范小杉,何 萍*,陳 帆,黃麗華(1.中國環(huán)境科學研究院,北京 100012；2.國家環(huán)境保護區(qū)域生態(tài)過程與功能評估重點實驗室,北京 100012；.環(huán)境保護部環(huán)境工程評估中心,北京 100012)

環(huán)境影響評價與管理

沿海港口總體規(guī)劃生態(tài)承載力環(huán)評技術(shù)方案

范小杉1,2,何 萍1,2*,陳 帆3,黃麗華3(1.中國環(huán)境科學研究院,北京 100012；2.國家環(huán)境保護區(qū)域生態(tài)過程與功能評估重點實驗室,北京 100012；3.環(huán)境保護部環(huán)境工程評估中心,北京 100012)

生態(tài)承載力評價是區(qū)域經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要參考基準,但常規(guī)區(qū)域生態(tài)承載力綜合評價方法不能針對規(guī)劃項目產(chǎn)生的具體資源環(huán)境效應(yīng)及其空間影響格局展開評估.研究基于壓力(P)-狀態(tài)(S)-響應(yīng)(R)模型,以沿海港口總體規(guī)劃生態(tài)承載力環(huán)評為例,在分析港口總體規(guī)劃對海岸帶潮上帶、潮間帶、潮下帶3類生態(tài)環(huán)境空間產(chǎn)生不同資源環(huán)境壓力類型的基礎(chǔ)上,探索建立了包括陸域土地資源承載力評價、潮間帶岸線資源承載力評價、潮間帶圍填海承載力評價、潮下帶水環(huán)境容量評價及海岸帶生態(tài)系統(tǒng)承載力評價在內(nèi)的海岸帶工程項目生態(tài)承載力環(huán)評技術(shù)方案,以期提升海岸帶開發(fā)利用自然資源、保護生態(tài)環(huán)境的科學性,并為推進我國工程項目生態(tài)承載力環(huán)評技術(shù)革新提供借鑒.

港口總體規(guī)劃；規(guī)劃環(huán)評；生態(tài)承載力；海岸帶；技術(shù)方法

海岸帶是海洋與陸地交界的狹窄過渡帶[1],豐富的自然資源、特殊的環(huán)境條件和良好的地理位置,使其成為人地矛盾最多、生態(tài)環(huán)境壓力最大的地帶[2].21世紀以來,我國沿海港口數(shù)量、規(guī)模、吞吐能力以驚人的速度增長[3],但同時海岸帶土地資源、自然岸線資源接近可利用上限,生態(tài)環(huán)境遭到極大破壞:濱海濕地、珊瑚礁、紅樹林等生態(tài)系統(tǒng)迅速消失,魚類種類、數(shù)量急劇下降,海灘侵蝕和環(huán)境污染等問題日益嚴重[4].

生態(tài)承載力(ECC)是區(qū)域經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要基準[2];廣義生態(tài)承載力涵蓋資源、環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)承載力 3個范疇[5].常用的自然植被凈第一性生產(chǎn)力估算、資源供需差量、生態(tài)足跡、綜合評價等生態(tài)承載力研究方法[6-7],多用于評價研究區(qū)范圍內(nèi)人類全部經(jīng)濟社會活動與區(qū)域內(nèi)自然資源、生態(tài)環(huán)境之間“壓力-承載力”矛盾關(guān)系[8-9].但上述方法若用于規(guī)劃項目環(huán)評,則對規(guī)劃方案可能產(chǎn)生的資源環(huán)境問題針對性研究不足,以致環(huán)評成果對于優(yōu)化調(diào)整項目規(guī)劃方案的參考價值十分有限.

在此,基于壓力(P)-狀態(tài)(S)-響應(yīng)(R)模型,探索沿海港口總體規(guī)劃生態(tài)承載力環(huán)評技術(shù)方案,以期為沿海資源環(huán)境保護提供借鑒.

1 相關(guān)概念及內(nèi)涵界定、生態(tài)承載力環(huán)評特點

1.1 沿海港口總體規(guī)劃生態(tài)承載力環(huán)評概念

沿海港口總體規(guī)劃是對海岸線利用、水陸域布置、港界、建設(shè)用地配置等做出的安排計劃[10].港口規(guī)劃環(huán)評是對港口規(guī)劃方案的環(huán)境影響進行分析、預(yù)測和評價的方法和制度[11].

沿海港口總體規(guī)劃生態(tài)承載力是在確保資源可持續(xù)利用、環(huán)境質(zhì)量不惡化、重要生態(tài)系統(tǒng)及物種得以保護的條件下,海岸帶所能承受的港口開發(fā)利用自然資源(土地、岸線資源等)的規(guī)模和強度、港口污染物最大排放量以及可利用的生態(tài)空間格局.

沿海港口總體規(guī)劃生態(tài)承載力環(huán)評實質(zhì),是分析、評估、預(yù)測港口規(guī)劃方案對海岸帶資源、環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)承載力的影響情況[12-13].

1.2 港口總體規(guī)劃生態(tài)承載力環(huán)評內(nèi)涵、特點

(1)評價主題,因港口建設(shè)對海岸帶不同資源環(huán)境及生態(tài)本底空間產(chǎn)生的主要影響不同而存在差異:潮上帶生態(tài)承載力指基于陸域生態(tài)環(huán)境保護的土地開發(fā)適宜性[14-16];潮間帶生態(tài)承載力指基于潮間帶生態(tài)系統(tǒng)、物種保護的可利用岸線資源[17-18]和圍填海范圍[19];潮下帶生態(tài)承載力指基于物種保護、水環(huán)境功能區(qū)達標的海域水環(huán)境容量[20].

(2)環(huán)評內(nèi)容,包括港口總體規(guī)劃對海岸帶產(chǎn)生的生態(tài)壓力評估、海岸帶對港口總體規(guī)劃的生態(tài)承載力現(xiàn)狀評估、港口總體規(guī)劃對海岸帶生態(tài)承載力的影響評估3部分,詳見圖1.

圖1 沿海港口總體規(guī)劃生態(tài)承載力環(huán)評技術(shù)框架Fig.1 Technical framework for strategic environmental assessment on ECC-coastal port master plan

此外,海岸帶對港口總體規(guī)劃生態(tài)承載力,不但受資源環(huán)境背景及其開發(fā)利用現(xiàn)狀制約,還受到中央和地方各級政府及管理部門相關(guān)規(guī)定及制度約束.如主體功能區(qū)劃、生態(tài)紅線等制度,及資源環(huán)境開發(fā)利用指標限值,如《全國海洋功能區(qū)劃(2011～2020年)》規(guī)定:到2020年全國自然海岸線保有率不低于 35%,上海市全市建設(shè)用圍填海規(guī)模控制在2300hm2以內(nèi)[21].

2 港口總體規(guī)劃生態(tài)承載力環(huán)評技術(shù)方案

港口總體規(guī)劃生態(tài)承載力環(huán)評技術(shù)框架如圖1所示,以下分別予以詳細闡述.

2.1 港口總體規(guī)劃生態(tài)壓力評估

港口總體規(guī)劃對海岸帶產(chǎn)生的生態(tài)壓力包括自然資源開發(fā)壓力、環(huán)境污染壓力和對生態(tài)系統(tǒng)破壞壓力.其中自然資源開發(fā)壓力主要包括陸域土地資源、潮間帶岸線資源開發(fā)壓力和圍填海占用近?？臻g資源壓力;環(huán)境污染壓力主要指港口污染物排放加劇海域水環(huán)境污染、降低海域水環(huán)境容量的壓力;生態(tài)破壞壓力指規(guī)劃港口占用生態(tài)系統(tǒng)及物種生境空間、污染排放降低生態(tài)環(huán)境質(zhì)量.

以上4個維度中，將各維度每個條目定量化轉(zhuǎn)為得分值以后，再把同一維度下的各個條目得分值加權(quán)平均計算各個維度的得分總值。結(jié)果顯示，分值從高到低分別為：人際溝通能力、工作環(huán)境適應(yīng)能力、中醫(yī)診療能力、設(shè)備操作使用能力，見表5。

2.1.1 海岸帶資源開發(fā)壓力評估 (1)陸域-港口規(guī)劃開發(fā)土地資源生態(tài)壓力評估.基于已有的港口總體規(guī)劃方案,對規(guī)劃占用的土地資源類型、規(guī)模數(shù)量和空間格局做出評估(圖2),即明確陸域土地資源占用壓力;綜合規(guī)劃用地生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀(包括規(guī)劃用地覆蓋生態(tài)系統(tǒng)類型、生態(tài)敏感點分布等)分析,評估規(guī)劃港口建設(shè)占用陸域土地資源、生態(tài)系統(tǒng)面積及空間分布格局的影響情況.

圖2 港口總體規(guī)劃占用陸域土地資源生態(tài)壓力評估技術(shù)框架Fig.2 Technical framework for ecological stress assessment of land resources utilizing on coastal port master plan

(2)潮間帶-海岸線資源開發(fā)生態(tài)壓力評估.在掌握規(guī)劃港口利用海岸帶自然岸線、人工岸線的規(guī)模數(shù)量、空間布局及其自然生態(tài)、經(jīng)濟社會背景的前提下,基于海岸線與海岸帶生態(tài)敏感區(qū)之間的空間位置關(guān)系,評估港口總體規(guī)劃對岸線資源產(chǎn)生的壓力,以及對岸線臨近生態(tài)敏感點的影響情況(圖3).

圖3 港口總體規(guī)劃岸線資源開發(fā)生態(tài)壓力評估框架Fig.3 Technical framework for ecological stress assessment of utilizing coastline on coastal port master plan

(3)潮間帶-圍填海生態(tài)壓力評估.基于港口總體規(guī)劃分析港口圍填?？臻g位置及其范圍、規(guī)模數(shù)量情況,并綜合潮間帶自然生態(tài)環(huán)境背景,評估圍填海占用潮間帶、潮下帶生態(tài)系統(tǒng)類型及其生境面積、占用生態(tài)保護地面積,反映填海規(guī)劃對潮間帶和近岸海域生態(tài)系統(tǒng)的永久性改變和影響情況(圖4).

圖4 港口總體規(guī)劃圍填海生態(tài)壓力評估框架Fig.4 Technical framework for ecological stress assessment of reclaiming land from the sea on coastal port master plan

2.1.2 近岸海域-水環(huán)境污染壓力評估 參考港口環(huán)境保護設(shè)計規(guī)范或影響規(guī)范中的污染物發(fā)生量水平,結(jié)合港口吞吐量、占地等指標,可估算港口水污染物類型及其排放量,并確定其排放空間位置(圖5),為港口總體規(guī)劃對海域水環(huán)境影響判別、污染物處理能力配置、污染總量控制及削減要求提供依據(jù).

圖5 沿海港口總體規(guī)劃對近岸海域水環(huán)境污染壓力評估Fig.5 Technical framework for environmental stress assessment of discharging pollutants on coastal port master plan

2.1.3 海岸帶生態(tài)系統(tǒng)壓力評估 在掌握海岸帶重要生態(tài)系統(tǒng)及物種適宜生境空間分布格局及其分布規(guī)模的基礎(chǔ)上,基于港口總體規(guī)劃對海岸帶土地資源、生態(tài)環(huán)境資源等開發(fā)利用空間范圍、利用方式,分析海岸帶陸域、潮間帶和潮下帶各類重要生態(tài)系統(tǒng)及物種在生境空間范圍、生境質(zhì)量等方面可能遭受的壓力和面臨的威脅(圖6).

圖6 沿海港口總體規(guī)劃生態(tài)系統(tǒng)壓力評估Fig.6 Technical framework for ecological stress assessment of destroying ecosystem on coastal port master plan

2.2 海岸帶生態(tài)承載力現(xiàn)狀評估

2.2.1 資源承載力現(xiàn)狀評價 (1)陸域-土地資源開發(fā)生態(tài)承載力評價.沿海港口建設(shè)占用陸域土地,不僅要受常規(guī)陸域土地資源開發(fā)因子(坡度、坡向、海拔高度等)以及中央和地方用地相關(guān)制度(如基本農(nóng)田保護區(qū)、自然保護區(qū)、生態(tài)紅線等)制約,還要求大潮時用地區(qū)域不被淹沒;據(jù)上述約束因子建立海岸帶陸域土地資源建港開發(fā)生態(tài)適宜性評價指標體系,并在全面掌握規(guī)劃港區(qū)所在海岸帶陸域土地資源自然條件、生態(tài)環(huán)境狀況及經(jīng)濟社會背景數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)上,結(jié)合3S技術(shù)評估海岸帶陸域土地資源建港生態(tài)適宜性,進而獲得規(guī)劃開發(fā)海岸帶適宜建港的陸域土地資源面積及空間分布格局(圖7).

圖7 海岸帶陸域土地建港生態(tài)承載力評估技術(shù)框架Fig.7 Technical framework of ECC assessment on supratidal land Used for constructing port

(2)潮間帶-岸線資源適宜開發(fā)生態(tài)承載力評價.海岸線建港條件是決定港口規(guī)劃空間位置的關(guān)鍵決定因素.除考慮港口建設(shè)的岸線自然背景(岸前水深、岸線穩(wěn)定性、岸前陸域及水域?qū)挾?、避風條件等)及經(jīng)濟社會條件(如經(jīng)濟腹地、陸上交通運輸條件等)外,還需遵循國家和地方有關(guān)海岸帶生態(tài)環(huán)境保護地劃分、自然岸線開發(fā)利用相關(guān)規(guī)定,將重要物種及生態(tài)系統(tǒng)最適宜分布區(qū)毗鄰的海岸線納入禁止或限制開發(fā)岸線,并建立沿海岸線港口開發(fā)適宜性評價GIS數(shù)據(jù)庫,選擇評價因子通過 GIS空間疊加運算得出沿海岸線港口開發(fā)適宜性長度及空間格局(圖8).

圖8 海岸線建港生態(tài)承載力評價框架Fig.8 Technical framework of ECC assessment on coastlines Used for constructing port

(3)潮間帶-圍填海生態(tài)承載力評價.以盡可能減少對海洋資源、生物資源以及海洋保護區(qū)損害為目標,將圍填海生態(tài)適宜性影響因子(海岸自然條件、海洋生態(tài)、開發(fā)利用現(xiàn)狀、災(zāi)害地質(zhì)、社會經(jīng)濟等)納入圍填海生態(tài)承載力評價指標體系,并基于已建立海岸帶建港生態(tài)承載力評價數(shù)據(jù)庫,利用3S技術(shù)在空間格局和數(shù)量上確定圍填 海生態(tài)承載力(圖9).

圖9 圍填海生態(tài)承載力評價框架Fig.9 Technical framework of ECC assessment on marine reclamation land

2.2.2 環(huán)境承載力現(xiàn)狀評價-潮下帶水(近岸海域)環(huán)境容量評價 據(jù)1999年12月國家環(huán)保局發(fā)布的《近岸海域環(huán)境功能區(qū)管理辦法》,近岸海域環(huán)境功能區(qū)執(zhí)行相應(yīng)類別的海水水質(zhì)標準.近岸海域水環(huán)境容量評價,是基于目前規(guī)劃港口毗鄰海域水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及其空間分布格局,并納入生態(tài)學約束指標,為規(guī)劃港口污染物排放空間位置設(shè)置、污染物總量控制、保障港口及其臨近海域環(huán)境功能區(qū)水環(huán)境質(zhì)量達標提供參考依據(jù)(圖10).

圖10 近岸海域各功能區(qū)水環(huán)境(剩余)容量評價框架Fig.10 Technical framework of water environment capacity assessment on offshore marine areas

圖11 海岸帶生態(tài)系統(tǒng)承載力現(xiàn)狀評估技術(shù)框架Fig.11 Technical framework of ECC assessment on costal ecosystem

2.2.3 生態(tài)系統(tǒng)承載力現(xiàn)狀評價 海岸帶重要物種及生態(tài)系統(tǒng)得以持續(xù)生存和繁衍的前提是其適宜生境得以保留.海岸帶生態(tài)系統(tǒng)對港口規(guī)劃建設(shè)的承載力,是基于重要生態(tài)系統(tǒng)及物種生境空間維護的可開發(fā)利用生態(tài)空間范圍和規(guī)模.采用國際上應(yīng)用較為廣泛的Maxent適宜生境評價模型[22]、HSI模型(habitat suitability Index)[23]開展生境適宜性評價,確定陸域、潮間帶和潮下帶重要物種適宜生存的生境空間,并將其盡可能保留禁止或限制開發(fā).此外,海岸帶自然生態(tài)保護區(qū),及地方主體功能區(qū)所確定禁止和限制開發(fā)區(qū),也應(yīng)排除在港口規(guī)劃建設(shè)空間范圍之外(圖11).

2.3 港口總體規(guī)劃對生態(tài)承載力影響評價

在完成港口總體規(guī)劃資源開發(fā)、環(huán)境污染、生態(tài)系統(tǒng)壓力評價及規(guī)劃所在海岸帶資源、環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)承載力現(xiàn)狀評價各項內(nèi)容后,針對生態(tài)壓力與生態(tài)承載力對應(yīng)評價內(nèi)容之間的相關(guān)性,開展港口總體規(guī)劃生態(tài)承載力影響評價.

2.3.1 資源承載力影響評價 (1)陸域土地資源開發(fā)承載力影響評價.陸域土地資源開發(fā)承載力評價可確定規(guī)劃港口所在海岸帶陸域可開發(fā)利用土地資源的空間范圍、面積規(guī)模;而基于港口總體規(guī)劃的陸域土地資源開發(fā)壓力評價可大致對改建、擴建和新建港口占用陸域土地面積及空間分布情況做出分析;上述評價矢量數(shù)據(jù)在 GIS技術(shù)平臺中空間疊加分析,可獲得規(guī)劃港口對陸域土地資源承載力的影響情況,并制圖予以空間可視化展示.(2)岸線資源適宜開發(fā)生態(tài)承載力影響評價.岸線資源開發(fā)生態(tài)承載力評價確定適宜建港的岸線資源空間分布格局和規(guī)模數(shù)量;而基于港口總體規(guī)劃的海岸帶岸線資源開發(fā)壓力評價,確定了用于港口建設(shè)的岸線資源的空間位置、利用規(guī)模和利用類型;在GIS技術(shù)平臺中疊加海岸線開發(fā)生態(tài)壓力與生態(tài)承載力,可得出港口總體規(guī)劃對可利用岸線資源空間及規(guī)模數(shù)量產(chǎn)生的影響情況.(3)圍填海生態(tài)承載力影響評價.圍填海生態(tài)承載力評價確定了圍填海生態(tài)適宜空間范圍、面積規(guī)模;而基于港口總體規(guī)劃開展的圍填海生態(tài)壓力評估,明確了圍填?？臻g區(qū)域及其分布情況;在GIS技術(shù)平臺中空間疊加分析生態(tài)壓力與生態(tài)承載力評價結(jié)果,即可評估規(guī)劃港口對圍填海生態(tài)適宜閾值及其空間分布范圍產(chǎn)生的影響情況.

2.3.2 環(huán)境承載力影響評價 規(guī)劃港口近岸海域水環(huán)境(剩余)容量現(xiàn)狀評價,可明晰海域水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀與水環(huán)境功能區(qū)劃水質(zhì)要求標準存在差距,明確評估海域不同污染物水環(huán)境容量及其空間分布格局;而基于港口總體規(guī)劃的海域水環(huán)境污染壓力評估,則從規(guī)劃港口類型、吞吐規(guī)模等方面確定了污染物排放類型及其排放量;綜合評估海域水動力特征等,可評估規(guī)劃港口污染物排放對海域水環(huán)境容量的影響情況.

2.3.3 生態(tài)系統(tǒng)承載力影響評價 海岸帶物種及生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)承載力評價,確定了規(guī)劃港口所在海岸帶重要生態(tài)系統(tǒng)及物種可持續(xù)生存、繁衍的適宜生境在陸域、潮間帶和潮下帶的空間分布格局、占地范圍和規(guī)模;而基于港口總體規(guī)劃的生態(tài)系統(tǒng)壓力評估則確定規(guī)劃港口陸域、水域用地空間占地范圍和規(guī)模;在 GIS技術(shù)平臺中疊加分析壓力與承載力,可評估、分析規(guī)劃對陸域、潮間帶和潮下帶重要生態(tài)系統(tǒng)及物種適宜生境的占用、改變及其對生境質(zhì)量影響程度和空間格局.

3 結(jié)語

生態(tài)承載力環(huán)評是以可持續(xù)發(fā)展為目的優(yōu)化調(diào)整項目規(guī)劃方案的重要參考依據(jù),但長期以來我國現(xiàn)有環(huán)評技術(shù)標準體系中生態(tài)承載力環(huán)評技術(shù)方法側(cè)重于區(qū)域性、總體性資源環(huán)境承載力與人類經(jīng)濟社會活動壓力之間的對立關(guān)系評價,用于項目規(guī)劃環(huán)評則針對性較弱、適用性不強,評價成果指導意義欠缺.

本文以沿海港口總體規(guī)劃生態(tài)承載力環(huán)評為例,從分析、評估規(guī)劃項目開發(fā)利用海岸帶資源環(huán)境產(chǎn)生的資源壓力、環(huán)境壓力和生態(tài)系統(tǒng)壓力類型、規(guī)模強度和空間格局出發(fā),以3S技術(shù)為依托,在全面掌握規(guī)劃區(qū)范圍內(nèi)自然資源及生態(tài)環(huán)境背景數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,針對規(guī)劃項目產(chǎn)生的生態(tài)壓力類型逐項評估規(guī)劃區(qū)資源承載力、環(huán)境承載力和生態(tài)系統(tǒng)承載力,以此為前提在GIS軟件平臺中逐一疊加分析各項生態(tài)壓力與生態(tài)承載力,進而評估、預(yù)測項目規(guī)劃方案對規(guī)劃區(qū)生態(tài)承載力的影響情況.研究旨在為我國生態(tài)承載力規(guī)劃環(huán)評技術(shù)改革研究提供借鑒.

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Technical solutions for strategic environmental assessment on ecological carrying capacity-coastal ports master plan.

FAN Xiao-shan1,2, HE Ping1,2*, CHEN Fan3, HUANG Li-hua3(1.Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China；2.State Environment Protection Key Laboratory of Regional Eco-process and Function Assessment, Beijing 100012, China；3.Appraisal Center for Environment & Engineering, Ministry of Environmental Protection, Beijing 100012, China). China Environmental Science, 2017,37(5)：1971～1978

Ecological carrying capacity (ECC) evaluation provides important references for sustainable development of regional economy and society. However, the methods of conventional regional ECC evaluation do not include assessment on resource depletion or environmental effects of specific planning. Using the pressure (P) -state (S) -response (R) model, taking a coastal port master planning as an example, the technical solutions for strategic environmental assessment (SEA) of ECC on coastal port master plan was proposed. Based on the analysis results on natural resources, environmental carrying capacity and ecological risks of coastal port master plan of the coastal tidal, intertidal and sublittoral zones, the technical framework for SEA on coastal construction projects were established with detailed illustrations. The framework included carrying capacities of land resources in tidal zone, shoreline resources, and reclaiming land derived from sea in intertidal zone, as well as the water environmental carrying capacity of the offshore marine areas. The results can be used as scientific base for the sustainable use of coastal natural resources, and references for building new SEA system of ECC of project plans.

ports overall plan；strategic environmental assessment；ecological carrying capacity；coastal zone；technical solution

X82

A

1000-6923(2017)05-1971-08

范小杉(1976-),女,四川西充人,副研究員,博士,主要從事生態(tài)經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境管理領(lǐng)域研究工作.發(fā)表論文30余篇.

2016-10-09

國家環(huán)保公益性行業(yè)科研專項(201409100);國家自然科學基金資助項目(41501581)

* 責任作者, 研究員, heping@craes.org.cn