;在GIS技術平臺中疊加海岸線開發生態壓力與生態承載力,可得出港口總體規劃對可利用岸線資源空間及規模數量產生的影響情況.(3)圍填海生態承載力影響評價.圍填海生態承載力評價確定了圍填海生態適宜空間范圍、面積規模;而基于港口總體規劃開展的圍填海生態壓力評估,明確了圍填?？臻g區域及其分布情況;在GIS技術平臺中空間疊加分析生態壓力與生態承載力評價結果,即可評估規劃港口對圍填海生態適宜閾值及其空間分布范圍產生的影響情況.

2.3.2 環境承載力影響評價 規劃港口近岸海域水環境(剩余)容量現狀評價,可明晰海域水環境質量現狀與水環境功能區劃水質要求標準存在差距,明確評估海域不同污染物水環境容量及其空間分布格局;而基于港口總體規劃的海域水環境污染壓力評估,則從規劃港口類型、吞吐規模等方面確定了污染物排放類型及其排放量;綜合評估海域水動力特征等,可評估規劃港口污染物排放對海域水環境容量的影響情況.

2.3.3 生態系統承載力影響評價 海岸帶物種及生態系統生態承載力評價,確定了規劃港口所在海岸帶重要生態系統及物種可持續生存、繁衍的適宜生境在陸域、潮間帶和潮下帶的空間分布格局、占地范圍和規模;而基于港口總體規劃的生態系統壓力評估則確定規劃港口陸域、水域用地空間占地范圍和規模;在 GIS技術平臺中疊加分析壓力與承載力,可評估、分析規劃對陸域、潮間帶和潮下帶重要生態系統及物種適宜生境的占用、改變及其對生境質量影響程度和空間格局.

3 結語

生態承載力環評是以可持續發展為目的優化調整項目規劃方案的重要參考依據,但長期以來我國現有環評技術標準體系中生態承載力環評技術方法側重于區域性、總體性資源環境承載力與人類經濟社會活動壓力之間的對立關系評價,用于項目規劃環評則針對性較弱、適用性不強,評價成果指導意義欠缺.

本文以沿海港口總體規劃生態承載力環評為例,從分析、評估規劃項目開發利用海岸帶資源環境產生的資源壓力、環境壓力和生態系統壓力類型、規模強度和空間格局出發,以3S技術為依托,在全面掌握規劃區范圍內自然資源及生態環境背景數據的基礎上,針對規劃項目產生的生態壓力類型逐項評估規劃區資源承載力、環境承載力和生態系統承載力,以此為前提在GIS軟件平臺中逐一疊加分析各項生態壓力與生態承載力,進而評估、預測項目規劃方案對規劃區生態承載力的影響情況.研究旨在為我國生態承載力規劃環評技術改革研究提供借鑒.

[1] 夏東興,邊淑華,豐愛平,等.海岸帶地貌學 [M] .北京:海洋出版社, 2014:6.

[2] 熊永柱.海岸帶可持續發展評價模型及其應用研究 [M]. 武漢:中國地質大學出版社, 2011:1.

[3] 交通運輸部綜合規劃司.2014年交通運輸行業發展統計公報[EB/OL]. http://www.zgjtb.com.

[4] 張 健,濮勵杰,陜永杰.海岸帶土地開發及生態環境效應研究簡述 [J]. 長江流域資源與環境, 2012,21(1):36-43.

[5] 高吉喜.可持續發展理論探索--生態承載力理論、方法與應用[M]. 北京:中國環境科學出版社, 2002:4.

[6] 葉屬峰.長江三角洲海岸帶區域綜合承載力評估與決策:理論與實踐 [M]. 北京:海洋出版社, 2012:6-12.

[7] 曾曉霞,劉云國,黃 磊,等. 基于能值定理的生態足跡模型修正研究——以長沙市為例 [J]. 中國環境科學, 2015,35(1):312-320.

[8] 韋 靜.生態承載力約束下的區域可持續發展的動態模擬-以博鰲特別規劃區為例 [J]. 中國環境科學, 2009,29(3):330-336.

[9] 王金南,于 雷,萬 軍,等.長江三角洲地區城市水環境承載力評估 [J]. 中國環境科學, 2013,33(6):1147-1151.

[10] 郭子堅.港口規劃與布置 [M]. 北京:人民交通出版社, 2011: 2-5.

[11] 牛朝霞.港口規劃環評評價內容及技術方法探討 [J]. 能源環境保護, 2014,28(3):59-60.

[12] 楊 靜,張仁鐸,翁士創,等.海岸帶環境承載力評價方法研究[J]. 中國環境科學, 2013,33(S1):178-185.

[13] 孫永光,趙冬至,高 陽,等.海岸帶人類活動強度遙感定量評估方法研究-以廣西北海為例 [J]. 海洋環境科學, 2014,33(3): 407-412.

[14] 劉 康,霍 軍.海岸帶生態承載力影響因素與評估指標體系初探 [J]. 中國海洋大學學報(社會科學版), 2008,(4):8.

[15] 周毅軍,陳文惠,張永賀.基于 GIS技術的廈門市建設用地生態適宜性評價 [J]. 亞熱帶資源與環境學報, 2014,9(1):68-74.

[16] 汪成剛,宗躍光.基于 GIS的大連市建設用地生態適宜性評價[J]. 浙江師范大學學報:自然科學版, 2007,30(1):109-115.

[17] 許 偉.多功能視角下的上海市岸線資源適宜性評價研究 [J].上海國土資源, 2006,1:14-18.

[18] 邱彬皇.港口岸線資源評價與適用性研究 [D]. 上海:上海海事大學, 2007.

[19] 王 芳,朱躍華.江蘇省沿海灘涂資源開發模式及其適宜性評價[J]. 資源科學, 2009,31(4):619-628.

[20] 郭 森,韓保新,楊 靜,等.納污海域水環境容量計算與總量分配方法研究 [J]. 環境科學與技術, 2006,29(13):19-20.

[21] 國務院批復.國家海洋局.全國海洋功能區劃(2011～2020) [EB/OL].http://www.soa.gov.cn/zwgk/fwjgwywj/gwyfgwj/20121 1/t20121105_5255.html.

[22] 齊增湘,徐衛華,熊興耀,等.基于MAXENT模型的秦嶺山系黑熊潛在生境評價 [J]. 生物多樣性, 2011,19(3):343-352.

[23] 王志強,陳志超,郝成元.基于HSI模型的扎龍國家級自然保護區丹頂鶴繁殖生境適宜性評價 [J]. 濕地科學, 2009,7(3):197-181.

Technical solutions for strategic environmental assessment on ecological carrying capacity-coastal ports master plan.

FAN Xiao-shan1,2, HE Ping1,2*, CHEN Fan3, HUANG Li-hua3(1.Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China；2.State Environment Protection Key Laboratory of Regional Eco-process and Function Assessment, Beijing 100012, China；3.Appraisal Center for Environment & Engineering, Ministry of Environmental Protection, Beijing 100012, China). China Environmental Science, 2017,37(5)：1971～1978

Ecological carrying capacity (ECC) evaluation provides important references for sustainable development of regional economy and society. However, the methods of conventional regional ECC evaluation do not include assessment on resource depletion or environmental effects of specific planning. Using the pressure (P) -state (S) -response (R) model, taking a coastal port master planning as an example, the technical solutions for strategic environmental assessment (SEA) of ECC on coastal port master plan was proposed. Based on the analysis results on natural resources, environmental carrying capacity and ecological risks of coastal port master plan of the coastal tidal, intertidal and sublittoral zones, the technical framework for SEA on coastal construction projects were established with detailed illustrations. The framework included carrying capacities of land resources in tidal zone, shoreline resources, and reclaiming land derived from sea in intertidal zone, as well as the water environmental carrying capacity of the offshore marine areas. The results can be used as scientific base for the sustainable use of coastal natural resources, and references for building new SEA system of ECC of project plans.

ports overall plan；strategic environmental assessment；ecological carrying capacity；coastal zone；technical solution

X82

A

1000-6923(2017)05-1971-08

范小杉(1976-),女,四川西充人,副研究員,博士,主要從事生態經濟、生態環境管理領域研究工作.發表論文30余篇.

2016-10-09

國家環保公益性行業科研專項(201409100);國家自然科學基金資助項目(41501581)

* 責任作者, 研究員, heping@craes.org.cn