人居视角地貌基本形态分类与山地聚落建设生态适宜性评价——以四川省渠县为例

2015-03-14LandformClassificationFromthePerspectiveofHumanSettlementsandtheEcologicalSuitabilityAssessmentAbouttheConstructionofMountainSettlementsCaseofQuxianCountyinSichuanProvince

西部人居环境学刊 2015年3期

关键词：山地坡度林地

Landform Classification From the Perspective of Human Settlements and the Ecological Suitability Assessment About the Construction of Mountain Settlements — A Case of Quxian County in Sichuan Province

赵珂王凤贤 ZHAO Ke, WANG Fengxian

人居视角地貌基本形态分类与山地聚落建设生态适宜性评价——以四川省渠县为例

赵珂王凤贤 ZHAO Ke, WANG Fengxian

摘要适宜地貌是山地城乡聚落生态建设的首要条件，而当前地貌基本形态分类所沿用的区域地貌学方法，其视角为“从空中俯瞰大地”，其结果不仅与人的实际感受存在较大差别，更缺乏与自然生态环境的相关性，难以有效地指导山地聚落生态建设。针对该问题，本研究基于地貌基本形态分类视角向“站在山下观山势（更符合人的实际感受）”的人居视角的转变，通过分析相对高度和坡度两大地貌基本形态分类因子与生态环境及城乡聚落建设条件的相关性，在寻找地貌基本形态分类与山地聚落建设生态适宜性评价的关系中，构建出：以相对高度为一级分类因子，以坡度为二级分类因子的地貌基本形态分类方法，有效地引导城乡聚落的选址和聚落建设用地的选择具有更强的生态适宜性。

关键词山地聚落；生态适宜性；地貌基本形态；人居视角

赵珂：重庆大学建筑城规学院，山地城镇建设与新技术教育部重点实验室，副教授，博士生导师，cqjzzk@163.com

王凤贤：重庆大学建筑城规学院，硕士研究生

Abstract:The suitability of the landform is the primary condition of the urban and rural ecological construction for the community in mountain areas. The perspective of current landform classification method is a bird’s eye view, and usually the result is different with the real feeling of people who live in the human settlements. And this method lacks the relevance to natural ecological environment, which cannot efficiently guide the ecological suitability assessment of the construction of mountain settlements. To address this problem, this paper proposes and tests a new method to classify landforms, that the perspective is “bottom up”, which is more accordant to the feeling of the observers. It analyzes the correlation between the classified factors such as height and slope and the condition of the urban and rural ecological construction for the community in mountain areas, discusses the relationship between the classification of basic landform shape and ecological suitability assessment in the construction of community in mountain areas, and finally it constructs the classification method of the basic landform shape: the relative height is the first level classification factor and the slope is the second level classification factor, which can guide the site selection of the urban and rural community in mountain areas and construction land more effectively, and provide more ecological suitability.

Keywords:Community in Mountain Areas; Ecological Suitability; Basic Landform Shape; Perspective of Human Settlements

0 引言

针对山地生态的敏感性和脆弱性，山地聚落建设的重点是：以最小化扰动山地生态环境为目标，对用地进行生态适宜性评价，进而确定聚落生态用地和建设用地的契合格局。山地中，地貌作为自然地域综合体，在一定程度上控制着其他生态与环境因子的分布和变化[1]。对于山地城乡聚落这一特殊的生态系统[2]，地貌不仅是主要识别标志，更在生态系统及生态过程中起决定性作用[3-4]。由此，山地城乡聚落用地生态适宜性评价的首要条件是适宜地貌。

由于地貌形态分类能有效地描述地表形态、地表物质的自然特征并反映生态系统的生态过程[5-6]，在山地聚落建设生态适宜性评价中，地貌基本形态分类是认识地貌与山地人居环境关系最有效的工具。

当前对地貌基本形态分类研究主要集中在区域地貌学领域，通常以海拔高度为主导因子[7-10]。但这种方法的视角是“从空中俯瞰大地”，其分类结果与人的直观感受往往存在较大的差别，因为“人们习惯于站在山下观山势”[11]。如重庆市沙坪坝区的平顶山海拔高度475m，依据1959年《中国地貌区划》海拔高度大于500m以上的才是山地的标准[9]，平顶山不能列入山的范畴，但在重庆市民的眼中，它依然是重庆主城区中最重要的山体之一。区域地貌学的地貌基本形态分类结果，由于与人的实际感受不相吻合，对具体的山地城乡聚落建设缺乏指导意义。

针对区域地貌学的地貌基本形态分类结果，与人的实际感受不相吻合，对具体的山地城乡聚落建设缺乏指导意义的问题，本研究尝试从人居的视角，通过分析地貌基本形态与自然生态要素及城乡聚落建设条件之间的相关性，对地貌基本形态进行分类，同时，对山地聚落用地进行生态适宜性评价。

图1 渠县区位及山水概况Fig.1 the location and landscape situation of Quxian County

1 研究区域

渠县地处四川盆地东部边缘，大巴山南麓，东倚华蓥山，为典型的山地地貌区域。县域东缘华蓥山地区海拔高、地形起伏大，北部和西部较高，南部最低。地势由北向南倾斜，在整体上呈簸箕状，大部分地区地形起伏较平缓。渠江从北至南贯穿全境，涌兴河、桂溪河、流江河与中滩河从西向东汇入渠江（图1）。县域海拔高度222m到1190m，平均坡度8.12°。全县辖15个镇、45个乡、53个社区、496个行政村、666个居民小组和3391个村民小组，幅员面积2013km2，全县城乡聚落中，除县城和46个集镇外，规模50人以上的农村聚落有4531处。

本研究利用的数据包括：分辨率为30m的ASTER GDEM数据，渠县土地利用二调数据和六普人口调查数据。

2 人居视角地貌基本形态分类的核心问题

秉承“形态—成因”的基本原则，海拔高度、相对高度和坡度，是通常的地貌基本形态分类因子[12-13]。

人居视角的地貌基本形态分类既要秉承“形态—成因”的基本原则，又要充分考虑人的实际感受。由于人“由下往上观山势”的习惯，居住于山地地区的人对地貌通常只有平坝和山地、平坦和陡峭这两种真实的直观感受，而不习惯于用海拔高度去抽象出高山、低山等概念。同样地，人们更习惯于用坡度去认识地势的缓陡，这不仅符合人的直观感受，还能反映各种地表物质流动状况。所以，人居视角的地貌基本形态分类的主导因子是相对高度和坡度。

因此，“如何确定相对高度”、“如何通过相对高度、坡度与生态环境及城乡聚落建设条件的相关性分析，明确地貌基本形态分类与聚落建设生态适宜性评价的关系”是人居视角地貌基本形态分类需要解决的两大核心问题。

3 相对高度的确定：定义基准高程

确定相对高度的关键是定义基准高程。而基准高程的定义可以演变为对地貌度量单元的确定[12,14]。

我们在渠县发现了如下现象：（1）城乡聚落由“市—集镇—农村聚居点”三级构成，其中，以集市贸易为主导功能的集镇不仅是相对独立的镇域聚落单元经济中心，也是该单元的邻里中心[15]；（2）集镇大多临水而建，镇域聚落单元大多处于该水系所在的流域内；（3）流域是一个具有可识别边界、相对封闭和独立的生态系统[16]；（4）生活在同一流域中的人，对地貌具有生产和生活意义上的共识。由此，渠县的地貌度量单元可以认为是集镇所濒临水系所在的流域，而该水系的平均高程可以认为是基准高程。

在渠县，以33个集镇为经济中心和邻里中心，4531个规模以上乡村聚居点集合为33个相对独立的镇域聚落单元。33个集镇濒临21条河流，即处于21个流域。在同一流域中，河流的平均高程几乎等于集镇的平均高程。由此，21个流域可以确定为21个地貌度量单元，其中，河流的平均高程可以确定为所在地貌度量单元的基准高程。

4 地貌基本形态与生态环境及城乡聚落建设条件的相关性

4.1 传统城乡聚落选址与地貌、自然资源环境的关系

观察传统城乡聚落选址与地貌及自然资源环境关系，有助于分析地貌基本形态与生态环境及城乡聚落建设条件之间的相关关系。传统城乡聚落选址和地貌与生态环境关系往往呈现如下规律：（1）由于对地形改造的技术能力薄弱，传统城乡聚落选址往往能充分利用自然的地貌条件，尽量避免对生态环境的扰动；（2）传统农村聚落选址往往靠近资源集中区；（3）山地资源主要是农田和森林，农田集中分布在临水的平坝，森林集中分布在山地；（4）传统农村聚落通常选址在对地貌扰动最小，耕地资源最丰的平坝或林地资源最丰的山间平地，其中，平坝对人口聚居的用地、用水及耕地资源承载力最大，是集聚人口最多的区域；山间平地对人口聚居的用地、用水承载力较小，林地资源承载力有限，集聚人口相对较少。由此，通过分析不同的相对高度或坡度区间中城乡聚落分布与耕地、森林等自然资源分布之间的相关性，可寻找出地貌基本形态与生态环境及城乡聚落建设条件的相关关系。

本文中，地理信息系统（GIS）被运用于相关空间和非空间数据的整合，以及城乡聚落选址与地貌及自然资源分布相关性分析。具体方法为：（1）从《土地利用二调中》获取耕地、林地、城乡聚落建设用地分布等数据；（2）将第六次人口普查数据融合到各城乡聚落建设用地；（3）在作为地貌度量单元的流域内，依据所确定的基准高程，利用ASTER GDEM数据，计算相对高度和坡度；（4）以10m和1°，分别作为相对高度和坡度区间划分尺度，计算每个相对高度和坡度区间内的耕地、林地面积及城乡聚落人口数量；（5）分析相对高度、坡度与生态环境及城乡聚落建设条件的相关性。

4.2 相对高度与生态环境及城乡聚落建设条件的相关性

在渠县确定的21个流域地貌度量单元内，对于相对高度，我们发现如下现象：（1）随着相对高度的增加，城乡聚落人口和耕地面积逐渐减少，而林地面积逐渐增大；（2）20m、50m、80m和100m是城乡聚落人口骤减的相对高度阈值，且20m和50m是骤减程度较高的相对高度阈值；（3）20m、50m、70m和100m分别是耕地面积骤减的相对高度阈值，且20m和50m是骤减程度较高的相对高度阈值；（4）50m是林地面积骤增的相对高度阈值。

相对高度50m以下的林地面积仅占全县林地总面积的1.24%，且以分散的、规模较小的灌木林为主。而相对高度达到50m时，开始出现集中的、规模较大的林地，且随相对高度的增加，集中度和规模都相应增大。总体来说，相对高度50m以上的地域，集中了全县98.76%的林地，而仅仅集中了全县28.85%的城乡聚落人口和30.09%的耕地。相对高度50m以上，聚落直接从河流抽水困难，必须修筑水库（池）蓄积山泉水以解决人畜用水。从城乡聚落建设对地貌改造的经济性和对地貌生态环境扰动度的角度，完全推平相对高度50m以上的独立山体或切割非独立山体，挖方或修建挡墙成本巨大，是不经济的，且对地下水、土层、植物生态和地区的景观环境的破坏较大[17]。

相对高度20m以下，为河流沟谷地带，聚落可直接从河流取水，用水条件优越，集中了全县48.08%的城乡聚落人口，而林地面积仅占全县林地总面积的0.19%，且是分散的、规模较小的灌木林地。从城乡聚落建设对地貌改造的经济性和对地貌生态环境扰动度的角度，前苏联B.P. 克罗基乌斯提出：用地的体积在其高度增加时是按几何级数增大的，当总高差不超过15~20m时，为进行城乡聚落建设而完全推平用地，是经济的，并且对周围的环境状态，如地下水、土层、植物生态和地区的景观环境的破坏较小[17]。

相对高度20~50m之间，聚落用水采取从河流直接取水和修建蓄积山泉水的水池（库）相结合的方式；虽集中了全县城乡聚落人口的23.07%，但不足相对高度20m以下地域内城乡聚落人口的一半；虽集中了全县耕地面积的23.47%，但仅仅接近相对高度20m以下地域内耕地面积的一半；集中了全县林地面积的1.05%，虽比相对高度20m以下地域内的林地面积有所增长，但还是以分散的、规模较小的灌木林地为主。从城乡聚落建设对地貌改造的经济性和对地貌生态环境扰动度的角度，虽然不可能完全推平用地进行城乡聚落建设，但可以采取局部平整用地、分台设置堡坎等措施，在获得较小破坏周围环境状态的同时，获得城乡聚落建设的综合经济性。

4.3 坡度与生态环境及城乡聚落建设条件的相关性

在渠县确定的21个流域地貌度量单元内，对于坡度，我们发现如下现象：（1）4°是城乡聚落人口全县城乡聚落人口的比例和耕地占全县耕地总面积的比例变化的坡度阈值；（2）15°是林地占全县林地总面积的比例变化的坡度阈值；（3）城乡聚落人口占全县城乡聚落人口的比例、耕地占全县耕地总面积的比例和林地占全县林地总面积的比例变化相交点的坡度是8°。

坡度4°以下的用地，耕地面积占全县耕地总面积的41.70%；林业资源相对缺乏，林地面积仅占全县林地面积的10.85%。从农业地貌学的角度，该区域内，从土壤侵蚀，土地利用及水护措施布设、土层厚度和形状、农机具作业、农田灌溉及排水等5个影响农业生产的水土保持要素的临界坡度来看，都处于发展农业生产的绝佳临界坡度区域内[18]；从城乡聚落建设对地貌改造的经济性来看，也是城乡聚落建设最适宜的坡度区域[19]。由此，带来的是大量人口的聚居，该坡度区域内，城乡聚落人口占全县城乡聚落人口的43.23%。

坡度在4°~8°的用地，耕地面积占全县耕地总面积的33.51%；林地面积占全县林地面积的17.11%。从农业地貌学的角度，该区域处于适合四轮拖拉机作业，不需要水保措施的农用旱地和牧草地的临界坡度区域内；从城乡聚落建设对地貌改造的经济性来看，是城乡聚落建设较适宜的坡度区域。该坡度段内，农业生产条件较好，同时可以发展一部分经济林生产，对地貌改造的成本较低，亦是城乡人口聚居的地区，城乡聚落人口占全县城乡聚落人口的39.97%。

坡度在8°~15°的用地，耕地面积占全县耕地总面积的18.59%；林地面积占全县林地面积的40.82%，城乡聚落人口占全县城乡聚落人口的14.59%。从农业地貌学的角度，15°是中小型四轮机作业的临界坡度，当坡度超过15°时，土壤侵蚀渐趋加剧；从城乡聚落建设对地貌改造的经济性来看，依然处于城乡聚落建设较适宜的坡度区域。该坡度段内，农业生产条件欠佳，以经济林生产为主，土地资源对农村人口生存的支撑能力减弱。

坡度在15°以上的用地，耕地面积仅占全县耕地总面积的6.19%，林地面积占全县林地面积的31.22%，城乡聚落人口占全县城乡聚落人口的2.21%。从农业地貌的角度，土壤侵蚀加剧、不适宜农业机具作业、土层厚度不足、水保措施成本巨大。从城乡聚落建设对地貌改造的经济性来看，坡度15°以上的用地对地貌改造的经济成本巨大，对生态环境的破坏严重，不适宜城乡聚落建设。总之，该坡度段内，农业生产条件极差，林业以生态林为主，对农村人口生存的支撑能力极弱。其中，25°以上，是重力侵蚀大量出现的转折点，是我国退耕还牧的界限。

4.4 地貌基本形态与聚落建设生态适宜性

综合考虑相对高度和坡度与生态环境及城乡聚落建设条件的相关性，以相对高度进行一级分类，地貌基本形态分类为：相对高度20m以下为平坝，相对高度20~50m为丘陵，相对高度50m以上为山地；以坡度进行二级分类，参照况明生对坡度陡峭程度的命名方式[20]，地貌基本形态二级分类为：小于4°为平地、4°~8°为缓坡、8°~15°为斜坡、15°~25°为陡坡、大于25°为峻坡。

在11类地貌基本形态分类中，对生态环境扰动最小的是河谷平地、丘间平地和山间平地等3类，最适宜进行聚落建设；陡坡丘陵、峻坡丘陵、陡坡山地、斜坡山地和峻坡山地等5类对生态环境的扰动大或较大，不适宜进行聚落建设；其余3类，对生态环境的扰动小或较小，较适宜进行聚落建设（表1）。

表1 地貌基本形态分类与生态适宜性评价Tab.1 the classiffication of the basic landform and the ecological suitability assessment

5 渠县狮牌新村建设生态适宜性评价

渠县狮牌村新村建设区位于第15流域地貌度量单元内，该区域内呈现典型的山地地形，海拔高度在272~310m，坡度从0° ~77°，现状土地利用主要是一部分已建聚落用地、水田、旱地、果园和林地，其中，果园是农民副业的主要收入来源（图2）。

图2 渠县狮牌村综合现状Fig.2 the overall situation of Shipai vicllage, Qu xian County

在进行渠县狮牌新村建设生态适宜性评价过程中，首先选用《四川省地貌分类》这一典型区域地貌学分类方法①，使用1:500数字地形图，在Arcgis系统中，运用邻里统计工具（Neighborhood Statistics Tool），用100×100的窗口计算相对高程，依据海拔高度和所计算的相对高度，狮牌村新村建设区内地貌基本形态的分类结果为平坝占74.15%，缓坡丘陵占25.85%（图3）。依据该分类结果，似乎该区域内所有的用地都为适宜建设用地，与实际情况出入较大。

图3 传统的地貌分类图Fig.3 traditional landscape classification map

接下来，运用人居视角地貌基本形态分类法再次对狮牌村新村建设区进行地貌基本形态分类。由于该建设区处于渠县第15流域地貌度量单元，其基准高程为243m，计算该建设区的相对高度在29~67m。参照表1的分类标准，该建设区内地貌分为除平坝外的10类（图4）。

图4 人居视角的地貌分类图Fig.4 landform classification map from the perspective of human settlements

由此，狮牌村新村建设区很容易地被分为适宜建设用地和不适宜建设用地，对比现状土地利用（图2a），水田、果园和林地的范围与不适宜建设用地范围几乎一致（图5）。

遵循该生态适宜性评价结果，很容易进行生态环境保护及建设用地选择（图6），制定出与自然生态环境和谐、最小化扰动地形、最大化保护农业生产资源空间的规划设计方案（图7-8）。

图5 生态适宜性评价图Fig.5 ecological suitability assessment

图6 生态环境保护及建设用地选址Fig.6 the ecological environment protection and the site selection

图7 规划总平面图Fig.7 the general plan

图8 鸟瞰图Fig.8 the aerial view

6 结论

人居视角的地貌基本形态分类，不仅符合人对地貌认识的实际感受，更综合了地貌与生态环境及城乡聚落建设条件的相关性，不仅可以引导山地聚落的选址对农田、林地、水源涵养、水土保持等生态环境的扰动最小；而且，在具体的山地聚落建设中，引导建设用地的选择对地形的扰动最小、与生态环境更和谐，建设成本更低。

基于人居视角地貌基本形态分类的山地聚落生态适宜性评价方法，更是对当前以生态因子在二维空间“千层饼”叠加式的生态适宜性评价方法的三维空间化修正和完善。

注释：

① 区域学地貌分类方法采用的是中国科院成都地理研究所《四川省地貌划》，1982年。

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