洛阳主城区生态网络构建及保护策略探讨★

潘 劲，朱舒寒，刘丹凤

(河南科技大学,河南 洛阳 471000)

当前随着城市化进程的加快,城市向外扩张带来生态环境日益破坏,城区面临景观破碎化,生物多样性减少,生态要素连续性不断下降,人居环境质量下降等问题,严重影响城市可持续发展[1-2]。当前研究城市生态网络的构建尤为迫切,在此背景下,本文以洛阳市主城区为研究对象,基于Arcgis技术平台,分析各生态源地之间的阻力因素构建生态网络,为缓解生态环境问题提供解决思路。

1 基本概念

1.1 最短路径

最短路径功能是用来计算并显示从目标点到源的最短路径或最小成本路径,该路径是生物物种迁移与扩散的最佳路径,可以有效避免外界的各种干扰,利用这一函数可以找到基于可通达性考虑得到最好的路线[3]。

1.2 生态廊道

顾名思义,城市生态廊道指能够将分布在空间中的一些孤立和分散的生态景观源地沟通联系起来的生态系统空间,这种空间在城市中是以线性或者带状布局的。此类空间的存在可以改善城市环境质量,包括缓解城市的热岛效应,降低噪声,改善空气质量;同时还能保护多样化的乡土环境和生物;为城市居民提供了更好的生活、休憩环境,是城市绿地系统的重要组成部分。

1.3 生态网络

网络是由众多节点及众多连接节点的链条所构成,以此来表示各对象及其之间的相互联系及空间结构。生态网络则源于动物保护领域对于生态网络的概念,在不同的学科领域中其概念和功能不尽相同,但大致都有这几类特征:由线性廊道将破碎的斑块进行连接组成网络;具有连通性;具有流动性;是一个多层次、多系统的网络结构[4]。由此可将其定义为:由不同类型的生态斑块和生态廊道所构成的相互连接网络结构体系,通过网络中各个有机生物体以及所嵌入的景观基质将不同层次的各个生态系统共同构成一个完善的生态系统。

2 洛阳中心城区概况

洛阳市位于豫西地区与东秦岭褶皱系,地势西高东低,有伏牛、外方、熊耳及崤山四大山脉。伏牛山自西南横贯南部,外方山为东南屏障,熊耳山自西南斜贯中部伸向东北。作为我国七大古都之一,历史文化底蕴深厚,是中华民族文化的核心和源头,分布有大量历史文化遗迹,文化空间格局特色明显;城区公园数量众多但是分布并不均匀,河流水系发达,分布有洛河、伊河、瀍河、涧河以及其他众多沟渠,生态肌理清晰,具有良好的生态基底条件。中心城区包含涧西区、西工区、老城区、瀍河回族区以及洛龙区,总面积为481.5 km2。

3 数据来源及处理

为确保生态源地的准确性,选取洛阳市最新遥感数据作为获取生态源地的信息源,并结合实地调研收集洛阳市生态源地及河流沟渠数,并对其进行分类整理。采用专家法对收集的资料进行打分定级,最终确定以39个生态源地,8条河流为基础构建洛阳市生态网络系统。同时将收集到的数据导入Arcgis技术平台,并建立相应的文件地理信息数据库。此外,还建立了主城区道路网信息数据库,作为后期分析生态源地间最短路径的基础(见图1)。

4 构建思路

基于Arcgis技术平台,以城区道路网和生态源地作为分析对象,模拟潜在生态廊道,并基于自然生态现状通过空间分析进行修正,最终确定主城区生态网络。

4.1 生态源地之间交通生态廊道的模拟构建

生态网络构建的意义就在于它可以将各类生态源地联系起来,使整个地区的生态源地构成一个完整的、连续的、自我修复能力更强的生态系统[5]。生态网络的构建离不开生态廊道的选取。从某种意义上来说,生态廊道选取的合理性直接影响到生态网络构建的质量,我们可以通过Arcgis技术平台来构建生态源地之间的最短路径,然而通过最短路径模型构建生态源地之间距离最短的生态廊道考虑要素较为单一,过于理想化。城市道路往往错综复杂,生态源地之间难以根据直线距离就确定两者之间的潜在生态廊道,我们需要结合城市道路网络来构建。本文依托于Arcgis技术平台,采用空间分析技术手段,以洛阳市主城区生态源地及道路网为基础建立生态源地之间最短路径模型,模拟生态源地之间以道路为连接的最短距离的生态廊道。通过模拟最终确定龙门大道、王城大道、周山大道、关林路、滨河南路、滨河北路、河洛路等城市主要道路以及一些城市次要道路作为潜在的道路生态廊道(见图2)。

从模拟结果来看,由于城市建设基本完成,我们难以直接通过如此理想的方式来建立最短生态廊道,但是通过模拟线路我们可以为后期城市绿地建设提供一定的借鉴意义,同时也可以发现一些存在于模拟生态廊道上的潜在的生态源地。

4.2 生态廊道模拟结果修正

通过Arcgis技术平台构建了以道路为基础的洛阳市主城区交通生态廊道。然而城市生态廊道不仅仅是道路,还有河流、湖泊、湿地等绿地空间系统,仅仅用道路构建生态廊道不够科学。因此,通过Arcgis技术平台模拟的生态廊道基础条件过于单一,仅以最短路径作为评判标准,忽略了线状生态要素,模拟的潜在生态廊道缺乏一定的合理性。为此,本文将洛阳主城区洛河、涧河、伊河、瀍河等主干河流以及支流纳入模拟出的潜在生态廊道,进行自然要素的修正,最终构建生态网络,如图3所示。

4.3 构建结果评析

基于Arcgis技术平台模拟出生态源地间最短路径的交通生态廊道,其对生态网络的构建起到了奠基性的作用,但是这还是远远不够。在理论模型中,这些生态廊道显得过于理想化,由于交通生态廊道是基于最短路径来模拟构建的,这就导致交通生态廊道模型的构建参考要素过于单一,而这也正是该模型需要纳入修正要素的原因。为了使生态廊道发挥最大的生态效应,我们也对模拟出的生态廊道重要性进行分等定级,最终确定等级分明的生态网络。

5 洛阳市主城区生态网络保护策略

随着全球经济的快速发展,自然生态系统所遭受到的人类活动的影响也越来越大,城市人居环境变得越发恶劣。洛阳市主城区涧河、瀍河等河流污染较为严重,街角绿地、社区小绿地等景观绿地破碎化,生态网络的构建迫在眉睫。以上述构建的洛阳主城区生态网络为基础,除结合国土空间规划制定相关生态廊道规划、生态廊道修复规划等[6]外,针对各个生态要素现状提出切实可行的保护策略。

5.1 制定契合地域实际的保护制度

基于“治理”的理念,推进现有生态网络保护政策由政府主导向多元共治的优化升级。生态网络构建是为全体城市居民服务的,同时生态网络的保护也需要全体城市人民参与到其中,仅仅依靠政府是难以实现的。因此,在政策制定时除了发挥洛阳市洛龙、涧西、老城、瀍河等区政府及自然资源局、环保等部门协调、监管作用之外,还应该考虑如何发挥住区居民、企事业单位、社会组织等的优势和积极性,建立适合洛阳地域实际的生态网络保护制度,尤其是涧河、瀍河及洛龙景观沟渠动态监管政策,落实河长管理制度。

5.2 分级保护、增强联系

基于由小到大,分级保护的理念,对洛阳主城区生态网络进行区域(洛龙、涧西、老城、西工、瀍河等)-社区(各区街道办事处)-街区(具有特色的自然、人文历史街区天津路、丽景门等)不同层级的保护,点及线-线及面、面覆盖整个城区的过程。

5.2.1 生态源地的保护

生态源地是构建生态网络的基础,犹如人体的细胞一般,健康的细胞才能构成自我修复能力更强的生态网络。因此,对单个生态源地的保护与修复十分重要。而对生态源地的保护应该是有层次、有条理、有区别的。

根据生态源地类型制定保护策略,市区兴洛湖、伊河、甘泉河、瀛洲桥等湿地公园采取如下保护措施:设立明显保护范围界限,并设立数个公园监管员,对现存湿地环境状况进行动态监管;种植适合地域环境的莲(荷花)、芦苇、睡莲等湿地植物,增强湿地内微循环;采取适当的人工措施,恢复人文践踏损伤的湿地,尤其是甘泉河、瀛洲桥湿地;湿地公园配置必要的公厕及环卫设施。

公园、道路绿地、街角绿地等可实施如下策略:政府制定公园绿地管理制度,将公园的保护责任分摊到街道-社区-街区,并根据自身实际制定细化配套制度,建立公园长负责制,尤其是老城区、涧西区、西工区等主干道交叉汇处街角绿地;对社区人群开展生态源地保护意识宣传,增强居民对公园尤其是王城公园、隋唐植物园、西苑公园等大型绿地自主保护意识。

5.2.2 生态廊道保护与完善

生态廊道作为线性要素对生物多样性的保护、城市生态环境的改善起着至关重要的作用,为使生态廊道充分发挥其生态功能,必须要保证生态廊道的连通性与景观完整性。生态廊道的保护与完善措施:在生态源地之间增加绿地公园,以增加廊道上的景观节点性要素,重点在于主干路之间和主干路与河流交汇处设置公园游园,如中州路、九都路、天津路、新街、龙门大道、王城大道等;保护生态廊道上的生物多样性,在城区道路、河流等区域见缝插针布置绿地,提高生态廊道的系统性;对城区外围生态廊道进行阶段式的建设,前期有较强的人工干预以建立生态廊道基底,中期适度人工干预,不断增强生态源地之间的联系性。城区涧河、洛河、伊河、甘泉河等河流廊道注重排入口检测,分段保护责任落实到具体街道办事处,禁止污染物排入,打造并丰富沿河生态公园景观,提升生态价值。

5.2.3 生态网络的整体保护

城市生态环境的改善、保护和恢复自然资源,靠独立的生态源地和廊道是无法完成的,因为生态网络是一个系统的动态整体,需要从整体上考虑生态网络保护:市自然资源局联合环境保护局和大数据管理中心建立生态网络数据库,对已有生态要素进行动态监控;积极开展编制城区生态网络保护规划,将保护要素以具体规划条文落实到空间;建立生态要素保护警示牌,明确区域街道保护责任;做好宣传教育工作,提升居民参与意识。

5.3 重视理论研究、强化自然设计

生态网络之所以能够发挥它的生态功能,就在于它是一个整体的系统,因此在对生态网络进行保护时应当注重生态系统整体性的保护,而不是只保护、修复、管理生态系统中的单一要素,应当“还原”生态系统的整体性和系统性。洛阳市政府牵头组织各个科研院所、高等学校开展基于生态网络系统综合管理的理论方法研究,积极探讨推进现有生态网络保护政策由单要素向系统性的优化升级路径;开展洛河、涧河、瀍河、伊河基于自然解决方案的设计思路,建立各自自然保护政策;在对主城区生态脆弱性评定基础上,尊重自然,结合环城路划定开发边界;探讨生态要素保护的自然资源、环境、土地、发改委、水利、园林等部门综合管控的政策机制,促进保护政策的优化升级。

6 结语

生态网络使城市生态系统空间格局更加具有整体性,加强内部各子系统相互联系,被认为是景观生态规划的重要部分,也是解决当前人类活动带来的景观破碎化与众多生态环境问题的重要措施。当前国土空间规划背景下,生态网络作为国土空间环境整治的关键要素,将承担重要的角色。因此,科学合理的生态网络构建方法也将成为重要的研究议题。