洛陽主城區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及保護策略探討★

潘 勁，朱舒寒，劉丹鳳

(河南科技大學,河南 洛陽 471000)

當前隨著城市化進程的加快,城市向外擴張帶來生態(tài)環(huán)境日益破壞,城區(qū)面臨景觀破碎化,生物多樣性減少,生態(tài)要素連續(xù)性不斷下降,人居環(huán)境質(zhì)量下降等問題,嚴重影響城市可持續(xù)發(fā)展[1-2]。當前研究城市生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建尤為迫切,在此背景下,本文以洛陽市主城區(qū)為研究對象,基于Arcgis技術(shù)平臺,分析各生態(tài)源地之間的阻力因素構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò),為緩解生態(tài)環(huán)境問題提供解決思路。

1 基本概念

1.1 最短路徑

最短路徑功能是用來計算并顯示從目標點到源的最短路徑或最小成本路徑,該路徑是生物物種遷移與擴散的最佳路徑,可以有效避免外界的各種干擾,利用這一函數(shù)可以找到基于可通達性考慮得到最好的路線[3]。

1.2 生態(tài)廊道

顧名思義,城市生態(tài)廊道指能夠?qū)⒎植荚诳臻g中的一些孤立和分散的生態(tài)景觀源地溝通聯(lián)系起來的生態(tài)系統(tǒng)空間,這種空間在城市中是以線性或者帶狀布局的。此類空間的存在可以改善城市環(huán)境質(zhì)量,包括緩解城市的熱島效應(yīng),降低噪聲,改善空氣質(zhì)量;同時還能保護多樣化的鄉(xiāng)土環(huán)境和生物;為城市居民提供了更好的生活、休憩環(huán)境,是城市綠地系統(tǒng)的重要組成部分。

1.3 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)是由眾多節(jié)點及眾多連接節(jié)點的鏈條所構(gòu)成,以此來表示各對象及其之間的相互聯(lián)系及空間結(jié)構(gòu)。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)則源于動物保護領(lǐng)域?qū)τ谏鷳B(tài)網(wǎng)絡(luò)的概念,在不同的學科領(lǐng)域中其概念和功能不盡相同,但大致都有這幾類特征:由線性廊道將破碎的斑塊進行連接組成網(wǎng)絡(luò);具有連通性;具有流動性;是一個多層次、多系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[4]。由此可將其定義為:由不同類型的生態(tài)斑塊和生態(tài)廊道所構(gòu)成的相互連接網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系,通過網(wǎng)絡(luò)中各個有機生物體以及所嵌入的景觀基質(zhì)將不同層次的各個生態(tài)系統(tǒng)共同構(gòu)成一個完善的生態(tài)系統(tǒng)。

2 洛陽中心城區(qū)概況

洛陽市位于豫西地區(qū)與東秦嶺褶皺系,地勢西高東低,有伏牛、外方、熊耳及崤山四大山脈。伏牛山自西南橫貫?zāi)喜?外方山為東南屏障,熊耳山自西南斜貫中部伸向東北。作為我國七大古都之一,歷史文化底蘊深厚,是中華民族文化的核心和源頭,分布有大量歷史文化遺跡,文化空間格局特色明顯;城區(qū)公園數(shù)量眾多但是分布并不均勻,河流水系發(fā)達,分布有洛河、伊河、瀍河、澗河以及其他眾多溝渠,生態(tài)肌理清晰,具有良好的生態(tài)基底條件。中心城區(qū)包含澗西區(qū)、西工區(qū)、老城區(qū)、瀍河回族區(qū)以及洛龍區(qū),總面積為481.5 km2。

3 數(shù)據(jù)來源及處理

為確保生態(tài)源地的準確性,選取洛陽市最新遙感數(shù)據(jù)作為獲取生態(tài)源地的信息源,并結(jié)合實地調(diào)研收集洛陽市生態(tài)源地及河流溝渠數(shù),并對其進行分類整理。采用專家法對收集的資料進行打分定級,最終確定以39個生態(tài)源地,8條河流為基礎(chǔ)構(gòu)建洛陽市生態(tài)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。同時將收集到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入Arcgis技術(shù)平臺,并建立相應(yīng)的文件地理信息數(shù)據(jù)庫。此外,還建立了主城區(qū)道路網(wǎng)信息數(shù)據(jù)庫,作為后期分析生態(tài)源地間最短路徑的基礎(chǔ)(見圖1)。

4 構(gòu)建思路

基于Arcgis技術(shù)平臺,以城區(qū)道路網(wǎng)和生態(tài)源地作為分析對象,模擬潛在生態(tài)廊道,并基于自然生態(tài)現(xiàn)狀通過空間分析進行修正,最終確定主城區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。

4.1 生態(tài)源地之間交通生態(tài)廊道的模擬構(gòu)建

生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的意義就在于它可以將各類生態(tài)源地聯(lián)系起來,使整個地區(qū)的生態(tài)源地構(gòu)成一個完整的、連續(xù)的、自我修復(fù)能力更強的生態(tài)系統(tǒng)[5]。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建離不開生態(tài)廊道的選取。從某種意義上來說,生態(tài)廊道選取的合理性直接影響到生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的質(zhì)量,我們可以通過Arcgis技術(shù)平臺來構(gòu)建生態(tài)源地之間的最短路徑,然而通過最短路徑模型構(gòu)建生態(tài)源地之間距離最短的生態(tài)廊道考慮要素較為單一,過于理想化。城市道路往往錯綜復(fù)雜,生態(tài)源地之間難以根據(jù)直線距離就確定兩者之間的潛在生態(tài)廊道,我們需要結(jié)合城市道路網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)建。本文依托于Arcgis技術(shù)平臺,采用空間分析技術(shù)手段,以洛陽市主城區(qū)生態(tài)源地及道路網(wǎng)為基礎(chǔ)建立生態(tài)源地之間最短路徑模型,模擬生態(tài)源地之間以道路為連接的最短距離的生態(tài)廊道。通過模擬最終確定龍門大道、王城大道、周山大道、關(guān)林路、濱河南路、濱河北路、河洛路等城市主要道路以及一些城市次要道路作為潛在的道路生態(tài)廊道(見圖2)。

從模擬結(jié)果來看,由于城市建設(shè)基本完成,我們難以直接通過如此理想的方式來建立最短生態(tài)廊道,但是通過模擬線路我們可以為后期城市綠地建設(shè)提供一定的借鑒意義,同時也可以發(fā)現(xiàn)一些存在于模擬生態(tài)廊道上的潛在的生態(tài)源地。

4.2 生態(tài)廊道模擬結(jié)果修正

通過Arcgis技術(shù)平臺構(gòu)建了以道路為基礎(chǔ)的洛陽市主城區(qū)交通生態(tài)廊道。然而城市生態(tài)廊道不僅僅是道路,還有河流、湖泊、濕地等綠地空間系統(tǒng),僅僅用道路構(gòu)建生態(tài)廊道不夠科學。因此,通過Arcgis技術(shù)平臺模擬的生態(tài)廊道基礎(chǔ)條件過于單一,僅以最短路徑作為評判標準,忽略了線狀生態(tài)要素,模擬的潛在生態(tài)廊道缺乏一定的合理性。為此,本文將洛陽主城區(qū)洛河、澗河、伊河、瀍河等主干河流以及支流納入模擬出的潛在生態(tài)廊道,進行自然要素的修正,最終構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò),如圖3所示。

4.3 構(gòu)建結(jié)果評析

基于Arcgis技術(shù)平臺模擬出生態(tài)源地間最短路徑的交通生態(tài)廊道,其對生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建起到了奠基性的作用,但是這還是遠遠不夠。在理論模型中,這些生態(tài)廊道顯得過于理想化,由于交通生態(tài)廊道是基于最短路徑來模擬構(gòu)建的,這就導(dǎo)致交通生態(tài)廊道模型的構(gòu)建參考要素過于單一,而這也正是該模型需要納入修正要素的原因。為了使生態(tài)廊道發(fā)揮最大的生態(tài)效應(yīng),我們也對模擬出的生態(tài)廊道重要性進行分等定級,最終確定等級分明的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。

5 洛陽市主城區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)保護策略

隨著全球經(jīng)濟的快速發(fā)展,自然生態(tài)系統(tǒng)所遭受到的人類活動的影響也越來越大,城市人居環(huán)境變得越發(fā)惡劣。洛陽市主城區(qū)澗河、瀍河等河流污染較為嚴重,街角綠地、社區(qū)小綠地等景觀綠地破碎化,生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建迫在眉睫。以上述構(gòu)建的洛陽主城區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),除結(jié)合國土空間規(guī)劃制定相關(guān)生態(tài)廊道規(guī)劃、生態(tài)廊道修復(fù)規(guī)劃等[6]外,針對各個生態(tài)要素現(xiàn)狀提出切實可行的保護策略。

5.1 制定契合地域?qū)嶋H的保護制度

基于“治理”的理念,推進現(xiàn)有生態(tài)網(wǎng)絡(luò)保護政策由政府主導(dǎo)向多元共治的優(yōu)化升級。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建是為全體城市居民服務(wù)的,同時生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的保護也需要全體城市人民參與到其中,僅僅依靠政府是難以實現(xiàn)的。因此,在政策制定時除了發(fā)揮洛陽市洛龍、澗西、老城、瀍河等區(qū)政府及自然資源局、環(huán)保等部門協(xié)調(diào)、監(jiān)管作用之外,還應(yīng)該考慮如何發(fā)揮住區(qū)居民、企事業(yè)單位、社會組織等的優(yōu)勢和積極性,建立適合洛陽地域?qū)嶋H的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)保護制度,尤其是澗河、瀍河及洛龍景觀溝渠動態(tài)監(jiān)管政策,落實河長管理制度。

5.2 分級保護、增強聯(lián)系

基于由小到大,分級保護的理念,對洛陽主城區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)進行區(qū)域(洛龍、澗西、老城、西工、瀍河等)-社區(qū)(各區(qū)街道辦事處)-街區(qū)(具有特色的自然、人文歷史街區(qū)天津路、麗景門等)不同層級的保護,點及線-線及面、面覆蓋整個城區(qū)的過程。

5.2.1 生態(tài)源地的保護

生態(tài)源地是構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ),猶如人體的細胞一般,健康的細胞才能構(gòu)成自我修復(fù)能力更強的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。因此,對單個生態(tài)源地的保護與修復(fù)十分重要。而對生態(tài)源地的保護應(yīng)該是有層次、有條理、有區(qū)別的。

根據(jù)生態(tài)源地類型制定保護策略,市區(qū)興洛湖、伊河、甘泉河、瀛洲橋等濕地公園采取如下保護措施:設(shè)立明顯保護范圍界限,并設(shè)立數(shù)個公園監(jiān)管員,對現(xiàn)存濕地環(huán)境狀況進行動態(tài)監(jiān)管;種植適合地域環(huán)境的蓮(荷花)、蘆葦、睡蓮等濕地植物,增強濕地內(nèi)微循環(huán);采取適當?shù)娜斯ご胧?恢復(fù)人文踐踏損傷的濕地,尤其是甘泉河、瀛洲橋濕地;濕地公園配置必要的公廁及環(huán)衛(wèi)設(shè)施。

公園、道路綠地、街角綠地等可實施如下策略:政府制定公園綠地管理制度,將公園的保護責任分攤到街道-社區(qū)-街區(qū),并根據(jù)自身實際制定細化配套制度,建立公園長負責制,尤其是老城區(qū)、澗西區(qū)、西工區(qū)等主干道交叉匯處街角綠地;對社區(qū)人群開展生態(tài)源地保護意識宣傳,增強居民對公園尤其是王城公園、隋唐植物園、西苑公園等大型綠地自主保護意識。

5.2.2 生態(tài)廊道保護與完善

生態(tài)廊道作為線性要素對生物多樣性的保護、城市生態(tài)環(huán)境的改善起著至關(guān)重要的作用,為使生態(tài)廊道充分發(fā)揮其生態(tài)功能,必須要保證生態(tài)廊道的連通性與景觀完整性。生態(tài)廊道的保護與完善措施:在生態(tài)源地之間增加綠地公園,以增加廊道上的景觀節(jié)點性要素,重點在于主干路之間和主干路與河流交匯處設(shè)置公園游園,如中州路、九都路、天津路、新街、龍門大道、王城大道等;保護生態(tài)廊道上的生物多樣性,在城區(qū)道路、河流等區(qū)域見縫插針布置綠地,提高生態(tài)廊道的系統(tǒng)性;對城區(qū)外圍生態(tài)廊道進行階段式的建設(shè),前期有較強的人工干預(yù)以建立生態(tài)廊道基底,中期適度人工干預(yù),不斷增強生態(tài)源地之間的聯(lián)系性。城區(qū)澗河、洛河、伊河、甘泉河等河流廊道注重排入口檢測,分段保護責任落實到具體街道辦事處,禁止污染物排入,打造并豐富沿河生態(tài)公園景觀,提升生態(tài)價值。

5.2.3 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的整體保護

城市生態(tài)環(huán)境的改善、保護和恢復(fù)自然資源,靠獨立的生態(tài)源地和廊道是無法完成的,因為生態(tài)網(wǎng)絡(luò)是一個系統(tǒng)的動態(tài)整體,需要從整體上考慮生態(tài)網(wǎng)絡(luò)保護:市自然資源局聯(lián)合環(huán)境保護局和大數(shù)據(jù)管理中心建立生態(tài)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫,對已有生態(tài)要素進行動態(tài)監(jiān)控;積極開展編制城區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)保護規(guī)劃,將保護要素以具體規(guī)劃條文落實到空間;建立生態(tài)要素保護警示牌,明確區(qū)域街道保護責任;做好宣傳教育工作,提升居民參與意識。

5.3 重視理論研究、強化自然設(shè)計

生態(tài)網(wǎng)絡(luò)之所以能夠發(fā)揮它的生態(tài)功能,就在于它是一個整體的系統(tǒng),因此在對生態(tài)網(wǎng)絡(luò)進行保護時應(yīng)當注重生態(tài)系統(tǒng)整體性的保護,而不是只保護、修復(fù)、管理生態(tài)系統(tǒng)中的單一要素,應(yīng)當“還原”生態(tài)系統(tǒng)的整體性和系統(tǒng)性。洛陽市政府牽頭組織各個科研院所、高等學校開展基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)綜合管理的理論方法研究,積極探討推進現(xiàn)有生態(tài)網(wǎng)絡(luò)保護政策由單要素向系統(tǒng)性的優(yōu)化升級路徑;開展洛河、澗河、瀍河、伊河基于自然解決方案的設(shè)計思路,建立各自自然保護政策;在對主城區(qū)生態(tài)脆弱性評定基礎(chǔ)上,尊重自然,結(jié)合環(huán)城路劃定開發(fā)邊界;探討生態(tài)要素保護的自然資源、環(huán)境、土地、發(fā)改委、水利、園林等部門綜合管控的政策機制,促進保護政策的優(yōu)化升級。

6 結(jié)語

生態(tài)網(wǎng)絡(luò)使城市生態(tài)系統(tǒng)空間格局更加具有整體性,加強內(nèi)部各子系統(tǒng)相互聯(lián)系,被認為是景觀生態(tài)規(guī)劃的重要部分,也是解決當前人類活動帶來的景觀破碎化與眾多生態(tài)環(huán)境問題的重要措施。當前國土空間規(guī)劃背景下,生態(tài)網(wǎng)絡(luò)作為國土空間環(huán)境整治的關(guān)鍵要素,將承擔重要的角色。因此,科學合理的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法也將成為重要的研究議題。