基于rs和gis的營(yíng)口港規(guī)劃生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)

基于rs和gis的營(yíng)口港規(guī)劃生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)

規(guī)劃環(huán)境評(píng)估是目前戰(zhàn)略環(huán)境評(píng)估（ae）研究的最活躍方向，也是在實(shí)踐中發(fā)展最快的領(lǐng)域。2001年，歐盟發(fā)布了《規(guī)劃和計(jì)劃環(huán)境評(píng)估指南》，要求評(píng)估10多個(gè)計(jì)劃和計(jì)劃的影響，包括運(yùn)輸計(jì)劃。2002年《環(huán)境評(píng)估法》明確規(guī)定了“一地三區(qū)”的相關(guān)規(guī)劃和10個(gè)專項(xiàng)規(guī)劃的實(shí)施環(huán)境評(píng)估的法律要求。環(huán)境評(píng)估的相應(yīng)技術(shù)指南由國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局制定，并介紹了基于區(qū)域和計(jì)劃環(huán)境評(píng)估的信息平臺(tái)建設(shè)的框架。張軒等人討論了計(jì)劃水平的環(huán)境評(píng)估。ria等人重點(diǎn)討論了信息系統(tǒng)（gis）在評(píng)估ae和累積效應(yīng)（e級(jí)）中的應(yīng)用。然而，總的來(lái)說(shuō)，規(guī)劃的環(huán)境評(píng)估在技術(shù)方法和實(shí)踐應(yīng)用兩個(gè)方面是探索階段的。港口總體規(guī)劃屬于交通運(yùn)輸規(guī)劃的范疇,是一類涉及多種生態(tài)環(huán)境要素的專項(xiàng)規(guī)劃,對(duì)其實(shí)施后的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義.近年來(lái),國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)海岸帶與港口總體規(guī)劃的戰(zhàn)略環(huán)境評(píng)價(jià)、沿海港口自然資源評(píng)價(jià)、海岸帶環(huán)境變化與可持續(xù)發(fā)展等進(jìn)行了研究和探索.筆者采用遙感(RS)與地理信息系統(tǒng)(GIS)相結(jié)合的技術(shù),通過(guò)建立評(píng)價(jià)指標(biāo)和準(zhǔn)則,研究港口規(guī)劃對(duì)海岸帶生態(tài)環(huán)境的影響,并以營(yíng)口港總體規(guī)劃為例進(jìn)行實(shí)證研究.1港口規(guī)劃影響陸域和海域生態(tài)環(huán)境的因素海岸帶處于海陸2種生態(tài)系統(tǒng)的過(guò)渡區(qū),構(gòu)成特定的海岸帶生態(tài)系統(tǒng),具有豐富的物質(zhì)資源、空間資源和環(huán)境資源,開發(fā)途徑廣泛.一般宜港岸線同樣也適宜于生活、旅游和漁業(yè)使用,港口的建設(shè)開發(fā)必然帶動(dòng)海岸帶的城市化發(fā)展,使臨港區(qū)域人居面積與人口密度增加,因此港口建設(shè)應(yīng)盡量減少對(duì)周邊環(huán)境的影響,將其控制在可接受的范圍內(nèi).同時(shí),港口的碼頭、港池、航道、錨地對(duì)海域的使用,及其與近海海洋生態(tài)、漁業(yè)養(yǎng)殖等也存在著如何協(xié)調(diào)的問題.因此港口規(guī)劃必須就港口建設(shè)對(duì)陸域和海域生態(tài)環(huán)境所可能產(chǎn)生的影響進(jìn)行評(píng)估.1.1基于gis的港口規(guī)劃環(huán)境評(píng)價(jià)基礎(chǔ)信息平臺(tái)基礎(chǔ)信息平臺(tái)的建立對(duì)于規(guī)劃層次的環(huán)境影響評(píng)價(jià)具有重要意義.而GIS以其強(qiáng)大的對(duì)空間和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理的功能成為規(guī)劃環(huán)評(píng)最有效的信息支持工具.遙感(RS)是GIS的重要信息源,目前已廣泛用于區(qū)域土地利用調(diào)查和變化的研究,但直接用于規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)的實(shí)際工作尚不多見.研究采用Landsat7TM影像作為港區(qū)及周邊地區(qū)土地利用現(xiàn)狀分析的主要信息源,并與其他空間圖層和屬性數(shù)據(jù)整合,以美國(guó)ESRI公司的ArcGISv8.3為技術(shù)支持,構(gòu)建基于GIS的港口規(guī)劃環(huán)境評(píng)價(jià)基礎(chǔ)信息平臺(tái),圖1顯示了其框架結(jié)構(gòu).1.2影響陸域的范圍1.2.1生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)段將港口海岸帶陸域評(píng)價(jià)范圍劃分為若干單元.評(píng)價(jià)單元分2類:第Ⅰ類單元主要考慮單元本身對(duì)周圍其他單元的生態(tài)環(huán)境影響,以環(huán)境影響度為評(píng)價(jià)指標(biāo),該單元主要指港口作業(yè)區(qū)和臨港物流、工業(yè)區(qū);第Ⅱ類單元主要考慮第Ⅰ類單元對(duì)其的影響,以環(huán)境敏感度為評(píng)價(jià)指標(biāo),主要包括第Ⅰ類單元周圍鄰近的地區(qū).1.2.2生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)于第Ⅰ類單元,僅選擇港口對(duì)周邊陸域生態(tài)環(huán)境影響相對(duì)較為重要的大氣和水環(huán)境2個(gè)要素構(gòu)建指標(biāo),在其他情況下,可以根據(jù)實(shí)際情況建立噪聲、生態(tài)等指標(biāo).1.2.2.進(jìn)行環(huán)保效率評(píng)價(jià)該指標(biāo)用于評(píng)價(jià)第Ⅰ類單元對(duì)周邊環(huán)境空氣質(zhì)量的影響.在專家咨詢的基礎(chǔ)上,建立如下2個(gè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則:a.準(zhǔn)則1,周邊環(huán)境特征.由于港區(qū)及周邊地區(qū)地勢(shì)平坦,僅考慮污染系數(shù)和距離2個(gè)影響因素.污染系數(shù)為某一風(fēng)向的頻率除以該方向的平均風(fēng)速,某一方向的污染系數(shù)越大,表明該方向的下風(fēng)向越易受到污染.運(yùn)用GIS的緩沖區(qū)分析和空間圖層疊置功能,在港界圖層周圍建立緩沖區(qū)并進(jìn)行疊置分析.在污染系數(shù)較大的下風(fēng)向,緩沖區(qū)的范圍設(shè)置較大,以體現(xiàn)風(fēng)向和對(duì)應(yīng)風(fēng)速的共同影響.計(jì)算該緩沖區(qū)范圍內(nèi)大氣環(huán)境敏感區(qū)面積占整個(gè)緩沖區(qū)的面積比例(b11).具體評(píng)價(jià)規(guī)則見表1.b.準(zhǔn)則2,環(huán)境空氣質(zhì)量超標(biāo)狀況.根據(jù)港區(qū)實(shí)際,以TSP,降塵為關(guān)鍵評(píng)價(jià)因子,采用《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則——大氣環(huán)境》(HJ/T2.2-1993)中推薦的方法計(jì)算長(zhǎng)期平均質(zhì)量濃度,并采用GIS等值線分析功能繪制TSP年日均質(zhì)量濃度和年均降塵量等值線,以表達(dá)大氣污染的空間分布.TSP超標(biāo)范圍的判別以國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的年日均值為依據(jù),降塵超標(biāo)范圍則以自然降塵量為判別依據(jù).運(yùn)用GIS的空間圖形表達(dá)與空間疊置分析功能,研究空氣質(zhì)量超標(biāo)區(qū)的范圍、面積.計(jì)算空氣質(zhì)量超標(biāo)區(qū)占整個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)域的面積比例(b21);同時(shí)計(jì)算大氣環(huán)境敏感區(qū)中,空氣質(zhì)量超標(biāo)區(qū)面積(a)及其占大氣環(huán)境敏感區(qū)的面積比(b22).大氣環(huán)境敏感區(qū)/點(diǎn)一般定義為自然保護(hù)區(qū)、海洋防護(hù)林、風(fēng)景旅游區(qū)、文物保護(hù)區(qū)、居住區(qū)以及公園、醫(yī)院、學(xué)校等公共設(shè)施.具體評(píng)價(jià)規(guī)則見表1.對(duì)于上述2項(xiàng)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則,采用最劣因子法確定港區(qū)單元的大氣環(huán)境影響度.1.2.2.港區(qū)單元的水環(huán)境影響度該指標(biāo)用于評(píng)價(jià)第Ⅰ類單元對(duì)周邊水域水質(zhì)的影響.經(jīng)過(guò)專家咨詢,建立如下2個(gè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則:a.準(zhǔn)則1,污水排放密度,即港區(qū)單位面積污水排放量(t/(km2·d)).根據(jù)污水排放密度評(píng)價(jià)港區(qū)對(duì)周邊水域水質(zhì)的影響.具體評(píng)價(jià)規(guī)則見表1.b.準(zhǔn)則2,港區(qū)周圍水體的水環(huán)境功能類別.水環(huán)境功能區(qū)劃是根據(jù)環(huán)境管理要求劃定的一定水域所需達(dá)到的水質(zhì)要求.通過(guò)GIS的緩沖區(qū)分析和空間疊置功能,表達(dá)港區(qū)邊界一定范圍內(nèi)水體的水環(huán)境功能類別,并據(jù)此分析港區(qū)對(duì)周圍水環(huán)境的影響度.具體評(píng)價(jià)規(guī)則見表1.若受納水體涉及集中式飲用水源保護(hù)區(qū)或準(zhǔn)水源保護(hù)區(qū),則認(rèn)為影響程度較大,為3級(jí).地表水和海水水質(zhì)類別的劃分參見《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)、《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB3097-1997).對(duì)于上述各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)與準(zhǔn)則,采用最劣因子法確定港區(qū)單元的水環(huán)境影響度.1.2.2.密度密度該指標(biāo)用于評(píng)價(jià)第Ⅱ類單元對(duì)于環(huán)境影響的敏感程度.在專家咨詢的基礎(chǔ)上,建立如下評(píng)價(jià)準(zhǔn)則:準(zhǔn)則1,人口密度(人/km2);準(zhǔn)則2,單元的用地類型.計(jì)算生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)面積與居住用地面積之和占評(píng)價(jià)單元總面積的比例(R).生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)/點(diǎn)一般定義為自然保護(hù)區(qū)、海洋防護(hù)林、風(fēng)景旅游區(qū)、文物保護(hù)區(qū),以及公園、醫(yī)院、學(xué)校等公共設(shè)施.具體評(píng)價(jià)規(guī)則見表2.對(duì)于上述2項(xiàng)準(zhǔn)則,采用最劣因子法確定評(píng)價(jià)單元的環(huán)境敏感度.1.3海域生態(tài)敏感區(qū)gisa.根據(jù)港口總體規(guī)劃,確定海域港界范圍.b.采用GIS的空間分析功能,將海域港界與海域生態(tài)敏感區(qū)進(jìn)行疊置分析和面積計(jì)算,對(duì)規(guī)劃海域港界占用海域生態(tài)敏感區(qū)的情況進(jìn)行評(píng)估.近海海域生態(tài)敏感區(qū)一般為海洋自然保護(hù)區(qū)、海洋保護(hù)生物分布或活動(dòng)區(qū)、重要漁業(yè)資源區(qū)和近海養(yǎng)殖區(qū).該研究中,海域生態(tài)敏感區(qū)具體是指海蜇生長(zhǎng)區(qū)、近海養(yǎng)殖區(qū)、毛蝦攝餌場(chǎng)和斑海豹活動(dòng)區(qū).依據(jù)基于GIS的基礎(chǔ)信息平臺(tái),計(jì)算各生態(tài)敏感區(qū)總面積、規(guī)劃海域港區(qū)和錨地內(nèi)生態(tài)敏感區(qū)面積及其分別占生態(tài)敏感區(qū)的比例.依次判斷港口規(guī)劃對(duì)海域生態(tài)敏感區(qū)的影響.c.根據(jù)近海海域水質(zhì)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果,運(yùn)用GIS的空間分析功能,繪制不同污染物(CODCr,石油類)濃度增量等值線并計(jì)算面積,與海域生態(tài)敏感區(qū)進(jìn)行疊置分析,研究污染物排放造成的濃度增量及其與生態(tài)敏感區(qū)的空間關(guān)系,從而評(píng)估污染物排放對(duì)海域生態(tài)敏感區(qū)的影響.2營(yíng)口港案例分析2.1研究領(lǐng)域的總結(jié)2.1.1市域、研究區(qū)域概況營(yíng)口港位于遼東半島中部西側(cè),渤海遼東灣東北岸,主體港區(qū)位于營(yíng)口市鲅魚圈區(qū).鲅魚圈岸段屬于岬灣相間的砂礫質(zhì)海岸,適宜建港.營(yíng)口市屬于典型的暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候,四季分明.冬季盛行北風(fēng)和東北風(fēng),夏季盛行西南風(fēng).營(yíng)口鲅魚圈區(qū)及其鄰近地域?qū)贈(zèng)_積平原草甸植被區(qū),但這些地區(qū)由于較為劇烈的人類開發(fā)活動(dòng),地帶性植被極少留存,而代之以人工栽培植被如綠化植物與農(nóng)業(yè)栽培植被等.研究區(qū)域?yàn)闋I(yíng)口市及營(yíng)口港區(qū)(包括現(xiàn)狀和規(guī)劃),重點(diǎn)是營(yíng)口港區(qū).具體范圍為121°45′E～122°30′E,40°00′N～40°45′N.2.1.2dp港區(qū)營(yíng)口是遼寧中部城市群最近的出?？?也是東北地區(qū)重要的港口城市.營(yíng)口鲅魚圈區(qū)2003年GDP為60.1×108元,占全市總量的23.7%.該區(qū)規(guī)劃控制面積為268km2,下轄熊岳、紅旗、蘆屯三鎮(zhèn),以及海星、海東、紅海和望海4個(gè)街道,現(xiàn)有人口29.4×104人,其中非農(nóng)業(yè)人口14.6×104人.圖2給出了港區(qū)規(guī)劃范圍、陸域評(píng)價(jià)范圍與評(píng)價(jià)單元分布.2.2英口港規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)估的基礎(chǔ)信息平臺(tái)2.2.1設(shè)置優(yōu)化保水層、放空氣網(wǎng)根據(jù)圖1和具體評(píng)價(jià)要求,將空間數(shù)據(jù)圖層分為9類:營(yíng)口市行政區(qū)劃圖層、與港區(qū)現(xiàn)狀及規(guī)劃相關(guān)的圖層、與岸線相關(guān)的圖層、土地利用圖層、生態(tài)敏感區(qū)圖層、近海海域生態(tài)敏感區(qū)圖層、環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位圖層、數(shù)字高程模型與近海海域等深線圖層、預(yù)測(cè)環(huán)境影響范圍圖層.2.2.2環(huán)境數(shù)據(jù)的整理和統(tǒng)一包括評(píng)價(jià)區(qū)域的人口數(shù)據(jù)、港區(qū)大氣和水環(huán)境污染物的排放數(shù)據(jù)、港區(qū)年吞吐量數(shù)據(jù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等.數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)整理后,建立屬性數(shù)據(jù)庫(kù),進(jìn)入統(tǒng)一的基礎(chǔ)信息平臺(tái).2.3結(jié)果與討論2.3.1評(píng)估區(qū)域單位的結(jié)果2.3.1.土地利用及大氣環(huán)境影響以鲅魚圈港區(qū)為例,表3,4分別給出了以大氣環(huán)境影響度為指標(biāo),根據(jù)不同準(zhǔn)則的評(píng)價(jià)結(jié)果.根據(jù)預(yù)測(cè)分析,規(guī)劃實(shí)施后SO2對(duì)周圍空氣質(zhì)量的影響極小,因此在表4中未予考慮.根據(jù)模式計(jì)算的結(jié)果,污染物的最大落地濃度均在源周圍2.5km范圍內(nèi),因此,確定在污染系數(shù)最大方向的下風(fēng)向,評(píng)價(jià)的緩沖區(qū)范圍為3km,其他方向的下風(fēng)向則為2km.圖3為港區(qū)周圍地區(qū)的土地利用分布及3km的緩沖區(qū)范圍.從表3可知,在采暖期,緩沖區(qū)內(nèi)大氣環(huán)境敏感區(qū)面積占整個(gè)緩沖區(qū)面積的比例(b11)為18.6%,而非采暖期和全年的比例均為17.6%.根據(jù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則1認(rèn)為,大氣環(huán)境影響度中等,為2級(jí).從表4可知,無(wú)論對(duì)于TSP還是降塵,無(wú)論何種條件下,包括居住區(qū)在內(nèi)的大氣環(huán)境敏感區(qū)中,均無(wú)空氣質(zhì)量超標(biāo);對(duì)于TSP,至2010年,在采取和未采取環(huán)保措施的條件下,空氣質(zhì)量超標(biāo)區(qū)面積分別占整個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)域面積的比例(b21)為0.327%和1.090%;至2020年則分別為0.950%和3.020%,均小于10%,影響程度較小.對(duì)于降塵,至2010年,在采取和未采取環(huán)保措施的條件下,空氣質(zhì)量超標(biāo)區(qū)面積占整個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)域面積的比例(b21)分別為4.630%和18.500%.可見,降塵超標(biāo)區(qū)的范圍明顯大于TSP,至2010年,如不采取相應(yīng)的措施,其大氣環(huán)境影響度將達(dá)到中等.這也反映出降塵污染是港區(qū)最嚴(yán)重的大氣污染問題.綜上分析,可以確定港區(qū)規(guī)劃可能造成中等程度的大氣環(huán)境影響.2.3.1.水環(huán)境影響表5顯示了以水環(huán)境影響度為指標(biāo),根據(jù)污水排放密度準(zhǔn)則的評(píng)價(jià)結(jié)果.從表5可知,僅考慮污水排放密度,鲅魚圈港區(qū)的現(xiàn)狀及規(guī)劃實(shí)施后對(duì)周邊地區(qū)的水環(huán)境影響分別為較小和中等.若考慮受納水體的水環(huán)境功能類別,GIS的空間疊置分析表明,無(wú)論是現(xiàn)狀年(2003年)還是規(guī)劃年(2010年和2020年),在不同尺度的緩沖區(qū)范圍內(nèi)(2km或5km)均涉及二類水質(zhì)海域,根據(jù)表1中確定的準(zhǔn)則,認(rèn)為港區(qū)規(guī)劃可能造成中等程度的水環(huán)境影響.綜合上述評(píng)價(jià)指標(biāo)和準(zhǔn)則認(rèn)為,鲅魚圈港區(qū)規(guī)劃實(shí)施后,其水環(huán)境影響度為2級(jí),即對(duì)周邊地區(qū)水環(huán)境質(zhì)量有一定影響.2.3.1.從環(huán)境敏感度看根據(jù)評(píng)價(jià)要求和數(shù)據(jù)的可獲得性,依據(jù)行政區(qū)范圍劃分第Ⅱ類單元.這為充分結(jié)合統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與遙感數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)區(qū)域的環(huán)境屬性提供了便利.表6為第Ⅱ類單元主要的屬性數(shù)據(jù)和在不同評(píng)價(jià)準(zhǔn)則下的環(huán)境敏感度及評(píng)價(jià)結(jié)果.從表6可知,海星、海東、紅海街道和熊岳鎮(zhèn)的人口密度較大,根據(jù)準(zhǔn)則1,這些單元的環(huán)境敏感度為2級(jí),而其他評(píng)價(jià)單元?jiǎng)t敏感性較低;西海、海東和紅海街道,生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)和居住用地面積之和占單元總面積的比例(R)較大,根據(jù)準(zhǔn)則2,環(huán)境敏感度較大,為3級(jí);海星街道環(huán)境敏感度一般,為2級(jí),而其他評(píng)價(jià)單元的環(huán)境敏感度較低.從綜合環(huán)境敏感度分析可知,西海、海東和紅海街道的環(huán)境敏感度較大,為3級(jí),占整個(gè)評(píng)價(jià)單元數(shù)的25%,占總面積的11.3%;海星街道、熊岳鎮(zhèn)具有中等程度的環(huán)境敏感性,為2級(jí),占評(píng)價(jià)單元數(shù)的17%,占總面積的16.1%;其他58%的評(píng)價(jià)單元環(huán)境敏感度較低,占總面積的72.6%.可見,在港口規(guī)劃涉及的區(qū)域中,僅25%的評(píng)價(jià)單元環(huán)境敏感度較大,大部分單元和區(qū)域的環(huán)境敏感度較低或一般.2.3.2魚圈港區(qū)主要生態(tài)敏感區(qū)域的劃分表7分別給出了港區(qū)和錨地水域與海域生態(tài)敏感區(qū)的空間關(guān)系.港區(qū)海域面積為781.93km2.海蜇生長(zhǎng)區(qū)和毛蝦攝餌場(chǎng)范圍超出海域港界較多,因此未計(jì)算其總面積.從表7可知,海域港界內(nèi)生態(tài)敏感區(qū)有海蜇生長(zhǎng)區(qū)約193.2km2,近海養(yǎng)殖區(qū)約24.88km2(占其總面積的20.58%),毛蝦攝餌場(chǎng)約452.96km2,斑海豹活動(dòng)區(qū)121.86km2(約占其總面積的2.65%).可見港區(qū)海域雖涉及一定面積的生態(tài)敏感區(qū),但相對(duì)面積較小.從表7還可知,港區(qū)錨地范圍內(nèi)未涉及海蜇生長(zhǎng)區(qū)和近海養(yǎng)殖區(qū),對(duì)毛蝦攝餌場(chǎng)和斑海豹活動(dòng)區(qū)的影響也極小.表8,9分別表明營(yíng)口鲅魚圈港區(qū)CODCr和石油類排放對(duì)海域生態(tài)敏感區(qū)的影響.從表8,9可知,CODCr和石油類相同質(zhì)量濃度增量的面積在漲潮時(shí)段均大于落潮時(shí)段.由此推斷,漲潮時(shí)段的污染范圍大于落潮時(shí)段.同時(shí),隨著規(guī)劃年代的延續(xù),污染范圍也隨著污染物排放的增加而增大.從總體上看,海蜇生長(zhǎng)區(qū)受影響的面積較大,而淺海養(yǎng)殖區(qū)則較小;而從相對(duì)面積比來(lái)說(shuō),受影響的面積僅占