摘要:新型城鎮(zhèn)化持續(xù)推進(jìn)過程中,城市開發(fā)與生態(tài)系統(tǒng)脆弱性之間的矛盾仍然存在。作為區(qū)域協(xié)同治理的最小空間單元,城市組群間的生態(tài)協(xié)同治理是實(shí)現(xiàn)區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)。以蚌淮城市組群生態(tài)空間為研究對(duì)象,通過“源地識(shí)別-阻力面構(gòu)建-廊道提取”構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò),并針對(duì)其生態(tài)源地空間分布不均、緊密度較弱、空間規(guī)模偏低的布局特征提出優(yōu)化策略。研究結(jié)論可為區(qū)域生態(tài)網(wǎng)絡(luò)研究提供新樣本,為蚌淮城市組群生態(tài)文明建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展提供支持。
關(guān)鍵詞:空間分析;生態(tài)網(wǎng)絡(luò);協(xié)同治理;城市組群
中圖分類號(hào):F427 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1008-9500(2024)10-0-04
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Construction and Optimization of Ecological Network of
Benghuai City Cluster
GUO Nana, LIANG Xinbin, LI Wenjie, YE Chen, LIU Yuecen
(College of Architecture, Anhui Science and Technology University, Bengbu 233000, China)
Abstract: As new urbanization continues, the contradiction between the need for urban development and the fragility of ecosystems still exists. As the smallest spatial unit of regional synergistic governance, ecological synergistic governance among city clusters is the basis for realizing regional high-quality development. In this study, we take the ecological space of Benghuai city cluster as the object, construct the ecological network through “source identification - resistance surface construction - corridor extraction”, and propose optimization strategies for the uneven distribution of ecological sources, insufficiently extensive coverage, and weak integration of ecological network. The research conclusion can provide new scale samples for the study of regional ecological network, and quantitative support for the ecological civilization construction and high-quality development of Benghuai city cluster.
Keywords: spatial analysis; ecological network; collaborative governance; city cluster
新型城鎮(zhèn)化過程中,地域集中、發(fā)展高效的城市群代替獨(dú)立城市成為參與區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)的重要載體,網(wǎng)絡(luò)化城鎮(zhèn)空間開發(fā)格局將成為新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的新特征和新導(dǎo)向?!秶?guó)家中長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展戰(zhàn)略若干重大問題》指出要推動(dòng)城市組團(tuán)式發(fā)展,形成多中心、多層級(jí)、多節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)型城市群結(jié)構(gòu)。城鎮(zhèn)化建設(shè)對(duì)生態(tài)空間的侵占,導(dǎo)致城市群內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)退化呈現(xiàn)規(guī)?;?、區(qū)域化的蔓延趨勢(shì)。黨的二十大報(bào)告中明確要求,深入實(shí)施區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略、區(qū)域重大戰(zhàn)略、主體功能區(qū)戰(zhàn)略、新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略,優(yōu)化重大生產(chǎn)力布局,構(gòu)建優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、高質(zhì)量發(fā)展的區(qū)域經(jīng)濟(jì)布局和國(guó)土空間體系。區(qū)域協(xié)同治理成為國(guó)土空間治理現(xiàn)代化的重要方向[1]。城市組群是區(qū)域協(xié)同治理的最小空間單元,生態(tài)環(huán)境的高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展是區(qū)域協(xié)同治理的基礎(chǔ)。以城市組群地理尺度開展區(qū)域生態(tài)空間協(xié)同治理,是系統(tǒng)推進(jìn)國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)、保障網(wǎng)絡(luò)型城市群結(jié)構(gòu)生態(tài)效能、落實(shí)國(guó)家治理現(xiàn)代化的重要
環(huán)節(jié)。
國(guó)家“十四五規(guī)劃”提出要實(shí)施生物多樣性保護(hù)重大工程。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)是對(duì)生態(tài)空間的有效組織,是生態(tài)空間保護(hù)修復(fù)的重要手段,其研究最早起源于國(guó)外景觀生態(tài)學(xué)和生物保護(hù)研究[2],到20世紀(jì)末正式形成了生態(tài)網(wǎng)絡(luò)概念。自此,我國(guó)逐漸展開了對(duì)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的研究。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建涉及景觀連通性分析、形態(tài)學(xué)空間格局分析(Morphological Spatial Pattern Analysis,MSPA)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析、最小累積阻力(Minimum Cumulative Resistance,MCR)模型、電路理論等研究方法,涵蓋省域、市域、中心城區(qū)、流域等研究?jī)?nèi)容。以不同的單一行政區(qū)劃為主要研究對(duì)象的研究較多,跨行政區(qū)域協(xié)同的研究相對(duì)較少,針對(duì)城市組群的研究更少。
綜上所述,針對(duì)城市組群開展生態(tài)網(wǎng)絡(luò)研究,對(duì)于落實(shí)國(guó)家發(fā)展政策、豐富研究?jī)?nèi)容至關(guān)重要。蚌淮城市組群位于我國(guó)南北過渡帶,地理位置獨(dú)特,生態(tài)環(huán)境代表性強(qiáng)。在快速城鎮(zhèn)化過程中,生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重。在新的發(fā)展背景下,急需通過構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)探索協(xié)同治理路徑。以蚌淮城市組群生態(tài)空間為研究載體,基于生態(tài)學(xué)和城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)的相關(guān)原理,通過“源地識(shí)別-阻力面構(gòu)建-廊道提取”的技術(shù)路徑構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)并提出優(yōu)化建議。相關(guān)結(jié)論可為蚌淮城市組群生態(tài)空間高質(zhì)量發(fā)展提供技術(shù)支撐。
1 研究?jī)?nèi)容
1.1 研究區(qū)域概況
蚌淮城市組群包括蚌埠和淮南市域,總面積約為11 475 km2,屬亞熱帶和暖溫帶的過渡地帶,四季分明,生態(tài)資源豐富,是淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶的中心區(qū)域、皖北城鎮(zhèn)群的重要組成部分、安徽省推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化的第三極。作為全國(guó)老工業(yè)基地,其在新型城鎮(zhèn)化持續(xù)發(fā)展過程中面臨較為迫切的生態(tài)保護(hù)和修復(fù)需要。
1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與預(yù)處理
土地利用數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)繪制的1 m分辨率國(guó)家級(jí)土地覆蓋圖,輔以30 m分辨率的GDEMV2數(shù)字高程數(shù)據(jù)、道路交通數(shù)據(jù)、市級(jí)行政邊界數(shù)據(jù)、蚌埠和淮南國(guó)土空間規(guī)劃數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)分為林地、草地、耕地、水體等類型,同時(shí)疊加高速公路、省道、國(guó)道、鐵路等空間要素進(jìn)行修正。
1.3 研究方法
“源地識(shí)別-阻力面構(gòu)建-廊道提取”是生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建研究的主要路徑和主流模式[3]。MSPA方法主要基于對(duì)不同土地利用類型的景觀連通性評(píng)價(jià)篩選源地。MCR模型通過計(jì)算源地與目標(biāo)斑塊間的最小累計(jì)成本,模擬最小成本路徑,在廊道提取中被廣泛采用。研究引入MSPA方法識(shí)別生態(tài)源,根據(jù)不同土地利用類型進(jìn)行阻力系數(shù)賦值,確定阻力面,最后利用MCR模型提取廊道構(gòu)建蚌淮城市組群生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。
1.3.1 生態(tài)源地識(shí)別
MSPA分析可將目標(biāo)像元集分為核心區(qū)、孤島、邊緣、環(huán)道、孔隙、橋接及支線7種類型。將林地、水體、草體作為前景地類,其他地類設(shè)置為生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的背景地類,利用Guidos Toolbox軟件對(duì)蚌淮城市組群進(jìn)行MSPA分析,獲得7種相互排斥的景觀類型。景觀連通性分析在城市規(guī)劃和建設(shè)中起到重要的作用,可以將不同的景觀元素聯(lián)系起來(lái),形成一個(gè)整體,打破原有的界限和障礙,促進(jìn)物種遷移和繁衍,維持生態(tài)平衡。斑塊重要性是衡量景觀連通性的重要指標(biāo)[4],值越大說(shuō)明斑塊景觀連通性在生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建過程中越重要,是判斷生態(tài)源地的依據(jù),可以表示為
(1)
式中:P表示剔除前剩下斑塊整體的連通性;Cremove表示剔除后剩下斑塊整體的連通性。該方法首先將每個(gè)斑塊從連通性矩陣中刪除,然后計(jì)算刪除后的P值與原始P值之差。
1.3.2 構(gòu)建阻力面
傳統(tǒng)阻力面僅對(duì)土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行賦值,生態(tài)阻力模擬精度較差。研究針對(duì)地類的不同類型,對(duì)生態(tài)阻力面進(jìn)行權(quán)重分配,根據(jù)分級(jí)指標(biāo)對(duì)地形位等級(jí)進(jìn)行阻力值分配,將地類阻力與地形條件阻力進(jìn)行二維疊加,得到更準(zhǔn)確的阻力分布[5]。
1.3.3 提取生態(tài)廊道
生態(tài)廊道能夠連接孤立、分散的生態(tài)斑塊,呈線性或帶狀布局,是生態(tài)系統(tǒng)的重要空間形式之一。搭建生態(tài)廊道可以將相對(duì)孤立的棲息地聯(lián)系起來(lái),進(jìn)而滿足物種擴(kuò)散、遷移和交換的需要,是保障區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)完整性和高效性的重要措施[6-8]?;贛CR模型,通過不同生態(tài)源地間的最小生態(tài)阻力識(shí)別潛在生態(tài)廊道,并進(jìn)行重要性分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 生態(tài)源地甄選
基于MSPA生成7種互斥的景觀類別。其中,核心區(qū)的面積占生態(tài)用地的59.92%。核心區(qū)是生態(tài)網(wǎng)絡(luò)功能運(yùn)行的最重要區(qū)域,從空間分布上看,核心區(qū)斑塊分布較為破碎,連通性較差,主要集中在中南部地區(qū),西部數(shù)量較少,而北部則缺少核心區(qū)斑塊;孤島作為生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的基石,主要分布在建設(shè)用地內(nèi)部,占生態(tài)用地的14.43%;邊緣區(qū)可以隔離核心區(qū)和背景景觀區(qū),占生態(tài)用地的16.72%;環(huán)道可以承載生物在景觀斑塊中的流動(dòng),占生態(tài)用地的1.17%;孔隙占生態(tài)用地的0.72%;橋接區(qū)可以幫助物種遷移、能量互通,占生態(tài)用地的1.91%;支線起到了區(qū)域連通的作用,占生態(tài)用地的5.12%。最終篩選出面積大于120 hm2、d值大于0.01的核心區(qū)作為生態(tài)源地,共計(jì)50個(gè),以林地、濕地和水體為主,占生態(tài)源地總面積的78.9%[9-12]。
2.2 生態(tài)廊道提取
通過MCR提取生態(tài)廊道并分為5類,如圖1所示。其中,五級(jí)生態(tài)廊道數(shù)目只有11條,總長(zhǎng)度為196.5 km;四級(jí)生態(tài)廊道數(shù)目為13條,總長(zhǎng)度為210.4 km,三級(jí)生態(tài)廊道數(shù)目為23條,總長(zhǎng)度為424.0 km,數(shù)量和總長(zhǎng)度在總體上依次上升;二級(jí)生態(tài)廊道數(shù)量為49條,總長(zhǎng)度為1 356.7 km;一級(jí)生態(tài)廊道數(shù)量最多為50條、總長(zhǎng)度最長(zhǎng)為1 463.3 km;三、四、五級(jí)生態(tài)廊道作為較重要的廊道,共有87條,主要分布在芡淮新河、芡河、渦河和北淝河4個(gè)河流的一側(cè)與荊山附近,構(gòu)成生態(tài)網(wǎng)絡(luò)“骨架”,對(duì)于維持生物遷徙路徑的完整性和提高生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)連通性具有重要的作用。
2.3 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)格局特征
疊加廊道和源地構(gòu)建的蚌淮城市組群生態(tài)網(wǎng)絡(luò)具有以下空間格局特征??臻g分布方面,蚌淮城市組群的生態(tài)源地主要集中在研究區(qū)的中、南部地區(qū),西部數(shù)量較少,而北部則缺少核心區(qū)斑塊,整體來(lái)看,生態(tài)源地空間分布不均??臻g緊密度方面,只有淮南北部、蚌埠主城區(qū)以及五河縣東部的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)具有一定的緊密度,整體生態(tài)網(wǎng)絡(luò)在緊密程度上存在一體化程度較弱的特征??臻g規(guī)模方面,蚌淮城市組群生態(tài)網(wǎng)絡(luò)覆蓋度較低,生態(tài)廊道密度不高,生態(tài)源地?cái)?shù)量較少,生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的空間規(guī)模在全域空間資源中的比重較低。
3 優(yōu)化生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的對(duì)策
3.1 優(yōu)化生態(tài)源地盲區(qū)空間布局
蚌淮城市組群的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)具有生態(tài)源地分布不均的布局特征,北部和南部局部地區(qū)尚缺少覆蓋,形成生態(tài)源地盲區(qū)。優(yōu)化生態(tài)網(wǎng)絡(luò)格局需在生態(tài)源地較少的北部和南部局部地區(qū)增加一定的生態(tài)源地,完善整體生態(tài)格局,增強(qiáng)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的完整性、連通性以及空間均衡性。生態(tài)源地盲區(qū)的生態(tài)建設(shè)應(yīng)注重充分利用現(xiàn)狀生態(tài)用地,對(duì)于現(xiàn)存具有一定規(guī)模的生態(tài)空間,其周邊宜以自然恢復(fù)為主,人為干預(yù)為輔,逐漸恢復(fù)或強(qiáng)化其生態(tài)功能。整合生態(tài)要素,形成具有較強(qiáng)自恢復(fù)力、較高空間連通性的生態(tài)源地,進(jìn)而補(bǔ)充生態(tài)盲區(qū)。
圖1 蚌淮城市組群生態(tài)網(wǎng)絡(luò)
3.2 完善“生態(tài)夾點(diǎn)”建設(shè)
在生態(tài)廊道交織區(qū)域,新建59處生態(tài)夾點(diǎn),用于維護(hù)蚌淮城市組群生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。蚌埠、淮南之間,生態(tài)源地的聯(lián)系主要為以淮河及周邊區(qū)域?yàn)橹饕ǖ?,兩地生態(tài)聯(lián)系較為薄弱,通過布局生態(tài)夾點(diǎn),強(qiáng)化夾點(diǎn)區(qū)域的生態(tài)建設(shè),對(duì)淮河兩側(cè)生態(tài)輻射進(jìn)行延展,可以保障物種區(qū)域間的遷徙,進(jìn)而增強(qiáng)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。尤其對(duì)于圖中編號(hào)為50、28、20、36的生態(tài)夾點(diǎn),應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)生態(tài)監(jiān)測(cè),以引導(dǎo)區(qū)域生態(tài)要素的協(xié)同管控與合作共建,強(qiáng)化區(qū)域協(xié)同治理。對(duì)于蚌埠北部、淮南南部的區(qū)域,生態(tài)資源相對(duì)匱乏,應(yīng)適當(dāng)增加生態(tài)空間的規(guī)模和空間連通性,加強(qiáng)與研究區(qū)域內(nèi)外生態(tài)要素的空間聯(lián)系。
3.3 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)要素優(yōu)化空間落實(shí)
針對(duì)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)要素的優(yōu)化開展空間落實(shí),可以進(jìn)一步提高優(yōu)化策略的可實(shí)施性。蚌埠城市建成區(qū)內(nèi)部的建筑對(duì)生態(tài)源地阻力較大,建議針對(duì)生態(tài)源地,將蚌埠以東的多核心生態(tài)源地作為組團(tuán),加強(qiáng)沱湖、香澗湖兩個(gè)核心生態(tài)源地間的生態(tài)聯(lián)系。
淮南應(yīng)注重瓦埠湖、安豐塘周圍片區(qū)及其他片區(qū)間的廊道建設(shè),優(yōu)化水源型生態(tài)源地對(duì)周邊農(nóng)業(yè)種植的哺育態(tài)勢(shì)。中北部的生態(tài)密集區(qū),應(yīng)加強(qiáng)生態(tài)廊道建設(shè),完善一級(jí)生態(tài)廊道生境建設(shè)。城區(qū)范圍的生態(tài)廊道較為脆弱、生態(tài)夾點(diǎn)不穩(wěn)定,應(yīng)強(qiáng)化人工干預(yù),保障生態(tài)空間合理布局。
3.4 建立生態(tài)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化實(shí)施機(jī)制
為統(tǒng)籌建設(shè)和優(yōu)化生態(tài)網(wǎng)絡(luò),應(yīng)加強(qiáng)兩市生態(tài)空間建設(shè)合作,以生態(tài)空間的全面建設(shè)和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性為基礎(chǔ),出臺(tái)市域?qū)用鎱f(xié)同治理政策,形成跨市、跨部門的協(xié)同治理方案。同時(shí),應(yīng)完善相關(guān)法律法規(guī),以保障各項(xiàng)措施能夠落實(shí),在一定程度上減少破壞生態(tài)網(wǎng)絡(luò)安全性、穩(wěn)定性的行為。在此基礎(chǔ)上,建立覆蓋全域的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)制,為提高生態(tài)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性提供依據(jù)。優(yōu)化生態(tài)網(wǎng)絡(luò)需要社會(huì)各方的助力,應(yīng)建立完善的獎(jiǎng)勵(lì)制度和監(jiān)督機(jī)制,鼓勵(lì)個(gè)人、企業(yè)等參與生態(tài)空間建設(shè)。
4 結(jié)論
以蚌淮城市組群生態(tài)空間為載體,構(gòu)建基于“源地-廊道”模式的生態(tài)網(wǎng)絡(luò),提出因地制宜的生態(tài)規(guī)劃策略,為生態(tài)網(wǎng)絡(luò)支撐城鎮(zhèn)化高質(zhì)量發(fā)展提供樣板,為城市組群跨域協(xié)同治理提供參考。蚌淮城市組群生態(tài)網(wǎng)絡(luò)由50個(gè)生態(tài)源地和146條生態(tài)廊道組成,生態(tài)源地斑塊主要集中在研究區(qū)的中、南部地區(qū),西部數(shù)量較少,北部缺乏核心區(qū)斑塊,空間整體連通性較弱。目前,蚌淮城市組群的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)還存在很大的提升空間,可以通過優(yōu)化生態(tài)源地盲區(qū)空間布局、加強(qiáng)“生態(tài)夾點(diǎn)”建設(shè)、優(yōu)化生態(tài)網(wǎng)絡(luò)要素、建立生態(tài)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化實(shí)施機(jī)制等方式跨區(qū)域協(xié)同治理生態(tài)空間、優(yōu)化生態(tài)網(wǎng)絡(luò),改善空間分布不均衡的問題,提高生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的空間連通性,強(qiáng)化其生態(tài)服務(wù)功能,實(shí)現(xiàn)生態(tài)高質(zhì)量協(xié)同發(fā)展。在全面構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化城鎮(zhèn)空間開發(fā)格局的背景下,跨域協(xié)同合作將成為區(qū)域空間治理現(xiàn)代化的重要模式,未來(lái)可以從多維度、多層級(jí)的視角展開體系化的跨域協(xié)同治理探索,高效有序地持續(xù)推進(jìn)高品質(zhì)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)。
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