岸線資源港口開發(fā)適宜性的模糊綜合評價

張航飛，吳多譽，符廣卷，張東強，鐘強生，何洪任

(1.四川省地質礦產勘查開發(fā)局二零七地質隊，樂山 614000； 2.張金元勞模創(chuàng)新工作室，樂山 614000；3.海南省地質綜合勘察院，?？?570206)

岸線資源是指一定范圍的水域和陸域，是重要且特殊的土地資源。岸線資源是港口、產業(yè)及城鎮(zhèn)布局的重要載體，同時在生態(tài)環(huán)境保護方面具有重要地位[1]?！逗Ｄ鲜】傮w規(guī)劃》(2015-2030)提出[2]，建設“海澄文”一體化的瓊北綜合經濟圈要堅持“港、產、城”融合發(fā)展，以?？诟蹫橐劳小⒏鄢且惑w化的臨港經濟帶戰(zhàn)略布局，區(qū)內規(guī)劃有馬村港和新海港現(xiàn)代化綜合港區(qū)等一系列的重要基礎設施與重大建設工程[3]。近年來，沿海地區(qū)各種近岸工程活動異常活躍，旅游開發(fā)、圍海造地、漁業(yè)養(yǎng)殖、海砂開采等非常普遍，人類活動對區(qū)域環(huán)境產生了較大的破壞[4-5]。開展岸線資源港口開發(fā)適宜性評價有利于岸線資源利用的合理性和科學性[6]。

近20 a以來，根據評價目的和目標的不同，國內岸線資源評價研究主要有一般性的質量分等評價、GIS應用研究、適宜性評價和綜合評價等方面[7]。分等評價是最常見的岸線評價，主要通過對岸線的自然和經濟屬性進行評價并劃分質量等級[8]。綜合評價是針對多用途目的、建立在岸線自然和社會經濟屬性分類分等評價基礎上的岸線功能區(qū)劃，其評價目的是為了確定岸線對不同用途的適宜或不適宜程度[9-11]。GIS應用研究多是基于GIS手段進行港口岸線資源的研究[12-13]，目前比較缺乏系統(tǒng)而相對全面地闡述GIS在岸線資源評價方面應用的論著[8]。適宜性評價是針對某種用途的岸線適宜性分級[9,11,12,14]，如本文港口開發(fā)適宜性評價。

雖然國內外關于岸線資源開發(fā)適宜性評價的研究成果已經有很多報道，但是用模糊綜合評價法進行岸線資源港口開發(fā)適宜性的研究則很少涉及?？紤]到港口開發(fā)適宜性評價信息存在信息不完備和模糊性，本文基于專家-層次分析法嘗試運用模糊綜合評價法進行研究區(qū)港口開發(fā)適宜性評價[15-17]。港口建設的適宜性評價既要考慮自然條件、區(qū)位條件對海洋經濟的支撐作用，還要注意生態(tài)保護及海岸線的可持續(xù)利用，兼顧生產和生態(tài)的協(xié)調性。故從自然條件、社會經濟條件和生態(tài)保護需求3個方面選取評價因子建立港口開發(fā)適宜性評價的指標體系，評價結果可為未來港口開發(fā)和土地利用的規(guī)劃提供參考與借鑒。

圖1 研究區(qū)地理位置和岸線利用現(xiàn)狀圖Fig.1 Geographical location and current situation of shoreline utilization in the study area

1 岸線資源概況

本文研究區(qū)內海岸線西起澄邁縣橋頭鎮(zhèn)信作港，東至?？谑行潞｀l(xiāng)后海村，全長約52.69 km，東水港和花場灣內岸線未計入統(tǒng)計(圖1)。目前區(qū)內岸線利用以港口岸線、海濱旅游岸線、自然狀態(tài)岸線和灘涂養(yǎng)殖業(yè)岸線功能為主，有少部分岸線用于城市生活岸線。區(qū)內港口岸線工程主要分布于林詩港、馬村港、南港和新海港，港口岸線長度約10 km。未作為港口岸線使用的岸線長度約42.69 km，岸線資源豐富。將澄邁灣岸線資源劃分為5個基本評價單元，沿岸線自西向東依次為信作港—林詩港、才芳港—馬村港、馬村港—東水港、盈濱半島和南港—后海等岸段。

2 評價流程與指標體系

2.1 模糊綜合評價方法流程

模糊綜合評價方法詳細評價過程見文獻[16-17]，簡述如下：

首先，構建岸線資源港口開發(fā)適宜性評價的指標體系(指標層)，確定其模糊綜合評價的因素集合。如果評價因素較多，將因素集合A按某些屬性就行劃分為準則層，其因素集合Am={Am1，Am2，…，Amn}(m=1，2，…，k)，k為準則層個數(shù)，n為Am的指標層評價因子個數(shù)。

其次，確定評價論域，其由評價級別數(shù)構成的集合。將研究區(qū)岸線資源港口開發(fā)適宜性分為4級，評價論域V=(V1，V2，V3，V4)=(很好，好，中等，差)，對4個評價等級分別賦值4、3、2、1，以便于進行定量分析。

然后，根據專家-層次分析法進行各指標層評價因子權重的計算，權重集合記為B。根據評價等級標準，確定評價因素集合A對評價論域V的評價矩陣D。

最后，進行模糊綜合評價。根據評價指標權重B和評價隸屬矩陣R計算模糊綜合評價的判別集C。先進行指標層模糊評價，對Am= {Am1，Am2，…，Amn}的第mn個因素進行單因素評判，公式為Rm=Bmn∧Dm，式中Bmn表示第m個準則層中的第n個因子的權重，Dm為第m個準則層的模糊評價隸屬矩陣。再進行準則層模糊評價，A= {A1，A2，…，Am}的模糊綜合判別公式為C=Bm∧R，式中Bm表示第m個準則層的權重，R為準則層的總模糊評價隸屬矩陣。模糊綜合評價結果的單值化處理能更直觀地進行評價對象港口開發(fā)適宜性高低的比較，計算公式為W=C∧VT。W數(shù)值越大，代表岸線資源作為港口開發(fā)的適宜性越高。

2.2 指標體系

澄邁灣岸線資源港口開發(fā)適宜性評價因子的篩選，一是所選的評價因子對岸線資源港口開發(fā)適宜性具有一定的影響；二是所選的評價因子在各岸段評價單元的分布存在著較顯著的差異性。根據熟悉研究區(qū)地質環(huán)境條件和社會經濟條件的專家意見，最終確定研究區(qū)岸線資源港口開發(fā)適宜性評價的指標體系，如表1所示。

表1 岸線資源港口開發(fā)適宜性評價的指標體系Tab.1 Indicator system of suitability of port development for shoreline resources

2.3 指標的量化

(1)岸前水深。

岸前水深是影響船舶?？亢秃叫械闹饕蛩?，是港口位置選擇的最重要因素[9-14]。根據研究區(qū)水深測量數(shù)據，按表2中指標分級進行評價單元賦值。

(2)岸線穩(wěn)定性。

岸前沖淤變化越小，岸線越穩(wěn)定，比較適宜港口等水利工程的開發(fā)建設[9-14]。根據研究海岸帶監(jiān)測剖面調查成果，以岸前水下地形年沖淤厚度作為岸線穩(wěn)定性單項評價指標進行賦值，如表2所示。

表2 評價因子分級、賦值標準表Tab.2 The grading and value-detemined standard of evaluation factor

(3)工程地質條件。

港口碼頭承載著靜荷載和動荷載兩類荷載的影響，而且鄰近水陸交界，對工程地質條件具有較高的要求[18]。根據研究區(qū)工程地質調查成果，按表2中指標分級進行評價單元賦值。

(4)后方陸域條件。

港口碼頭的建設需要一定的陸域設施建設，包括倉庫、堆場、裝卸以及運輸機械等，后方陸域可開發(fā)條件是港口建設的必要條件[1,10-11,14]。按表2中指標分級進行評價單元賦值。

(5)城市依托條件。

城市作為港口的依托，港口與城市的距離是判斷港口生活便利性的最直接指標[9-11]。按表2中指標分級進行評價單元賦值。

(6)交通便捷度。

從與后方城鎮(zhèn)的交通便捷度的角度來看[9-10,14]，岸線周邊地區(qū)交通越發(fā)達，代表岸線的集疏運條件越好，更適宜作為港口岸線(表2)。

(7)生態(tài)環(huán)境保護條件。

目前，國外發(fā)達國家對礦山尾礦庫的復墾開展了大量的工作[33]；德國、俄羅斯、美國、加拿大和澳大利亞等國的礦山土地復墾率均在80%以上。近幾年，迫于環(huán)保的壓力，國內礦山企業(yè)越來越重視尾礦庫的復墾。

現(xiàn)代港口工程的建設需要兼顧生態(tài)保護[1,9]，港口工程的建設應當盡量遠離生態(tài)保護區(qū)和風景旅游區(qū)。依據《?？诔鞘锌傮w規(guī)劃》和《澄邁縣總體規(guī)劃(空間類2015-2030)》等資料，按表2中指標分級進行評價單元賦值。

3 評價結果

3.1 評價指標權重

(1)

同理，指標層各評價指標的判斷矩陣A1、A2分別通過了權重的一致性檢驗。層次總排序隨機一致性比率計算結果CR=0.063<0.10。根據各個判斷矩陣可以求出指標層各項權重，如表3所示。

表3 評價因子權重Tab.3 The weight of evaluation factor

3.2 評價隸屬矩陣

根據研究區(qū)水下地形測量、海岸監(jiān)測、綜合地質調查資料等成果[19-21]，對信作港—林詩港、才芳港—馬村港、馬村港—東水港、盈濱半島和南港—后海岸段5個基本評價單元的港口開發(fā)適宜性評價指標進行賦值，考慮到基本評價單元可能跨多個質量分級的情況，按每個質量等級的岸線長占比進行每個評價指標因子賦值，得到澄邁灣5個岸段基本評價單元港口開發(fā)適宜性的評價矩陣分別如下

上述評價矩陣中，DXL代表評價單元1(信作港—林詩港岸段)的評價矩陣；DCM代表評價單元2(才芳港—馬村港岸段)的評價矩陣；DMD代表評價單元3(馬村港—東水港岸段)的評價矩陣；DYB代表評價單元4(盈濱半島岸段)的評價矩陣；DNH代表評價單元5(南港—后海岸段)的評價矩陣。以評價單元1(信作港—林詩港岸段)為例，進行港口開發(fā)適宜性的模糊綜合評價，根據其評價矩陣DXL可知，其模糊評價隸屬矩陣如下

上述模糊評價隸屬矩陣中，DXL1代表評價單元(信作港—林詩港岸段)的準則層A1自然條件的評價隸屬矩陣；DXL2代表準則層A2社會經濟條件的評價隸屬矩陣；DXL3代表準則層A3生態(tài)保護需求的評價隸屬矩陣。

3.3 模糊綜合評價

據公式R1=B1∧DXL1，B1為準則層A1自然條件的指標層評價指標權重矩陣。

同理計算可得

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

評價單元的模糊綜合評價的判別集C=Bm∧R，Bm為準則層的評價指標權重矩陣。

計算可得

3.4 模糊綜合評價結果排序

進行模糊綜合評價的結果定量化處理，公式為W=C∧VT，C為模糊綜合評價的判別集，V為評價域，W為單值化評價結果的數(shù)值。

同理，可計算得到才芳港—馬村港、馬村港—東水港、盈濱半島和南港—后海4個岸段評價結果，分別為W2=2.484、W3=3.507、W4=2.545、W5=3.153。5個岸段港口開發(fā)適宜性模糊綜合評價的排序為：W3(3.507)>W1(3.212)>W5(3.153)>W4(2.545)>W2(2.484)。

評價結果與區(qū)內岸線資源利用現(xiàn)狀相符，馬村港—東水港岸線(W3)現(xiàn)有馬村港區(qū)一期、二期建成運營，未來規(guī)劃馬村港三期、四期建設；信作港—林詩港岸線(W1)由于與岸線地理位置距澄邁縣城區(qū)較遠，僅有少量岸線作為小型漁業(yè)港口開發(fā)利用；南港—后海岸段(W5)現(xiàn)有新海港區(qū)一期、二期和南港建成運營，未來規(guī)劃新海港三期建設；才芳港—馬村港(W2)和盈濱半島岸段(W4)，岸線利用現(xiàn)狀主要以海濱旅游和灘涂養(yǎng)殖業(yè)為主，暫無港口岸線。上述結果說明，模糊綜合評價方法應用于岸線資源港口開發(fā)適宜性評價具有一定的可靠性，可為其他地區(qū)岸線資源評價工作提供參考和借鑒。

4 岸線資源開發(fā)利用建議

根據上述評價結果，將研究區(qū)岸線資源未來開發(fā)利用方式分為港口適宜岸線、港口預留岸線和生態(tài)保護岸線、海濱沙灘旅游岸線等(表4)。

表4 澄邁灣岸線資源開發(fā)利用建議表Tab.4 Proposal for the development and utilization of coastal resources in Chengmai Bay

(1)優(yōu)質港口岸線：分布在馬村港—東水港岸段，岸線長度約10.56 km，約占岸線資源比例20.04%。該岸段-8 m等深線距岸距離小于500 m，水深條件優(yōu)良；岸前水下地形沖淤不超過5 cm/a，岸線穩(wěn)定；岸線分布堅硬狀玄武巖基底，工程性質優(yōu)良，可為港口建設提供優(yōu)質持力層；后方陸域平坦開闊，陸域可開發(fā)條件優(yōu)良；該段岸線具有得天獨厚的區(qū)位優(yōu)勢，西鄰馬村港，東接東水港，南靠老城開發(fā)區(qū)。岸線距老城開發(fā)區(qū)1.5 km，為港口發(fā)展提供良好經濟、生活支撐；建有城市道路，與國道、西線高速連接，交通便捷；無生態(tài)保護區(qū)分布。適宜開發(fā)港口岸線，應作為優(yōu)先布局港口的岸線。

(2)良好港口岸線：分布在信作港、林詩港、南港和后海村一帶，岸線長約15.03 km，約占岸線資源比例28.52%。南港—后海岸段-5～-8 m等深線距岸>200 m，岸前水深條件較好；岸前水下地形沖淤變化為0～20 cm/a，為緩慢淤漲/沖刷型岸線，岸線較穩(wěn)定；岸線地下埋深10～20 m處分布堅硬狀玄武巖基底，工程性質優(yōu)良，港口建設地基基礎優(yōu)良；岸線后方陸域平坦開闊，陸域開發(fā)條件優(yōu)良；岸線距新海港2.2 km，距?？谑? km，城市依托條件優(yōu)良；沿岸建有濱海大道，交通便利；岸線內無生態(tài)保護岸線、旅游岸線分布。該段岸線具備較良好的港口建設條件，限制于岸前水深條件較差，適宜作為港口備用岸段。

信作港—林詩港岸段岸前200 m距離內具有5～10 m水深，水深條件良好；岸前水下地形沖淤變化為0～10 cm/a，為緩慢淤漲/沖刷型岸線，岸線較穩(wěn)定；岸線分布堅硬狀玄武巖基底，工程性質優(yōu)良，為港口建設提供優(yōu)質持力層；后方陸域為天然陡崖，陡崖高度在5～15 m，開發(fā)利用條件差，但仍具備一定開發(fā)潛力；岸線距離橋頭鎮(zhèn)3 km，具有一定生活支撐；建有鄉(xiāng)村道路與城鎮(zhèn)連接，交通條件一般；岸線無生態(tài)保護區(qū)分布。該段岸線是建設港口比較優(yōu)良的岸線，但在后方陸域條件和道路交通條件上有一定不足，同時受岸前水深條件的限制，港口承載力有限，適宜作為小型漁港港口預留岸段。

(3)中等港口岸線：分布在盈濱半島和才芳港—馬村港一帶，岸線長約27.10 km，約占岸線資源比例51.44%。盈濱半島岸段-5 m等深線距岸300～400 m，岸前水深條件良好；岸前水下地形沖淤為5～50 cm/a，岸線穩(wěn)定性一般；岸線埋深10～30 m處分布上新統(tǒng)灰色粉質粘土，硬塑狀，地基承載力160～380 kPa，工程地質條件良好，可為港口建設提供一定地基基礎；岸線周邊分布有村鎮(zhèn)，城市依托條件一般；沿岸建有永慶大道，交通便利；岸線分布有旅游度假岸線，岸線用途有一定限制。該岸段近期適宜作為海濱旅游沙灘岸線資源。

才芳港—馬村港岸段岸前水深、岸線穩(wěn)定性、城市依托條件等各項條件一般，受自然條件限制影響較大，該岸線近期可作為生態(tài)保護岸線。

5 結論

(1)根據研究區(qū)的自然條件、社會經濟條件和生態(tài)保護需求，確定岸線資源港口開發(fā)適宜性評價因子為岸前水深、岸線穩(wěn)定性、工程地質條件、后方陸域條件、城市依托條件、交通便捷度和生態(tài)環(huán)境保護條件，對評價因子進行了量化，并采用專家-層次分析法來確定其權重。

(2)采用模糊綜合法計算得到基本評價單元的評價值，馬村港—東水港為優(yōu)質港口岸線，應作為優(yōu)先布局港口的岸線；南港—后海岸段、信作港—林詩港岸段為良好港口岸線，適宜作為港口預留岸段；盈濱半島岸段和才芳港—馬村港岸段為中等港口岸線，近期適宜作為海濱旅游或生態(tài)保護岸線。

(3)模糊綜合評價方法應用于岸線資源港口開發(fā)適宜性評價結果與區(qū)內岸線資源利用現(xiàn)狀相符，評價方法具有一定的可靠性，可為其他地區(qū)岸線資源評價工作提供參考和借鑒。