（生态学专业论文）上海生态敏感度评价研究.pdf

文摘 区域环境中出现敏感地带是自然条件和长期人类活动共同作用的结果，生 态敏感区( e c o l o g i c a ls e n s i t i v ea r e a ) 规划是城市生态分区的基础之，生态敏感 区建设是实现可持续发展的重要途径和保证。上海作为国际化大都市，其城市化 进程有目共睹，其城市区域土地利用方式的无序化和盲目性亦日益明显。在此情 况下，防止自然生态系统失衡和区域生态环境恶化已成为上海建设生态城市、保 证可持续发展必须解决的问题。 本研究在总结生态环境敏感性的概念的基础上，运用频度统计、理论分析、 专家咨询法设置、筛选因子。利用德尔非法( d e l p h i 法) 和层次分析法( a h p 法) ， 根据各因子对评价体系的影响程度形成判断矩阵，并通过计算最终得到各评价指 标及因子在评价体系中的权重，最终获得了包括压力因素、敏感性因素2 个二级 指标，土地敏感性，大气敏感性，生境敏感性等2 0 个三级指标在内的生态敏感 度评价指标体系。本研究在建立指标体系的同时，确定了敏感度评价方法。首先 以上海市域为对象，以上海市城市发展信息中心提供的2 0 0 0 年1 ：5 0 ，0 0 0 的航摄 彩红外遥感影像中能够判别的晟小地物类型为基本评价单元，生成基础数据库。 基于上述数据库，在g i s 技术的支持下，利用上述评价指标体系对上海市区域 敏感度进行定量评价，确定各基本单元标准化得分。通过加权计算得出各基本评 价单元的敏感度，最终建立了上海市域生态敏感度数据库。为各级政府部门进行 生态建设或区域经济发展规划提供咨询和参考，也为实行后期动态评价建立了平 台。 本研究通过分析上海市域内敏感度变化趋势，表明上海市敏感度呈现两个 特点：( 1 ) 由内向外呈同心圆式向外扩展。在中心城区和宝山、嘉定、浦东新区 等区域，“趋圆性”是敏感度高低分布的基本形式。由内向外向外扩展的同心圆 以主城区为核心，整个敏感区域的敏感度分布就象树的年轮一样，与城市发展同 步，可以从敏感度分布上明显看出城市发展影响的痕迹。( 2 ) 沿主要河流向两侧 呈梯度状扩展。这是由于河流具有潜在的高生态价值所决定的。由于河流对于城 市的特殊意义，造成河流沿岸敏感度普遍较高，并按照离河距离逐步递减。城市 对河流的影响并非单一地纵向推进，而是纵横交错地周期性发展，并往往在不同 时期由于城市发展方向、速度有所不同，造成同为河流沿岸，敏感度也不尽相同。 最后，本研究在定量评价的基础上，将上海市区域内的敏感度分为五个等级：低 敏感度、较低敏感度、中敏感度、较高敏感度、高敏感度。在此基础上，根据不 同等级敏感区域的分布特征提出相应的建设建议。 关键词：敏感性评价指标体系g i s 技术应用上海市域敏感度等级 a b s t r a c t t h eg e n e r a t i o no fe c o l o g i c a ls e n s i t i v ee n v i r o n m e n tb a s i c a l l yi s ae o n s e q u e n c eo ft h e i n t e r a c t i o nb e t w e e nt h en a t u r ea n dl o n g - t e r mh u m a na c t i v i t i e s t h e a p p r o p r i a t e d e s i g n o f e c o l o g i c a ls e n s i t i v ea r e ac o n t r i b u t e st h ef u n d a m e n t a ls i g n i f i c a n c et ot h eu r b a ne c o l o g y , a n da l s o a c t sa sa ni m p o r t a n tr o u t et os u s t a i nt h ec i t y sc o n t i n u o u sg r o w t h a sa ni n t e r n a t i o n a lm e t r o p o l i s ， s h a n g h a i u r b a n i z a t i o np r o c e s si sq u i t ep r e d o m i n a n t , b u ta tt h es a n l et i m e ，u n d e s i r a b l yb r i n g s f o r t ht h eb l i n du t i l i z a t i o no ft h ed o w n t o w na r e a g e n e r a l l y s p e a k i n g ，t op r e v e n tt h e n a t u r a l e c o l o g i c a ls y s t e m su n b a l a n c ea n dl o c a le n v i r o n m e n t a ld e t e r i o r a t i o nh a sb e e nw i d e l yr e c o g n i z e d a st h ek e yi s s u et ok e e p s h a n g h a i a sa n e c o l o g i c a lc i t y t h er e s e a r c hp r e s e n t e db yt h i sd i s s e r t a t i o nh a sf o c u s e do nt h es o l u t i o nf o ra b o v ep r o b l e m s f i r s t l yw eg e n e r a l i z e ds o m eb a s i cc o n c e p t sa b o u te c o l o g i c a ls e n s i t i v i t y , a n da f t e rt h a tw eu s e d t o o l sl i k et h ef r e q u e n c ys t a t i s t i c s ，t h e o r e t i c a la n a l y s i s ，e x p e r tc o n s u l t a n ta n d f i l t e r i n g i nt h i sw a y w ec o n s t r u c t e dt h ee v a l u a t i o ns y s t e mc o n s i s t e do fm o r et h a nt w e n t ys t a n d a r d si n e l u d i n gp r e s s u r e f a c t o r sa n ds e n s i t i v ef a c t o r s t h e nw eu t i l i z e dt h ed e l p h im e t h o da n da h p a n a l y t i c a lm e t h o dt o g e tam a t r i xf o rt h ee v a l u a t i o n a n dt h e nt h ef o l l o w i n gc a l c u l a t i o n t u r n e do u ta l lt h e s ee v a l u a t i o n s t a n d a r d sa n di n f l u e n t i a lf a c t o r s w e i g h t i n e s s a tl a s tw eb u i l tu pt h em o d e lt oe v a l u a t et h e e c o l o 罂c a la r e a ss e n s i t i v i t yp r o p e r l y a tt h es a m et i m et h er e m o t ei m a g eo f s h a n g h a ia r e ah a sb e e nc h o s e na st h em a i nd a t as o u r c e ， a n dt h e ne s t i m a t e db yt h eg i st e c h n o l o g y f i n a l l yad a t a b a s ef o rt h es h a n g h a ie c o l o 西c a l e n v i r o n m e n t ss e n s i t i v i t yc a m ei n t ob e i n gt op r o v i d et h es e r v i c eo f i n q u i r ya n di n - t i m ee v a l u a t i o n t h e nt h ed i s t r i b u t i o no ft h e s ea r e a so fd i f f e r e n ts e n s i t i v i t yi ns h a n 曲a lh a sb e e nc a r e f u l l y i n v e s t i g a t e d 。t h ed i s t r i b u t i o ns h o w st w oc h a r a c t e r i s t i c s ：d i s t r i b u t ei na r to r d e rs i n t c t t t r ef r o m t h e i n t e r i o rt oo u t s i d ea r e a i nt h em i d d l e p a r to fd o w n t o w n ，b a o s h a n , j i a d i n ga n dp u d o n g n e w d i s t r i c t ， t 1 1 i st r e n dw a sd o m i n a n tf o rt h e _ s e i l s i t i v i t yd i s t r i b u t i o n i tw a sl i k eac i r c l ec e n t e r e di nt h e d o w n t o w na n de x p a n df r o mt h ei n n e rt oo u t s i d e a n dw ec a ne a s i l y d i s t i n g u i s h t h a tt h i s d i s t r i b u t i o nc o i n c i d ew e l lw i mt h eu r b a nd e v e l o p m e n t t h ee x p a n s i o nf r o mt h em a i nr i v e r t o o r i g i n a t ea n dg r o wf r o mt h e r i v e r s i d ew a sac o n s e q u e n c eo ft h er i v e r s p o t e n t i a le c o l o g i c a l s i g n i f i c a n c e n o w a d a y st h ec i t y sd e v e l o p m e n th a dab i gi n f l u e n c eo nt h er i v e rd u et ot h ef i v e r s s i g n i f i c a n c eo nt h ec i t y , w h i c hr e s u l t e di n t oi t sh i g hl e v e lo fs e n s i t i v i t y h o w e v e r , t h ei n f l u e n c e f r o mt h ec i t yo nr i v e rw a sc y c l i ci n s t e a do fu n i d i r e c t a sar e s u l tt h es e n s i t i v i t yd i s t r i b u t i o nn e a r t h er i v e rb e c a m eh e t e r o g e n e o u sb e c a u s et h ec i t yd e v e l o p m e n th a dd i f f e r e n td i r e c t i o na n d s p e e da t d i f f e r e n ts t a g e s f i n a l l yt om a k et h er e s u l t se a s i e rt ob ed i f f e r e n t i a t e d t h es e n s i t i v i t i e si nt h e s h a n g h a id i s t r i c th a v eb e e ns o r t e di n t o f i v el e v e l si nt e r mo 1 0 w , m o d e r a t el o w , m e d i u m m o d e r a t eh i 曲a n dh i g hs e n s i t i v i t i e s w ea n a l y z e dt h ed i f f e r e n ta r e a ss p a t i a ld i s t r i b u t i o n ，a n dt h e n p r o p o s e dt h ea d v i c et oi m p r o v e i t sc o n d i t i o nb a s e do nt h a t k e y w o r d ：s e n s i t i v i t y , e v a l u a t i o nm o d e l ，g i st e c h n o l o g y , s h a n g h a i ，s e n s i t i v el e v e l 硕士学位论文评阅人、答辩委员会成员名单 学位申请者姓名李丽娜导师姓名、职称达良俊教授 学科专业生态学论文工作起讫日期 2 0 0 3 3 2 0 0 5 5 姓名职称工作单位备注 周秀佳教授上海中医药大学 论 文 张利权教授华东师范大学河口海岸研究所 评 阅 人 宋永昌教授华东师范大学环境科学系 论 周秀佳教授上海中医药大学 文 答 陈小勇教授华东师范大学环境科学系 辩 委由文辉教授华东师范大学环境科学系 员 会 李俊祥副教授华东师范大学环境科学系 成 员 答辩委员会秘书姓名、职称邓泓( 讲师)答辩日期 2 0 0 5 6 1 3 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说聪并表示谢意。 作者签名：日期： 学位论文授权使用声明 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版。有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆被查阅。有权将学位论文的内容编入有关数据库进 行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在 解密后适用本规定。 学位论文作者签名： 日期： 导师签名： 日期： 上海生态敏感度评价研究 第一章前言 人类的一切生产和生活既依赖于生态环境，同时又影响着生态环境的发展 变化。生态环境的质量在一定程度上影响着人们的生活质量和生产力发展水平， 因而保护生态环境就是保护生产力，改善生态环境就是发展生产力。虽然人们已 经意识到这一点，但伴随着城市化进程加快，城市区域土地利用方式的无序化和 盲目性仍日益明显，自然生态系统失衡和区域生态环境恶化在某些区域已经成为 阻碍现代城市可持续发展的主要因子【l 卅。因此，如何高效合理地利用城市区域 有限的土地资源、充分发挥自然生态系统的服务功能、维持区域生态系统健康， 成为当前城市化快速发展地区在国土规划和资源开发过程中必须解决的问题。为 此，世界各国在城市发展和建设上提出了新的思路和目标。许多现代化城市紧紧 围绕改善城市生态环境、增强城市可持续发展能力这一主题，把生态敏感区 ( e c o l o g i c a ls e n s i t i v ea r e a ) 规划作为城市生态分区的基础之一，把生态敏感区 建设作为实现这一目标的重要途径和保证【4 2 j 。 从科学研究的角度看，环境监测、模拟、评价和管理，在世界范围内是环 境学科发展的前沿领域，但直至目前尚无公认的和成熟的理论体系和技术方法， 仍需要不断的探索和发展。而区域生态敏感度的问题，则只是在最近一、二年内 才引起重视。区域生态敏感度研究其理论依托主要有景观生态学、城市生态学、 地理学、可持续发展的理论等，但目前理论研究还停留在定性层面，没有完整和 成型的评价体系和研究框架。方法研究方面，现代资源和环境的研究，许多发达 国家已从第一阶段的侧重调查、分类和制图，进入到第二阶段的侧重模拟、监测、 评价和管理【5 _ 9 】。方法论上有定性描述法、地理制图法、景观生态指数法、环境 指数法乃至美国国家环境保护局( e p a ) 的g a p 方法和美国及西方发达国家较 多采用的e m a p ( 环境管理认证计划) 方法等等，可谓方法多样，各有特色。在 技术上，由于计算机硬件技术和软件技术的飞速发展，3 s 技术的崛起和3 s 技术 与模型技术的结合，以及计算机数据库技术、局域网技术、英特网技术的兴起， 也给生态敏感度评价的发展提供了新的契机。但由于受到理论体系不成熟和方法 研究本身不成熟的制约，至今尚无一种完善并能针对城市这一人类高度集聚区的 生态敏感度评价方法。 从研究前沿的角度看，生态系统评估已经成为相关学科的前沿和热点研究 领域。国际上，e p a ( 美国环境保护总署) 的e m a p 项目，完成了像m i d d l e a r l a n t i c 区域环境评估研究等多个区域生态环境评估的典型案例，开创了区 域生态系统评估的先河并走在了该研究领域的前列。联合国环境规划署( u n e p ) 上海生态敏盛度评价研究 也于2 0 0 1 年6 月5 日启动了全球区域合作的千年生态系统评估项目。 从上海本身发展的角度看，作为一个高度国际化的大都市，上海的经济系 统全国第一，社会系统全国第二，但是在其发展进程中也引发了诸多生态问题， 因此生态环境系统全国第九。时至今日，为了改变生态环境薄弱的现状，上海市 提出要将近两千平方公里的土地建成城市森林。在这一上海生态环境的转折时 期，提出对上海市生态环境进行敏感度评价，以期在将来能为上海市生态功能区 划，新一轮生态城市建设提供依据和参考。 第二章国内外研究现状 第一节环境敏感区 1 环境敏感区的定义 刘洪滨等( 1 9 9 8 ) ( 9 】在介绍“英国的自然保护”时，指出环境敏感区 ( e n v i r o n m e n t a ls e n s i t i v ea r e a ) 建设起源于英国，是英国自然保护区八种类 型之一，多建立于1 9 8 7 1 9 8 8 年间，由农业部负责管理，农村委员会、自然保 护委员会、英国遗产委员会、北爱尔兰环境局参与规划。环境敏感区需具备的 条件是：对整个国家具有环境意义；具有特定方式的农业开发；改变其农牧耕 作方式已经或将对环境造成危害；是维持区域经济的持续稳定发展的必要条件。 f r e d e r i c ks t e i n e r ( 2 0 0 0 ) u o 等在s a np e d r o 上游灌溉区域环境敏感区的保护 研究中，认为开展环境敏感区的保护工作将有助于保持区域生物多样性。在美 国，环境敏感区一般指那些一旦被侵占将对人类产生危害的区域、维护这类区 域将有利于保护那些对人类有益的生态系统及其本身所包含的生态学价值，环 境敏感区还可以作为缓冲区域与那些被划定为更高级别的保护区相连。n d u b i s i 等( 1 9 9 5 ) f l l 】认为环境敏感区是指那些对本地生境或区域环境的生物多样性、土 壤、水体或其他自然资源的长期维持具有重要作用的景观要素或区域，包括野 生生物栖息地、悬崖、坡地、湿地以及重要的农业用地。 我国学者李团胜等( 1 9 9 9 ) 【1 2 】认为环境敏感区是对人类具有特殊价值或可 能发生天然灾害的地区，这些地区往往极易因人类的不当开发活动而导致环境 负效果，属脆弱地区。台湾学者认为环境敏感区也可认为是“高环境敏感度( h i 曲 e n v i r o n m e n t a ls e n s i t i v i t y ) ”的地区，其环境品质或资源亟需受到重视与适当的护 育( 张伯宇) 1 3 。 2 上海生态敏感度评价研究 2 环境敏感区的类型 李团胜等( 1 9 9 9 ) 【1 2 】依据环境敏感区的资源特征与功能差异，可将其分为 生态敏感区、文化敏感区、资源生产敏感区和天然灾害敏感区四大类型。对城 市区域来说，生态敏感区包括城市中的河流水系、滨水地区、山地丘陵、海滩、 特殊或稀有植物群落、部分野生动物栖息地等。文化景观敏感区指城市区域中 具有特殊或重要历史、文化价值的地区，如文物古迹、革命遗址等。资源生产 敏感区指有城市水源涵养、新鲜空气补充、土壤维护、野生动物繁殖功能的区 域。天然灾害敏感区包括城市可能发生洪患的滨水区、地质不稳定区、空气严 重污染区等。f r e d e r i c ks t e i n e r ( 2 0 0 0 ) 【1 0 】与上述李团胜等( 1 9 9 9 ) 1 2 j 的观点 相同，将环境敏感区划分为生态脆弱区、感知和文化脆弱区、自然资源脆弱区、 自然灾害脆弱区四类。张伯宇 1 3 】依据环境敏感区所具有的特性和功能属性将其 分为下列四类：灾害敏感区：包括崩塌敏感区、冲蚀严重区、地层下陷区、 海岸侵蚀区、强震敏感区、洪水敏感区等；生态敏感区：野生或特殊稀有动 植物栖息地、重要生态系统如沼泽、海岸湿地等；景观敏感区：重要的地形、 地质景观、动植物景观、文化景观等；生产性资源敏感区：重要矿产资源敏 感区、特定农业区、重要的自然能源如水力、地热等所在地、水资源保护区等。 第二节生态敏感区 1 生态敏感区的定义 房庆方等( 1 9 9 7 ) f 1 4 1 将生态敏感区定义为：对区域总体生态环境起决定性 作用的大型生态要素和生态实体，并指出其保护好坏决定了区域生态环境质量 高低。其主要特征是对较大的区域具有生态保护意义，一旦受到人为破坏将很 难有效恢复，也可是规划用来阻隔城市无序蔓延、防止城市居住环境恶化的非 城市化地区。徐福留等( 2 0 0 0 ) 【l5 】将生态敏感区特指为两种或两种以上不同生 态系统的结合部，是生态环境条件变化最激烈和最易出现生态问题的地区，也 是区域生态系统可持续发展及进行生态环境综合整治的关键地区。 在城市规划方面，骆惊( 2 0 0 0 ) 1 1 6 】指出城市生态敏感区和城市建设敏感区 是根据城市布局、功能发展和生态环境建设的要求，在城市区域范围内需控制 发展和保护的地区。第一次将房庆方提出的“用来阻隔城市无序蔓延、防止城 市居住环境恶化的非城市化地区”明确定义为建设敏感区。而邢忠( 2 0 0 1 ) 【j ” 将城市内的一些自然生态环境区因特殊的生态价值或地质地貌条件而不适于城 市建设的区域，特称为自然生态敏感区，它们具有抗干扰阈值低、生态因子相 上海生态敏感度评价研究 对脆弱的特点。 2 生态敏感区的类型 李团胜等( 1 9 9 9 ) 【1 2 1 、张伯宇1 1 3 1 认为生态敏感区类型包括河流水系、滨水 地区、山地丘陵、海滩、特殊或稀有植物群落、野生动物栖息地以及沼泽、海 岸湿地等重要生态系统。徐福留等( 2 0 0 0 ) f l 习则以青岛市城阳区为例，以区域 生态系统可持续发展为目标，确定了农田、水源地、海岸带及河岸带等主要生 态敏感区类型。 房庆方等( 1 9 9 7 ) 1 4 】、李耀松( 1 9 9 7 ) 在上述类型之外，将用来阻隔城 市无序蔓延、防止城市居住环境恶化的大片农田、果园、鱼塘、山丘保护区以 及城市片区之间的长期性控制用地，重要交通干线两侧的控制性长期非建设用 地也纳入了生态敏感区类型之中。 第三节生态脆弱区 1 生态脆弱区概念 生态脆弱性与敏感性概念相近，定义中有部分重叠，在此也将生态脆弱性 概念提出讨论，以便区分概念。生态环境脆弱性研究始于2 0 世纪8 0 年代对生态 过渡带( e c o t o n e ) 的探讨，之后许多学者在生态环境过渡带的基础上定义了生 态环境的脆弱。l 生( e e o l o g i c a lv u l n e r a b i l i t y ) 和脆弱生态环境。2 0 世纪6 0 年代的国 际生物学计戈r j ( i b p ) 、7 0 年代的人与生物圈计划( m a b ) 以及8 0 年代开始的地圈、 生物圈计j t j ( i g b p ) 都把生态脆弱性作为重要的研究领域。二十世纪七十年代初， 美国学者c l e m e n t s 认为生态环境脆弱性主要是在特定地理背景和人类活动影响 下，生态系统物质、能量分配不协调的产物，并由此提出了生态过渡带理论，之 后关于脆弱生态环境的研究便逐渐展开。1 9 7 2 年“联合国人类环境会议”在斯 德哥尔摩召开，这是世界各国政府代表第一次在一起讨论环境问题，会议通过了 人类环境宣言，并成立联合国环境小组开始协调国际环境监测活动。1 9 8 7 年 4 月“世界环境与发展委员会”发表了我们共同的未来报告，提出了“既满 足当代人的需要又不危及后代人满足其需求能力的”可持续发展的概念。1 9 8 9 年布达佩斯召开第七届s c o p e 会议上，重新确认了生态过渡区的概念，生态脆 弱环境领域的研究愈加活跃，如美国学者d a n i e l 等【l9 】探讨了荒漠生态系统的脆弱 问题、俄罗斯学者k o v s h a r 等【2 0 】研究了干旱环境生态脆弱问题等。2 0 0 0 年6 月 曰联合国启动了“新千年生态系统评估计划”( m a ) ，这极大地推动了生态系统 4 上海生态敏感度评价研究 评价的研究工作在全球的广泛开展。 我国对脆弱生态环境的研究起步较晚，1 9 9 6 年提出了“可持续发展纲要”、 2 0 0 0 年提出了“西部大开发战略”，对这方面的研究工作起到了很大的推动作用。 上述研究基本都是基于自然生态环境的，但是地球上人类的存在极大地影 响了周围环境，许多原本良好的生态环境在人类影响下，经长期的演化发展，才 处于脆弱状态，并不断朝恶化的方向发展 2 i j 。于是邓楠( 1 9 9 1 ) 等提出生态脆 弱地区是指那些自然生态破坏比较严重，且呈继续恶化的地区【2 ”。申元村( 1 9 9 2 ) 则认为，脆弱生态环境是生态稳定性差，生物组成和生产力波动较大，对人类生 活及突发性灾害反应敏感，自然环境易于向不利于人类利用方向演替的一类自然 环境【2 。周劲松( 1 9 9 7 ) 认为生态系统的脆弱性指生态系统在一定机制作用下， 容易由一种状态演变成另外一种状态，变化后又缺乏恢复到初始状态的能力p j 。 在这些研究的基础上，黄益斌( 1 9 9 9 ) 年指出生态脆弱性的一般属性为：范围的 区域性、导因的自然性、类型的单一性、变迁的长期性、经济的滞后性等【2 5 j 。 综合前辈的研究成果，2 0 0 1 年刘燕华等对脆弱性概念的由来及生态环境脆弱性 目前研究的进展进行了较全面的综述。他们认为生态脆弱性是景观或生态系统的 特定时空尺度上相对于干扰而具有的敏感反应和恢复状态，它是生态系统的固有 属性在干扰作用下的表现【2 6 1 ：2 0 0 2 年冉圣宏等进一步对生态脆弱区进行了定义： 生态脆弱区是那些对环境因素的改变反应敏感、生态稳定性较差，在自然因素和 人类活动的影响下，生态环境易于向不利于人类利用的方向发展，并且在现有的 经济水平和技术条件下，这样负向发展的趋势不能得到有效遏止的区域【2 ”。 综合国内外观点，生态脆弱性定义为：是生态系统在特定时空尺度相对于 外界干扰所具有的敏感反应和自我恢复能力，是生态系统的固有属性。由此可见， 敏感性是脆弱性必不可分的组成部分，脆弱性是敏感性和自我恢复能力叠加的结 果。 2 生态脆弱性评价内容 生态脆弱性评价以环境评价为基础，是生态评价的重要内容之一。近年来， 国内外对脆弱生态环境展开了深入而广泛的研究【2 8 】。生态脆弱性研究起步比较 晚，是环境科学学领域中一个较为薄弱的环节，研究主要集中在定性描述方面， 其区域响应和动力机制等是近年来的研究热点。生态脆弱性研究在全球变化研究 中占据重要地位，主要包括生态脆弱带、脆弱化与脆弱度三个方面的研究内容。 由于对象的复杂性以及量化分析比较困难，生态脆弱性研究总是较多地依 赖于概念定义和定性分析，很少具有实证定量研究的性质。目前对脆弱度的定量 化研究处于探索阶段，尚无准确而又公认的脆弱度评价模型可资借鉴。国内外生 上海生态敏感度评价研究 态脆弱性研究己有很多成果，国内己有一些衡量生态脆弱度的方法和生态脆弱度 的定量计算公式【2 ”。我国已有的衡量生态脆弱性的方法，在理论研究和实践中 均具有十分重要的意义。目前我国已有的脆弱度评价研究及其方法主要有：牛文 元用集合论和“信息度量”两种方法计算生态脆弱性口2 ；吕昌河等以农业发展 水平为主要依据，并选取农业指标，对我国生态环境脆弱区的脆弱程度进行定量 分析 _ ” ；薛纪渝等将扰动因子定为行，环境要素定为列，建立交叉影响矩阵， 并提出五级脆弱度等级，计算任何己知环境参数的脆弱度 ” ；刘燕华采用主导 因素、承载背景和区域脆弱承受能力三种要素结合进行脆弱度分析 26 ；赵跃龙 等采用综合评价法与分类评价法相结合评价生态环境的脆弱度【3 8 】 第四节。广义生态敏感区 1 广义生态敏感区的定义 达良俊等【4 2 j 认为环境敏感区是一个内涵及外延较广的概念，生态敏感区则 为环境敏感区四大类型之一：其包括两方面：一为自然生态类型，可认为是狭 义生态敏感区。另为包括用于阻隔城市无序发展、防止城市环境恶化的长期控 制、非建设用地类型。他们在以自然生态系统为主要对象的狭义生态敏感区定 义的基础上，将用于阻隔城市无序发展、防止城市环境恶化的控制性长期非建 设用地以及用于资源储备的区域也纳入其中，提出“广义生态敏感区”的概念。 具体定义如下：对整个城市区域具有生态环境意义的生态要素或实体，在人为 干扰下自我恢复能力较差，其改变将对城市生态环境产生影响，需要加以控制 或保护的区域；也包括用来分割城市组团、防止城市无序蔓延的地带以及作为 城市可持续发展资源储备的区域。 2 广义生态敏感区的类型 在前述广义生态敏感区定义的基础上，结合在实际规划的应用，达良俊等 将生态敏感区按其所具有的功能属性以及对周边的影响作用，兼顾自然特征、 土地利用性质划分为以下5 种类型： 自然保护型 自然保护型生态敏感区指本身自然度高，一旦受到干扰不易恢复，需要加 以保护的自然区域。主要包括森林山体、河流水系、沼泽、海岸湿地；野生或 特殊稀有动植物栖息地；河岸带、海岸带等生态交错区( e c o t a n ) ；生态风景区、 自然景观旅游区等重要的生态系统。 6 上海生态敏感度评价研究 环境改善型 环境改善型生态敏感区对周边乃至整个区域的生态环境具有调节改善的作 用，主要包括公园、城市绿地、城市森林等。 用地控制型 用地控制型生态敏感区是用以控制城区向外无限扩张蔓延，防止城市无序 发展的带状、环状以及块状区域。主要包括重要交通干线两侧的控制用地；城 市功能性片区间的长期控制用地等非建设用地。 污染影响型 污染影响型生态敏感区是指一旦管理或治理不善，将有可能会对其周边甚 至整个区域的生态环境造成危害的区域。主要包括污染型工业区、污灌区、垃 圾填埋场等。 资源储备型 资源储备型生态敏感区指用于土地资源储备和后续利用的区域，主要指城 郊的农田、水源地、大型水库、矿产资源区、地热区等。 小结： 综上所述，敏感区研究存在如下一些问题：对敏感区内涵的理解存在一 定程度的差异。由于目的和角度不同，不同学者或各国政策法规中所提出的敏 感区概念不尽一致，造成一定程度的片面性和局限性，使得研究结果无法通用 或进行对比【4 2 “】。造成基于这些不同定义产生的研究结果可比性羞，推广价值 低。指标参数确定没有充分考虑指标的易获性和精练性，或指标体系和计算 太繁琐，从而可操作性差；或是指标的选取不能够很好地体现环境系统的整体 性和动态性特征，在反映生态敏感度地域分异规律方面缺乏直观性：各指标权 重的赋值要么较主观，要么完全按数学方法计算，灵活性差，研究结果往往偏 离实际。这些方法虽为生态敏感度的定量研究提供了重要的理论依据和方法论 基础，但还不尽完善。为了便于在城市生态功能分区及规划中的有效应用，有 必要确定一个应用范围较广的生态敏感性定义和敏感度评价指标体系。 因此，本研究中生态敏感性的定义为：生态环境对外界压力的灵敏程度， 是生态系统的一种本质属性。同时需要着重指出的是，虽然生态环境敏感性是 种本质属性，但即使是极为不良的本质也只决定了敏感生态环境存在的可能性， 而引爆这种敏感性造成危害的原因则是人类的活动。并不是环境具有生态敏感 性，就属于环境敏感区。因为生态环境不仅可以通过人类的合理调节和建设而得 到改良，而且其自身也有自我调节和修复功能【3 8 l ，有些环境虽然敏感性高，但 是外界压力小，敏感度并不高，不需要特别保护。只是当生态敏感性和人为或自 7 上海生态敏感度评价研究 然的不利影响结合在一起，才导致生态敏感区的出现。因此可以认为生态敏感度 是由生态环境的灵敏程度和外界压力的大小共同决定的。生态敏感区是指在自然 压力和人为压力的共同作用下，本身的敏感度达到一定水平的区域。 第三章生态敏感度指标体系构建 指标体系，是指直接反映各个元素的不同属性特征的指标( 可度量参数) 按 隶属关系和层次原则而组成的有序集合。科学合理的指标体系既是对敏感度进行 度量的依据和标准，又是下一步编制敏感区建设规划、确定规划目标的基础和前 提。指标体系的构造过程可分为四个环节，理论准备、指标体系初选、指标体系 完成、指标体系应用【4 3 4 9 1 。 1 ) 理论准备 指对所建立指标体系的评价对象具有一定的专业知识，针对本文，建立生 态敏感度指标体系则是需要环境等相关专业的知识。通过区别相近或容易模糊的 概念，确定定义，必要时加以重新定义。 2 ) 指标体系的初选 采用分析法与综合法相结合的方法。初选的评价指标可允许重复，只求全 而不求优。分析法即将综合评价指标体系的度量对象和度量目标按照定义划分成 若干不同组成部分或不同侧面即子系统，并逐步细分( 即形成各级子系统及功能 模块) 。综合法是指对己存在的一些指标群按一定的标准进行聚类，使之体系化 的一种构造指标体系的方法，即在己有指标体系的基础上，做进一步的归类整理， 使之条理化之后而成的。 在建立本文的指标体系时，主要以分析法为主。明确指标体系度量的对象， 确定要从哪些方面评价生态敏感度，将所要定义划分为几个不同的侧面，并逐步 细分到具体的指标。在分折法的基础上，辅助以综合法，对现有的指标体系进行 分析比较，参照指标体系中所采用的指标进行总结归纳。 3 ) 指标体系的完成 通过功能聚合将评价同一侧面或同一目标的单项指标放在一个模块内，而 将不同评价目标的指标放在不同的模块之中。相关度聚合则指将彼此相关程度或 相似程度高的评价指标聚在一个模块之中，而将不太相似的指标放在不同模块 中。 4 ) 指标体系的应用 根据所建立的指标体系，对实际对象进行综合评价，从而确定所建指标体 系的实用性。 上海生态敏感度评价研究 在实际应用中，本文为满足评价因素的科学性和完备性，采用频度统计、 理论分析、专家咨询等方法设置、筛选因子。频度统计法是对目前相关研究的报 告、论文进行频度统计，选择那些使用频率较高的因子；理论分析法是对区域敏 感性的内涵、特征进行分析综合，选择那些具有重要意义或将引发敏感性的因子； 专家咨询法是在初步提出评价因素体系的基础上，征询有关专家的意见，对因子 进行调整。为保证评价体系实用性，在确定评价因子的基础上，利用德尔菲法， 征询专家意见，对指标进行权重赋分，得到具体评价指标体系。流程见下图。 第一节。建立指标体系的原则 城市是一个结构形态复杂的庞大系统，影响敏感度的因子多而庞杂，不确 定因素作用显著，仅凭几个指标不足以反映城市敏感度的总体特征，而将与敏感 度有关的所有指标选出又会因指标过多过细增加资料的获取和描述分析的难度， 既无必要更不可能。为使构建的指标体系粗而不失描述分析的重要内容，细而不 失建模和运算的可能性，在构建城市敏感度指标体系时应遵循以下几个原则f 9 2 - 9 5 1 科学性原则 科学性是我们进行一切研究工作所必须遵循的原则。本论文在建立指标体 系的过程中，无论是在进行构建指标体系的框架、选取指标因子还是制定指标标 准值等方面都是以科学的理论为依据，指标因子具有一定的科学内涵，定义准确， 能够明确的度量和反映情况。其他工作者也可以利用所建的指标体系进行重复评 价，并能得出正确的结论， 上海生态敏感度评价研究 2 客观性原则 指标体系一定要建立在对客观分析的基础上。同时要保证数据的可靠性、 准确性以及处理方式的科学性。最后，指标的物理意义必须明确，分析、统计和 计算方法要规范。 3 可操作性原则 可操作性是指评价指标的内容可以通过实际工作比较方便地获取和实现 的。指标体系应是简明性与复杂性的统一。过于简单不能反映评价区域的整体特 征，对结果的精度产生影响。过于复杂则使工作量加大，不利于评价工作的开展、 如何把握好简明性和复杂性的尺度是实际工作的难点之一。通常人们为了追求对 环境全面、系统地描述，往往选择了较多的指标；多指标的情况下，不但指标之 间可能在内涵上存在重叠、交叉，而且，可操作性较差，对问题的解决并无好处。 因此，指标体系应在保证精度的前提下难易适中，有利于应用。 4 主导性原则 在影响生态敏感度所有的因素中，有些因素是主导因素，对敏感度起主导 作用：有些因素是次要因素，对敏感度的影响不是很大。指标体系的建立必须要 有代表性，选择对环境起主导作用的指标，剔除次要指标，以保证指标的可操作 性和可实现性。 5 系统性原则 生态环境是一个复杂的系统，影响因素不是独立存在的，许多甚至互相依 赖或重叠。因此，指标体系应尽可能全面、系统地反映生态敏感度状况，符合生 态敏感度评价的目标内涵，但也要避免指标之间的重叠。评价目标与指标必须有 机地联系起来组成一个层次分明的接体。 6 动态性与静态性结合的原则 生态环境是不断发展变化的，是动态与静态的统一。所以指标体系也应是 动态与静态的统一，即要反映城市压力现状的指标，也要反映城市的发展过程可 能造成敏感区域的指标，做到动态性与静态性相结合。 i o 上海生态敏感度评价研究 第二节生态敏感度评价指标的选取 城市所处的地理位置、地质条件、气候条件和人为影响程度构成了城市特 有的环境。不同城市由于环境不同，其所可能发生的敏感度和区域都会有所不同； 而城市敏感度评价的直接作用对象是城市，只有针对城市实际的环境，分析各种 影响因子，才能有的放矢地根据各种压力可能对环境造成的敏感状况有所判断， 及时采取补偿措施，才能达到缓解的目的 4 9 】。 造成生态敏感性差异的因素可归纳为自然因素和人为因素两大类。自然因 素包括基质、动能两大因素。基质因素主要由地质构造、地貌特征、地表组成物 质、生物群体类型等因子构成，是生态环境构成的物质基础；动能因素主要由气 候敏感因子构成，是生态环境形成演替的能量基础。自然因素造成的敏感性主要 是指自然环境的变化，导致某一系统的生态平衡遭受破坏，从而使系统朝着不利 的方向发展。其敏感因子包括地质敏感因子：地质敏感因子通常包括地质断裂 构造带。构造断裂作用的发生往往导致地貌格局和地表形态变化，从而导致生态 环境急剧变化，最终促进敏感生态环境的形成。地貌敏感因子：地貌敏感因子 主要有石灰岩山地丘陵( 容易导致石化1 、山地陡坡不稳定风化壳( 容易导致滑坡泥 石流的发生) 、山地薄土层粗骨质阳坡、垂直节理发育的深厚母质( 或风化壳) 山体 ( 容易引起重力侵蚀崩塌) 、滨河滨湖滨海沙积地貌等等。这些地貌因子属性及地 貌过程，均容易造成敏感生态环境的形成与演替 3 7 - 4 2 】。 人为因素造成的敏感性是由于人类生存发展离不开资源和环境，人类一方 面通过资源的开发获得物质和环境建设来改善生态环境；另一方面，资源和环境 又以自身的质量、数量分布制约人类的生存发展，形成彼此共生、相互关连的关 系，自始至终处于动态平衡之中，而人类活动则处于这种关系的主导地位。如果 人类活动与资源环境承载能力及再生能力协调，则生态环境处于良性演替，如果 人类不合理开发利用，生态环境将会逆向演替，并将导致敏感生态环境的产生。 因此人为因素造成的敏感性是指造成自然系统敏感的压力来自于人类各种社会、 经济活动。其表现形式主要是人类对环境资源的不合理开发利用，如过度垦殖、 过度开采地下水、不合理灌溉、污染物排放等，以及人口过度膨胀而远远超出生 态环境的承载能力等【3 7 啦】。 与此同时，由定义可知生态敏感度是由生态环境的灵敏程度和外界压力的 大小共同决定的。因此本评价指标体系中将敏感性分为对自然压力的敏感性和对 人为压力的敏感性两类。将外界压力分为自然因素造成的压力和人为因素造成的 压力两类。 自然因素造成的敏感性重要包括生态系统对热带气旋的敏感、对洪涝灾害 上海生志敏感度评价研究 的敏感、对地面沉降的敏感。人为因素造成的生态敏感性是指造成自然系统敏感 的压力来自于人类社会、经济活动。因此在本研