沿海港口总体规划生态承载力环评技术方案

范小杉,何 萍*,陈 帆,黄丽华(1.中国环境科学研究院,北京 100012；2.国家环境保护区域生态过程与功能评估重点实验室,北京 100012；.环境保护部环境工程评估中心,北京 100012)

环境影响评价与管理

沿海港口总体规划生态承载力环评技术方案

范小杉1,2,何 萍1,2*,陈 帆3,黄丽华3(1.中国环境科学研究院,北京 100012；2.国家环境保护区域生态过程与功能评估重点实验室,北京 100012；3.环境保护部环境工程评估中心,北京 100012)

生态承载力评价是区域经济社会可持续发展的重要参考基准,但常规区域生态承载力综合评价方法不能针对规划项目产生的具体资源环境效应及其空间影响格局展开评估.研究基于压力(P)-状态(S)-响应(R)模型,以沿海港口总体规划生态承载力环评为例,在分析港口总体规划对海岸带潮上带、潮间带、潮下带3类生态环境空间产生不同资源环境压力类型的基础上,探索建立了包括陆域土地资源承载力评价、潮间带岸线资源承载力评价、潮间带围填海承载力评价、潮下带水环境容量评价及海岸带生态系统承载力评价在内的海岸带工程项目生态承载力环评技术方案,以期提升海岸带开发利用自然资源、保护生态环境的科学性,并为推进我国工程项目生态承载力环评技术革新提供借鉴.

港口总体规划；规划环评；生态承载力；海岸带；技术方法

海岸带是海洋与陆地交界的狭窄过渡带[1],丰富的自然资源、特殊的环境条件和良好的地理位置,使其成为人地矛盾最多、生态环境压力最大的地带[2].21世纪以来,我国沿海港口数量、规模、吞吐能力以惊人的速度增长[3],但同时海岸带土地资源、自然岸线资源接近可利用上限,生态环境遭到极大破坏:滨海湿地、珊瑚礁、红树林等生态系统迅速消失,鱼类种类、数量急剧下降,海滩侵蚀和环境污染等问题日益严重[4].

生态承载力(ECC)是区域经济社会可持续发展的重要基准[2];广义生态承载力涵盖资源、环境与生态系统承载力 3个范畴[5].常用的自然植被净第一性生产力估算、资源供需差量、生态足迹、综合评价等生态承载力研究方法[6-7],多用于评价研究区范围内人类全部经济社会活动与区域内自然资源、生态环境之间“压力-承载力”矛盾关系[8-9].但上述方法若用于规划项目环评,则对规划方案可能产生的资源环境问题针对性研究不足,以致环评成果对于优化调整项目规划方案的参考价值十分有限.

在此,基于压力(P)-状态(S)-响应(R)模型,探索沿海港口总体规划生态承载力环评技术方案,以期为沿海资源环境保护提供借鉴.

1 相关概念及内涵界定、生态承载力环评特点

1.1 沿海港口总体规划生态承载力环评概念

沿海港口总体规划是对海岸线利用、水陆域布置、港界、建设用地配置等做出的安排计划[10].港口规划环评是对港口规划方案的环境影响进行分析、预测和评价的方法和制度[11].

沿海港口总体规划生态承载力是在确保资源可持续利用、环境质量不恶化、重要生态系统及物种得以保护的条件下,海岸带所能承受的港口开发利用自然资源(土地、岸线资源等)的规模和强度、港口污染物最大排放量以及可利用的生态空间格局.

沿海港口总体规划生态承载力环评实质,是分析、评估、预测港口规划方案对海岸带资源、环境及生态系统承载力的影响情况[12-13].

1.2 港口总体规划生态承载力环评内涵、特点

(1)评价主题,因港口建设对海岸带不同资源环境及生态本底空间产生的主要影响不同而存在差异:潮上带生态承载力指基于陆域生态环境保护的土地开发适宜性[14-16];潮间带生态承载力指基于潮间带生态系统、物种保护的可利用岸线资源[17-18]和围填海范围[19];潮下带生态承载力指基于物种保护、水环境功能区达标的海域水环境容量[20].

(2)环评内容,包括港口总体规划对海岸带产生的生态压力评估、海岸带对港口总体规划的生态承载力现状评估、港口总体规划对海岸带生态承载力的影响评估3部分,详见图1.

图1 沿海港口总体规划生态承载力环评技术框架Fig.1 Technical framework for strategic environmental assessment on ECC-coastal port master plan

此外,海岸带对港口总体规划生态承载力,不但受资源环境背景及其开发利用现状制约,还受到中央和地方各级政府及管理部门相关规定及制度约束.如主体功能区划、生态红线等制度,及资源环境开发利用指标限值,如《全国海洋功能区划(2011～2020年)》规定:到2020年全国自然海岸线保有率不低于 35%,上海市全市建设用围填海规模控制在2300hm2以内[21].

2 港口总体规划生态承载力环评技术方案

港口总体规划生态承载力环评技术框架如图1所示,以下分别予以详细阐述.

2.1 港口总体规划生态压力评估

港口总体规划对海岸带产生的生态压力包括自然资源开发压力、环境污染压力和对生态系统破坏压力.其中自然资源开发压力主要包括陆域土地资源、潮间带岸线资源开发压力和围填海占用近海空间资源压力;环境污染压力主要指港口污染物排放加剧海域水环境污染、降低海域水环境容量的压力;生态破坏压力指规划港口占用生态系统及物种生境空间、污染排放降低生态环境质量.

以上4个维度中，将各维度每个条目定量化转为得分值以后，再把同一维度下的各个条目得分值加权平均计算各个维度的得分总值。结果显示，分值从高到低分别为：人际沟通能力、工作环境适应能力、中医诊疗能力、设备操作使用能力，见表5。

2.1.1 海岸带资源开发压力评估 (1)陆域-港口规划开发土地资源生态压力评估.基于已有的港口总体规划方案,对规划占用的土地资源类型、规模数量和空间格局做出评估(图2),即明确陆域土地资源占用压力;综合规划用地生态环境现状(包括规划用地覆盖生态系统类型、生态敏感点分布等)分析,评估规划港口建设占用陆域土地资源、生态系统面积及空间分布格局的影响情况.

图2 港口总体规划占用陆域土地资源生态压力评估技术框架Fig.2 Technical framework for ecological stress assessment of land resources utilizing on coastal port master plan

(2)潮间带-海岸线资源开发生态压力评估.在掌握规划港口利用海岸带自然岸线、人工岸线的规模数量、空间布局及其自然生态、经济社会背景的前提下,基于海岸线与海岸带生态敏感区之间的空间位置关系,评估港口总体规划对岸线资源产生的压力,以及对岸线临近生态敏感点的影响情况(图3).

图3 港口总体规划岸线资源开发生态压力评估框架Fig.3 Technical framework for ecological stress assessment of utilizing coastline on coastal port master plan

(3)潮间带-围填海生态压力评估.基于港口总体规划分析港口围填海空间位置及其范围、规模数量情况,并综合潮间带自然生态环境背景,评估围填海占用潮间带、潮下带生态系统类型及其生境面积、占用生态保护地面积,反映填海规划对潮间带和近岸海域生态系统的永久性改变和影响情况(图4).

图4 港口总体规划围填海生态压力评估框架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-水环境污染压力评估 参考港口环境保护设计规范或影响规范中的污染物发生量水平,结合港口吞吐量、占地等指标,可估算港口水污染物类型及其排放量,并确定其排放空间位置(图5),为港口总体规划对海域水环境影响判别、污染物处理能力配置、污染总量控制及削减要求提供依据.

图5 沿海港口总体规划对近岸海域水环境污染压力评估Fig.5 Technical framework for environmental stress assessment of discharging pollutants on coastal port master plan

2.1.3 海岸带生态系统压力评估 在掌握海岸带重要生态系统及物种适宜生境空间分布格局及其分布规模的基础上,基于港口总体规划对海岸带土地资源、生态环境资源等开发利用空间范围、利用方式,分析海岸带陆域、潮间带和潮下带各类重要生态系统及物种在生境空间范围、生境质量等方面可能遭受的压力和面临的威胁(图6).

图6 沿海港口总体规划生态系统压力评估Fig.6 Technical framework for ecological stress assessment of destroying ecosystem on coastal port master plan

2.2 海岸带生态承载力现状评估

2.2.1 资源承载力现状评价 (1)陆域-土地资源开发生态承载力评价.沿海港口建设占用陆域土地,不仅要受常规陆域土地资源开发因子(坡度、坡向、海拔高度等)以及中央和地方用地相关制度(如基本农田保护区、自然保护区、生态红线等)制约,还要求大潮时用地区域不被淹没;据上述约束因子建立海岸带陆域土地资源建港开发生态适宜性评价指标体系,并在全面掌握规划港区所在海岸带陆域土地资源自然条件、生态环境状况及经济社会背景数据资料的基础上,结合3S技术评估海岸带陆域土地资源建港生态适宜性,进而获得规划开发海岸带适宜建港的陆域土地资源面积及空间分布格局(图7).

图7 海岸带陆域土地建港生态承载力评估技术框架Fig.7 Technical framework of ECC assessment on supratidal land Used for constructing port

(2)潮间带-岸线资源适宜开发生态承载力评价.海岸线建港条件是决定港口规划空间位置的关键决定因素.除考虑港口建设的岸线自然背景(岸前水深、岸线稳定性、岸前陆域及水域宽度、避风条件等)及经济社会条件(如经济腹地、陆上交通运输条件等)外,还需遵循国家和地方有关海岸带生态环境保护地划分、自然岸线开发利用相关规定,将重要物种及生态系统最适宜分布区毗邻的海岸线纳入禁止或限制开发岸线,并建立沿海岸线港口开发适宜性评价GIS数据库,选择评价因子通过 GIS空间叠加运算得出沿海岸线港口开发适宜性长度及空间格局(图8).

图8 海岸线建港生态承载力评价框架Fig.8 Technical framework of ECC assessment on coastlines Used for constructing port

(3)潮间带-围填海生态承载力评价.以尽可能减少对海洋资源、生物资源以及海洋保护区损害为目标,将围填海生态适宜性影响因子(海岸自然条件、海洋生态、开发利用现状、灾害地质、社会经济等)纳入围填海生态承载力评价指标体系,并基于已建立海岸带建港生态承载力评价数据库,利用3S技术在空间格局和数量上确定围填 海生态承载力(图9).

图9 围填海生态承载力评价框架Fig.9 Technical framework of ECC assessment on marine reclamation land

2.2.2 环境承载力现状评价-潮下带水(近岸海域)环境容量评价 据1999年12月国家环保局发布的《近岸海域环境功能区管理办法》,近岸海域环境功能区执行相应类别的海水水质标准.近岸海域水环境容量评价,是基于目前规划港口毗邻海域水环境质量现状及其空间分布格局,并纳入生态学约束指标,为规划港口污染物排放空间位置设置、污染物总量控制、保障港口及其临近海域环境功能区水环境质量达标提供参考依据(图10).

图10 近岸海域各功能区水环境(剩余)容量评价框架Fig.10 Technical framework of water environment capacity assessment on offshore marine areas

图11 海岸带生态系统承载力现状评估技术框架Fig.11 Technical framework of ECC assessment on costal ecosystem

2.2.3 生态系统承载力现状评价 海岸带重要物种及生态系统得以持续生存和繁衍的前提是其适宜生境得以保留.海岸带生态系统对港口规划建设的承载力,是基于重要生态系统及物种生境空间维护的可开发利用生态空间范围和规模.采用国际上应用较为广泛的Maxent适宜生境评价模型[22]、HSI模型(habitat suitability Index)[23]开展生境适宜性评价,确定陆域、潮间带和潮下带重要物种适宜生存的生境空间,并将其尽可能保留禁止或限制开发.此外,海岸带自然生态保护区,及地方主体功能区所确定禁止和限制开发区,也应排除在港口规划建设空间范围之外(图11).

2.3 港口总体规划对生态承载力影响评价

在完成港口总体规划资源开发、环境污染、生态系统压力评价及规划所在海岸带资源、环境及生态系统承载力现状评价各项内容后,针对生态压力与生态承载力对应评价内容之间的相关性,开展港口总体规划生态承载力影响评价.

2.3.1 资源承载力影响评价 (1)陆域土地资源开发承载力影响评价.陆域土地资源开发承载力评价可确定规划港口所在海岸带陆域可开发利用土地资源的空间范围、面积规模;而基于港口总体规划的陆域土地资源开发压力评价可大致对改建、扩建和新建港口占用陆域土地面积及空间分布情况做出分析;上述评价矢量数据在 GIS技术平台中空间叠加分析,可获得规划港口对陆域土地资源承载力的影响情况,并制图予以空间可视化展示.(2)岸线资源适宜开发生态承载力影响评价.岸线资源开发生态承载力评价确定适宜建港的岸线资源空间分布格局和规模数量;而基于港口总体规划的海岸带岸线资源开发压力评价,确定了用于港口建设的岸线资源的空间位置、利用规模和利用类型;在GIS技术平台中叠加海岸线开发生态压力与生态承载力,可得出港口总体规划对可利用岸线资源空间及规模数量产生的影响情况.(3)围填海生态承载力影响评价.围填海生态承载力评价确定了围填海生态适宜空间范围、面积规模;而基于港口总体规划开展的围填海生态压力评估,明确了围填海空间区域及其分布情况;在GIS技术平台中空间叠加分析生态压力与生态承载力评价结果,即可评估规划港口对围填海生态适宜阈值及其空间分布范围产生的影响情况.

2.3.2 环境承载力影响评价 规划港口近岸海域水环境(剩余)容量现状评价,可明晰海域水环境质量现状与水环境功能区划水质要求标准存在差距,明确评估海域不同污染物水环境容量及其空间分布格局;而基于港口总体规划的海域水环境污染压力评估,则从规划港口类型、吞吐规模等方面确定了污染物排放类型及其排放量;综合评估海域水动力特征等,可评估规划港口污染物排放对海域水环境容量的影响情况.

2.3.3 生态系统承载力影响评价 海岸带物种及生态系统生态承载力评价,确定了规划港口所在海岸带重要生态系统及物种可持续生存、繁衍的适宜生境在陆域、潮间带和潮下带的空间分布格局、占地范围和规模;而基于港口总体规划的生态系统压力评估则确定规划港口陆域、水域用地空间占地范围和规模;在 GIS技术平台中叠加分析压力与承载力,可评估、分析规划对陆域、潮间带和潮下带重要生态系统及物种适宜生境的占用、改变及其对生境质量影响程度和空间格局.

3 结语

生态承载力环评是以可持续发展为目的优化调整项目规划方案的重要参考依据,但长期以来我国现有环评技术标准体系中生态承载力环评技术方法侧重于区域性、总体性资源环境承载力与人类经济社会活动压力之间的对立关系评价,用于项目规划环评则针对性较弱、适用性不强,评价成果指导意义欠缺.

本文以沿海港口总体规划生态承载力环评为例,从分析、评估规划项目开发利用海岸带资源环境产生的资源压力、环境压力和生态系统压力类型、规模强度和空间格局出发,以3S技术为依托,在全面掌握规划区范围内自然资源及生态环境背景数据的基础上,针对规划项目产生的生态压力类型逐项评估规划区资源承载力、环境承载力和生态系统承载力,以此为前提在GIS软件平台中逐一叠加分析各项生态压力与生态承载力,进而评估、预测项目规划方案对规划区生态承载力的影响情况.研究旨在为我国生态承载力规划环评技术改革研究提供借鉴.

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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,副研究员,博士,主要从事生态经济、生态环境管理领域研究工作.发表论文30余篇.

2016-10-09

国家环保公益性行业科研专项(201409100);国家自然科学基金资助项目(41501581)

* 责任作者, 研究员, heping@craes.org.cn