基于生態(tài)安全格局的鄉(xiāng)村景觀空間優(yōu)化設(shè)計
——以張家口石板溝村為例

丁 翔 張婷婷 鄧 蔚 張博陽 侯鳳武

河北建筑工程學(xué)院

1 研究區(qū)域概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

張家口位于河北省西北部，與京津晉蒙4省交匯，毗鄰北京，是連接四省的重要節(jié)點。2019年張家口政府提出建立首都水源涵養(yǎng)功能區(qū)和生態(tài)環(huán)境支撐區(qū)的文件顯示，張家口的整體規(guī)劃以生態(tài)為主，以綠色產(chǎn)業(yè)為發(fā)展引擎，以特色服務(wù)業(yè)為主要方式。項目地位于崇禮區(qū)，是蒙古高原與華北平原的過渡地區(qū)，距離張家口市中心只有20km車程。是華北地區(qū)最大的天然滑雪場，2020年北京冬奧會的滑雪項目位于此地。石板溝村屬于南地村的下屬自然村，周圍村落相對密集，都坐落再地勢相對較低的開闊地帶，石板溝村則建于半山腰間。

1.2 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理

主要數(shù)據(jù)包括：2018年張家口市土地利用數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云，全國土壤類型數(shù)據(jù)、全國日降雨量數(shù)據(jù)、NDVI植被覆蓋度數(shù)據(jù)源自中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心；DEM柵格數(shù)據(jù)選用數(shù)字高程模型30m分辨率，源自與地理空間數(shù)據(jù)云，并通過源數(shù)據(jù)，對研究要研究的區(qū)域進(jìn)行裁剪，并生成高程、坡度等數(shù)據(jù)，方便對下一步進(jìn)行整理。以上數(shù)據(jù)全部使用阿爾勃斯等面積割圓錐投影。

2 研究方法

2.1 生態(tài)安全格局的構(gòu)建

2.2.1 生態(tài)安全格局的概念界定

生態(tài)安全格局一般也稱為生態(tài)安全框架，它通過景觀中的關(guān)鍵要素，如水文、雨洪、地質(zhì)災(zāi)害、鄉(xiāng)土安全、指示物種的棲息地、生態(tài)廊道等的構(gòu)建，形成綜合的生態(tài)空間格局，并對空間規(guī)劃進(jìn)行指導(dǎo)，生態(tài)安全格局的構(gòu)建，有利于景觀空間在規(guī)劃前期有明確的標(biāo)準(zhǔn)，對景觀空間在生態(tài)性服務(wù)的應(yīng)用提供完整的網(wǎng)絡(luò)。

2.2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性評價指標(biāo)的選擇以及量化分類

通過對現(xiàn)有數(shù)據(jù)的收集整理，綜合生態(tài)環(huán)境的各項特征，使用合理的生態(tài)服務(wù)評價要素。針對石板溝村的地理條件，可知位于村與省路鄰近的位置有一條東西走向的河流，同時村位于山溝深處，進(jìn)入山村需要走1km的上路，雖然村路相對明朗，但存在一定坡度，在進(jìn)村的路上存在不少梯田。

因此本文在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)指標(biāo)的要素上，選取5個方向（表1）。以期做較為全面的研究分析。

表1生態(tài)安全格局重要性評價指標(biāo)選取

3 結(jié)果與分析

3.1 雨洪淹沒安全格局以及水源地保護(hù)安全格局

3.1.1 雨洪淹沒安全格局

基于DEM柵格數(shù)據(jù)，形成綜合的崇禮區(qū)水文分析結(jié)果，形成崇禮區(qū)的流域分析以及徑流模擬。在做雨洪淹沒分析時，需要收集崇禮日降量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源與國家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心，可知崇禮區(qū)年平均降雨量為488mm,同時對過去50年的崇禮日極端天氣進(jìn)行匯總，收集到崇禮區(qū)10年一遇的日極端降雨量約為38.0mm，50年一遇的日極端降雨量約為50.7mm。在源的構(gòu)建上基于SCS模型得出降雨量，通過計算產(chǎn)流與入滲得出地表產(chǎn)流量。

3.1.2 水源地保護(hù)安全格局

石板溝村距離水源地有2km的路程，位于村北側(cè)的東西方向的河流（清水河），寬度為4m左右。本文將項目區(qū)域所流經(jīng)的清水河段作為水源地安全格局的“源”。在對當(dāng)?shù)厮吹剡M(jìn)行考察時發(fā)現(xiàn)，該河流流經(jīng)多個村落，它滿足了多個村落的日常生活用水，因此河流受村落的生活垃圾污染、化肥污染等點污染、面污染較為嚴(yán)重。

本文在對水源地保護(hù)的河流緩沖區(qū)上選擇上，考慮到增加河流對污染物的自凈能力以及增加生物多樣性為原則，因此本文對河流的寬度使用15m、30m、40m（表1）為標(biāo)準(zhǔn)，最終形成水源地保護(hù)格局（圖1）。

3.2 生態(tài)多樣性保護(hù)格局

對該村落進(jìn)行的實地調(diào)研及相關(guān)文獻(xiàn)的查詢，對石板溝村的生物多樣性的指示物種（焦點物種）進(jìn)行篩選。在文獻(xiàn)中得知，崇禮區(qū)發(fā)現(xiàn)禽類21種、哺乳類17種、昆蟲類16種、爬行類5種、兩棲類2種、水生類4種，因此在對焦點物種的選擇上，我們使用發(fā)現(xiàn)種類較多的禽類，因其在當(dāng)?shù)貏游镔Y源中具有一定的典型性和代表性。

本文在對禽類物種的篩選上，從生態(tài)類群以及居留類型中展開，在生態(tài)類群上以涉禽和陸禽為主，居留類的選擇上以夏季鳥和留鳥為主，因此本文將大雁以及雉雞作為指示物種，通過相關(guān)文獻(xiàn)，獲取兩種物種的生態(tài)習(xí)性，結(jié)合整理收集的數(shù)據(jù)，對焦點物種進(jìn)行棲息適宜性分析。

作為物種的核心棲息地的“源”，本文在物種“源”的提取上，使用大于1公頃面積作為核心棲息地的選擇，從而減少細(xì)小面導(dǎo)致的斑塊破碎化。根據(jù)土地利用、海拔、坡度等因素對指示物種運動的影響建立景觀最小阻力面，建立最小阻力模型（MAC）,該公式如下：

式中:

MAC——最小累計阻力值，f為正相關(guān)函數(shù);

Dij——源j擴(kuò)散到基質(zhì)面i的空間距離值;

Ri——基質(zhì)面i對物種擴(kuò)散的空間阻力值。

最終通過成本距離模擬單一物種生物安全格局。本文對大雁與野雞分別顯示（圖1），從而更好地識別每個物種的棲息地安全格局。由專項圖可知，大雁的棲息地多以河道、灘地為主，在項目地占比約23%。而雉雞的棲息地安全格局中，生境較為廣泛，覆蓋了整個項目地，項目地占比約87%，是當(dāng)?shù)刂饕牧豇B物種。在對鄉(xiāng)村規(guī)劃時，應(yīng)抓住生物棲息地的核心“源”為準(zhǔn)，同時擴(kuò)大生境斑塊面積，以高安全格局為輻射范圍，選取多個自然斑塊形成生態(tài)廊道，將會對生物多樣性的保護(hù)與村落的構(gòu)建提供更加可持續(xù)的建議。

3.3 地質(zhì)災(zāi)害安全格局

使用垂直疊加法，通過對地質(zhì)災(zāi)害敏感性評價表中地形條件、土壤條件、地表覆蓋條件、土地類型進(jìn)行賦分，對分析結(jié)果進(jìn)行疊加，形成綜合的地質(zhì)災(zāi)害安全格局，本文將泥石流、水土流失專項圖（圖1）分別顯示，從而更清晰的展示結(jié)果。

由專項圖可知項目地處于中、高敏感區(qū)，需要增強(qiáng)監(jiān)管。項目地的水土流失敏感性評價處于中低敏感性，在坡地耕地、果林的開發(fā)上有一定可行性，控制村落的開發(fā)邊界，優(yōu)化生態(tài)基質(zhì)，提升生態(tài)環(huán)境的綜合質(zhì)量。

圖1 綜合安全格局及各個安全格局專項圖

4 結(jié)束語

該研究以崇禮區(qū)石板溝村為例，通過對水文格局、雨洪安全格局、水源地保護(hù)安全格局、生物多樣性保護(hù)格局、地質(zhì)災(zāi)害安全格局的疊加形成綜合的生態(tài)安全格局的構(gòu)建，基于低、中、高安全區(qū)的分布提出石板溝村的生態(tài)安本底，以作為該村生態(tài)安全空間的優(yōu)化方案。本文在客觀性、相關(guān)性以及全面性上仍有待完善，同時對生物多樣性的指示物種上只選擇了禽類，對其他物種未進(jìn)行分析，有待后續(xù)的探索，從而提出更加科學(xué)的鄉(xiāng)村空間方案。