面向貴州省南部新城規劃的生態敏感性評價

陳志芬

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面向貴州省南部新城規劃的生態敏感性評價

陳志芬*

中國城市規劃設計研究院, 北京 100037

論文建立了普適的新城生態敏感性評價指標體系, 并以此確定新城建設用地選址范圍, 建議新城建設用地選址, 避開生態高敏感區, 優先選擇生態敏感性較低和中等區域。針對貴州南部某新城規劃區面積較小、區域潛在生態問題凸顯等特點, 聚焦在生境敏感性和土壤侵蝕敏感性兩類指標, 選取坡度、高程、坡向、水源保護區、土地利用、水系防護等影響因子。通過GIS空間分析, 基于5 m×5 m柵格, 精細表達各因子的敏感性等級分布, 并采用綜合加權平均的方法計算新城規劃區生態敏感性分布。結果表明, 新城規劃區87.85%的區域生態敏感性高或較高。通過選址優化, 最終新城建設用地選址范圍內, 生態敏感性高的區域僅占0.25%, 生態敏感性較低和中等的區域達到47.57%。

新城規劃; 生態環境; 生態敏感性; 指標體系

1 前言

隨著人類開發自然活動的不斷加劇, 以氣候變化和土地利用變化為代表的全球環境問題日益凸顯, 生態與環境問題大量涌現。在我國, 工業化和城鎮化的快速發展導致的水土流失、土地沙漠化、森林和草地資源減少等生態環境問題日益突出。如何評價一定區域發生生態問題的可能性和程度, 并以此反映人類活動可能造成的生態后果, 即生態敏感性評價, 成為生態環境保護及生態功能區劃的基礎性工作[1-2]。生態敏感性評價, 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個方面[3]。

具體研究某地生態敏感性時, 需根據各地生態問題的形成機制和主要影響因素, 分析各地域單元的生態敏感性特征, 選取適合的指標進行評估。徐廣才等[4]根據新疆阜康市生態敏感性特征, 建立了以土壤侵蝕、土地沙漠化、土壤鹽漬化三個敏感性因子, 并分別選取土壤質地、地形起伏度、地表覆蓋作為土壤侵蝕指標, 濕潤指數、冬春大風日數、土壤基質、冬春植被覆蓋作為土地沙漠化指標, 蒸發量與降雨量之比、地下水礦化度、地形作為土壤鹽漬化指標, 基于GIS柵格分析, 通過分級賦值, 對各敏感因子進行評價, 并以各因子幾何平均數作為綜合敏感性評價值。李建軍等[5]選取土壤侵蝕敏感性、生境敏感性、地質災害敏感性三個指標, 基于GIS柵格分析, 采用加權平均數, 對萬榮縣生態環境敏感性進行綜合評價。各研究成果均根據研究區的生態問題成因和主要影響因素, 選取適合研究區的指標進行生態敏感性評價。顏磊等[6]根據北京市生態敏感性影響因素特征, 建立了以水土流失、河流水量水質、土地沙化、瀕危物種生境等自然因素, 以及采礦點、道路等人為因素為主要指標的生態敏感性評價體系, 基于GIS柵格分析, 分別評價各指標敏感性, 并以計算各指標的幾何平均數作為綜合生態敏感性指數。曹建軍等[7]針對上海市特點, 建立了河流湖泊、文物古跡及森林公園、地質災害、土壤污染、土地利用五個指標的生態敏感性評價體系, 基于GIS柵格分析, 分別計算各指標敏感性, 利用層次分析法(AHP)確定各指標權重, 并以各指標的加權平均數作為綜合生態敏感性指數。陳鵬等[8]研究廈門市城市空間拓展特點, 建立了以高程、坡度、河流水庫、植被覆蓋、土地覆蓋和生態保護區6個指標的生態敏感性評價指標體系, 基于GIS柵格分析, 并利用加權平均數作為綜合生態敏感性指數。劉智慧等[9]以荔波縣為例, 利用地形、地貌、氣候等數據研究貴州省重點生態功能區生態敏感性特征。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、自然保護區等生態因子, 采用矢量疊加求最大值的方法研究新縣綜合生態敏感性空間分布。生態敏感性指標的選擇, 或采用生態功能區劃推薦的土壤侵蝕、沙漠化等指標, 或直接選擇具體的高程、坡度、植被等影響因子。從技術手段上, 均借助GIS分析工具。綜合敏感性的計算公式一般采用幾何平均值或加權平均值。然而, 這些研究均是針對現狀區域上千平方公里或更大尺度區域上的生態環境問題建立指標體系進行評價, 評價的目的也多是為了認識現狀。

新城規劃區域, 一般尺度較小, 研究區處于一個即將快速變化的背景下, 隨時可能激發一些潛在的生態環境問題。因此, 面向新城規劃的生態敏感性評價, 需要立足現狀并考慮即將快速變化的區域特點, 采用更為精細的評價方法, 分析區域現狀及即將變化中的生態敏感性問題, 為新城規劃用地選址、用地布局提供生態環境保護的基礎條件。本文在分析研究區生態問題現狀特點、新城規劃建設影響的基礎上, 考慮生境敏感性、土壤侵蝕敏感性指標, 以生態影響因子建立指標體系, 并借助GIS分析工具, 采用加權平均值對研究區生態敏感性進行綜合評價。

2 研究區概況

研究區位于貴州南部黔東南州, 屬亞熱帶溫暖濕潤的季風氣候, 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, 區內地形起伏多變, 海拔158-1298 m, 一條河流從東北向西南蜿蜒穿過本區, 形成狹長的河谷地帶, 海拔較低, 坡度較小, 地勢平緩。沿區域內主要河流河谷兩邊, 地勢逐漸陡峭, 坡度較陡, 起伏較大, 經高程差分析, 核心區每1 ha面積內, 最大相對高差達到138 m。區內包括3 個鄉鎮, 南與廣西接壤, 總面積377.5 km2, 現狀人口約5.5 萬人, 以農業為主。在交通區位上, 研究區是廈蓉高速和貴廣高鐵進入貴州省的第一站。隨著夏蓉高速全線貫通和貴廣高鐵的建成通車, 研究區將成為貴州省乃至整個西南地區面向珠三角、泛東盟地區的前沿陣地, 也是珠三角產業轉移進入西部地區最直接、最便捷的通道。為促進地區發展, 黔東南州提出以研究區為核心區范圍, 規劃建設新城的設想。

3 評價方法

3.1 評價指標體系

根據《貴州省生態功能區劃(2005)》[11], 研究區石漠化敏感性、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, 生境敏感性為高度敏感性。

研究區現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, 人為活動的不良影響小等因素, 導致土壤侵蝕處于被抑制狀態。然而, 研究區本身的生態環境特點存在土壤侵蝕的潛在問題, 隨著新城的規劃建設, 人類活動的影響必然快速加強, 土壤侵蝕的問題將逐漸被激發, 土壤侵蝕敏感性必須受到重視。因此, 面向新城規劃的研究區生態敏感性評價, 需要同時考慮生境敏感性、土壤侵蝕敏感性兩個部分的指標。本文根據研究區生態環境本底及新城規劃發展需求, 選取影響生境敏感性、土壤侵蝕敏感性的坡度、高程、坡向、水源保護區、土地利用、水系防護共6個因子作為新城生態敏感性評價指標, 并將各指標劃分為5個等級, 分別賦值1-5, 分別對應單因子敏感性評價的高、較高、中、較低、低。根據已有對生態敏感性評價指標體系的研究[7,8,9], 普遍認為坡度、土地利用現狀對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, 坡度平均權重0.137, 土地利用平均權重0.253。高程因素, 是對新城選址、建設具有較大影響的因素。水系和水源保護指標則屬于政策性影響較強的指標, 影響程度次之。坡向指標對生態敏感性的影響程度與緯度關系緊密, 高緯度區較低緯度區影響程度大。由于研究區位于貴州南部, 緯度較低, 坡向影響程度較低。結合考慮現有研究成果及新城選址要求, 將指標分為三個重要層次, 分別賦權重0.25、0.1、0.05, 建立研究區生態敏感性評價指標體系如表1所示。

3.2 綜合評價方法

根據各指標評價值和權重, 采用綜合加權平均的方法計算綜合生態敏感性, 評價公式(1)所示。

其中,f為第個評價因子值,w為第個評價因子的權重,為評價指標的個數,為生態敏感性綜合得分。的分值范圍為1-5, 采用上限原則, 將分四個等級, 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 研究區生態敏感性評價指標體系

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

4 結果分析

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、坡向柵格數據, 并利用國土、環保、水利部門提供水源保護區、土地利用、水系防護矢量數據轉換為5 m×5 m的柵格數據, 根據表1的評價值進行賦值, 結果仍以5 m×5 m柵格的形式進行表達, 如表2、圖1所示。根據研究區地形起伏較大, 坡度、高程單因子高敏感性區域占總面積的比例超過50%。土地利用方面, 現狀水田較多, 森林覆蓋率高, 而研究區為貴州重點生態功能區, 盡可能地保護現狀水田、森林等功能區, 是新城規劃的前提, 因此土地利用高敏感區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敏感性因子, 所占權重值較高, 可以預見, 研究區生態敏感性高和較高的區域所占總面積的比例較大。

4.2 生態敏感性綜合評價與應用

結合表1中各單因子指標權重, 利用公式(1), 采用綜合加權平均的方法計算研究區生態敏感性值, 并進行等級劃分。特別地, 根據《飲用水水源保護區污染防治管理規定》[12], 飲用水水源一級保護區內禁止新建、改建、擴建與供水設施和保護水源無關的建設項目。因此, 在規劃用地選擇上, 水源一級保護區屬于禁止建設的區域, 即一級水源保護區不能作為新城規劃用地。考慮政策性因素影響, 本研究將一級水源保護區強制作為生態高敏感地區。綜合評價結果如表3、圖2所示, 生態敏感性高和較高的區域分別占總面積的25.61%和62.24%, 生態敏感性中等和較低的區域僅分別占總面積的11.28%和0.87%。評價結果顯示新城規劃區域為高生態敏感性地區。

表2 單因子敏感性評價結果

表3 研究區生態敏感性評價結果

研究區現狀和潛在生態敏感性較高, 新城規劃發展帶來的人口密度快速增加, 人類活動對區域生態環境的影響將不斷加劇, 若不能處理好新城規劃發展與區域生態環境保護的關系, 勢必影響區域可持續發展。因此, 研究區的新城規劃發展, 必須立足區域生態環境保護, 從城鎮用地選址的角度, 避開生態高敏感區, 優先選擇生態敏感性較低和中等的區域。由于生態本底條件的制約, 在進行具體用地選址時難免會將生態敏感性較高和高的區域納入選址范圍。對于這部分區域, 在進一步的建設用地布局規劃中, 應盡可能地將其作為城市生態用地、公園綠地等, 繼續保持其生態功能。

本研究依據生態敏感性綜合評價結果, 確定了如圖3中的建設用地選址范圍, 總面積63.39 km2。建設用地選址盡可能地選擇生態敏感性較低和中等的區域, 整個選址范圍內生態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到47.57% (表4)。受區域生態本底條件影響, 選址范圍內仍有52.19%生態敏感性較高的區域, 但生態敏感性高的區域僅在選址范圍東部有零星分布, 總面積只有0.16 km2。

5 結論

生態敏感性評價是衡量一個區域發生生態問題的可能性和后果的標準, 也是反映人類活動可能造成的生態后果的依據。面向新城規劃區域, 一般面積尺度不大, 僅幾百平方公里; 由于新城規劃發展的作用, 研究區處于一個城鎮化進程加快、人類活動發展影響劇烈的背景下, 隨時可能激發一些潛在的生態環境問題。因此, 面向新城規劃的生態敏感性評價, 不能照搬常規的基于現狀生態環境問題的評價方法, 必須立足現狀并考慮即將快速變化的區域特點, 采用更為精細的評價方法, 分析區域現狀及即將變化中的生態敏感性問題。同時, 研究結果更應為新城規劃用地選址、規劃布局提供生態環境保護建議。

本文以貴州南部某新城規劃為例, 研究面向新城規劃的生態敏感性評價方法。該方法在指標選擇方面, 首先立足區域現狀生態環境特點, 將生境敏感性作為評價指標之一。其次, 結合區域人口、經濟活動快速變化的發展背景和本底生態環境潛在問題誘因的分析基礎, 將土壤侵蝕敏感性作為評價指標。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、水源保護區、土地利用、水系防護共6個因子作為新城生態敏感性評價指標。針對區域面積尺度不大的特點, 本文以1:10000地形圖為基礎, 評價結果和各因子指標均采用5 m×5 m柵格數據精細表達, 更適用于新城規劃選址。另外, 本文提出了利用生態敏感性結果支持新城建設用地選址范圍確定的建議, 即避開生態高敏感區, 優先選擇生態敏感性較低和中等的區域, 并提出因難以避開納入選址范圍的高敏感區和較高敏感區, 應在具體建設用地布局時優先作為生態用地、公園綠地等的建議。當然, 在高生態敏感性地區進行新城規劃, 僅僅依靠生態敏感性評價確定建設用地選址范圍還遠遠不夠, 還應結合水資源條件、城市發展動力等多種條件, 合理確定城鎮用地、人口、產業等發展規模, 促進新城可持續發展。

[1] 歐陽志云, 王效科, 苗鴻. 中國生態環境敏感性及其區域差異規律研究[J]. 生態學報, 2000, 20(1): 9–12.

[2] 中華人民共和國環境保護部, 中國科學院. 全國生態功能區劃[S]. 2008.

[3] 中華人民共和國環境保護部. 生態功能區劃暫行規程[S]. 2002.

[4] 徐廣才, 康慕誼, 趙從舉, 等. 阜康市生態敏感性評價研究[J]. 北京師范大學學報(自然科學版), 2007, 43(1): 88–92.

[5] 李建軍, 蘇志珠, 王言榮. 基于GIS的萬榮縣生態敏感性評價與區劃[J]. 中國農業資源與區劃, 2014, 35(5): 48–5

[6] 顏磊, 許學工, 謝正磊, 等. 北京市域生態敏感性綜合評價[J]. 生態學報, 2009, 29(6): 3117–3125.

[7] 曹建軍, 劉永娟. GIS支持下上海城市生態敏感性分析[J]. 應用生態學報, 2010, 27(7): 1805–1812.

[8] 陳鵬, 莊孔造, 蔡鷺春. 廈門城市空間拓展的生態敏感性評價[J]. 地球信息科學學報, 2013, 15(3): 389–394.

[9] 劉智慧, 周忠發, 郭賓. 貴州省重點生態功能區生態敏感性評價[J]. 生態科學, 2014, 33(6): 1135–1141.

[10] 陳卓雅, 郭濼, 薛達元. 基于GIS的新縣生態敏感性分析[J]. 生態科學, 2015, 34(1): 97–102.

[11] 貴州省環境保護局. 《貴州省生態功能區劃(2005)》[S]. 2005.

[12] 中華人民共和國環境保護部. 《飲用水水源保護區污染防治管理規定》[S]. 2010.

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

國家科技支撐計劃(2012BAJ15B01)

陳志芬, 女(1979—), 博士, 高級工程師, 主要從事城市風險評估、防災減災規劃及生態規劃

陳志芬, E-mail: runfenfen@163.com

陳志芬. 面向貴州省南部新城規劃的生態敏感性評價 [J]. 生態科學, 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.