兰州新区建设用地生态潜力和生态阻力分析

兰州新区建设用地生态潜力和生态阻力分析

1土地生态适宜性评价的现状及问题评估土地利用率是否合理，取决于土地利用率和土地自然特征，以及最终的自然生态目标是否和谐统一。城市建设用地作为开发区建设的关键点,对区域生态环境的影响具有不可逆性。不合理的建设用地开发,会极大地影响开发区土地的生态环境,造成难以挽回的恶果。针对中国城市建设用地开发利用中所出现的各种土地闲置浪费、生态环境质量急剧下降等问题,国家“十一五”规划和建设部2006年出台的最新的城市规划编制办法都对在城市规划中进行城市建设用地的生态适宜性评价给予了很高重视。因而,分析建设用地开发的生态要求,评价区域建设用地开发利用的适宜性、确定其环境制约因素,可以为区域建设用地寻求最佳的开发方式和规划方案。兰州新区是国家战略要求及兰州市自身开拓发展空间、迎接新世纪大发展的背景下的产物。它承担着带动兰州市经济发展、促进兰州成为西北地区经济增长极、实现兰州社会经济跨越式发展的重任。然而,由于地处陇西黄土高原的西北部,位于青藏高原、蒙古高原和黄土高原的交汇地,结构脆弱、生物量低及沟壑纵横的地貌和气候干旱少雨的生态环境特征明显,开发建设的生态环境制约因素较多。所以,开展兰州新区建设用地生态适宜性评价,探明其开发建设的环境制约因素,确保兰州新区建设与开发的合理性显得十分迫切而重要。当前,国内针对土地生态适宜性评价的成果丰硕,在土地生态适宜性评价的研究方法和评价因子权重确定等方面取得了突出成就。目前的土地生态适宜性评价主要是在生态敏感性分析、城镇土地评估、居住区评价等方面得到了广泛应用。不同于其他建设用地适宜性评价,开发区建设用地适宜性评价是限定在一定区域内,通过调查收集和分析自然环境要素,按照规划和建设的需要,综合考虑开发区土地在工程技术、生态环境、社会经济效益等方面的影响,对开发区土地条件进行综合评价,以确定土地对开发区建设用途的适用程度。因而,开发区建设用地适宜性评价在方法上要求能全面展示开发区建设用地开发的优劣,即建设用地开发的可行性与限制性。而当前针对城市建设用地土地生态适宜性评价的研究十分匮乏。根据相关研究,1990年至2007年5月,在维普《中文科技期刊数据库》(全文版)中搜索关键词为“适宜性评价”的文章共计281篇,其中把生态适宜性评价方法运用于城市建设用地的只有6篇。而有关开发区城市建设用地土地生态适宜性评价的研究则少之又少。本文以兰州新区为对象,选择相应的生态适宜性评价指标,采用特尔菲法、层次分析、因子加权评分法等分析方法,结合GIS技术,综合分析兰州新区建设用地开发的潜力和阻力因子,对兰州新区建设用地的生态适宜性展开研究,以期为兰州新区的开发建设提供参考。2兰州新区基本情况兰州新区位于陇西黄土高原的西北部,是青藏高原、蒙古高原和黄土高原的交汇地,也是祁连山脉东延余脉插入陇西盆地的交错地带,兰州新区规划范围涉及永登、皋兰2县,中川镇、秦川镇、上川镇、树屏镇、西岔镇和水阜乡6乡(镇、街道办),73个行政村,规划总面积806km2(图1)。截至2008年,兰州新区总人口约15万,其中城镇人口20818,农村人口约13万。区内大部分地区被第四纪的松散沉积物———黄土覆盖,属黄土高原丘陵地貌类型,平川、梁峁、沟壑及河谷地貌发育,新区地形开阔,地势平坦。土地利用类型多样,农用地比重大,且以耕地为主,耕地占兰州新区总面积的44.52%。年平均气温6.9℃,年降水量300~350mm,为典型的温带半干旱大陆性气候。3数据处理方法本研究的基础数据源为2010年兰州市土地利用现状数据,其他生态限制因素和潜力因素数据具体来源可参看表1。整体数据处理均在ArcGIS9.3软件中进行。通过对DEM进行空间分析,提取出兰州坡度、海拔和地形起伏度;交通数据主要从2010年兰州市土地利用现状数据中提取获得,然后将提取的兰州新区公路用地由面数据转为线数据,最后通过缓冲区分析将交通分为方便、较方便、勉强方便和不方便4个级别。4评价生态适宜性目前用于生态适宜性评价的主要方法有AHP法、网络GIS法、权重修正法、突变级数法,最为常用的基本模型是权重修正法,其基本公式如下:式中:P为诸因素在单元内对土地适宜性的综合反映;n为土地适宜性评价因素的总数;Wi为权重;Fi为某因素在单元内表现出的适宜性优劣度。由于权重修正法无论是在应用上,还是方法本身的成熟度上均领先于其他方法,因此本研究采用权重修正法对兰州新区建设用地的生态适宜性进行评价研究。此外,考虑到各评价因子对建设用地开发的作用可分为限制作用和推动作用,若将二者统一考虑,则难以区分潜力因子和阻力因子对建设用地开发的不同作用与影响。故借鉴环境经济学中的损益分析法,把建设用地开发的影响因素分开为生态潜力和生态阻力。则建设用地开发的生态适宜性便可看作为生态潜力和生态阻力的差值,即可将公式(1)修正为:式中:E为生态适宜性级别;n为土地适宜性潜力因素(或阻力因素)的总数;Wai为生态潜力的权重;Fai为生态潜力在单元内表现出的适宜性优劣度;Wbi为生态阻力的权重;Fbi为生态阻力在单元内表现出的适宜性优劣度。5选择和权重确定因素的选择5.1评价因子的选取影响建设用地生态适宜性的主要因素包括自然因素和社会因素两大类。自然因素主要包括地形条件、地质状况与环境质量状况等,社会经济因素包括交通条件和区位条件等。这些因素相互联系、作用,共同影响、决定土地作为建设用地用途的生态适宜性及其程度。研究实践证明,没必要将每一个项目都选作评价因子,只需从诸多因子中选取少数几个能够真实全面反映影响建设用地生态适宜性的评价因子即可。因此,建设用地生态适宜性评价的关键就是根据区域的实际情况合理选择起主导限制或促进作用,而且比较稳定、可量化表示的参评因子。考虑评价的目的、研究区开发规划、土地利用总体规划等各方面的要求和限制因素,结合兰州新区的自然条件、社会条件、经济状况等各方面的综合调查情况,同时依据《中华人民共和国城市规划法》和《中华人民共和国土地管理法》等相关法律文件,遵循综合分析与主导因素相结合、实用性、动态性、因地制宜和可计量等工作原则,在与专家交流反复论证筛选、经过综合分析后,选取5方面的9个因子作为评价因子。然后依据各指标所属的类别性质不同,将所选指标总体可划分为自然、社会、经济三大类,细分为地质、土壤、交通、区位、地形以及土地利用现状等条件。在此基础上,通过对概念间的相互关系、逻辑归属和重要性级别等的分析,建立层次结构,将土地适宜性等级作为目标层,把影响土地适宜性等级的因素作为准则层,再把影响准则层中各元素的因素作为指标层(图2)。5.2评价因子权重的确定进行土地生态适宜性评价的基本思路为多因素综合评判法,即通过选择与评价目标有密切联系的若干指标因素,运用适当的数学模式将各指标标准化处理后合成为一个综合指标,最终根据该指标值的大小划分评价单元等级。由于各因子对特定用地适宜性的影响程度不同,要对土地利用进行定量的综合评价,除了选择正确的评价指标外,还必须确定各指标在整个指标体系中的相对重要性,即各指标的权重。合理确定权重常常是这些评价过程中一个十分重要的环节。确定权重的方法主要有主观赋权法和数学方法。主观赋权法,指基于决策者的知识经验或偏好,通过按重要性程度对各指标进行比较、赋值和计算得出其权重的方法。对于主观赋权法的研究,目前已取得的主要成果有层次分析法、专家咨询法、环比评分法、最小平方和法、二项系数法、比较矩阵法重要性排序法等。目前,较常用的是主观赋权中的专家咨询法。在确定权值时,应根据具体情况选择合适的定权方法,使确定的权值更具科学性。因此,针对各类用地的实际情况,在进行兰州新区土地适宜性分析的因子权重确定过程中,采用了经验专家咨询法,然后根据有关资料和实际情况作适当的调整。各种土地利用类型评价因子权重确定结果见表2、3。6结果与分析6.1级区数量选取分析图3和表4可知,兰州新区生态潜力总体以一级为主,总面积为30298.35hm2,占新区总面积的37.95%;二级次之,总面积为19451.59hm2,占新区总面积24.13%;三级和四级区所占比重较小,分别为19.54%和18.73%。就各潜力级的空间分布而言,一级潜力区集中分布在盆地和部分沟谷的平坦地带,二级潜力区多位于盆地和沟谷与山地的过渡地带,而三级和四级潜力区则聚集分布在山地丘陵区。从生态潜力评价的各因素方面考虑,盆地和沟谷的平坦地带多为乡镇中心的所在地,交通设施相对齐备且已进行了部分建设,因此具备良好的潜力。此外,新区内部盆地和沟谷的平坦地带所占比例明显大于山地,所以一级和二级潜力区的面积明显大于三级和四级潜力区。相反,三级和四级潜力区由于多位于山地丘陵区,既无交通路线又非人口聚集中心又兼山区并非兰州新区的优势地类,故潜力低且所占比重小。6.2土地开发成本过高兰州新区内对建设用地产生较大生态阻力的一级和二级阻力区,其在地形和地质条件上主要表现为坡度较大,地层岩性多为第四系上更新统马兰黄土,土层厚且湿陷性大,常有严重的冲沟、滑坡、崩塌等不良地质现象。该部分地区的空间分布表现得十分集中,多分布在新区周边山地(图3),而且在兰州新区内占有相当大的比重,总面积达32889.21hm2,占新区总面积的40.8%(表5)。这部分区域土地若作为建设用地开发,需对土地现状进行工程整治,但如此则会因工程花费巨大而导致开发成本大幅度增加。但从新区整体来看,生态阻力较小的区域所占比重远大于生态阻力大的区域,且尤以四级阻力区面积最大,高达35500.8hm2,占新区总面积的44.04%(表5),这也就意味着兰州新区进行建设用地开发的生态阻力总体较小。6.3建设用地等级适宜区综合生态阻力和生态潜力的分析评价结果,将其代入公式(2),若E<0则表示生态阻力大于生态潜力,生态适宜性级别为不适宜;若E>0则采用自然断点法将研究区建设用地的生态适宜性分为:一级适宜、二级适宜、三级适宜(图3)。由表6可知,兰州新区可作为建设用地开发的一级区面积所占比重最大,为39425.91hm2,占新区总面积的48.91%,该部分总体均为生态潜力最大且生态阻力最小的区域。因此这类区域的土地是最为适宜于建设用地的大规模集聚开发,是建设用地选址的首选区域;三级适宜区面积最小,仅为6513.2hm2,占新区总面积的8.08%,此类级别的土地,建设用地开发的自然和社会经济条件均尚不成熟,只有个别地区具备一定的开发利用条件,可以进行适度开发;其他如二级适宜区、不适宜区也占到相当大的比例。其中,不适宜区面积达到24839.73hm2,为新区总面积的30.82%,数量可观。不适宜区由于其所在区域的工程地质、地形等自然条件的限制,导致其进行建设用地开发的难度和成本投资都十分巨大,因此只适宜于实施一些生态恢复工程和环境保护工程建设。二级适宜区面积虽相对较小,但也占到研究区总面积的12.19%。这部分地区的土地资源条件虽不及一级适宜区,但也可作为建设用地进行相应规模的开发,可定位为一级适宜区的良好补充。6.4集中建设区的发展定位根据兰州新区生态适宜性评价结果所限定的建设用地生态适宜性范围和特点,同时结合兰州新区发展规划、土地利用总体规划等,从开发区建设用地生态适宜性的角度可以把兰州新区划分为集中建设区、重点开发区、限制建设区和禁止建设区,分别对应于建设用地生态适宜性评价中的一级适宜、二级适宜、三级适宜和不适宜。在此基础上提出不同用途分区下土地利用的方式与策略。(1)集中建设区。该区域主体位于秦王川盆地的核心地带,开阔平坦,坡度和缓且地形起伏度较小,工程地质条件优越,地质灾害不发育,是建设用地的理想场所。此外,这部分地区为当前新区人口和经济活动的聚集中心,再加上靠近中川机场的交通优势,具备进行大规模开发建设的社会经济基础。因此,集中建设区的发展定位应为:通过凝聚优势,引导生产要素在新区集聚,使得产业集聚形成规模,从而推动建设用地组团式发展,既不侵占周边生态环境绿化用地又能满足产业发展用地,实现土地的最高效率使用。(2)重点开发区。重点开发区多分布在集中建设区的外沿,少部分包容在集中建设区内。区内地貌以盆地和沟谷为主,虽土层具有湿陷性以及有轻微的冲沟等地质灾害发生,但采取工程措施后仍可作为建设用地。另外,靠近新区发展中心的优越区位可使得其作为集中建设区的良好补充。所以,重点开发区的土地利用应围绕集中建设区的发展需要,与集中建设区形成良好的互补或者是合作关系,避免土地过度开发利用,为承接集中建设区的产业分流留足备用地,同时积极引导人口和经济合理聚集。(3)限制建设区。限制建设区,即三级适宜区,虽具备一定建设潜力,但潜力很小。该区域多处在山地与盆地或沟谷的过渡地带,地形起伏度较大,工程地质条件较为一般,如若进行建设用地开发,则投资成本巨大,经济效益安全性不高。故限制建设区应结合自身所在区域的水土条件、地形条件和土壤条件等,宜林则林,宜牧则牧,宜耕则耕。但在建设用地开发条件具备的部分地区,如区位优势明显、交通便捷度高等的区域可以在进行各类整治后,作为建设用地适度集中开发。(4)禁止建设区。禁止建设区大都位于坡度较陡,地形复杂的山区,这些区域地层岩性多为第四系上更新统马兰黄土,土层厚且湿陷性大,常有严重的冲沟、滑坡、崩塌等不良地质现象,采取工程措施花费巨大。而且,在这些地区进行建设开发,必然会对区域生态环境保护造成巨大压力,因此一般不能进行各类工程建设。所以,对于禁止建设区只能进行一些生态恢复工程如造林、种草等活动。另外,针对该区域现有的居民点和其他建设用地应实施生态移民和拆迁。7土地适宜性评价方法的提出兰州新区生态潜力总体以一级为主,二级次之,三级和四级区所占比重较小。据此可知,兰州新区可作为建设用地开发的土地潜力较大。从新区整体来看,生态阻力较小的区域所占比重远大于生态阻力大的区域,所以兰州新区进行建设用地开发的生态阻力较小。兰州新区可作为建设用地开发的一级区面积所占比重最大,为39425.91hm2,占新区总面积的48.91%;三级适宜区面积最小,仅为6513.2hm2,占新区总面积的8.08%;其他如二级适宜区、不适宜区也占到相当大的比例。其中,不适宜区面积达到24839.73hm2,为新区总面积的30.82%,数量可观。二级适宜区面积虽相对较小,但也占到研究区总面积的12.19%。结合兰州新区发展规划、土地利用总体规划等,对应于生态适宜性评价结果,兰州新区土地利用可划分为集中建设区、重点开发区、限制建设区和禁止建设区。不同土地用途区内的土地利用策略可概括为:集中建设区建设用地适宜于组团式发展,以实现土地的最高效率使用为最终目标;重点开发区建设用地的开发则应围绕集中建设区产业发展,避免土地过度开发利用,在扮演后备资源的同时重点开发潜力大的区域;限制建设区应坚持“宜林则林,宜牧则牧,宜耕则耕,宜建则建”的基本原则,在社会经济条件合适的区域适度开发;禁止建设区则应禁止一切有关建设用地的开发活动,并对区内现有的居民点和其他建设用地实施生态移民和拆迁。兰州新区由于地处中国西北地区干旱生态脆弱区,在自然或人类活动的驱动下,其生态环境常表现出一定的易变性。作为典型生态脆弱区,兰州新区的生态环境具有对自然或人类活动等外界干扰的敏感性强,抵抗力弱,且在受干扰后变化大,恢复功能不强等特点,因此在人类活动不断作用下较容易发生强烈的生态环境冲突,而引起经济发展与该地区的生态环境存在所谓“经济贫