基于GIS的臥龍湖濕地生態規劃

周 媛，石鐵矛 ，胡遠滿 ，高 暢 ,，王福剛

（1.中國科學院沈陽應用生態研究所，遼寧 沈陽 110016；2.中國科學院研究生院，北京 100049；3.沈陽建筑大學，遼寧 沈陽 110168）

在加強濕地生態環境保護，改善生態環境質量的過程中，如何確定需要優先或重點開展生態環境保護和建設的區域？進行自然生態資源分析與評價是一種有效的方法[1－2]。目前，生態規劃主要側重于生態環境方面[3-5]，因此在濕地生態空間規劃中，應該遵循這一思想，以景觀生態學為指導，運用各種模擬、規劃的方法，在對自然資源生態要素進行適宜度分析的基礎上，建立濕地景觀空間發展格局，形成一個可持續發展的濕地景觀生態系統。隨著景觀生態學的發展與計算機技術的應用，地理信息系統（GIS）作為一種重要的規劃工具逐漸被引入到生態適宜度分析中，在資源保護和景觀規劃等領域發揮了重要的作用。就研究對象而言，各種生態分析主要對象是城市建設用地、自然保護區以及環境影響評價[6－7]等；就研究尺度而言，如城市、市鎮等大、中尺度的研究較多[8-10]。本文以臥龍湖濕地為研究對象，針對生態環境的現狀，借助GIS分析技術進行多生態因子的疊加，對自然生態資源生態適宜度進行分析，提出臥龍湖濕地生態規劃的思路，以期為研究區生態環境保護、空間布局提供參考。

1 研究區概況

臥龍湖濕地位于遼寧省沈陽市北部康平縣中部，地理坐標為 42°40′N～42°46′N；123°9′E～123°20′E，東西長 9 km，南北寬 13 km，總面積 112 km2，周邊地勢較為平坦，海拔高度為75～196 m（圖1）。該地屬暖溫帶大陸季風氣候區，年平均氣溫12.7℃，歷年平均降水量為518.9 mm，年平均蒸發量為2 201.9 mm，光熱資源充沛，年日照數為2 634 h。

臥龍湖是遼寧省最大的內陸濕地，是東亞遼河平原候鳥類遷徙的主要停歇地和繁殖地。該地位于科爾沁沙地的東南緣，處于東南—西北季風區的下風向，臨近康平縣北部殘存的風沙口、流動沙丘和固定沙丘，是抵御科爾沁沙地南侵和防風固沙的重要屏障，它對改善遼西北沙化地區的氣候干旱、凈化環境、補充地下水等起著重要的作用[11]。

2 臥龍湖濕地的空間生態規劃

2.1 生態環境問題

受全球氣候變化的影響以及人為活動的干擾，臥龍湖周邊地區的降水量逐漸減少。同時，因科爾沁沙地南侵加劇，其生態環境有日益惡化的趨勢，主要表現在以下幾個方面。（1）濕地水資源不足。資料顯示，自2001年以來，康平縣年降水量為460 mm，其中有3a甚至不足400 mm；同期，康平氣溫持續偏高，蒸發量加大。1999～2001年康平年平均氣溫分別為7.9℃、7.3℃、7.5℃，分別比常年偏高0.9℃、0.3℃、0.5℃。持續高溫干旱加劇了下墊面水分的蒸發，1999～2002年年蒸發量分別為1 966.2、2 012.3、2 195.5、2 210 mm，分別是當年降水量的5.1、3.8、6.0、6.53 倍[12]。自 2002 年到 2005 年春，臥龍湖徹底干涸，生態功能喪失殆盡，裸露的湖灘地成為風沙源。2005年夏，臥龍湖蓄水量恢復到7000萬立方米，隨后又再次減少。截止2007年8月，蓄水量已不足3 000萬立方米。降水減少，氣溫偏高，使臥龍湖水量入不敷出，水分蒸發量遠遠大于降水量，臥龍湖濕地脆弱的生態環境不斷惡化。（2）景觀破碎化嚴重，濕地功能趨于退化。農業土地利用結構調整、大規模的盲目圍墾以及筑堤修壩等工程的建設，嚴重地改變了臥龍湖濕地的景觀格局，導致了臥龍湖濕地面積的減少，調蓄能力顯著下降，加劇了景觀破碎化進程。景觀破碎化過程不僅導致了生物多樣性喪失，破壞了各種生物尤其是各種遷徙鳥類的適宜生境，同時也降低了土地景觀利用的穩定性與持續性。此外，康平縣大量的工業廢水、城市生活污水的排入，水質富營養化加劇，影響了濕地生態功能的正常發揮。

2.2 濕地生態要素分析

為了能夠緩解臥龍湖濕地的生態環境問題，對濕地進行合理的生態規劃，我們應該從自然生態資源因子的分析入手，對濕地進行生態適宜度分析，從而提出有指導意義的濕地生態空間的發展策略。

2.2.1 數據來源及預處理 本研究的數據包括遼寧省康平縣行政區圖(1∶10 萬)、康平縣地形圖（1∶1萬）、康平縣航片（2009年）以及野外實地考察的數據。在研究中，對各種數據進行幾何精度校正，并矢量化康平縣行政區圖、地形圖以及航片，從而形成各類專題圖。

2.2.2 生態適宜度分析 以GIS作為臥龍湖濕地生態適宜度分析的主要手段，在綜合分析臥龍湖區域地形、水文、土地利用、自然災害等諸多因素的基礎上，選取對臥龍湖濕地生態空間利用方式影響顯著的坡度、土壤生產力、自然景觀價值、植被多樣性、水資源、居民點用地程度、鳥類棲息地等7個生態因子作為生態適宜性分析的主要影響因子[13]，并根據各生態因子在濕地生態環境中的影響，制定每個因子的生態適宜度分級標準，用層次分析法（AHP）確定每個因子的權重[14－15]，見表 1。以上述各單項因子的分析為基礎,形成各單項因子的生態適宜性程度分級圖，然后將這些圖件進行疊加。綜合的生態適宜性評價公式見式（1）[16]。

表1 土地開發建設生態適宜度評價指標及權重

式中，Si為綜合生態適宜性評價值；k=1，2，…，n，表示第k個生態因子；W（k）表示第k個生態因子的權重；Ci（k）為評價值，表示第k個生態因子的適宜性等級，該值越高，表明適宜開發建設的生態適宜度越高。

將生態適宜度評價圖（圖2）進行再處理，劃分出4類用地，評價值越高，則越適宜進行土地的開發利用。從自然生態資源綜合評價的角度來分析適宜臥龍湖濕地的用地發展，可以得知：極不適宜開發建設的用地主要集中在臥龍湖湖面區域，占濕地總面積的32.5%；不適宜開發建設的用地不均勻地分布在臥龍湖湖面周圍，形成一個緩沖區域，占濕地總面積的25.5%；適宜開發建設的用地主要分布在臥龍湖濕地的北部、西南部以及東北部，占濕地總面積的25.5%；很適宜生態旅游開發建設的用地主要分布在西南部地區，占濕地總面積的7.3%。

2.3 臥龍湖濕地生態規劃

綜合考慮臥龍湖濕地生態適宜度分析結果與康平縣城市發展規劃和環境保護的發展要求，劃分出濕地分區規劃，并提出臥龍湖濕地生態規劃思路。

2.3.1 生態分區規劃 應該按照自然資源條件對臥龍湖生態環境的影響，對規劃用地進行分類，以引導臥龍湖生態濕地合理有序地發展。臥龍湖濕地生態分區規劃分共分4級：濕地保護區、景觀協調區、景觀引導區、景觀發展區（圖3）。各區用地范圍、用地特征等闡述如下。（1）濕地保護區。濕地保護區主要為臥龍湖的湖面區域，用地面積為36.76 km2，占臥龍湖濕地總面積的30.63%。該區域為濕地的核心保護區域，包括不同深度的水體生境及各類水生植物群落和動物群落，涵蓋了遷徙鳥類停歇和繁殖的所有生境類型。核心區內生長有大量的蘆葦和其他水生植物，水質優良，生境復雜，生物多樣，是鳥類棲息的高分布區，是臥龍湖濕地生態系統的精華所在，因此將其劃定為濕地保護區。在該區內，對各類人為修筑的破壞性景觀進行生態恢復，在原有的水生植物區內種植各種蘆葦、蒲草等濕地植物，恢復濕地植物系統，恢復灘涂和植物生長區域，以提高濕地內整體生態環境質量。（2）景觀協調區。景觀協調區呈帶狀，不均勻分布在濕地核心保護區周圍，用地面積為32.73 km2，占總面積的27.28%。該區域對濕地保護區形成緩沖保護，以避免人為干擾對保護區內的各種景觀資源造成破壞，該區域內允許有限制性的旅游活動，可開展線狀旅游，包括科研科考、生態觀光、生態環保教育、觀鳥等旅游活動。根據康平縣的氣候條件，對該區中的河道，于兩邊或單側建設以香蒲、茭白、蘆葦等濕地植物為主的溪河濕地景觀帶，河道兩側構建大約500 m寬的景觀匯水廊道林帶，以減少地表徑流的強度，增加水資源涵養量。（3）景觀引導區。景觀引導區主要分布在濕地的北部、東南部和西南部，用地面積為38.23 km2，占總面積的31.86%。通過該區，探索自然生態資源保護與可持續利用有效結合的途徑。在保護的前提下，該區可進行一定規模的生產、旅游開發活動?？蛇x擇景觀價值較高、區位較好的區域作為游憩區，為游客提供觀光、度假等活動，使游客能欣賞、體驗與了解濕地保護區的生態價值。同時，可建小規模的生態基礎設施，并應與周圍的自然景觀相協調。（4）景觀發展區。景觀發展區主要分布在保護區的西南部，用地面積為12.28 km2，占總面積的10.23%。在該區域內，地基承載力較高，存在大量的村落，生態條件較差，故適宜發展旅游開發建設。該區可建適量簡樸自然的生態住宿設施，但不宜進行大規模的開發性建設工程，旅游設施應與自然環境協調統一，要因景就勢、因地制宜、順應自然，允許生態交通工具進入，提供少量的必需服務，但要將對生態環境的影響控制到最小的程度。

2.3.2 濕地空間生態發展策略 在濕地的生態空間發展規劃中，應以自然生態資源評價為依據,從生態的角度來探討解決環境問題。依據自然生態資源生態適宜度的評價結果，臥龍湖濕地內的生態條件適宜開發建設的方位，從強到弱的排序為：南→西→東→北。因此，在對臥龍湖濕地進行生態旅游開發的過程中須按照此方向進行推進。在生態空間發展過程中，應強化臥龍湖濕地生態環境的建設。如，重視在區域大環境下的臥龍湖匯水廊道的建設，通過對現有的河道、灌渠進行生態恢復，建立不同寬度水源涵養林帶以及河道綠化廊道，形成一個區域匯水廊道網絡。它不僅可以提高臥龍湖的水源補給量，同時也將各類景觀相互緊密聯系，形成一個整合、高效的有機生態景觀環境。為了協調城市發展與濕地生態環境保護之間的關系，可以在濕地東南部及臥龍湖與康平縣相毗鄰的區域內構建生態緩沖廊道，以林地、水系、綠地等景觀空間為主體，楔入到城區，與城市綠地生態系統融為一體，以利于形成有機的城市結構形態。同時，應使城市的經濟發展與自然地生態過程相互協調，形成一種相輔相成的空間鑲嵌關系，通過濕地自然資源的優化配置來推動城市發展的空間布局，在充分尊重以自然資源條件為導向所形成的生態空間的基礎上，引導城市空間發展方向，從而協調城市發展與生態環境保護之間的關系，保障城市生態系統的健康持續發展。

3 結論

基于GIS的生態規劃是用生態途徑將濕地規劃引向重建自然和保護自然的空間塑造過程，它是實現城市與自然生態環境可持續發展的重要途徑。臥龍湖濕地生態規劃思路為：在濕地生態環境現狀評價的基礎上，綜合考慮濕地生態環境的自然資源，選取自然生態資源評價因子，利用GIS空間分析疊加技術進行生態適宜度分析，劃分生態功能區；結合城市的發展規劃，確定與城市發展相協調的生態空間發展策略，形成保護區與城市間穩定的鑲嵌關系，優化城市空間結構。生態規劃保障了自然生態空間與城市空間之間的連續與過渡，從而實現了區域大環境下的景觀生態系統的可持續發展。

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