河源市生態(tài)敏感性評價

褚艷玲 陳義 楊道運 吳鋒 黃威文

摘要根據河源市生態(tài)本底特色，將研究區(qū)劃分為極敏感區(qū)、高敏感區(qū)、中敏感區(qū)、輕敏感區(qū)、不敏感區(qū)5個等級，從建設用地適宜性、水安全與雨洪安全、生物多樣性安全三大方面選取了8個具有代表性的因子，采取層次分析法（AHP）、多因子加權疊加算法、取最大值法，結合GIS空間分析技術，對生態(tài)敏感性進行綜合評價。結果表明，5個敏感等級面積比重分別為25.98%、33.84%、12.78%、19.76%、7.63%。并在生態(tài)敏感性分析的基礎上，提出了生態(tài)功能區(qū)劃建議，為城市規(guī)劃、生態(tài)控制線劃定等提供科學依據。

關鍵詞生態(tài)敏感性；生態(tài)功能區(qū)劃；河源市

中圖分類號S181.3文獻標識碼A文章編號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

生態(tài)敏感性是指生態(tài)系統對人類活動干擾和自然環(huán)境變化的反映程度，說明發(fā)生區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題的難易程度和概率大小[1]。生態(tài)敏感性評價分析實質上是對現狀自然環(huán)境背景下潛在的生態(tài)環(huán)境問題進行明確辨識，并將其落實到具體的空間區(qū)域。敏感性高的區(qū)域生態(tài)系統容易受損，應該是生態(tài)環(huán)境保護和恢復建設的重點，也是人為活動受限或者禁止地區(qū)。將生態(tài)敏感性評價分析應用于不同尺度、不同地域的資源環(huán)境研究已經成為生態(tài)學和地理學的研究熱點，而將生態(tài)敏感性評價分析應用于生態(tài)功能區(qū)劃、生態(tài)控制線劃定也正成為一種趨勢。目前，歐陽志云等[1-4]從宏觀尺度對全國、省域及流域的生態(tài)敏感性空間差異及等級區(qū)劃進行了研究；陶星名等[5-9]從中觀尺度對地市級別的地域生態(tài)敏感性進行了評價；尹海偉等[10-15]對地市以下尺度的區(qū)域性生態(tài)敏感性進行了分析。這些研究多集中于某一生態(tài)問題上，缺乏對多種生態(tài)問題的綜合研究；評價方法多為多因子加權疊加算法[16-17]或取最大值法[9]，缺乏對2種方法的融合。筆者采用多因子加權疊加算法和取最大值法相結合的方法，從城市建設用地適宜性、水安全與雨洪安全、生物多樣性安全3個維度選取多個因子，開展河源市生態(tài)敏感性評價分析，以期為河源市生態(tài)控制線規(guī)劃、生態(tài)功能區(qū)劃、城市總體規(guī)劃等編制中生態(tài)用地保護、土地的合理利用分析提供參考。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況河源市位于廣東省東北部，地處東江中上游、韓江上游和北江上游，地理坐標為114°14′～115°36′ E，23°10′～24°27′ N，總面積為1.56萬km2，地形以山地、丘陵為主，大部分海拔較低，坡度在30 °以下，宜植面積占90%以上。轄區(qū)內水資源豐富，素有“粵東寶庫”之稱，擁有華南第一大水庫——新豐江水庫，東江自北向南斜穿而過，流經河源段長254 km，占東江全長的45.5%，是東江下游地區(qū)的飲用水源地；境內滿目青翠，綠水長流，空氣清凈，環(huán)境優(yōu)美，被譽為東江河畔的“綠色明珠”。

1.2基礎資料及研究方法基礎資料包括河源市域范圍內的自然、地質、社會經濟現狀的文字和圖件資料；1∶10 000地形圖；2016年度河源市Landsat 8（15 m×15 m）遙感影像；30 m×30 m柵格的市域范圍高程圖以及經矢量化的行政邊界、河流、水庫等GIS工程文件。研究方法包括遙感解譯、層次分析法（AHP）、多因子加權疊加算法、最大值方法、基于GIS地理信息技術的空間分析法。

1.3生態(tài)敏感因子選擇影響生態(tài)敏感性的因子隨研究區(qū)域和研究尺度而不同。歐陽志云等[1]在對我國生態(tài)環(huán)境敏感性劃分研究中選用了氣候、地形、土壤、地表覆蓋度等因子；張偉等[18]在山地城市生態(tài)敏感性研究中，根據山地城市生態(tài)空間特征，選取了坡度、高程、植被覆蓋度、地質災害、河流水庫緩沖區(qū)5個因子。由于生態(tài)敏感性通常是生態(tài)系統受到多因子共同作用而呈現出的抗干擾能力，往往需要定性和定量方法相結合來評價；同時生態(tài)環(huán)境系統具有綜合性和復雜性特點，生態(tài)敏感性指標選取不宜過細，否則難免交叉重疊[19]。為減小指標之間的相關性，并考慮指標的可獲得性，結合河源市山地地形地貌及河流特征，根據區(qū)域特殊性、綜合性、代表性原則，從建設用地適宜性、水安全與雨洪安全、生物多樣性安全3個方面選取高程、坡度、土地利用覆蓋類型、主要河流緩沖區(qū)、飲用水源保護區(qū)、易澇區(qū)、植被覆蓋指數、物種棲息地適宜性8個具有代表性的因子作為AHP二級指標層要素。

1.4評價指標體系構建依據國家有關生態(tài)功能區(qū)劃工作生態(tài)敏感性指標體系分級標準，參照國家制定和頒布的有關環(huán)境標準、行業(yè)標準與設計標準，同時參考有關省區(qū)生態(tài)環(huán)境質量指標分級、評分標準，將單因子分為5個等級，其中9為極敏感、7為高度敏感、5為中度敏感、3為輕度敏感和1為不敏感。各因子具體劃分標準如下：

1.4.1高程。河源市地形起伏多變，地勢屬于羅浮山脈，境內峰巒重疊，海拔千米以上的山峰有近100座，黃牛石頂海拔1 430 m，為全市最高峰。因此在分級體系中高程以100、150、300、500 m作為分級界點。

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、丘陵大部分海拔較低，坡度在30 °以下，結合《水土保持綜合治理規(guī)劃通則（GB/T 15772—2008）》中的分級標準，以5 °、10 °、15 °、20 °作為分級界點。

1.4.3土地覆蓋類型。根據河源市國土資源二調數據，結合河源市實際用地特征，將有林地、其他林地、灌木林地、沼澤、風景名勝及特殊用地劃分為極敏感區(qū)，河流水面、坑塘水面、水田、水澆地、內陸灘涂、其他草地、水利建設用地為高度敏感區(qū)，果園、旱地、茶園為中度敏感區(qū)，裸土地、采礦用地為輕度敏感區(qū)，其他建設用地為不敏感區(qū)。

1.4.4主要河流緩沖區(qū)。河源市水資源豐富，有“深港水塔”之美譽，東江是河源市最大的河流，全市87.5%的地域屬于該流域。新豐江是東江水系最大支流，位于右岸，干流長163 km。筆者結合河源市主要河流水系分布特征，分別將東江、新豐江等河道緩沖區(qū)域以100、200、300、500 m作為分界點。

1.4.5飲用水源保護區(qū)。根據《河源市環(huán)境保護規(guī)劃（2007—2020）》，將目前已劃定和規(guī)劃的一級水源保護區(qū)、二級水源保護區(qū)等納入極敏感區(qū)。其緩沖區(qū)域分別以100、200、300、400 m作為分界點。

1.4.6易澇區(qū)。河源市東西兩側為山體，東江兩岸地勢平坦，導致因地形形成的洼地數量多、分布廣，當暴雨天氣持續(xù)時間長時，容易因洼地溢流形成地表徑流，從而匯流至東江流域，導致沿途洪澇災害的發(fā)生；特別是東江沿岸建成區(qū)為洪澇災害重災區(qū)。該研究基于DEM數據，通過GIS平臺徑流模擬模型，模擬河源市匯流集雨區(qū)，即低洼地。并根據低洼地大小及形成地表徑流的難易程度，將≥2 000 m2的洼地面積納入極敏感區(qū)域。

1.4.7植物覆蓋指數。采用NDVI指數來揭示河源市植被生長狀況的空間差異。NDVI指數是表征綠色植被的相對豐度和活性的輻射量值，可簡單地通過不同遙感光譜波段間的線性和非線性組合計算獲得。該研究根據河源市植被特征，以NDVI指數分別為10%、20%、30%、35%作為分界點。

1.4.8物種棲息地適宜性。選取國家二級保護物種白鷺作為指示種。白鷺分布于我國南方、臺灣及海南島，河源市新豐江水庫、東江沿岸、水稻田、溪流等地附近均有發(fā)現。通過距水源距離、海拔高度、距建成區(qū)距離3個指標，開展白鷺棲息地適宜性評價。根據河源市白鷺記錄分布，結合該物種習性，將水源距離分別以500、1 000 m作為分界點，劃分為3個等級；海拔高度以100 m為分界點，劃分為2個等級；距建成區(qū)距離分別以1 000、2 000、4 000 m為分界點，劃分為4個等級。

1.5指標因子權重確定該研究根據各因子對影響生態(tài)敏感性的相對重要程度進行權重賦值，對生態(tài)敏感性影響較大的因子賦予較大的權重。為確保評價因子權重的科學性和準確性，運用層次分析法（AHP）對各層指標的相對重要性進行兩兩比較和判斷，并保持判斷矩陣的一致性，最后得出各個指標的權重值，具體步驟如下：

1.5.1構造判斷矩陣。判斷矩陣表示針對上一層次中的某元素而言，判定該層次中各有關元素相對重要性的狀況。AHP法在對指標的相對重要性進行評判時，引入了九分位的比例標度，對元素進行兩兩比較（表1）。

1.5.2因子權重計算。按照標度方法，兩兩元素相互比較；為確保評價因子權重的科學性和準確性，運用層次分析法對各層指標的相對重要性進行兩兩比較、判斷，最后得出各個指標的權重值及同一層各因素相對于上一層某因素相對重要性的權重。

在對各因子進行權重計算前，先進行一致性檢驗：CI=λmax-n1n-1；一致性比例：CR=CI/RI，其中RI為平均隨機一致性指標（表2）。根據計算，所有判斷矩陣的CR≤0.1，滿足一致性檢驗。具體各因子權重分析結果見表3。

2結果與分析

2.1建設用地適應性評價基于地形及土地覆蓋類型資料，采用多因子加權疊加算法，識別具有較高建設風險或建設成本極高的地區(qū)，禁止相關建設活動，保障建設安全與效率。具體評價方法如下：

式中，Wi表示生態(tài)因子i在區(qū)域建設用地適宜性評價中的權重；Bi表示第i個生態(tài)因子敏感度評價值；Si表示區(qū)域建設用地適宜性綜合評價值。

根據GIS空間疊加分析，得到建設用地適宜性極敏感區(qū)面積為3 304.76 km2，占區(qū)域總面積的21.18%；高敏感區(qū)面積為3 739.41 km2，占23.97%；中敏感區(qū)面積為2 340.50 km2，占15.00%；輕敏感區(qū)面積為4 106.06 km2，占26.32%；不敏感區(qū)面積為2 111.99 km2，占13.54%（圖1）。其中，極高敏感和高敏感主要分布于西北部連平縣、和平縣西北部、紫金縣北部、龍川縣南部等山地地帶；中敏感和輕敏感主要分布于和平縣西南部、龍川縣東部、紫金縣東部等丘陵地帶；不敏感區(qū)域主要分布于江東新區(qū)—東源縣南部—龍川縣西南部谷地地帶、中部東源縣與連平縣交界段平原地帶、源城區(qū)平原地帶，呈現聚集帶狀和片狀分布的特點。

2.2水安全與雨洪安全評價基于河流緩沖區(qū)、飲用水源水源涵養(yǎng)分析及內澇點分析，構建市域水安全與雨洪格局。經多因子加權疊加計算和GIS空間疊加分析，得到水安全與雨洪安全極敏感區(qū)面積為1 042.81 km2，占區(qū)域總面積的6.68%；高敏感區(qū)面積為172.79 km2，占1.11%；中敏感區(qū)面積為269.11 km2，占1.72%；輕敏感面積為256.51 km2，占1.64%；不敏感區(qū)面積為13 861.50 km2，占88.88%（圖2）。其中極敏感和高敏感區(qū)主要分布于新豐江飲用水源保護區(qū)、東江沿岸、東江及新豐江沿岸低洼地等；中敏感和輕敏感區(qū)主要分布于飲用水源保護和主要河流沿岸周邊；不敏感區(qū)域分布于除主要飲用水源、河流緩沖區(qū)以外區(qū)域。

2.3生物多樣性安全評價基于植物覆蓋指數和物種棲息地適應性評價，構建生物多樣性保護格局。經多因子加權疊加計算和GIS空間疊加分析，得到生物多樣性安全極敏感區(qū)面積為670.52 km2，占區(qū)域總面積的4.30%；高敏感區(qū)面積為2 610.08 km2；占16.73%；中敏感區(qū)面積為1 685.28 km2，占10.80%；輕敏感區(qū)面積為10 362.45 km2，占66.41%；不敏感區(qū)面積為274.39 km2，占1.76%（圖3）。其中，極敏感和高敏感區(qū)域主要位于新豐江飲用水源保護、主要河流沿岸、中部山體等地帶；中敏感和輕敏感區(qū)全市各區(qū)、縣均有分布；不敏感區(qū)主要分布于中心城區(qū)、各縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等建成區(qū)地帶。

2.4生態(tài)敏感性綜合評價由于研究區(qū)各因子的生態(tài)敏感性存在一定程度的差異，多個因子在進行一次加權求和之后再加權求和會在一定程度上導致單因子評價結果之間抵消或放大，加之柵格疊加操作復雜、運算效率低，從而影響區(qū)域綜合生態(tài)敏感性的評價結果，綜合評價采用因子加權疊加的方法進行評價不太適合。因此，該研究選用影響某地因子的最大值方法，計算公式如下：

DS=MaxdSi（2）

式中，Ds為生態(tài)敏感性綜合評價指數；dSi為第i個因子敏感性指數。

將建設用地適宜性、水安全與雨洪安全和生物多樣性3個一級影響因素的生態(tài)敏感性空間分布經GIS空間疊加再取最大值，識別具有較高生態(tài)保護價值的生態(tài)要素，得到河源市生態(tài)敏感性綜合評價空間分布情況（圖4）。經數據統計分析，極敏感區(qū)面積為4 053.48 km2，占區(qū)域總面積的25.98%；高敏感區(qū)面積為5 279.99 km2，占33.84%；中敏感區(qū)面積為1 994.59 km2，占12.78%；輕敏感區(qū)面積為3 083.61 km2，占19.76%；不敏感區(qū)面積為1 191.05 km2，占763%。其中，極敏感和高敏區(qū)主要分布于新港大葉山、新豐江水源林、新豐江飲用水源、桂山大鯢、黃牛石、黃石坳、楓樹壩、野豬嶂、白溪、雞公嶂、仙女灘、烏禽嶂等自然保護區(qū)及東江、新豐江等主要河流沿岸；中敏感和輕敏感主要分布于和平縣、龍川縣、紫金縣等丘陵地帶；不敏感區(qū)主要分布于東源縣與連平縣交界、東江及新豐江沿岸、紫金縣秋香江沿岸等平原帶。

3討論與結論

根據《河源市土地利用規(guī)劃》（2006—2020年）、《河源市城市總體規(guī)劃》（2008—2020年）等，河源市禁止開發(fā)區(qū)面積為3 419.94～8 415.00 km2；截至2020年，建設用地控制規(guī)模在958～970 km2（表4、5）。因此，通過河源市生態(tài)敏感性綜合評價分析，結合河源市相關規(guī)劃，考慮未來城市發(fā)展彈性，建議將極敏感區(qū)域和高敏感區(qū)域納入禁止開發(fā)區(qū)，面積為9 333.47 km2，占市域面積為59.82%；中敏感和輕敏感區(qū)域納入限制開發(fā)區(qū)，面積為5 078.20 km2，占32.55%；不敏感區(qū)域納入優(yōu)先開發(fā)區(qū)，面積1 191.05 km2，占7.63%。禁止開發(fā)區(qū)屬于脆弱的生態(tài)功能區(qū)，系統穩(wěn)定性極差，易受人為破壞且很難恢復，該類區(qū)域應重點保護；限制開發(fā)區(qū)為較為脆弱的生態(tài)功能區(qū)，對外界干擾活動具有一定的抵抗能力，較易遭受人為干擾，該類區(qū)域可以作為發(fā)展過渡區(qū)，可在科學指

導下進行適度的開發(fā)利用；優(yōu)先開發(fā)區(qū)系統穩(wěn)定性較好，外部的干擾對生態(tài)環(huán)境的影響不大，可進行強度較大的開發(fā)利用。

該研究在層次分析法（AHP）、GIS空間疊加法的基礎上，采用多因子加權疊加算法和取最大值法相結合的方法，選取體現河源市生態(tài)本底特色的3個一級指標共8個單因子對該地區(qū)生態(tài)敏感性進行評價分析，操作方法簡單高效，避免了柵格疊加操作復雜、運算效率低等缺點，評價結果符合相關規(guī)劃控制目標，可作為河源市生態(tài)控制線劃定、生態(tài)功能區(qū)劃、生態(tài)安全格局構建、環(huán)境保護規(guī)劃等依據。

參考文獻

[1] 歐陽志云，王效科，苗鴻.中國生態(tài)環(huán)境敏感性及其區(qū)域差異規(guī)律研究[J].生態(tài)學報，2000，20（1）：9-12.

[2] 劉康，歐陽志云，王效科，等.甘肅省生態(tài)環(huán)境敏感性評價及其空間分布[J].生態(tài)學報，2003，23（12）：2711-2718.

[3] 林涓涓，潘文斌.基于GIS的流域生態(tài)敏感性評價及其區(qū)劃方法研究[J].安全與環(huán)境工程，2005，12（2）：23-26.

[4] 佘濟云，周丹華，劉照程，等.基于GIS的萬泉河流域生態(tài)敏感性分析[J].中國農學通報，2002，28（10）：69-73.

[5] 陶星名，張建英，王宇峰，等.杭州市生態(tài)敏感性及其空間分布[J].浙江大學學報（農業(yè)與生命科學版），2006，32（1）：27-30.

[6] 顏磊，許學工，謝正磊，等.北京市域生態(tài)敏感性綜合評價[J].生態(tài)學報，2009，29（6）：3117-3125.

[7] 張偉，齊童，韓斌，等.基于GIS的營口市生態(tài)旅游資源敏感性評價[J].首都師范大學學報（自然科學版），2010，31（1）：74-79.

[8] 曹建軍，劉永娟.GIS支持下上海城市生態(tài)敏感性分析[J].應用生態(tài)學報，2010，21（7）：1805-1812.

[9] 單勇兵，李志江，馬曉冬.基于GIS的徐州生態(tài)敏感性分析[J].水土保持研究，2011，8（4）：244-247.

[10] 尹海偉，徐建剛，陳昌勇，等.基于GIS的吳江東部地區(qū)生態(tài)敏感性分析[J].地理科學，2006，26（1）：64-69.

[11] 汪軍英，達良俊，由文輝.城鎮(zhèn)生態(tài)敏感區(qū)的劃分及建設途徑：以上海市航頭鎮(zhèn)為例[J].城市問題，2007（1）：52-55.

[12] 徐廣才，康慕誼，趙從舉，等.阜康市生態(tài)敏感性評價研究[J].北京師范大學學報（自然科學版），2007，43（1）：88-92.

[13] 范建紅，金利霞，金丹華.經濟發(fā)達地區(qū)土地利用變化對生態(tài)環(huán)境的影響：以佛山市南海區(qū)為例[J].熱帶地理，2008，28（1）：58-62.

[14] 朱光明，王士君，賈建生，等.基于生態(tài)敏感性評價的城市土地利用模式研究：以長春凈月經濟開發(fā)區(qū)為例[J].人文地理，2011（5）：71-75.

[15] 廖兵，魏康霞，喻杰，等.基于GIS與RS的工業(yè)園區(qū)生態(tài)敏感性分析：以南昌經濟技術開發(fā)區(qū)為例[J].江西科學，2012，30（1）：58-60.

[16] 趙曉慧，嚴力蛟.生態(tài)敏感性的灰色關聯投影評價模型及其應用[J].浙江大學學報（農業(yè)與生命科學版），2006，32（3）：341-345.

[17] 韓貴鋒，趙珂，袁興中，等.基于空間分析的山地生態(tài)敏感性評價：以四川省萬源市為例[J].山地學報，2008，26（5）：531-537.

[18] 張偉，王家桌，任希巖，等.基于GIS的山地城市生態(tài)敏感性分析研究[J].水土保持研究，2013，20（3）：44-47.

[19] 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.