岸线资源港口开发适宜性的模糊综合评价

2022-07-04张航飞吴多誉符广卷张东强钟强生何洪任

水道港口 2022年2期

张航飞，吴多誉，符广卷，张东强，钟强生，何洪任

(1.四川省地质矿产勘查开发局二零七地质队，乐山 614000； 2.张金元劳模创新工作室，乐山 614000；3.海南省地质综合勘察院，海口 570206)

岸线资源是指一定范围的水域和陆域，是重要且特殊的土地资源。岸线资源是港口、产业及城镇布局的重要载体，同时在生态环境保护方面具有重要地位[1]。《海南省总体规划》(2015-2030)提出[2]，建设“海澄文”一体化的琼北综合经济圈要坚持“港、产、城”融合发展，以海口港为依托、港城一体化的临港经济带战略布局，区内规划有马村港和新海港现代化综合港区等一系列的重要基础设施与重大建设工程[3]。近年来，沿海地区各种近岸工程活动异常活跃，旅游开发、围海造地、渔业养殖、海砂开采等非常普遍，人类活动对区域环境产生了较大的破坏[4-5]。开展岸线资源港口开发适宜性评价有利于岸线资源利用的合理性和科学性[6]。

近20 a以来，根据评价目的和目标的不同，国内岸线资源评价研究主要有一般性的质量分等评价、GIS应用研究、适宜性评价和综合评价等方面[7]。分等评价是最常见的岸线评价，主要通过对岸线的自然和经济属性进行评价并划分质量等级[8]。综合评价是针对多用途目的、建立在岸线自然和社会经济属性分类分等评价基础上的岸线功能区划，其评价目的是为了确定岸线对不同用途的适宜或不适宜程度[9-11]。GIS应用研究多是基于GIS手段进行港口岸线资源的研究[12-13]，目前比较缺乏系统而相对全面地阐述GIS在岸线资源评价方面应用的论著[8]。适宜性评价是针对某种用途的岸线适宜性分级[9,11,12,14]，如本文港口开发适宜性评价。

虽然国内外关于岸线资源开发适宜性评价的研究成果已经有很多报道，但是用模糊综合评价法进行岸线资源港口开发适宜性的研究则很少涉及。考虑到港口开发适宜性评价信息存在信息不完备和模糊性，本文基于专家-层次分析法尝试运用模糊综合评价法进行研究区港口开发适宜性评价[15-17]。港口建设的适宜性评价既要考虑自然条件、区位条件对海洋经济的支撑作用，还要注意生态保护及海岸线的可持续利用，兼顾生产和生态的协调性。故从自然条件、社会经济条件和生态保护需求3个方面选取评价因子建立港口开发适宜性评价的指标体系，评价结果可为未来港口开发和土地利用的规划提供参考与借鉴。

图1 研究区地理位置和岸线利用现状图Fig.1 Geographical location and current situation of shoreline utilization in the study area

1 岸线资源概况

本文研究区内海岸线西起澄迈县桥头镇信作港，东至海口市新海乡后海村，全长约52.69 km，东水港和花场湾内岸线未计入统计(图1)。目前区内岸线利用以港口岸线、海滨旅游岸线、自然状态岸线和滩涂养殖业岸线功能为主，有少部分岸线用于城市生活岸线。区内港口岸线工程主要分布于林诗港、马村港、南港和新海港，港口岸线长度约10 km。未作为港口岸线使用的岸线长度约42.69 km，岸线资源丰富。将澄迈湾岸线资源划分为5个基本评价单元，沿岸线自西向东依次为信作港—林诗港、才芳港—马村港、马村港—东水港、盈滨半岛和南港—后海等岸段。

2 评价流程与指标体系

2.1 模糊综合评价方法流程

模糊综合评价方法详细评价过程见文献[16-17]，简述如下：

首先，构建岸线资源港口开发适宜性评价的指标体系(指标层)，确定其模糊综合评价的因素集合。如果评价因素较多，将因素集合A按某些属性就行划分为准则层，其因素集合Am={Am1，Am2，…，Amn}(m=1，2，…，k)，k为准则层个数，n为Am的指标层评价因子个数。

其次，确定评价论域，其由评价级别数构成的集合。将研究区岸线资源港口开发适宜性分为4级，评价论域V=(V1，V2，V3，V4)=(很好，好，中等，差)，对4个评价等级分别赋值4、3、2、1，以便于进行定量分析。

然后，根据专家-层次分析法进行各指标层评价因子权重的计算，权重集合记为B。根据评价等级标准，确定评价因素集合A对评价论域V的评价矩阵D。

最后，进行模糊综合评价。根据评价指标权重B和评价隶属矩阵R计算模糊综合评价的判别集C。先进行指标层模糊评价，对Am= {Am1，Am2，…，Amn}的第mn个因素进行单因素评判，公式为Rm=Bmn∧Dm，式中Bmn表示第m个准则层中的第n个因子的权重，Dm为第m个准则层的模糊评价隶属矩阵。再进行准则层模糊评价，A= {A1，A2，…，Am}的模糊综合判别公式为C=Bm∧R，式中Bm表示第m个准则层的权重，R为准则层的总模糊评价隶属矩阵。模糊综合评价结果的单值化处理能更直观地进行评价对象港口开发适宜性高低的比较，计算公式为W=C∧VT。W数值越大，代表岸线资源作为港口开发的适宜性越高。

2.2 指标体系

澄迈湾岸线资源港口开发适宜性评价因子的筛选，一是所选的评价因子对岸线资源港口开发适宜性具有一定的影响；二是所选的评价因子在各岸段评价单元的分布存在着较显著的差异性。根据熟悉研究区地质环境条件和社会经济条件的专家意见，最终确定研究区岸线资源港口开发适宜性评价的指标体系，如表1所示。

表1 岸线资源港口开发适宜性评价的指标体系Tab.1 Indicator system of suitability of port development for shoreline resources

2.3 指标的量化

(1)岸前水深。

岸前水深是影响船舶停靠和航行的主要因素，是港口位置选择的最重要因素[9-14]。根据研究区水深测量数据，按表2中指标分级进行评价单元赋值。

(2)岸线稳定性。

岸前冲淤变化越小，岸线越稳定，比较适宜港口等水利工程的开发建设[9-14]。根据研究海岸带监测剖面调查成果，以岸前水下地形年冲淤厚度作为岸线稳定性单项评价指标进行赋值，如表2所示。

表2 评价因子分级、赋值标准表Tab.2 The grading and value-detemined standard of evaluation factor

(3)工程地质条件。

港口码头承载着静荷载和动荷载两类荷载的影响，而且邻近水陆交界，对工程地质条件具有较高的要求[18]。根据研究区工程地质调查成果，按表2中指标分级进行评价单元赋值。

(4)后方陆域条件。

港口码头的建设需要一定的陆域设施建设，包括仓库、堆场、装卸以及运输机械等，后方陆域可开发条件是港口建设的必要条件[1,10-11,14]。按表2中指标分级进行评价单元赋值。

(5)城市依托条件。

城市作为港口的依托，港口与城市的距离是判断港口生活便利性的最直接指标[9-11]。按表2中指标分级进行评价单元赋值。

(6)交通便捷度。

从与后方城镇的交通便捷度的角度来看[9-10,14]，岸线周边地区交通越发达，代表岸线的集疏运条件越好，更适宜作为港口岸线(表2)。

(7)生态环境保护条件。

目前，国外发达国家对矿山尾矿库的复垦开展了大量的工作[33]；德国、俄罗斯、美国、加拿大和澳大利亚等国的矿山土地复垦率均在80%以上。近几年，迫于环保的压力，国内矿山企业越来越重视尾矿库的复垦。

现代港口工程的建设需要兼顾生态保护[1,9]，港口工程的建设应当尽量远离生态保护区和风景旅游区。依据《海口城市总体规划》和《澄迈县总体规划(空间类2015-2030)》等资料，按表2中指标分级进行评价单元赋值。

3 评价结果

3.1 评价指标权重

(1)

同理，指标层各评价指标的判断矩阵A1、A2分别通过了权重的一致性检验。层次总排序随机一致性比率计算结果CR=0.063<0.10。根据各个判断矩阵可以求出指标层各项权重，如表3所示。

表3 评价因子权重Tab.3 The weight of evaluation factor

3.2 评价隶属矩阵

根据研究区水下地形测量、海岸监测、综合地质调查资料等成果[19-21]，对信作港—林诗港、才芳港—马村港、马村港—东水港、盈滨半岛和南港—后海岸段5个基本评价单元的港口开发适宜性评价指标进行赋值，考虑到基本评价单元可能跨多个质量分级的情况，按每个质量等级的岸线长占比进行每个评价指标因子赋值，得到澄迈湾5个岸段基本评价单元港口开发适宜性的评价矩阵分别如下

上述评价矩阵中，DXL代表评价单元1(信作港—林诗港岸段)的评价矩阵；DCM代表评价单元2(才芳港—马村港岸段)的评价矩阵；DMD代表评价单元3(马村港—东水港岸段)的评价矩阵；DYB代表评价单元4(盈滨半岛岸段)的评价矩阵；DNH代表评价单元5(南港—后海岸段)的评价矩阵。以评价单元1(信作港—林诗港岸段)为例，进行港口开发适宜性的模糊综合评价，根据其评价矩阵DXL可知，其模糊评价隶属矩阵如下

上述模糊评价隶属矩阵中，DXL1代表评价单元(信作港—林诗港岸段)的准则层A1自然条件的评价隶属矩阵；DXL2代表准则层A2社会经济条件的评价隶属矩阵；DXL3代表准则层A3生态保护需求的评价隶属矩阵。

3.3 模糊综合评价

据公式R1=B1∧DXL1，B1为准则层A1自然条件的指标层评价指标权重矩阵。

同理计算可得

R2={0.184 2 0.295 9 0.334 5 0.185 4}；R3={0.9 0.1 0 0}；

评价单元的模糊综合评价的判别集C=Bm∧R，Bm为准则层的评价指标权重矩阵。

计算可得

3.4 模糊综合评价结果排序

进行模糊综合评价的结果定量化处理，公式为W=C∧VT，C为模糊综合评价的判别集，V为评价域，W为单值化评价结果的数值。

同理，可计算得到才芳港—马村港、马村港—东水港、盈滨半岛和南港—后海4个岸段评价结果，分别为W2=2.484、W3=3.507、W4=2.545、W5=3.153。5个岸段港口开发适宜性模糊综合评价的排序为：W3(3.507)>W1(3.212)>W5(3.153)>W4(2.545)>W2(2.484)。

评价结果与区内岸线资源利用现状相符，马村港—东水港岸线(W3)现有马村港区一期、二期建成运营，未来规划马村港三期、四期建设；信作港—林诗港岸线(W1)由于与岸线地理位置距澄迈县城区较远，仅有少量岸线作为小型渔业港口开发利用；南港—后海岸段(W5)现有新海港区一期、二期和南港建成运营，未来规划新海港三期建设；才芳港—马村港(W2)和盈滨半岛岸段(W4)，岸线利用现状主要以海滨旅游和滩涂养殖业为主，暂无港口岸线。上述结果说明，模糊综合评价方法应用于岸线资源港口开发适宜性评价具有一定的可靠性，可为其他地区岸线资源评价工作提供参考和借鉴。

4 岸线资源开发利用建议

根据上述评价结果，将研究区岸线资源未来开发利用方式分为港口适宜岸线、港口预留岸线和生态保护岸线、海滨沙滩旅游岸线等(表4)。

表4 澄迈湾岸线资源开发利用建议表Tab.4 Proposal for the development and utilization of coastal resources in Chengmai Bay

(1)优质港口岸线：分布在马村港—东水港岸段，岸线长度约10.56 km，约占岸线资源比例20.04%。该岸段-8 m等深线距岸距离小于500 m，水深条件优良；岸前水下地形冲淤不超过5 cm/a，岸线稳定；岸线分布坚硬状玄武岩基底，工程性质优良，可为港口建设提供优质持力层；后方陆域平坦开阔，陆域可开发条件优良；该段岸线具有得天独厚的区位优势，西邻马村港，东接东水港，南靠老城开发区。岸线距老城开发区1.5 km，为港口发展提供良好经济、生活支撑；建有城市道路，与国道、西线高速连接，交通便捷；无生态保护区分布。适宜开发港口岸线，应作为优先布局港口的岸线。

(2)良好港口岸线：分布在信作港、林诗港、南港和后海村一带，岸线长约15.03 km，约占岸线资源比例28.52%。南港—后海岸段-5～-8 m等深线距岸>200 m，岸前水深条件较好；岸前水下地形冲淤变化为0～20 cm/a，为缓慢淤涨/冲刷型岸线，岸线较稳定；岸线地下埋深10～20 m处分布坚硬状玄武岩基底，工程性质优良，港口建设地基基础优良；岸线后方陆域平坦开阔，陆域开发条件优良；岸线距新海港2.2 km，距海口市2 km，城市依托条件优良；沿岸建有滨海大道，交通便利；岸线内无生态保护岸线、旅游岸线分布。该段岸线具备较良好的港口建设条件，限制于岸前水深条件较差，适宜作为港口备用岸段。

信作港—林诗港岸段岸前200 m距离内具有5～10 m水深，水深条件良好；岸前水下地形冲淤变化为0～10 cm/a，为缓慢淤涨/冲刷型岸线，岸线较稳定；岸线分布坚硬状玄武岩基底，工程性质优良，为港口建设提供优质持力层；后方陆域为天然陡崖，陡崖高度在5～15 m，开发利用条件差，但仍具备一定开发潜力；岸线距离桥头镇3 km，具有一定生活支撑；建有乡村道路与城镇连接，交通条件一般；岸线无生态保护区分布。该段岸线是建设港口比较优良的岸线，但在后方陆域条件和道路交通条件上有一定不足，同时受岸前水深条件的限制，港口承载力有限，适宜作为小型渔港港口预留岸段。

(3)中等港口岸线：分布在盈滨半岛和才芳港—马村港一带，岸线长约27.10 km，约占岸线资源比例51.44%。盈滨半岛岸段-5 m等深线距岸300～400 m，岸前水深条件良好；岸前水下地形冲淤为5～50 cm/a，岸线稳定性一般；岸线埋深10～30 m处分布上新统灰色粉质粘土，硬塑状，地基承载力160～380 kPa，工程地质条件良好，可为港口建设提供一定地基基础；岸线周边分布有村镇，城市依托条件一般；沿岸建有永庆大道，交通便利；岸线分布有旅游度假岸线，岸线用途有一定限制。该岸段近期适宜作为海滨旅游沙滩岸线资源。

才芳港—马村港岸段岸前水深、岸线稳定性、城市依托条件等各项条件一般，受自然条件限制影响较大，该岸线近期可作为生态保护岸线。