面向贵州省南部新城规划的生态敏感性评价

陈志芬



面向贵州省南部新城规划的生态敏感性评价

陈志芬*

中国城市规划设计研究院, 北京 100037

论文建立了普适的新城生态敏感性评价指标体系, 并以此确定新城建设用地选址范围, 建议新城建设用地选址, 避开生态高敏感区, 优先选择生态敏感性较低和中等区域。针对贵州南部某新城规划区面积较小、区域潜在生态问题凸显等特点, 聚焦在生境敏感性和土壤侵蚀敏感性两类指标, 选取坡度、高程、坡向、水源保护区、土地利用、水系防护等影响因子。通过GIS空间分析, 基于5 m×5 m栅格, 精细表达各因子的敏感性等级分布, 并采用综合加权平均的方法计算新城规划区生态敏感性分布。结果表明, 新城规划区87.85%的区域生态敏感性高或较高。通过选址优化, 最终新城建设用地选址范围内, 生态敏感性高的区域仅占0.25%, 生态敏感性较低和中等的区域达到47.57%。

新城规划; 生态环境; 生态敏感性; 指标体系

1 前言

随着人类开发自然活动的不断加剧, 以气候变化和土地利用变化为代表的全球环境问题日益凸显, 生态与环境问题大量涌现。在我国, 工业化和城镇化的快速发展导致的水土流失、土地沙漠化、森林和草地资源减少等生态环境问题日益突出。如何评价一定区域发生生态问题的可能性和程度, 并以此反映人类活动可能造成的生态后果, 即生态敏感性评价, 成为生态环境保护及生态功能区划的基础性工作[1-2]。生态敏感性评价, 一般包括土壤侵蚀敏感性、沙漠化敏感性、盐渍化敏感性、石漠化敏感性、冻融侵蚀敏感性和酸雨敏感性6个方面[3]。

具体研究某地生态敏感性时, 需根据各地生态问题的形成机制和主要影响因素, 分析各地域单元的生态敏感性特征, 选取适合的指标进行评估。徐广才等[4]根据新疆阜康市生态敏感性特征, 建立了以土壤侵蚀、土地沙漠化、土壤盐渍化三个敏感性因子, 并分别选取土壤质地、地形起伏度、地表覆盖作为土壤侵蚀指标, 湿润指数、冬春大风日数、土壤基质、冬春植被覆盖作为土地沙漠化指标, 蒸发量与降雨量之比、地下水矿化度、地形作为土壤盐渍化指标, 基于GIS栅格分析, 通过分级赋值, 对各敏感因子进行评价, 并以各因子几何平均数作为综合敏感性评价值。李建军等[5]选取土壤侵蚀敏感性、生境敏感性、地质灾害敏感性三个指标, 基于GIS栅格分析, 采用加权平均数, 对万荣县生态环境敏感性进行综合评价。各研究成果均根据研究区的生态问题成因和主要影响因素, 选取适合研究区的指标进行生态敏感性评价。颜磊等[6]根据北京市生态敏感性影响因素特征, 建立了以水土流失、河流水量水质、土地沙化、濒危物种生境等自然因素, 以及采矿点、道路等人为因素为主要指标的生态敏感性评价体系, 基于GIS栅格分析, 分别评价各指标敏感性, 并以计算各指标的几何平均数作为综合生态敏感性指数。曹建军等[7]针对上海市特点, 建立了河流湖泊、文物古迹及森林公园、地质灾害、土壤污染、土地利用五个指标的生态敏感性评价体系, 基于GIS栅格分析, 分别计算各指标敏感性, 利用层次分析法(AHP)确定各指标权重, 并以各指标的加权平均数作为综合生态敏感性指数。陈鹏等[8]研究厦门市城市空间拓展特点, 建立了以高程、坡度、河流水库、植被覆盖、土地覆盖和生态保护区6个指标的生态敏感性评价指标体系, 基于GIS栅格分析, 并利用加权平均数作为综合生态敏感性指数。刘智慧等[9]以荔波县为例, 利用地形、地貌、气候等数据研究贵州省重点生态功能区生态敏感性特征。陈卓雅[10]基于GIS分析, 选取河流水库、生物多样性、土地利用类型、自然保护区等生态因子, 采用矢量叠加求最大值的方法研究新县综合生态敏感性空间分布。生态敏感性指标的选择, 或采用生态功能区划推荐的土壤侵蚀、沙漠化等指标, 或直接选择具体的高程、坡度、植被等影响因子。从技术手段上, 均借助GIS分析工具。综合敏感性的计算公式一般采用几何平均值或加权平均值。然而, 这些研究均是针对现状区域上千平方公里或更大尺度区域上的生态环境问题建立指标体系进行评价, 评价的目的也多是为了认识现状。

新城规划区域, 一般尺度较小, 研究区处于一个即将快速变化的背景下, 随时可能激发一些潜在的生态环境问题。因此, 面向新城规划的生态敏感性评价, 需要立足现状并考虑即将快速变化的区域特点, 采用更为精细的评价方法, 分析区域现状及即将变化中的生态敏感性问题, 为新城规划用地选址、用地布局提供生态环境保护的基础条件。本文在分析研究区生态问题现状特点、新城规划建设影响的基础上, 考虑生境敏感性、土壤侵蚀敏感性指标, 以生态影响因子建立指标体系, 并借助GIS分析工具, 采用加权平均值对研究区生态敏感性进行综合评价。

2 研究区概况

研究区位于贵州南部黔东南州, 属亚热带温暖湿润的季风气候, 四季分明, 冬暖夏凉, 年平均气温16 ℃左右, 降水充沛, 多年平均降水量1300 mm左右。地处贵州高原边缘的斜坡地带, 纬度较低, 区内地形起伏多变, 海拔158-1298 m, 一条河流从东北向西南蜿蜒穿过本区, 形成狭长的河谷地带, 海拔较低, 坡度较小, 地势平缓。沿区域内主要河流河谷两边, 地势逐渐陡峭, 坡度较陡, 起伏较大, 经高程差分析, 核心区每1 ha面积内, 最大相对高差达到138 m。区内包括3 个乡镇, 南与广西接壤, 总面积377.5 km2, 现状人口约5.5 万人, 以农业为主。在交通区位上, 研究区是厦蓉高速和贵广高铁进入贵州省的第一站。随着夏蓉高速全线贯通和贵广高铁的建成通车, 研究区将成为贵州省乃至整个西南地区面向珠三角、泛东盟地区的前沿阵地, 也是珠三角产业转移进入西部地区最直接、最便捷的通道。为促进地区发展, 黔东南州提出以研究区为核心区范围, 规划建设新城的设想。

3 评价方法

3.1 评价指标体系

根据《贵州省生态功能区划(2005)》[11], 研究区石漠化敏感性、酸雨敏感性、土壤侵蚀敏感性均属于不敏感和较不敏感地区, 生境敏感性为高度敏感性。

研究区现状的土壤侵蚀敏感性不高, 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, 人为活动的不良影响小等因素, 导致土壤侵蚀处于被抑制状态。然而, 研究区本身的生态环境特点存在土壤侵蚀的潜在问题, 随着新城的规划建设, 人类活动的影响必然快速加强, 土壤侵蚀的问题将逐渐被激发, 土壤侵蚀敏感性必须受到重视。因此, 面向新城规划的研究区生态敏感性评价, 需要同时考虑生境敏感性、土壤侵蚀敏感性两个部分的指标。本文根据研究区生态环境本底及新城规划发展需求, 选取影响生境敏感性、土壤侵蚀敏感性的坡度、高程、坡向、水源保护区、土地利用、水系防护共6个因子作为新城生态敏感性评价指标, 并将各指标划分为5个等级, 分别赋值1-5, 分别对应单因子敏感性评价的高、较高、中、较低、低。根据已有对生态敏感性评价指标体系的研究[7,8,9], 普遍认为坡度、土地利用现状对于生境敏感性和土壤侵蚀敏感性具有较高的影响程度, 其中, 坡度平均权重0.137, 土地利用平均权重0.253。高程因素, 是对新城选址、建设具有较大影响的因素。水系和水源保护指标则属于政策性影响较强的指标, 影响程度次之。坡向指标对生态敏感性的影响程度与纬度关系紧密, 高纬度区较低纬度区影响程度大。由于研究区位于贵州南部, 纬度较低, 坡向影响程度较低。结合考虑现有研究成果及新城选址要求, 将指标分为三个重要层次, 分别赋权重0.25、0.1、0.05, 建立研究区生态敏感性评价指标体系如表1所示。

3.2 综合评价方法

根据各指标评价值和权重, 采用综合加权平均的方法计算综合生态敏感性, 评价公式(1)所示。

其中,f为第个评价因子值,w为第个评价因子的权重,为评价指标的个数,为生态敏感性综合得分。的分值范围为1-5, 采用上限原则, 将分四个等级, 即敏感性高:<2; 敏感性较高, 2<=<3; 敏感性中等, 3<=<4; 敏感性较低,>=4。

表1 研究区生态敏感性评价指标体系

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

4 结果分析

4.1 单因子分析

基于GIS空间分析, 利用1:10000地形图, 生成5 m×5 m的坡度、高程、坡向栅格数据, 并利用国土、环保、水利部门提供水源保护区、土地利用、水系防护矢量数据转换为5 m×5 m的栅格数据, 根据表1的评价值进行赋值, 结果仍以5 m×5 m栅格的形式进行表达, 如表2、图1所示。根据研究区地形起伏较大, 坡度、高程单因子高敏感性区域占总面积的比例超过50%。土地利用方面, 现状水田较多, 森林覆盖率高, 而研究区为贵州重点生态功能区, 尽可能地保护现状水田、森林等功能区, 是新城规划的前提, 因此土地利用高敏感区占总面积的比例超过80%。由于坡度、高程、土地利用为主要的生态敏感性因子, 所占权重值较高, 可以预见, 研究区生态敏感性高和较高的区域所占总面积的比例较大。

4.2 生态敏感性综合评价与应用

结合表1中各单因子指标权重, 利用公式(1), 采用综合加权平均的方法计算研究区生态敏感性值, 并进行等级划分。特别地, 根据《饮用水水源保护区污染防治管理规定》[12], 饮用水水源一级保护区内禁止新建、改建、扩建与供水设施和保护水源无关的建设项目。因此, 在规划用地选择上, 水源一级保护区属于禁止建设的区域, 即一级水源保护区不能作为新城规划用地。考虑政策性因素影响, 本研究将一级水源保护区强制作为生态高敏感地区。综合评价结果如表3、图2所示, 生态敏感性高和较高的区域分别占总面积的25.61%和62.24%, 生态敏感性中等和较低的区域仅分别占总面积的11.28%和0.87%。评价结果显示新城规划区域为高生态敏感性地区。

表2 单因子敏感性评价结果

表3 研究区生态敏感性评价结果

研究区现状和潜在生态敏感性较高, 新城规划发展带来的人口密度快速增加, 人类活动对区域生态环境的影响将不断加剧, 若不能处理好新城规划发展与区域生态环境保护的关系, 势必影响区域可持续发展。因此, 研究区的新城规划发展, 必须立足区域生态环境保护, 从城镇用地选址的角度, 避开生态高敏感区, 优先选择生态敏感性较低和中等的区域。由于生态本底条件的制约, 在进行具体用地选址时难免会将生态敏感性较高和高的区域纳入选址范围。对于这部分区域, 在进一步的建设用地布局规划中, 应尽可能地将其作为城市生态用地、公园绿地等, 继续保持其生态功能。

本研究依据生态敏感性综合评价结果, 确定了如图3中的建设用地选址范围, 总面积63.39 km2。建设用地选址尽可能地选择生态敏感性较低和中等的区域, 整个选址范围内生态敏感性较低和中等的面积之和占选址范围总面积的比例达到47.57% (表4)。受区域生态本底条件影响, 选址范围内仍有52.19%生态敏感性较高的区域, 但生态敏感性高的区域仅在选址范围东部有零星分布, 总面积只有0.16 km2。

5 结论

生态敏感性评价是衡量一个区域发生生态问题的可能性和后果的标准, 也是反映人类活动可能造成的生态后果的依据。面向新城规划区域, 一般面积尺度不大, 仅几百平方公里; 由于新城规划发展的作用, 研究区处于一个城镇化进程加快、人类活动发展影响剧烈的背景下, 随时可能激发一些潜在的生态环境问题。因此, 面向新城规划的生态敏感性评价, 不能照搬常规的基于现状生态环境问题的评价方法, 必须立足现状并考虑即将快速变化的区域特点, 采用更为精细的评价方法, 分析区域现状及即将变化中的生态敏感性问题。同时, 研究结果更应为新城规划用地选址、规划布局提供生态环境保护建议。

本文以贵州南部某新城规划为例, 研究面向新城规划的生态敏感性评价方法。该方法在指标选择方面, 首先立足区域现状生态环境特点, 将生境敏感性作为评价指标之一。其次, 结合区域人口、经济活动快速变化的发展背景和本底生态环境潜在问题诱因的分析基础, 将土壤侵蚀敏感性作为评价指标。最终, 确定影响生境敏感性、土壤侵蚀敏感性的坡度、高程、坡向、水源保护区、土地利用、水系防护共6个因子作为新城生态敏感性评价指标。针对区域面积尺度不大的特点, 本文以1:10000地形图为基础, 评价结果和各因子指标均采用5 m×5 m栅格数据精细表达, 更适用于新城规划选址。另外, 本文提出了利用生态敏感性结果支持新城建设用地选址范围确定的建议, 即避开生态高敏感区, 优先选择生态敏感性较低和中等的区域, 并提出因难以避开纳入选址范围的高敏感区和较高敏感区, 应在具体建设用地布局时优先作为生态用地、公园绿地等的建议。当然, 在高生态敏感性地区进行新城规划, 仅仅依靠生态敏感性评价确定建设用地选址范围还远远不够, 还应结合水资源条件、城市发展动力等多种条件, 合理确定城镇用地、人口、产业等发展规模, 促进新城可持续发展。

[1] 欧阳志云, 王效科, 苗鸿. 中国生态环境敏感性及其区域差异规律研究[J]. 生态学报, 2000, 20(1): 9–12.

[2] 中华人民共和国环境保护部, 中国科学院. 全国生态功能区划[S]. 2008.

[3] 中华人民共和国环境保护部. 生态功能区划暂行规程[S]. 2002.

[4] 徐广才, 康慕谊, 赵从举, 等. 阜康市生态敏感性评价研究[J]. 北京师范大学学报(自然科学版), 2007, 43(1): 88–92.

[5] 李建军, 苏志珠, 王言荣. 基于GIS的万荣县生态敏感性评价与区划[J]. 中国农业资源与区划, 2014, 35(5): 48–5

[6] 颜磊, 许学工, 谢正磊, 等. 北京市域生态敏感性综合评价[J]. 生态学报, 2009, 29(6): 3117–3125.

[7] 曹建军, 刘永娟. GIS支持下上海城市生态敏感性分析[J]. 应用生态学报, 2010, 27(7): 1805–1812.

[8] 陈鹏, 庄孔造, 蔡鹭春. 厦门城市空间拓展的生态敏感性评价[J]. 地球信息科学学报, 2013, 15(3): 389–394.

[9] 刘智慧, 周忠发, 郭宾. 贵州省重点生态功能区生态敏感性评价[J]. 生态科学, 2014, 33(6): 1135–1141.

[10] 陈卓雅, 郭泺, 薛达元. 基于GIS的新县生态敏感性分析[J]. 生态科学, 2015, 34(1): 97–102.

[11] 贵州省环境保护局. 《贵州省生态功能区划(2005)》[S]. 2005.

[12] 中华人民共和国环境保护部. 《饮用水水源保护区污染防治管理规定》[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

国家科技支撑计划(2012BAJ15B01)

陈志芬, 女(1979—), 博士, 高级工程师, 主要从事城市风险评估、防灾减灾规划及生态规划

陈志芬, E-mail: runfenfen@163.com

陈志芬. 面向贵州省南部新城规划的生态敏感性评价 [J]. 生态科学, 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.