黃土丘陵溝壑區(qū)生態(tài)風(fēng)險評價及調(diào)控分區(qū)

李嘉會

（長安大學(xué)土地工程學(xué)院，陜西 西安 710065）

0 引言

隨著城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)，生態(tài)環(huán)境問題也不斷涌現(xiàn)，嚴(yán)重影響著人類生存和發(fā)展，成為人們關(guān)注的首要問題［1-2］。黃土丘陵溝壑區(qū)因其獨特的地形氣候條件，生態(tài)環(huán)境相對脆弱，給區(qū)域可持續(xù)發(fā)展帶來了挑戰(zhàn)［3］。因此，通過生態(tài)風(fēng)險評價，識別區(qū)域的高風(fēng)險地區(qū)，可為區(qū)域生態(tài)可持續(xù)發(fā)展提供參考。

生態(tài)風(fēng)險是指由人為干擾或自然環(huán)境變化所導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或功能受損的各種可能性［4］。國外最先是從各種污染物產(chǎn)生的生態(tài)風(fēng)險研究，逐漸將人類活動納入城市生態(tài)風(fēng)險評價體系，提出“雨水系統(tǒng)”“綠色基礎(chǔ)設(shè)施”等概念［5］；國內(nèi)有關(guān)生態(tài)風(fēng)險綜合評價的研究，主要聚焦在流域、自然保護(hù)區(qū)、干旱河谷、礦業(yè)城市［6-9］，借助TOPSIS模型［10］、主成分分析［11］、MCR模型［12］、景觀格局指數(shù)的結(jié)果直接或間接反映區(qū)域生態(tài)風(fēng)險。吳起縣作為退耕還林示范縣，隨著封山禁牧、退耕還林政策的進(jìn)一步落實和城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)，劃分生態(tài)與建設(shè)區(qū)域，對引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和人口在生態(tài)穩(wěn)定區(qū)域集聚具有一定意義。因此本研究從生態(tài)本底條件和人為活動干擾兩大因素入手，構(gòu)建評價模型，評估區(qū)域生態(tài)風(fēng)險，以期為控制區(qū)域風(fēng)險升級和綠色發(fā)展提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

吳起縣隸屬于延安市，位于延安市西北部，與甘肅省接壤，屬于典型的黃土丘陵溝壑區(qū)，溝谷縱橫，人口足跡較為分散。吳起縣作為全國率先實行退耕還林和封山禁牧示范區(qū)，承擔(dān)著生態(tài)保護(hù)、創(chuàng)造秀美西北地區(qū)的重要責(zé)任。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 生態(tài)風(fēng)險評價單元的選取

評價單元的大小會直接影響評價的結(jié)果，已有生態(tài)評價研究中，通常將行政邊界、地類邊界作為最小評價單元［13］。但研究區(qū)域內(nèi)，建制村內(nèi)部也存在著明顯差異。因此本研究將柵格單元作為最小評價單元，實現(xiàn)生態(tài)評估的精細(xì)化研究。

2.2 評價指標(biāo)選取與量化

2.2.1 生態(tài)敏感性評價指標(biāo)選取與權(quán)重。地形地貌、水文、土地及生態(tài)資源是影響研究區(qū)生態(tài)敏感性的主要因素。塬地、梁地、峁地以坡度和高程來體現(xiàn)；水文與區(qū)域生態(tài)敏感性有著較大甚至直接聯(lián)系；生態(tài)資源能夠反映地表植被覆蓋狀況，植被覆蓋程度越高，發(fā)生生態(tài)問題的概率越小；土地利用情況體現(xiàn)人類的活動方式，與生態(tài)敏感性具有較強(qiáng)相關(guān)性。因此本研究從地形地貌、水文、土地及生態(tài)資源4個方面選取指標(biāo)，并對指標(biāo)分級，以便于不同因子間的比較。生態(tài)敏感性評價指標(biāo)及權(quán)重見表1。

2.2.2 生態(tài)干擾度評價指標(biāo)選取與權(quán)重。生態(tài)干擾度評價是為了衡量人為建設(shè)活動對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)及功能干擾的程度以及給生態(tài)環(huán)境帶來影響的可能性［14］。生態(tài)干擾度越大，說明人為活動介入越深，生態(tài)風(fēng)險就越高，反之則越小。因此從吳起主要人為活動，交通、基礎(chǔ)設(shè)施、增長極三大社會經(jīng)濟(jì)活動方面，建立評價指標(biāo)體系。道路及其附屬設(shè)施都對生態(tài)產(chǎn)生影響，且等級越高，影響越大；采礦雖是某一時間段內(nèi)的活動，但后續(xù)對生態(tài)產(chǎn)生的影響是不可低估的；農(nóng)村道路觸及范圍廣，使用率高，對生態(tài)的干擾是穩(wěn)定且持續(xù)的；增長極主要是人活動場所，是人為改造最徹底的地區(qū)，越是建筑密度及人類活動密集區(qū)，對生態(tài)干擾的強(qiáng)度就越大。對生態(tài)干擾度各評價指標(biāo)分級見表2。

2.3 權(quán)重確定方法

表1 生態(tài)敏感性評價指標(biāo)及權(quán)重

表2 生態(tài)干擾度評價指標(biāo)及權(quán)重

熵權(quán)法是一種客觀權(quán)重確定方法，其原理是依據(jù)指標(biāo)自身的變異程度來確定指標(biāo)的權(quán)重［15］。層次分析法是一種主觀權(quán)重確定方法，其原理是將各個因素劃分層次，通過人為兩兩比較、構(gòu)造判斷矩陣，從而確定指標(biāo)的權(quán)重［16］。主觀賦權(quán)法具有較大的主觀隨意性，客觀賦權(quán)法能夠消除主觀性，可能與實際情況不匹配，因此采用最小熵原理，使主觀權(quán)重和客觀權(quán)重相結(jié)合，計算各評價指標(biāo)最優(yōu)組合權(quán)重［16］，公式為式（1）。

式中：W j為第j個因子的組合權(quán)重；W aj和W bj分別為第j個因子的主觀權(quán)重和客觀權(quán)重。

2.4 分區(qū)方法

借助二維組合矩陣，劃分類型［17］。橫軸（x）表示敏感性覆蓋的區(qū)域，縱軸（y）表示生態(tài)干擾評價覆蓋區(qū)域，構(gòu)建二維矩陣，按照兩者的相互對應(yīng)關(guān)系，將其歸納為高風(fēng)險-生態(tài)優(yōu)化區(qū)、中風(fēng)險-過渡區(qū)、低風(fēng)險-開發(fā)建設(shè)區(qū)3類生態(tài)風(fēng)險區(qū)。

2.5 數(shù)據(jù)來源

土地利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于第三次國土調(diào)查數(shù)據(jù)，從中提取道路、河流等數(shù)據(jù)；數(shù)字高程數(shù)據(jù)（DEM）來源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺，提取研究區(qū)數(shù)據(jù)，表面分析得到坡度、坡向數(shù)據(jù)。時間節(jié)點為2019年，空間分辨率為30 m精度，統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為大地2000坐標(biāo)系。

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)敏感性評價結(jié)果

采用自然斷點法將敏感性評價分為3類：高敏感、中敏感及低敏感。吳起縣生態(tài)狀況良好，以中敏感為主，總面積為2.35×109m2，占總面積的62.17%；其次是高敏感、低敏感區(qū)，面積分別為8.58×108m2、5.75×108m2，占 比 分 別 為22.65%、15.18%。從空間布局來看，研究區(qū)域內(nèi)生態(tài)敏感性在空間上從南到北、從東到西逐漸減弱。低敏感區(qū)在吳起縣東北部長城、周灣兩鎮(zhèn)及主要河流兩岸呈現(xiàn)集中分布趨勢，主要是該區(qū)域內(nèi)高程及坡度都處于相對較低水平，地形條件較為平緩。中敏感區(qū)在整個區(qū)域尺度均勻分布，各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)差距不大，無明顯空間集聚現(xiàn)象。高敏感區(qū)域主要集中在兩大片區(qū)，廟溝、長官廟等西南片區(qū)以及五谷城鎮(zhèn)、吳起街道東北片區(qū)，其余零散分布于各行政村鎮(zhèn)范圍內(nèi)。

3.2 生態(tài)干擾度評價結(jié)果

通過干擾度評價柵格數(shù)據(jù)，將結(jié)果劃分為重度干擾區(qū)、中度干擾區(qū)、輕度干擾區(qū)三類，其中輕干擾區(qū)面積最大為1.68×109m2，占比44.47%；其次為中干擾地區(qū)，面積為1.51×109m2，占比39.90%；重干擾區(qū)面積最少為5.92×108m2，占比15.63%。從空間特征來看，研究區(qū)各城鎮(zhèn)中心、農(nóng)村居民點及城鎮(zhèn)之間的路網(wǎng)構(gòu)成了高干擾區(qū)，低干擾區(qū)主要為大片林地及自然條件不適宜人類活動區(qū)域。

3.3 生態(tài)風(fēng)險分區(qū)

疊加生態(tài)敏感性及干擾度評價結(jié)果，將其歸納為高風(fēng)險-生態(tài)優(yōu)化區(qū)、中風(fēng)險-生態(tài)保育區(qū)、低風(fēng)險-開發(fā)建設(shè)區(qū)3類生態(tài)風(fēng)險區(qū)，如圖1所示。

圖1 生態(tài)風(fēng)險分區(qū)示意圖

高風(fēng)險-生態(tài)優(yōu)化區(qū)主要包括高敏感區(qū)內(nèi)的重干擾區(qū)域，該區(qū)域作為生態(tài)穩(wěn)定的基礎(chǔ)區(qū)域，海拔高、坡度大，不易進(jìn)行對生態(tài)系統(tǒng)擾動較大的人為活動，應(yīng)采取相應(yīng)水保措施。但就整體而言，目前吳起縣研究區(qū)域內(nèi)高風(fēng)險-生態(tài)優(yōu)化區(qū)成為規(guī)模較小的一類調(diào)控區(qū)，占比6.9%，產(chǎn)生生態(tài)問題的風(fēng)險較低。

中風(fēng)險-生態(tài)保育區(qū)主要包括人為干擾的中敏感區(qū)及輕干擾的高敏感區(qū)。該區(qū)域作為生態(tài)和建設(shè)的緩沖區(qū)域，為城鄉(xiāng)建設(shè)用地擴(kuò)張?zhí)峁┖髠滟Y源，也為生態(tài)發(fā)展提供空間。可以依據(jù)城鄉(xiāng)發(fā)展的實際情況進(jìn)行調(diào)整，是吳起縣最大的一類調(diào)控區(qū)域，占比70.44%。該區(qū)域內(nèi)的主導(dǎo)定位是保護(hù)與開發(fā)，一方面降低生態(tài)系統(tǒng)對外界變化的敏感程度，防止生態(tài)問題的產(chǎn)生，另一方面可在區(qū)域內(nèi)進(jìn)行適度的建設(shè)活動，但要注重其規(guī)模和性質(zhì)，限制污染建設(shè)行為的進(jìn)入與大規(guī)模發(fā)展。

低風(fēng)險-開發(fā)建設(shè)區(qū)以建設(shè)用地為主，綜合條件都利于建設(shè)用地的擴(kuò)張與發(fā)展，是縣域內(nèi)各種自然資本的集聚區(qū)，可作為開發(fā)建設(shè)活動的主陣地。開發(fā)建設(shè)區(qū)占22.64%，不到全縣面積的三分之一，但在大規(guī)模建設(shè)活動中應(yīng)當(dāng)注重當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)保護(hù)，不能盲目開發(fā)導(dǎo)致開發(fā)建設(shè)區(qū)內(nèi)的生態(tài)敏感程度加深。

4 結(jié)論

①吳起縣整體生態(tài)敏感性程度不高，以中度生態(tài)敏感為主，空間格局表現(xiàn)為從南到北、從東到西逐漸降低。

②依據(jù)生態(tài)干擾度評價結(jié)果，與地形和交通網(wǎng)絡(luò)存在較為明顯的相關(guān)關(guān)系。生態(tài)干擾程度由道路向外圍不斷減輕，而地形較為平坦區(qū)域生態(tài)干擾程度越明顯。

③依據(jù)“生態(tài)敏感性”+“生態(tài)干擾度”評價將研究區(qū)劃分為高風(fēng)險-生態(tài)優(yōu)化區(qū)、中風(fēng)險-生態(tài)保育區(qū)、低風(fēng)險-開發(fā)建設(shè)區(qū)三類調(diào)控區(qū)域。高風(fēng)險-生態(tài)優(yōu)化區(qū)以保護(hù)環(huán)境、限制建設(shè)活動為主；中風(fēng)險-生態(tài)保育區(qū)保護(hù)與開發(fā)并舉；低風(fēng)險-開發(fā)建設(shè)區(qū)開發(fā)與保護(hù)相均衡。