基于GIS的臥龍湖濕地生態(tài)規(guī)劃

周 媛，石鐵矛 ，胡遠滿 ，高 暢 ,，王福剛

（1.中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所，遼寧 沈陽 110016；2.中國科學院研究生院，北京 100049；3.沈陽建筑大學，遼寧 沈陽 110168）

在加強濕地生態(tài)環(huán)境保護，改善生態(tài)環(huán)境質量的過程中，如何確定需要優(yōu)先或重點開展生態(tài)環(huán)境保護和建設的區(qū)域？進行自然生態(tài)資源分析與評價是一種有效的方法[1－2]。目前，生態(tài)規(guī)劃主要側重于生態(tài)環(huán)境方面[3-5]，因此在濕地生態(tài)空間規(guī)劃中，應該遵循這一思想，以景觀生態(tài)學為指導，運用各種模擬、規(guī)劃的方法，在對自然資源生態(tài)要素進行適宜度分析的基礎上，建立濕地景觀空間發(fā)展格局，形成一個可持續(xù)發(fā)展的濕地景觀生態(tài)系統(tǒng)。隨著景觀生態(tài)學的發(fā)展與計算機技術的應用，地理信息系統(tǒng)（GIS）作為一種重要的規(guī)劃工具逐漸被引入到生態(tài)適宜度分析中，在資源保護和景觀規(guī)劃等領域發(fā)揮了重要的作用。就研究對象而言，各種生態(tài)分析主要對象是城市建設用地、自然保護區(qū)以及環(huán)境影響評價[6－7]等；就研究尺度而言，如城市、市鎮(zhèn)等大、中尺度的研究較多[8-10]。本文以臥龍湖濕地為研究對象，針對生態(tài)環(huán)境的現狀，借助GIS分析技術進行多生態(tài)因子的疊加，對自然生態(tài)資源生態(tài)適宜度進行分析，提出臥龍湖濕地生態(tài)規(guī)劃的思路，以期為研究區(qū)生態(tài)環(huán)境保護、空間布局提供參考。

1 研究區(qū)概況

臥龍湖濕地位于遼寧省沈陽市北部康平縣中部，地理坐標為 42°40′N～42°46′N；123°9′E～123°20′E，東西長 9 km，南北寬 13 km，總面積 112 km2，周邊地勢較為平坦，海拔高度為75～196 m（圖1）。該地屬暖溫帶大陸季風氣候區(qū)，年平均氣溫12.7℃，歷年平均降水量為518.9 mm，年平均蒸發(fā)量為2 201.9 mm，光熱資源充沛，年日照數為2 634 h。

臥龍湖是遼寧省最大的內陸濕地，是東亞遼河平原候鳥類遷徙的主要停歇地和繁殖地。該地位于科爾沁沙地的東南緣，處于東南—西北季風區(qū)的下風向，臨近康平縣北部殘存的風沙口、流動沙丘和固定沙丘，是抵御科爾沁沙地南侵和防風固沙的重要屏障，它對改善遼西北沙化地區(qū)的氣候干旱、凈化環(huán)境、補充地下水等起著重要的作用[11]。

2 臥龍湖濕地的空間生態(tài)規(guī)劃

2.1 生態(tài)環(huán)境問題

受全球氣候變化的影響以及人為活動的干擾，臥龍湖周邊地區(qū)的降水量逐漸減少。同時，因科爾沁沙地南侵加劇，其生態(tài)環(huán)境有日益惡化的趨勢，主要表現在以下幾個方面。（1）濕地水資源不足。資料顯示，自2001年以來，康平縣年降水量為460 mm，其中有3a甚至不足400 mm；同期，康平氣溫持續(xù)偏高，蒸發(fā)量加大。1999～2001年康平年平均氣溫分別為7.9℃、7.3℃、7.5℃，分別比常年偏高0.9℃、0.3℃、0.5℃。持續(xù)高溫干旱加劇了下墊面水分的蒸發(fā)，1999～2002年年蒸發(fā)量分別為1 966.2、2 012.3、2 195.5、2 210 mm，分別是當年降水量的5.1、3.8、6.0、6.53 倍[12]。自 2002 年到 2005 年春，臥龍湖徹底干涸，生態(tài)功能喪失殆盡，裸露的湖灘地成為風沙源。2005年夏，臥龍湖蓄水量恢復到7000萬立方米，隨后又再次減少。截止2007年8月，蓄水量已不足3 000萬立方米。降水減少，氣溫偏高，使臥龍湖水量入不敷出，水分蒸發(fā)量遠遠大于降水量，臥龍湖濕地脆弱的生態(tài)環(huán)境不斷惡化。（2）景觀破碎化嚴重，濕地功能趨于退化。農業(yè)土地利用結構調整、大規(guī)模的盲目圍墾以及筑堤修壩等工程的建設，嚴重地改變了臥龍湖濕地的景觀格局，導致了臥龍湖濕地面積的減少，調蓄能力顯著下降，加劇了景觀破碎化進程。景觀破碎化過程不僅導致了生物多樣性喪失，破壞了各種生物尤其是各種遷徙鳥類的適宜生境，同時也降低了土地景觀利用的穩(wěn)定性與持續(xù)性。此外，康平縣大量的工業(yè)廢水、城市生活污水的排入，水質富營養(yǎng)化加劇，影響了濕地生態(tài)功能的正常發(fā)揮。

2.2 濕地生態(tài)要素分析

為了能夠緩解臥龍湖濕地的生態(tài)環(huán)境問題，對濕地進行合理的生態(tài)規(guī)劃，我們應該從自然生態(tài)資源因子的分析入手，對濕地進行生態(tài)適宜度分析，從而提出有指導意義的濕地生態(tài)空間的發(fā)展策略。

2.2.1 數據來源及預處理 本研究的數據包括遼寧省康平縣行政區(qū)圖(1∶10 萬)、康平縣地形圖（1∶1萬）、康平縣航片（2009年）以及野外實地考察的數據。在研究中，對各種數據進行幾何精度校正，并矢量化康平縣行政區(qū)圖、地形圖以及航片，從而形成各類專題圖。

2.2.2 生態(tài)適宜度分析 以GIS作為臥龍湖濕地生態(tài)適宜度分析的主要手段，在綜合分析臥龍湖區(qū)域地形、水文、土地利用、自然災害等諸多因素的基礎上，選取對臥龍湖濕地生態(tài)空間利用方式影響顯著的坡度、土壤生產力、自然景觀價值、植被多樣性、水資源、居民點用地程度、鳥類棲息地等7個生態(tài)因子作為生態(tài)適宜性分析的主要影響因子[13]，并根據各生態(tài)因子在濕地生態(tài)環(huán)境中的影響，制定每個因子的生態(tài)適宜度分級標準，用層次分析法（AHP）確定每個因子的權重[14－15]，見表 1。以上述各單項因子的分析為基礎,形成各單項因子的生態(tài)適宜性程度分級圖，然后將這些圖件進行疊加。綜合的生態(tài)適宜性評價公式見式（1）[16]。

表1 土地開發(fā)建設生態(tài)適宜度評價指標及權重

式中，Si為綜合生態(tài)適宜性評價值；k=1，2，…，n，表示第k個生態(tài)因子；W（k）表示第k個生態(tài)因子的權重；Ci（k）為評價值，表示第k個生態(tài)因子的適宜性等級，該值越高，表明適宜開發(fā)建設的生態(tài)適宜度越高。

將生態(tài)適宜度評價圖（圖2）進行再處理，劃分出4類用地，評價值越高，則越適宜進行土地的開發(fā)利用。從自然生態(tài)資源綜合評價的角度來分析適宜臥龍湖濕地的用地發(fā)展，可以得知：極不適宜開發(fā)建設的用地主要集中在臥龍湖湖面區(qū)域，占濕地總面積的32.5%；不適宜開發(fā)建設的用地不均勻地分布在臥龍湖湖面周圍，形成一個緩沖區(qū)域，占濕地總面積的25.5%；適宜開發(fā)建設的用地主要分布在臥龍湖濕地的北部、西南部以及東北部，占濕地總面積的25.5%；很適宜生態(tài)旅游開發(fā)建設的用地主要分布在西南部地區(qū)，占濕地總面積的7.3%。

2.3 臥龍湖濕地生態(tài)規(guī)劃

綜合考慮臥龍湖濕地生態(tài)適宜度分析結果與康平縣城市發(fā)展規(guī)劃和環(huán)境保護的發(fā)展要求，劃分出濕地分區(qū)規(guī)劃，并提出臥龍湖濕地生態(tài)規(guī)劃思路。

2.3.1 生態(tài)分區(qū)規(guī)劃 應該按照自然資源條件對臥龍湖生態(tài)環(huán)境的影響，對規(guī)劃用地進行分類，以引導臥龍湖生態(tài)濕地合理有序地發(fā)展。臥龍湖濕地生態(tài)分區(qū)規(guī)劃分共分4級：濕地保護區(qū)、景觀協(xié)調區(qū)、景觀引導區(qū)、景觀發(fā)展區(qū)（圖3）。各區(qū)用地范圍、用地特征等闡述如下。（1）濕地保護區(qū)。濕地保護區(qū)主要為臥龍湖的湖面區(qū)域，用地面積為36.76 km2，占臥龍湖濕地總面積的30.63%。該區(qū)域為濕地的核心保護區(qū)域，包括不同深度的水體生境及各類水生植物群落和動物群落，涵蓋了遷徙鳥類停歇和繁殖的所有生境類型。核心區(qū)內生長有大量的蘆葦和其他水生植物，水質優(yōu)良，生境復雜，生物多樣，是鳥類棲息的高分布區(qū)，是臥龍湖濕地生態(tài)系統(tǒng)的精華所在，因此將其劃定為濕地保護區(qū)。在該區(qū)內，對各類人為修筑的破壞性景觀進行生態(tài)恢復，在原有的水生植物區(qū)內種植各種蘆葦、蒲草等濕地植物，恢復濕地植物系統(tǒng)，恢復灘涂和植物生長區(qū)域，以提高濕地內整體生態(tài)環(huán)境質量。（2）景觀協(xié)調區(qū)。景觀協(xié)調區(qū)呈帶狀，不均勻分布在濕地核心保護區(qū)周圍，用地面積為32.73 km2，占總面積的27.28%。該區(qū)域對濕地保護區(qū)形成緩沖保護，以避免人為干擾對保護區(qū)內的各種景觀資源造成破壞，該區(qū)域內允許有限制性的旅游活動，可開展線狀旅游，包括科研科考、生態(tài)觀光、生態(tài)環(huán)保教育、觀鳥等旅游活動。根據康平縣的氣候條件，對該區(qū)中的河道，于兩邊或單側建設以香蒲、茭白、蘆葦等濕地植物為主的溪河濕地景觀帶，河道兩側構建大約500 m寬的景觀匯水廊道林帶，以減少地表徑流的強度，增加水資源涵養(yǎng)量。（3）景觀引導區(qū)。景觀引導區(qū)主要分布在濕地的北部、東南部和西南部，用地面積為38.23 km2，占總面積的31.86%。通過該區(qū)，探索自然生態(tài)資源保護與可持續(xù)利用有效結合的途徑。在保護的前提下，該區(qū)可進行一定規(guī)模的生產、旅游開發(fā)活動?？蛇x擇景觀價值較高、區(qū)位較好的區(qū)域作為游憩區(qū)，為游客提供觀光、度假等活動，使游客能欣賞、體驗與了解濕地保護區(qū)的生態(tài)價值。同時，可建小規(guī)模的生態(tài)基礎設施，并應與周圍的自然景觀相協(xié)調。（4）景觀發(fā)展區(qū)。景觀發(fā)展區(qū)主要分布在保護區(qū)的西南部，用地面積為12.28 km2，占總面積的10.23%。在該區(qū)域內，地基承載力較高，存在大量的村落，生態(tài)條件較差，故適宜發(fā)展旅游開發(fā)建設。該區(qū)可建適量簡樸自然的生態(tài)住宿設施，但不宜進行大規(guī)模的開發(fā)性建設工程，旅游設施應與自然環(huán)境協(xié)調統(tǒng)一，要因景就勢、因地制宜、順應自然，允許生態(tài)交通工具進入，提供少量的必需服務，但要將對生態(tài)環(huán)境的影響控制到最小的程度。

2.3.2 濕地空間生態(tài)發(fā)展策略 在濕地的生態(tài)空間發(fā)展規(guī)劃中，應以自然生態(tài)資源評價為依據,從生態(tài)的角度來探討解決環(huán)境問題。依據自然生態(tài)資源生態(tài)適宜度的評價結果，臥龍湖濕地內的生態(tài)條件適宜開發(fā)建設的方位，從強到弱的排序為：南→西→東→北。因此，在對臥龍湖濕地進行生態(tài)旅游開發(fā)的過程中須按照此方向進行推進。在生態(tài)空間發(fā)展過程中，應強化臥龍湖濕地生態(tài)環(huán)境的建設。如，重視在區(qū)域大環(huán)境下的臥龍湖匯水廊道的建設，通過對現有的河道、灌渠進行生態(tài)恢復，建立不同寬度水源涵養(yǎng)林帶以及河道綠化廊道，形成一個區(qū)域匯水廊道網絡。它不僅可以提高臥龍湖的水源補給量，同時也將各類景觀相互緊密聯(lián)系，形成一個整合、高效的有機生態(tài)景觀環(huán)境。為了協(xié)調城市發(fā)展與濕地生態(tài)環(huán)境保護之間的關系，可以在濕地東南部及臥龍湖與康平縣相毗鄰的區(qū)域內構建生態(tài)緩沖廊道，以林地、水系、綠地等景觀空間為主體，楔入到城區(qū)，與城市綠地生態(tài)系統(tǒng)融為一體，以利于形成有機的城市結構形態(tài)。同時，應使城市的經濟發(fā)展與自然地生態(tài)過程相互協(xié)調，形成一種相輔相成的空間鑲嵌關系，通過濕地自然資源的優(yōu)化配置來推動城市發(fā)展的空間布局，在充分尊重以自然資源條件為導向所形成的生態(tài)空間的基礎上，引導城市空間發(fā)展方向，從而協(xié)調城市發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護之間的關系，保障城市生態(tài)系統(tǒng)的健康持續(xù)發(fā)展。

3 結論

基于GIS的生態(tài)規(guī)劃是用生態(tài)途徑將濕地規(guī)劃引向重建自然和保護自然的空間塑造過程，它是實現城市與自然生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。臥龍湖濕地生態(tài)規(guī)劃思路為：在濕地生態(tài)環(huán)境現狀評價的基礎上，綜合考慮濕地生態(tài)環(huán)境的自然資源，選取自然生態(tài)資源評價因子，利用GIS空間分析疊加技術進行生態(tài)適宜度分析，劃分生態(tài)功能區(qū)；結合城市的發(fā)展規(guī)劃，確定與城市發(fā)展相協(xié)調的生態(tài)空間發(fā)展策略，形成保護區(qū)與城市間穩(wěn)定的鑲嵌關系，優(yōu)化城市空間結構。生態(tài)規(guī)劃保障了自然生態(tài)空間與城市空間之間的連續(xù)與過渡，從而實現了區(qū)域大環(huán)境下的景觀生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]安樹青.濕地生態(tài)工程——濕地資源利用與保護的優(yōu)化模式[M].北京：化學工業(yè)出版社，2003.

[2]黃光宇,楊培峰.自然生態(tài)資源評價分析與城市空間發(fā)展研究—以廣州城市為例[J].城市規(guī)劃，2001，25（1）：67-71.

[3]Diamond JT,Wright J.Design of an integrated spatial information system for multi-objective landuse planning[J].Environment and Planning B:Planning and Design，1988，15：205-214.

[4]冉圣宏，宋曉龍，李曉文，等.衡水湖國家自然保護區(qū)生態(tài)敏感性分析[J].地域研究與開發(fā)，2009，28（4）：129-133.

[5]展 安，宗躍光，徐建剛.基于多因素評價GIS技術的建設適宜性分析[J].華中建筑，2008，26（3）：84-88.

[6]賀秋華，張 丹，陳朝猛，等.GIS支持下的黔中地區(qū)生態(tài)環(huán)境敏感性評估[J].生態(tài)學雜志，2007，26（3）：413-417.

[7]宗躍光，王 蓉，汪成剛，等.城市建設用地生態(tài)適宜性評價的潛力—限制性分析—以大連城市化區(qū)為例 [J].地理研究，2007，26（6）:1117-1127.

[8]張利權，陳小華，王海珍.廈門市生態(tài)城市建設的空間形態(tài)戰(zhàn)略規(guī)劃[J].復旦學報（自然科學版），2004，43（6）：995-1009.

[9]王祥榮.上海浦東新區(qū)持續(xù)發(fā)展的環(huán)境評價及生態(tài)規(guī)劃[J].城市規(guī)劃匯刊，1995，5：46-50.

[10]Gerrit J.Carsjens,Arend Ligtenberg.A GIS-based support tool for sustainable spatial planning in metropolitan areas[J].Landscape and Urban Planning，2007，80：72-83.

[11]張福群，孫麗娜.臥龍湖濕地環(huán)境演化及其成因分析[J].地質與資源，2007，16（2）：116-119.

[12]孫福義.淺析臥龍湖干涸之氣象原因 [J].遼寧氣象，2003（1）：40.

[13]黃光宇，陳 勇.生態(tài)規(guī)劃方法在城市規(guī)劃中的應用——以廣州科學城為例[J].城市規(guī)劃，1999，23（6）：48-52.

[14]黨安榮，毛其智，王曉棟.基于GIS空間分析的北京城市空間發(fā)展[J].清華大學學報（自然科學版），2002，42（6）：814-817.

[15]徐建華.現代地理學中的數學方法 [M].北京：高等教育出版社，2002.

[16]陳健飛，劉衛(wèi)民.Fuzzy綜合評判在生態(tài)適宜度評價中的應用[J].資源科學，1999，24（4）：71-74.