河源市生态敏感性评价

2017-05-30褚艳玲陈义杨道运吴锋黄威文

安徽农业科学 2017年11期

褚艳玲陈义杨道运吴锋黄威文

摘要根据河源市生态本底特色，将研究区划分为极敏感区、高敏感区、中敏感区、轻敏感区、不敏感区5个等级，从建设用地适宜性、水安全与雨洪安全、生物多样性安全三大方面选取了8个具有代表性的因子，采取层次分析法（AHP）、多因子加权叠加算法、取最大值法，结合GIS空间分析技术，对生态敏感性进行综合评价。结果表明，5个敏感等级面积比重分别为25.98%、33.84%、12.78%、19.76%、7.63%。并在生态敏感性分析的基础上，提出了生態功能区划建议，为城市规划、生态控制线划定等提供科学依据。

关键词生态敏感性；生态功能区划；河源市

中图分类号S181.3文献标识码A文章编号0517-6611（2017）11-0067-05

AbstractAccording to ecological background characteristics of the Heyuan City was divided into 5 grades，including extremely sensitive zone，high sensitive zone，middle sensitive zone，sensitive zone，nonsensitive zone.Considering of three aspects from the construction land suitability，water and rain safety，biological diversity，8 representative factors were selected.Using analytic hierarchy process （AHP），multi factor weighted superposition algorithm，maximum value method，and GIS spatial analysis technology，the ecological sensitivity evaluation map was obtained.The proportions of the 5 sensitive zone were 25.98%，33.84%，12.78%，19.76%，7.63%，respectively.On the basis of ecological sensitivity analysis，the suggestions of ecological function region were put forward，which can provide scientific basis for urban planning and ecological control line.

Key wordsEcological sensitivity；Ecological function region；Heyuan City

生态敏感性是指生态系统对人类活动干扰和自然环境变化的反映程度，说明发生区域生态环境问题的难易程度和概率大小[1]。生态敏感性评价分析实质上是对现状自然环境背景下潜在的生态环境问题进行明确辨识，并将其落实到具体的空间区域。敏感性高的区域生态系统容易受损，应该是生态环境保护和恢复建设的重点，也是人为活动受限或者禁止地区。将生态敏感性评价分析应用于不同尺度、不同地域的资源环境研究已经成为生态学和地理学的研究热点，而将生态敏感性评价分析应用于生态功能区划、生态控制线划定也正成为一种趋势。目前，欧阳志云等[1-4]从宏观尺度对全国、省域及流域的生态敏感性空间差异及等级区划进行了研究；陶星名等[5-9]从中观尺度对地市级别的地域生态敏感性进行了评价；尹海伟等[10-15]对地市以下尺度的区域性生态敏感性进行了分析。这些研究多集中于某一生态问题上，缺乏对多种生态问题的综合研究；评价方法多为多因子加权叠加算法[16-17]或取最大值法[9]，缺乏对2种方法的融合。笔者采用多因子加权叠加算法和取最大值法相结合的方法，从城市建设用地适宜性、水安全与雨洪安全、生物多样性安全3个维度选取多个因子，开展河源市生态敏感性评价分析，以期为河源市生态控制线规划、生态功能区划、城市总体规划等编制中生态用地保护、土地的合理利用分析提供参考。

1材料与方法

1.1研究区概况河源市位于广东省东北部，地处东江中上游、韩江上游和北江上游，地理坐标为114°14′～115°36′ E，23°10′～24°27′ N，总面积为1.56万km2，地形以山地、丘陵为主，大部分海拔较低，坡度在30 °以下，宜植面积占90%以上。辖区内水资源丰富，素有“粤东宝库”之称，拥有华南第一大水库——新丰江水库，东江自北向南斜穿而过，流经河源段长254 km，占东江全长的45.5%，是东江下游地区的饮用水源地；境内满目青翠，绿水长流，空气清净，环境优美，被誉为东江河畔的“绿色明珠”。

1.2基础资料及研究方法基础资料包括河源市域范围内的自然、地质、社会经济现状的文字和图件资料；1∶10 000地形图；2016年度河源市Landsat 8（15 m×15 m）遥感影像；30 m×30 m栅格的市域范围高程图以及经矢量化的行政边界、河流、水库等GIS工程文件。研究方法包括遥感解译、层次分析法（AHP）、多因子加权叠加算法、最大值方法、基于GIS地理信息技术的空间分析法。

1.3生态敏感因子选择影响生态敏感性的因子随研究区域和研究尺度而不同。欧阳志云等[1]在对我国生态环境敏感性划分研究中选用了气候、地形、土壤、地表覆盖度等因子；张伟等[18]在山地城市生态敏感性研究中，根据山地城市生态空间特征，选取了坡度、高程、植被覆盖度、地质灾害、河流水库缓冲区5个因子。由于生态敏感性通常是生态系统受到多因子共同作用而呈现出的抗干扰能力，往往需要定性和定量方法相结合来评价；同时生态环境系统具有综合性和复杂性特点，生态敏感性指标选取不宜过细，否则难免交叉重叠[19]。为减小指标之间的相关性，并考虑指标的可获得性，结合河源市山地地形地貌及河流特征，根据区域特殊性、综合性、代表性原则，从建设用地适宜性、水安全与雨洪安全、生物多样性安全3个方面选取高程、坡度、土地利用覆盖类型、主要河流缓冲区、饮用水源保护区、易涝区、植被覆盖指数、物种栖息地适宜性8个具有代表性的因子作为AHP二级指标层要素。

1.4评价指标体系构建依据国家有关生态功能区划工作生态敏感性指标体系分级标准，参照国家制定和颁布的有关环境标准、行业标准与设计标准，同时参考有关省区生态环境质量指标分级、评分标准，将单因子分为5个等级，其中9为极敏感、7为高度敏感、5为中度敏感、3为轻度敏感和1为不敏感。各因子具体划分标准如下：

1.4.1高程。河源市地形起伏多变，地势属于罗浮山脉，境内峰峦重叠，海拔千米以上的山峰有近100座，黄牛石顶海拔1 430 m，为全市最高峰。因此在分级体系中高程以100、150、300、500 m作为分级界点。

1.4.2坡度。河源市山地占53%，丘陵占36%，谷地和平原占11%。山地、丘陵大部分海拔较低，坡度在30 °以下，结合《水土保持综合治理规划通则（GB/T 15772—2008）》中的分级标准，以5 °、10 °、15 °、20 °作为分级界点。

1.4.3土地覆盖类型。根据河源市国土资源二调数据，结合河源市实际用地特征，将有林地、其他林地、灌木林地、沼泽、风景名胜及特殊用地划分为极敏感区，河流水面、坑塘水面、水田、水浇地、内陆滩涂、其他草地、水利建设用地为高度敏感区，果园、旱地、茶园为中度敏感区，裸土地、采矿用地为轻度敏感区，其他建设用地为不敏感区。

1.4.4主要河流缓冲区。河源市水资源丰富，有“深港水塔”之美誉，东江是河源市最大的河流，全市87.5%的地域属于该流域。新丰江是东江水系最大支流，位于右岸，干流长163 km。笔者结合河源市主要河流水系分布特征，分别将东江、新丰江等河道缓冲区域以100、200、300、500 m作为分界点。

1.4.5饮用水源保护区。根据《河源市环境保护规划（2007—2020）》，将目前已划定和规划的一级水源保护区、二级水源保护区等纳入极敏感区。其缓冲区域分别以100、200、300、400 m作为分界点。

1.4.6易涝区。河源市东西两侧为山体，东江两岸地势平坦，导致因地形形成的洼地数量多、分布广，当暴雨天气持续时间长时，容易因洼地溢流形成地表径流，从而汇流至东江流域，导致沿途洪涝灾害的发生；特别是东江沿岸建成区为洪涝灾害重灾区。该研究基于DEM数据，通过GIS平台径流模拟模型，模拟河源市汇流集雨区，即低洼地。并根据低洼地大小及形成地表径流的难易程度，将≥2 000 m2的洼地面积纳入极敏感区域。

1.4.7植物覆盖指数。采用NDVI指数来揭示河源市植被生长状况的空间差异。NDVI指数是表征绿色植被的相对丰度和活性的辐射量值，可简单地通过不同遥感光谱波段间的线性和非线性组合计算获得。该研究根据河源市植被特征，以NDVI指数分别为10%、20%、30%、35%作为分界点。

1.4.8物种栖息地适宜性。选取国家二级保护物种白鹭作为指示种。白鹭分布于我国南方、台湾及海南岛，河源市新丰江水库、东江沿岸、水稻田、溪流等地附近均有发现。通过距水源距离、海拔高度、距建成区距离3个指标，开展白鹭栖息地适宜性评价。根据河源市白鹭记录分布，结合该物种习性，将水源距离分别以500、1 000 m作为分界点，划分为3个等级；海拔高度以100 m为分界点，划分为2个等级；距建成区距离分别以1 000、2 000、4 000 m为分界点，划分为4个等级。

1.5指标因子权重确定该研究根据各因子对影响生态敏感性的相对重要程度进行权重赋值，对生态敏感性影响较大的因子赋予较大的权重。为确保评价因子权重的科学性和准确性，运用层次分析法（AHP）对各层指标的相对重要性进行两两比较和判断，并保持判断矩阵的一致性，最后得出各个指标的权重值，具体步骤如下：

1.5.1构造判断矩阵。判断矩阵表示针对上一层次中的某元素而言，判定该层次中各有关元素相对重要性的状况。AHP法在对指标的相对重要性进行评判时，引入了九分位的比例标度，对元素进行两两比较（表1）。

1.5.2因子权重计算。按照标度方法，两两元素相互比较；为确保评价因子权重的科学性和准确性，运用层次分析法对各层指标的相对重要性进行两两比较、判断，最后得出各个指标的权重值及同一层各因素相对于上一层某因素相对重要性的权重。

在对各因子进行权重计算前，先进行一致性检验：CI=λmax-n1n-1；一致性比例：CR=CI/RI，其中RI为平均随机一致性指标（表2）。根据计算，所有判断矩阵的CR≤0.1，满足一致性检验。具体各因子权重分析结果见表3。

2结果与分析

2.1建设用地适应性评价基于地形及土地覆盖类型资料，采用多因子加权叠加算法，识别具有较高建设风险或建设成本極高的地区，禁止相关建设活动，保障建设安全与效率。具体评价方法如下：

式中，Wi表示生态因子i在区域建设用地适宜性评价中的权重；Bi表示第i个生态因子敏感度评价值；Si表示区域建设用地适宜性综合评价值。

根据GIS空间叠加分析，得到建设用地适宜性极敏感区面积为3 304.76 km2，占区域总面积的21.18%；高敏感区面积为3 739.41 km2，占23.97%；中敏感区面积为2 340.50 km2，占15.00%；轻敏感区面积为4 106.06 km2，占26.32%；不敏感区面积为2 111.99 km2，占13.54%（图1）。其中，极高敏感和高敏感主要分布于西北部连平县、和平县西北部、紫金县北部、龙川县南部等山地地带；中敏感和轻敏感主要分布于和平县西南部、龙川县东部、紫金县东部等丘陵地带；不敏感区域主要分布于江东新区—东源县南部—龙川县西南部谷地地带、中部东源县与连平县交界段平原地带、源城区平原地带，呈现聚集带状和片状分布的特点。

2.2水安全与雨洪安全评价基于河流缓冲区、饮用水源水源涵养分析及内涝点分析，构建市域水安全与雨洪格局。经多因子加权叠加计算和GIS空间叠加分析，得到水安全与雨洪安全极敏感区面积为1 042.81 km2，占区域总面积的6.68%；高敏感区面积为172.79 km2，占1.11%；中敏感区面积为269.11 km2，占1.72%；轻敏感面积为256.51 km2，占1.64%；不敏感区面积为13 861.50 km2，占88.88%（图2）。其中极敏感和高敏感区主要分布于新丰江饮用水源保护区、东江沿岸、东江及新丰江沿岸低洼地等；中敏感和轻敏感区主要分布于饮用水源保护和主要河流沿岸周边；不敏感区域分布于除主要饮用水源、河流缓冲区以外区域。

2.3生物多样性安全评价基于植物覆盖指数和物种栖息地适应性评价，构建生物多样性保护格局。经多因子加权叠加计算和GIS空间叠加分析，得到生物多样性安全极敏感区面积为670.52 km2，占区域总面积的4.30%；高敏感区面积为2 610.08 km2；占16.73%；中敏感区面积为1 685.28 km2，占10.80%；轻敏感区面积为10 362.45 km2，占66.41%；不敏感区面积为274.39 km2，占1.76%（图3）。其中，极敏感和高敏感区域主要位于新丰江饮用水源保护、主要河流沿岸、中部山体等地带；中敏感和轻敏感区全市各区、县均有分布；不敏感区主要分布于中心城区、各县、乡镇等建成区地带。

2.4生态敏感性综合评价由于研究区各因子的生态敏感性存在一定程度的差异，多个因子在进行一次加权求和之后再加权求和会在一定程度上导致单因子评价结果之间抵消或放大，加之栅格叠加操作复杂、运算效率低，从而影响区域综合生态敏感性的评价结果，综合评价采用因子加权叠加的方法进行评价不太适合。因此，该研究选用影响某地因子的最大值方法，计算公式如下：

DS=MaxdSi（2）

式中，Ds为生态敏感性综合评价指数；dSi为第i个因子敏感性指数。

将建设用地适宜性、水安全与雨洪安全和生物多样性3个一级影响因素的生态敏感性空间分布经GIS空间叠加再取最大值，识别具有较高生态保护价值的生态要素，得到河源市生态敏感性综合评价空间分布情况（图4）。经数据统计分析，极敏感区面积为4 053.48 km2，占区域总面积的25.98%；高敏感区面积为5 279.99 km2，占33.84%；中敏感区面积为1 994.59 km2，占12.78%；轻敏感区面积为3 083.61 km2，占19.76%；不敏感区面积为1 191.05 km2，占763%。其中，极敏感和高敏区主要分布于新港大叶山、新丰江水源林、新丰江饮用水源、桂山大鲵、黄牛石、黄石坳、枫树坝、野猪嶂、白溪、鸡公嶂、仙女滩、乌禽嶂等自然保护区及东江、新丰江等主要河流沿岸；中敏感和轻敏感主要分布于和平县、龙川县、紫金县等丘陵地带；不敏感区主要分布于东源县与连平县交界、东江及新丰江沿岸、紫金县秋香江沿岸等平原带。

3讨论与结论

根据《河源市土地利用规划》（2006—2020年）、《河源市城市总体规划》（2008—2020年）等，河源市禁止开发区面积为3 419.94～8 415.00 km2；截至2020年，建设用地控制规模在958～970 km2（表4、5）。因此，通过河源市生态敏感性综合评价分析，结合河源市相关规划，考虑未来城市发展弹性，建议将极敏感区域和高敏感区域纳入禁止开发区，面积为9 333.47 km2，占市域面积为59.82%；中敏感和轻敏感区域纳入限制开发区，面积为5 078.20 km2，占32.55%；不敏感区域纳入优先开发区，面积1 191.05 km2，占7.63%。禁止开发区属于脆弱的生态功能区，系统稳定性极差，易受人为破坏且很难恢复，该类区域应重点保护；限制开发区为较为脆弱的生态功能区，对外界干扰活动具有一定的抵抗能力，较易遭受人为干扰，该类区域可以作为发展过渡区，可在科学指

导下进行适度的开发利用；优先开发区系统稳定性较好，外部的干扰对生态环境的影响不大，可进行强度较大的开发利用。

该研究在层次分析法（AHP）、GIS空间叠加法的基础上，采用多因子加权叠加算法和取最大值法相结合的方法，选取体现河源市生态本底特色的3个一级指标共8个单因子对该地区生态敏感性进行评价分析，操作方法简单高效，避免了栅格叠加操作复杂、运算效率低等缺点，评价结果符合相关规划控制目标，可作为河源市生态控制线划定、生态功能区划、生态安全格局构建、环境保护规划等依据。

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