俞孔堅(jiān),王春連,李迪華,袁 弘,李文豪,洪 敏

1 北京大學(xué)建筑與景觀設(shè)計(jì)學(xué)院, 北京 100871 2 北京大學(xué)景觀設(shè)計(jì)學(xué)研究院, 北京 100871 3 北京土人城市規(guī)劃設(shè)計(jì)股份有限公司, 北京 100080

水是生態(tài)和環(huán)境的主導(dǎo)要素,是生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的重要組成部分,同時(shí)也是保障國家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性資源。中國當(dāng)前的水資源、水環(huán)境問題嚴(yán)峻[1],并具有綜合性特征,表現(xiàn)為水質(zhì)惡化、水資源短缺、地下水位下降、城市內(nèi)澇、水生生物多樣性減少等[2]。水生態(tài)問題的綜合性表明其不僅僅是水體本身的問題,更主要是由于水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能遭到破壞,導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)下降或喪失。因此解決水問題,需要?jiǎng)?chuàng)新思維,從系統(tǒng)的角度出發(fā),不僅關(guān)注水體本身,更重要的是關(guān)注整個(gè)水生態(tài)系統(tǒng),通過劃定紅線嚴(yán)格保護(hù)與水生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)的水生態(tài)空間,進(jìn)而保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,維護(hù)關(guān)鍵的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[3- 4]。

生態(tài)保護(hù)紅線是2014年1月環(huán)保部印發(fā)的《國家生態(tài)保護(hù)紅線—生態(tài)功能基線劃定技術(shù)指南》[5]提出的,水生態(tài)保護(hù)紅線是生態(tài)保護(hù)紅線的核心之一。2017年2月,環(huán)境保護(hù)部、發(fā)展改革委聯(lián)合印發(fā)了《生態(tài)保護(hù)紅線劃定指南》[6],但該指南中涉水生態(tài)保護(hù)紅線要求不明確,未體現(xiàn)河湖水域和濱水帶等涉水部分的生態(tài)保護(hù)紅線劃定要求和方法內(nèi)容,關(guān)于飲用水水源地水源保護(hù)、水土保持、水源涵養(yǎng)等類型劃分方法有待進(jìn)一步完善[7]。水生態(tài)保護(hù)紅線的研究目前處于起步和探索階段,尚文繡、王忠靜等[8]提出水生態(tài)紅線的框架體系和劃定方法,將紅線分為水量紅線、空間紅線和水質(zhì)紅線,提出空間紅線劃定的指標(biāo)主要從生態(tài)需水的空間需求和地貌結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面考慮,是從狹義的水生態(tài)系統(tǒng)本身來考慮水生態(tài)空間的。王曉紅、楊晴、楊建永等[7,9- 10]在水生態(tài)保護(hù)紅線類型和劃定技術(shù)路徑中提出了水生態(tài)空間保護(hù)紅線的類型包括水域岸線保護(hù)、洪水蓄滯、飲用水源保護(hù)、水土保持、水源涵養(yǎng)保護(hù)等5類,雖然涵蓋了主要的水生態(tài)空間范圍,但缺少從生物多樣性保護(hù)角度以及水文化保護(hù)方面去考慮水生態(tài)空間的范圍。因此本文在總結(jié)已有研究的基礎(chǔ)上,基于保護(hù)水生態(tài)系統(tǒng)完整性角度,提出水生態(tài)空間紅線的概念、類型、劃定方法,以及實(shí)證研究。對(duì)于加強(qiáng)水生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和修復(fù),維護(hù)國家水生態(tài)安全,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與資源環(huán)境相協(xié)調(diào),特別是對(duì)“海綿城市”和“海綿國土”[11- 12]的建設(shè),具有重要的理論意義和緊迫的現(xiàn)實(shí)意義。

1 水生態(tài)空間紅線概念及類型

1.1 水生態(tài)空間紅線概念

已有研究將水生態(tài)空間定義為生態(tài)-水文過程提供場(chǎng)所、維持水生態(tài)系統(tǒng)健康穩(wěn)定、保障水安全的各類生態(tài)空間,包括河流湖泊等水域空間、為涵養(yǎng)水源的陸域空間以及行洪、蓄滯洪等涉及的區(qū)域范圍,是國土空間的核心構(gòu)成要素,對(duì)其他類型的空間起到重要的支撐和保障作用[7]。本文在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出水生態(tài)空間是保護(hù)水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、水生態(tài)過程完整以及水生態(tài)功能完善,起關(guān)鍵作用的點(diǎn)、線、面和空間聯(lián)系所構(gòu)成的空間格局。這一定義是基于景觀安全格局概念,尤其是生態(tài)安全格局[13- 14]概念提出來的。

“紅線”一般是指不可逾越的界限。正式用于城市規(guī)劃,泛指宏觀規(guī)劃用地范圍的標(biāo)志線。近年來,“紅線”被原國土資源部、原環(huán)保部、水利部、國家林業(yè)局等各部門廣泛應(yīng)用,紅線是嚴(yán)格管控事物的空間界線,總量、比例或限值。

水生態(tài)空間紅線是保護(hù)水生態(tài)空間范圍內(nèi)具有重要生態(tài)功能、必須強(qiáng)制性嚴(yán)格保護(hù)的區(qū)域界線,是維護(hù)國家水生態(tài)安全和健康的底線。與已有相關(guān)概念的關(guān)系如表1。

表1 水生態(tài)空間紅線與已有相關(guān)概念的關(guān)系

1.2 水生態(tài)空間紅線的類型

水生態(tài)空間紅線的保護(hù)目標(biāo)是保護(hù)完整的水生態(tài)系統(tǒng),繼而提供可持續(xù)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),依據(jù)千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估[17- 18],將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)可劃分為供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、生命支持服務(wù)和文化服務(wù)四大類。水生態(tài)空間紅線也相應(yīng)的分為以下四個(gè)類型,具體保護(hù)目標(biāo)和空間范圍如表2。將四個(gè)類型的水生態(tài)空間紅線疊加即可形成綜合的水生態(tài)空間紅線。

表2 不同類型水生態(tài)空間紅線的保護(hù)目標(biāo)和范圍

(1)水資源供給保護(hù)紅線：主要對(duì)地表水和地下水源供給以及水源涵養(yǎng)功能進(jìn)行保護(hù)。水生態(tài)系統(tǒng)提供的淡水資源保證了人們生產(chǎn)生活的用水,對(duì)地表水和地下水源地以及江河源區(qū)的冰川、濕地和沼澤以及山林等具有水源涵養(yǎng)功能的區(qū)域劃定紅線加強(qiáng)保護(hù),是社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展所必須的資源保障。

(2)水文調(diào)節(jié)紅線：主要對(duì)雨洪調(diào)蓄、水質(zhì)凈化、地下水回補(bǔ)等調(diào)節(jié)功能的保護(hù)。河流廊道、湖泊、沼澤等濕地對(duì)河川徑流起到重要的調(diào)節(jié)作用,可以削減洪峰、滯蓄雨水、補(bǔ)充地下水、減少洪澇造成的經(jīng)濟(jì)損失；同時(shí)其提供的水體維持了良好的污染物質(zhì)的物理化學(xué)代謝環(huán)境, 提高環(huán)境的凈化能力。因此需要?jiǎng)澏ㄋ恼{(diào)節(jié)紅線保護(hù)河流廊道、湖泊、沼澤等具有調(diào)節(jié)功能的區(qū)域,保證水生態(tài)系統(tǒng)的雨洪調(diào)蓄、水質(zhì)凈化功能的正常發(fā)揮。

(3)水生命支持紅線：主要包括水土保持和水生物棲息地生境的保護(hù),其對(duì)土壤水分循環(huán)以及動(dòng)植物繁衍和生物多樣性保護(hù)具有重要作用。劃定水生命支持紅線,防止水土流失,保護(hù)了土壤和生物棲息地環(huán)境,進(jìn)而保護(hù)了植物、水生生物、兩棲類動(dòng)物以及與水相關(guān)(以水域?yàn)闂⒌?、覓食地?的生物多樣性及其生境條件。

(4)水文化保護(hù)紅線:水生態(tài)系統(tǒng)還具有歷史文化、科普教育、審美啟智、娛樂和生態(tài)游憩等價(jià)值。水文化保護(hù)紅線主要對(duì)水文化遺產(chǎn)點(diǎn)及其遺產(chǎn)廊道、臨水的關(guān)鍵風(fēng)景和游憩資源及地方鄉(xiāng)土景觀進(jìn)行保護(hù),從而保護(hù)了最珍貴的歷史遺產(chǎn)與文化資產(chǎn),和最美麗的濱水景觀。

1.3 水生態(tài)空間紅線的認(rèn)識(shí)

紅線的劃定不能僅僅停留在技術(shù)層面,而應(yīng)該結(jié)合我國當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境情勢(shì),上升到理念、政策層面來理解；同時(shí),又要在實(shí)際操作中保障其科學(xué)性和可操作性。因此,水生態(tài)空間紅線既是理念線、政策線,也是科學(xué)線和管理線。

理念線：水生態(tài)空間紅線是一根“理念線”,在研究、制定和執(zhí)行這條紅線的過程中,使其在行業(yè)內(nèi)外進(jìn)行一次理念更新,促使人們重新認(rèn)識(shí)和關(guān)注水資源、水生態(tài)和水環(huán)境問題,改變傳統(tǒng)的治水觀念,提倡以生態(tài)文明為指導(dǎo)的“人水和諧”理念。

政策線：水生態(tài)空間紅線還是一條政策線、戰(zhàn)略線；它對(duì)涉及國土空間的各行各業(yè)都具有一定的戰(zhàn)略指導(dǎo)意義,也表達(dá)了國家重視水環(huán)境、解決水問題的決心[19]。

科學(xué)線：水生態(tài)系統(tǒng)是復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng),必須從科學(xué)角度嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋嫖鼍唧w的管控內(nèi)容和管控方式,水生態(tài)空間紅線的劃定必須要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ),是科學(xué)研究成果的集成,所以它也是一條科學(xué)線。

管理線：水生態(tài)空間紅線的劃定是基于我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的切實(shí)國情、同時(shí)還對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的社會(huì)管理能力和行政管理機(jī)構(gòu)的權(quán)屬。它必須是真正能管住的和不得不管的底線。盲目的擴(kuò)大水生態(tài)紅線的管控范圍,使之與相應(yīng)的管理水平相脫節(jié),只會(huì)使得紅線流于空談。因此,水生態(tài)空間紅線的劃定不僅僅是一個(gè)邊界,更應(yīng)該包括配套管理體系。

2 水生態(tài)空間紅線劃定方法

2.1 技術(shù)流程和框架體系

水生態(tài)空間紅線是基于水生態(tài)系統(tǒng)完整性保護(hù)提出的,因此在紅線劃定時(shí)不能僅僅保護(hù)水體本身,應(yīng)該從更廣泛的景觀尺度或流域尺度去考慮水生態(tài)空間范圍。景觀格局與生態(tài)過程及其尺度依賴性是研究的核心內(nèi)容,景觀格局是生態(tài)過程的載體,生態(tài)過程包括眾多塑造格局的動(dòng)因和驅(qū)動(dòng)力,景觀格局與生態(tài)過程相互作用,驅(qū)動(dòng)著景觀的整體動(dòng)態(tài),并呈現(xiàn)出一定的景觀功能特征,這種功能與人類需求相關(guān)聯(lián),構(gòu)成人類生命支持系統(tǒng)的核心——生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[20- 21]。因此紅線的劃定,首先根據(jù)服務(wù)功能類型反推維持該服務(wù)所需的景觀格局和生態(tài)過程,然后在依據(jù)不同類型水生態(tài)問題現(xiàn)狀分析、水生態(tài)過程模擬和評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上,結(jié)合國家已出臺(tái)的與生態(tài)以及水相關(guān)的規(guī)劃和區(qū)劃成果,明確影響水生態(tài)過程的關(guān)鍵控制指標(biāo),并根據(jù)指標(biāo)的生態(tài)閾值對(duì)水生態(tài)安全進(jìn)行等級(jí)劃分,從而構(gòu)建出不同安全水平的水生態(tài)安全格局,它是由河流、湖泊、濕地、生物棲息地和其他自然區(qū)域共同構(gòu)成的相互連接的生態(tài)網(wǎng)絡(luò),用以保障國家水生態(tài)安全及水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的可持續(xù)性。將底線生態(tài)安全格局范圍(最低安全標(biāo)準(zhǔn)下的空間格局)作為水生態(tài)空間紅線劃定的基礎(chǔ)。同時(shí)輔以一定的管控措施,確保水生態(tài)空間紅線的劃定和實(shí)施,如圖1。

圖1 空間紅線劃定的技術(shù)流程Fig.1 Technological process of delineating spatial redline

從水生態(tài)空間紅線劃定的技術(shù)流程和框架體系中(圖2)可以看出,水生態(tài)空間紅線劃定的關(guān)鍵是水生態(tài)安全格局的識(shí)別,基于生態(tài)安全格局判別的一般方法論[13- 14],提出水生態(tài)安全格局劃定方法如下:

(1)水生態(tài)過程中源的確定：通過適宜性分析確定每個(gè)水生態(tài)過程的源,例如河流、湖泊作為洪水運(yùn)動(dòng)過程的源,生物棲息地作為生物活動(dòng)和物種擴(kuò)散的源。

(2)水生態(tài)過程分析：通過模型模擬各種單一生態(tài)過程,通常用阻力面模擬水平運(yùn)動(dòng)擴(kuò)展過程。例如雨洪水運(yùn)動(dòng)過程、面源污染擴(kuò)散過程、生物空間運(yùn)動(dòng)過程等。

(3)單一水生態(tài)安全格局識(shí)別及等級(jí)劃分：針對(duì)單一水生態(tài)過程,判別具有關(guān)鍵意義的景觀格局,包括源間連接、緩沖區(qū)、戰(zhàn)略點(diǎn)、輻射道等。通過諸如表征動(dòng)態(tài)過程的阻力面的拐點(diǎn)及指標(biāo)生態(tài)閾值判別安全等級(jí),劃分出低、中、高三種不同的安全水平。

(4)綜合水生態(tài)安全格局：綜合疊加各種水生態(tài)過程的安全格局,并將低水平(底線)生態(tài)安全格局作為紅線劃定的基礎(chǔ)。

(5)水生態(tài)紅線劃定：通過科學(xué)方法在低水平生態(tài)安全格局范圍基礎(chǔ)上,結(jié)合具體地區(qū)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等實(shí)際情況,進(jìn)一步確定紅線范圍。

(6)水生態(tài)紅線管控：制定相應(yīng)的管控措施。

2.2 不同類型水生態(tài)空間紅線劃定方法

(1)水資源保護(hù)紅線

主要對(duì)水源涵養(yǎng)功能以及地表水和地下水源地進(jìn)行保護(hù)。因此流域上游高植被覆蓋度區(qū)域、以及具有水源涵養(yǎng)功能沼澤、濕地分布區(qū)是水源涵養(yǎng)安全格局的重要組成。地表水源和地下水源保護(hù)安全格局判定方法是將主要飲用水源地作為水源保護(hù)的“源”,根據(jù)水源地所處的小流域等級(jí)、自然屬性、土地開發(fā)利用現(xiàn)狀以及社會(huì)功能來確定地表水源地緩沖區(qū)的范圍和保護(hù)級(jí)別,并與《飲用水水源地保護(hù)劃分技術(shù)規(guī)范》[22]相互協(xié)調(diào)。

(2)水文調(diào)節(jié)紅線

主要對(duì)洪水調(diào)蓄、水質(zhì)凈化、雨洪下滲功能進(jìn)行保護(hù)。因此,根據(jù)地形圖和地形高程數(shù)據(jù),判別現(xiàn)狀具有調(diào)蓄洪水功能的區(qū)域,包括各級(jí)河流、湖泊、水域、坑塘和低洼地,其次根據(jù)水文過程模擬,確定徑流匯水點(diǎn)作為控制水流的戰(zhàn)略點(diǎn),同時(shí)結(jié)合歷史洪澇災(zāi)害分析及國家《全國蓄滯洪區(qū)建設(shè)與管理規(guī)劃》[23]中明確劃定的蓄滯洪區(qū)、重要湖泊、濕地以及濱河緩沖帶范圍,劃定不同安全水平的洪水調(diào)蓄安全格局。利用水質(zhì)模型模擬非點(diǎn)源污染遷移過程及土地利用類型的非點(diǎn)源污染影響,依據(jù)河湖的水環(huán)境功能和水質(zhì)目標(biāo)來確定緩沖區(qū)的范圍和保護(hù)級(jí)別。另外，流域內(nèi)的匯水區(qū)域的土壤類型和土壤質(zhì)地等水文地質(zhì)條件的高適宜下滲區(qū),是調(diào)節(jié)地下水位的重要組成,主要依據(jù)適宜性評(píng)價(jià)方法去劃定。

(3)水生命支持紅線

主要是對(duì)水土保持和生物棲息地的保護(hù)。水土保持安全格局根據(jù)降水侵蝕力、坡度、土壤質(zhì)地和植被覆蓋度等指標(biāo)對(duì)流域水土流失敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià),然后根據(jù)不同的敏感度確定水土保持的關(guān)鍵區(qū)域,同時(shí)協(xié)調(diào)《全國水土保持規(guī)劃(2015—2030)》、《全國水土保持區(qū)劃》[24- 25]。生物多樣性保護(hù)安全格局的判定主要依據(jù)物種水平運(yùn)動(dòng)過程的評(píng)價(jià)方法：首先,通過分析選擇以水域及周邊環(huán)境作為重要棲息地、覓食地等相關(guān)的重要瀕危珍稀生物作為指示物種；根據(jù)物種分布信息明確其分布范圍,根據(jù)該物種的生態(tài)習(xí)性,利用植被類型圖、土地利用、數(shù)字高程等數(shù)據(jù)分析判別該物種的潛在棲息地分布范圍。作為物種保護(hù)的源。其次,建立最小阻力面,應(yīng)用MCR最小累計(jì)阻力模型模擬研究區(qū)指示物種穿越不同土地覆被的過程。根據(jù)阻力面識(shí)別和構(gòu)建每一個(gè)指示物種的安全格局(包括棲息地的源、廊道和輻射道),不同生物有不同的廊道寬度要求,大量的景觀生態(tài)學(xué)研究已經(jīng)提供了比較充分的數(shù)據(jù)來支持其寬度的界定。最后,將幾個(gè)物種的安全格局疊加整合,判定生物保護(hù)安全格局[26- 27]。

(4)水文化服務(wù)紅線

包括對(duì)水文化遺產(chǎn)和游憩等功能的保護(hù)。水文化遺產(chǎn)保護(hù)及游憩安全格局判定方法相似,由水文化遺產(chǎn)點(diǎn)及連接它們的線形要素構(gòu)成,適宜采用水平生態(tài)過程評(píng)價(jià)方法。首先,將各級(jí)文物保護(hù)單位以及風(fēng)景名勝等游憩資源點(diǎn)作為文化遺產(chǎn)或游憩安全格局分析的“源”。其次,根據(jù)景觀阻力面以及各類景觀距水文化遺產(chǎn)點(diǎn)或游憩資源點(diǎn)的距離,進(jìn)行文化遺產(chǎn)或游憩廊道的適宜性分析。最后,整合遺產(chǎn)點(diǎn)和廊道網(wǎng)絡(luò)體系,構(gòu)建不同水平的水文化安全格局[28- 30]。

2.3 水生態(tài)空間紅線落地的原則和標(biāo)準(zhǔn)

(1)劃定的原則

系統(tǒng)性原則:水生態(tài)空間紅線劃定是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,應(yīng)在不同區(qū)域范圍內(nèi),根據(jù)保護(hù)對(duì)象的功能與類型分別劃定,通過疊加分析綜合形成水生態(tài)空間紅線。

協(xié)調(diào)性原則：水生態(tài)空間紅線劃定應(yīng)與主體功能區(qū)規(guī)劃[31]、生態(tài)功能區(qū)劃[32]、土地利用總體規(guī)劃[33]、城市藍(lán)線[16]等區(qū)劃、規(guī)劃相協(xié)調(diào),共同形成合力,增強(qiáng)生態(tài)保護(hù)效果。要與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求和當(dāng)前監(jiān)管能力相適應(yīng),預(yù)留適當(dāng)?shù)陌l(fā)展空間和環(huán)境容量空間,合理確定生態(tài)功能紅線的面積規(guī)模。

強(qiáng)制性原則：水生態(tài)空間紅線一旦劃定,必須實(shí)行嚴(yán)格管理。牢固樹立生態(tài)保護(hù)紅線的觀念,制定和執(zhí)行嚴(yán)格的環(huán)境準(zhǔn)入制度與管理措施,做到不越雷池一步,否則就應(yīng)該受到懲罰。

動(dòng)態(tài)性原則：水生態(tài)空間紅線劃定之后并非永久不變,紅線面積可隨生態(tài)保護(hù)能力增強(qiáng)和國土空間優(yōu)化適當(dāng)增加。當(dāng)紅線邊界和閾值受外界環(huán)境的變遷而發(fā)生變化時(shí),應(yīng)當(dāng)適時(shí)進(jìn)行調(diào)整從而確?；旧鷳B(tài)功能供給。

(2)劃定標(biāo)準(zhǔn)

底線水生態(tài)安全格局作為水生態(tài)空間紅線劃定的基礎(chǔ),其空間辨識(shí)標(biāo)準(zhǔn)也就成為生態(tài)保護(hù)紅線劃定的核心標(biāo)準(zhǔn)。在具體紅線落地過程中,主要包括山體、各類廊道和水體及其緩沖區(qū)、以及重要的斑塊邊界。

1)河湖緩沖區(qū)寬度標(biāo)準(zhǔn),這類標(biāo)準(zhǔn)線在許多規(guī)劃中都有提到,但是本研究確定的依據(jù)是從河流廊道、湖體具體承載的生態(tài)功能出發(fā),結(jié)合已有研究和水文模擬結(jié)果,確定的緩沖區(qū)寬度線,例如,研究已經(jīng)明確在濱河、濱湖一定寬度范圍內(nèi)能夠滿足一定比率的N、P等污染物的凈化,在一定寬度范圍內(nèi)能滿足一定的生物棲息需求。

2)山體保護(hù)線標(biāo)準(zhǔn),山體兼具生物棲息、水源涵養(yǎng)、水土保持等多重功能,但是究竟山體保護(hù)線以哪根線為依據(jù)并不明確,水生態(tài)空間紅線的劃定是以底線水生態(tài)安全格局為基底,輔助參考的是等高線、坡度兩個(gè)因素來具體劃定,最后落線盡量采取明顯的地物邊界線或者等高線,以方便操作。

3)相關(guān)規(guī)劃規(guī)范明確的一些標(biāo)準(zhǔn)線,盡量與相關(guān)規(guī)劃已劃定的一些邊界線相結(jié)合,作為水生態(tài)空間紅線落地標(biāo)準(zhǔn)。

4)地塊邊界線為核心的斑塊線,鑲嵌在建設(shè)用地中的斑塊之所以會(huì)被納入生態(tài)安全格局之內(nèi)除了它在格局中的位置,另一方面取決于該地塊本身的土地利用覆被條件(現(xiàn)狀還是林地或者農(nóng)田),所以,這類斑塊的生態(tài)保護(hù)紅線落地就以地塊邊界為依據(jù)即可。

(3)劃定技術(shù)要點(diǎn)

1)以底線生態(tài)安全格局為基本參考[34]。

2)以土地利用現(xiàn)狀中的地塊為基本單元,邊界劃定盡量不破壞完整的地塊；以地塊內(nèi)水生態(tài)安全格局的比例,進(jìn)行四舍五入。

3)利用明確的線性標(biāo)志物為邊界(地塊邊界、道路、擋土墻、高差分界線、等高線等)。

4)就近面積補(bǔ)償,如上一斑塊在落地時(shí)面積減少,則下一斑塊可酌情增加面積,盡量實(shí)現(xiàn)面積總量平衡。

5)紅線劃定與具體的土地利用導(dǎo)則相結(jié)合,例如,納入紅線范圍內(nèi)的建設(shè)用地是否需要騰退,取決于具體的導(dǎo)則,而不是簡(jiǎn)單的一刀切。

6)近期目標(biāo)與遠(yuǎn)期目標(biāo)相結(jié)合,紅線的劃定既要考慮近期的區(qū)域發(fā)展需求和土地利用現(xiàn)狀沖突,也要考慮遠(yuǎn)期生態(tài)保護(hù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)。

7)明確紅線內(nèi)各地塊的主導(dǎo)功能。

3 實(shí)證研究

3.1 研究區(qū)概況

雁棲河流域位于懷柔區(qū)東北,流域地勢(shì)西北高東南低,海拔高度最高1600 m,最低81 m。林草覆蓋率90%左右。流域內(nèi)主要有雁棲河(干流)和長(zhǎng)園河(支流)2條溝道,由北而南蜿蜒匯入北臺(tái)上水庫(雁棲湖),流域總面積128.23 8km2。人口規(guī)模較小,主要集中平原區(qū)。流域的水資源開發(fā)利用已經(jīng)嚴(yán)重超過了適宜的開發(fā)利用程度,各種水環(huán)境、水生態(tài)問題嚴(yán)峻。研究如何通過劃定水生態(tài)空間紅線保護(hù)和修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng),是雁棲河流域生態(tài)健康與安全的重要保證,也是雁棲湖生態(tài)示范區(qū)建設(shè)成敗的關(guān)鍵。

3.2 不同水生態(tài)過程的生態(tài)安全格局識(shí)別

水資源保護(hù)安全格局識(shí)別主要考慮水源涵養(yǎng)和水源地保護(hù)等生態(tài)過程,首先利用SPOT遙感影像數(shù)據(jù)對(duì)在雁棲河流域上游進(jìn)行歸一化植被覆蓋度指數(shù)計(jì)算,根據(jù)植被覆蓋度指數(shù)的高低劃分為不同的水源涵養(yǎng)安全水平(圖3)。其次將長(zhǎng)園河、雁棲河、北臺(tái)上水庫主要飲用水源地作為水源保護(hù)的“源”,根據(jù)水源地所處的小流域等級(jí)、自然屬性、土地開發(fā)利用現(xiàn)狀以及社會(huì)功能以及地表水源保護(hù)區(qū)規(guī)劃來確定地表水源地緩沖區(qū)的范圍和保護(hù)級(jí)別(圖4)。

水文調(diào)節(jié)安全格局主要考慮洪水調(diào)蓄、地下水回補(bǔ)等生態(tài)過程,根據(jù)土地利用圖和地形高程數(shù)據(jù),判別具有調(diào)蓄洪水功能的區(qū)域,包括各級(jí)河流、湖泊、水庫、坑塘等。其次,水文過程模擬。根據(jù)北京市懷柔區(qū)1980—2010年多年降雨數(shù)據(jù)及相關(guān)研究,確定了10年一遇、50年一遇、100年一遇雨洪安全水平。通過SCS模型和GIS空間分析技術(shù),估算出不同降雨強(qiáng)度下的徑流量,通過無源淹沒方法,根據(jù)徑流量算出每個(gè)子流域的淹沒區(qū)范圍。同時(shí)結(jié)合國家《防洪規(guī)劃》中明確劃定的蓄滯洪區(qū)、重要湖泊、濕地以及濱河緩沖帶范圍,劃定不同安全水平的洪水調(diào)蓄安全格局(圖5)。

圖4 水源地保護(hù)安全格局Fig.4 Water source protection security pattern

水土保持安全格局根據(jù)雁棲流域水土流失情況和土地利用狀況, 參考北京市土壤侵蝕的相關(guān)研究獲得的數(shù)據(jù)情況,選取了降水侵蝕力、坡度、土壤質(zhì)地和植被覆蓋度作為評(píng)價(jià)指標(biāo),各指標(biāo)的分級(jí)、賦值和權(quán)重由專家打分法獲得,對(duì)雁棲湖流域水土流失敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià),進(jìn)而確定水土保持安全格局(圖6)。

圖5 雨洪調(diào)蓄安全格局Fig.5 Stormwater storage security pattern

圖6 水土保持安全格局Fig.6 Water and soil conservation security pattern

生物多樣性保護(hù)安全格局主要考慮以水生態(tài)空間為棲息地或覓食地的生物生態(tài)過程,主要根據(jù)場(chǎng)地調(diào)研選擇大雁和蟾蜍作為指示物種,根據(jù)該物種的生態(tài)習(xí)性,利用植被類型圖、土地利用、數(shù)字高程等數(shù)據(jù)分析判別該物種的潛在棲息地分布范圍。作為物種保護(hù)的源。其次,建立最小阻力面,應(yīng)用MCR最小累計(jì)阻力模型模擬研究區(qū)指示物種穿越不同土地覆被的過程。根據(jù)阻力面識(shí)別和構(gòu)建每一個(gè)指示物種的安全格局(包括棲息地的源、廊道和輻射道)(圖7),最后,將單個(gè)物種的安全格局疊加整合,判定生物保護(hù)安全格局。

圖7 生物多樣性保護(hù)安全格局(左：大雁；右：蟾蜍)Fig.7 Biodiversity security pattern (left: Wild goose; right: Toad)

圖8 水文化保護(hù)安全格局Fig.8 Water Culture Protection security pattern

水文化保護(hù)安全格局,雁棲河流域的水文化景觀有雁棲湖、民俗村、觀音寺、碑、京密引水渠、慕田峪長(zhǎng)城等,從中選取具有歷史意義的、具有建筑或工程上的重要性、具有生態(tài)地理以及水文學(xué)重要性的作為水文化景觀的源；分析區(qū)域內(nèi)潛在的遺產(chǎn)廊道。雁棲河流域潛在的有助于建立鄉(xiāng)土文化遺產(chǎn)廊道主要包括鄉(xiāng)村道路、堤頂路、水系等；確定鄉(xiāng)土文化景觀體驗(yàn)的阻力因子與阻力系數(shù)。本研究以面狀的土地覆蓋類型與線型的道路為阻力因素,去制定相關(guān)的阻力系數(shù),并建立最小累計(jì)阻力模型,從而確定水文化保護(hù)生態(tài)安全格局(圖8)。

3.3 綜合水生態(tài)安全格局和水生態(tài)空間紅線的劃定

基于以上水資源保護(hù)、水文調(diào)節(jié)、水生命支持、水文化保護(hù)方面的安全格局,建立綜合的水生態(tài)安全格局,以上4種生態(tài)服務(wù)在生態(tài)安全格局構(gòu)建時(shí)被認(rèn)為具有同等重要性,被賦予相同的權(quán)重,將4個(gè)安全格局進(jìn)行疊加,通過析取運(yùn)算取最大值,最終確立雁棲湖流域水生態(tài)安全格局(圖9)。其中底線生態(tài)安全格局總面積為9627.1hm2,占區(qū)域總面積的74.3%。

在底線水生態(tài)安全格局的基礎(chǔ)上,根據(jù)前文水生態(tài)空間紅線落地的原則和方法,確定雁棲河流域水生態(tài)空間紅線總面積為10698.9hm2(圖10),占區(qū)域總面積的83%。主要分布在山區(qū)、雁棲湖及其緩沖區(qū)、雁棲河及其緩沖區(qū)。

圖9 綜合水生態(tài)安全格局Fig.9 Water ecological security pattern

圖10 水生態(tài)空間紅線范圍Fig.10 Red-line scope of water ecology space

4 結(jié)語

本文從全國水生態(tài)問題的嚴(yán)重性、已有的水生態(tài)保護(hù)空間嚴(yán)重不足、現(xiàn)有的生態(tài)保護(hù)紅線不足以維護(hù)應(yīng)有的水生態(tài)系統(tǒng)的安全和健康、水務(wù)執(zhí)法部門的確權(quán)劃界標(biāo)準(zhǔn)等幾個(gè)方面的問題作為水生態(tài)空間紅線概念提出的背景,闡明劃定水生態(tài)空間紅線的重要性和必要性；以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為核心,以生態(tài)安全格局和水生態(tài)系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)提出的水生態(tài)空間紅線概念,是一種廣義的紅線,其多目標(biāo)的綜合性突破了傳統(tǒng)的部門管轄界線；它以尊重生態(tài)系統(tǒng)的完整性和全面的價(jià)值觀原則,是由對(duì)水生態(tài)過程起關(guān)鍵意義的點(diǎn)、線、面和空間聯(lián)系所構(gòu)成的空間格局。

文中提出了基于“水生態(tài)問題分析-水生態(tài)過程模擬和評(píng)價(jià)-水生態(tài)安全等級(jí)劃分-水生態(tài)安全格局判定-水生態(tài)空間紅線的劃定”的技術(shù)流程和方法體系,從水源涵養(yǎng)、水源地保護(hù)、雨洪調(diào)蓄、地下水補(bǔ)充、水質(zhì)凈化、水土保持、水生物保護(hù)、水文化遺產(chǎn)和游憩等過程分析,結(jié)合國家已出臺(tái)的與水有關(guān)的規(guī)劃、區(qū)劃,來綜合構(gòu)建水生態(tài)安全格局,而不僅僅是對(duì)點(diǎn)、線、面單個(gè)對(duì)象或單個(gè)過程的保護(hù)。并以雁棲湖流域?yàn)槔?運(yùn)用該方法進(jìn)行了水生態(tài)空間紅線的劃定。水生態(tài)空間紅線是當(dāng)前全國范圍內(nèi)轟轟烈烈開展的“海綿城市”建設(shè),以及未來更宏大的“海綿國土”建設(shè)的基礎(chǔ)。

本文主要研究的是水生態(tài)保護(hù)的空間紅線,對(duì)于完整的水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)來說,還需要一定的數(shù)量紅線來約束,包括對(duì)水量的保護(hù)以及對(duì)水質(zhì)的保護(hù)。另外,對(duì)于水生態(tài)空間紅線劃定工作而言,切實(shí)可行的管控措施是非常必要的,國家各部門應(yīng)有長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)和監(jiān)管,使水生態(tài)空間紅線能真正起到保障水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的持續(xù)發(fā)揮。