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第二节 资源环境本底条件识别方法

一、土地资源评价方法

土地资源评价主要表征土地资源适宜建设程度,采用坡度和地形起伏度进行评价。评价公式为:[土地资源条件]=f([坡度], [地形起伏度])。

坡度:根据DEM数据,按照小于2度、2~6度、6~15度、15~25度、大于25度分为5级,生成地形坡度等级图。

地形起伏度:根据DEM数据,按照30×30米栅格单元,用邻域分析功能采用15×15米邻域计算地形起伏度。按照大于200米、100~200米、50~100米、20~50米、小于20米分为5个等级,生成地形起伏度等级图。

将地形坡度数据和地形起伏度数据进行叠加分析。地形起伏度大于200米的区域,地形坡度等级下降2级;地形起伏度在100~200米之间的区域,地形坡度等级下降1级;其他区域地形坡度等级不变。

最后将广西土地资源评价结果划分为适宜(1级)、较适宜(2级)、一般适宜(3级)、较不适宜(4级)和不适宜(5级)五个等级,选取各县(自治县、市、区)不适宜土地资源面积(4级、5级)和适宜土地资源面积(1级、2级、3级)的比值作为识别各县(自治县、市、区)土地资源短板的依据,比值越大表明该县(自治县、市、区)非优质土地资源越多,短板越明显。

二、水资源评价方法

水资源评价以城镇供水条件和农业供水条件作为评价指标。城镇供水条件是表征区域水资源对城镇建设的保障能力,采用水资源总量模数进行评价。农业供水条件是表征区域水资源对农业生产的保障能力,采用降水量进行评价。

水资源总量模数:收集自治区水利部门掌握的各县(自治县、市、区)近5年的平均水资源总量,以县(自治县、市、区)为单元,将各县(自治县、市、区)水资源总量除以行政总面积,计算得到水资源总量模数,按照≥50万立方米/平方千米、20万~50万立方米/平方千米、10万~20万立方米/平方千米、5万~10万立方米/平方千米、<5万立方米/平方千米划分为好、较好、一般、较差、差5个等级。

降水量:收集自治区气象部门各监测站点近10年降水量监测数据和站点分布位置,采用各站点10年平均降水量进行空间插值,得到多年平均降水量分布图,按照≥1500毫米、1000~1500毫米、500~1000毫米、200~500毫米、<200毫米分为很好、较好、一般、较差、差5个等级。

采用水资源总量模数数据和降水量数据进行叠加,取最高级别为水资源评价等级。广西水资源评价划分为适宜(1级)、较适宜(2级)、一般适宜(3级)、较不适宜(4级)4个等级,为了识别各县(自治县、市、区)水资源本底条件,取水资源匮乏区域面积(4级)与丰富区域的面积(1、2、3级)的比值,比值越大表明该县(自治县)水资源条件短板越明显。

三、生态保护重要性评价方法

从生态系统服务功能重要性和生态敏感性两个方面,开展生态保护重要性评价单项评价。其中生态系统服务功能重要性以生物多样性维护重要性、水源涵养重要性和水土保持重要性等3项指标进行评价;生态敏感性以水土流失敏感性和石漠化敏感性2项指标进行评价。在单项评价的基础上将各评价指标进行空间叠加,集成得到生态保护重要性评价结果。

(一)生态系统服务功能重要性

生态系统服务功能是指人类直接或间接从生态系统中获取的利益,可分为提供功能、文化功能、调节功能和支持功能四大类,其中关系区域生态安全的功能包括水源涵养、水土保持、生物多样性维护和防风固沙等调节功能。在分析生态系统结构、过程与生态系统服务功能关系的基础上,分析生态系统服务功能特征,按其对区域生态安全的重要性程度将重要性等级从高到低划分级别。

结合广西实际情况,选取生物多样性维护、水源涵养、水土保持作为评价指标,分别在开展上述三项重要性评价的基础上,集成生态系统服务功能重要性结果。集成公式为:

[生态系统服务功能重要性]=Max([生物多样性维护功能重要性],

[水源涵养功能重要性], [水土保持功能重要性])

1.生物多样性维护功能重要性

从物种与生态系统两个层次进行评价。在物种层次,收集国家一、二级保护物种和其他具有重要保护价值的物种资料,确定动植物多样性和环境资源区域分布数据,明确生物多样性维护功能的重要性;在生态系统层次,结合地理、土壤、植被等要素,根据各项因子特征差异对生物多样性重要程度的不同进行综合评价。

首先根据自治区层面林业、环保、水利等部门各类物种保护区范围,以及测绘部门的DEM数据、2018年地理国情监测数据等,将数据进行整理上图。一是将各类保护区直接划分为生物多样性维护功能重要性一级区域;二是根据DEM数据生成全自治区地形坡度图,按照0~2度、2~6度、6~15度、15~25度和大于25度划分坡度等级;三是结合地理国情监测数据,根据各类生态系统对生物多样性维护功能的重要程度,按照高、中覆盖度的森林、草地以及水域,低覆盖度的其他林地和草地、园地、耕地、荒漠与裸露地,将建设用地划分为不同的等级;四是将地形坡度和生态系统等级进行叠加,综合确定生物多样性维护功能重要性等级。

2.水源涵养功能重要性

水源涵养是对降水进行截留、渗透、蓄积,并通过蒸散发实现对水流、水循环的调控。水源涵养量指标采用河流源区、降水量、蒸散发量、地表覆盖等因子进行评价。评价公式为:

式中,Pi为降雨量(毫米), Ri为地表径流量(毫米), ETi为蒸散发量(毫米), Aii 类生态系统面积(平方千米), i 为研究区第i 类生态系统类型,j 为研究区生态系统类型数。

根据气象部门提供的近10年平均降雨量数据,采用空间插值生成降雨量分布图;蒸散发量由气象部门提供的实测数据生成;地表径流量为降雨量乘以平均地表径流系数求得,地表径流系数根据森林、灌丛、草地、湿地、农田等不同生态系统类型进行确定,采用2018年地理国情监测数据进行评价。地表径流系数详见表3-4。

表3-4 各类型生态系统地表径流系数均值

各类型生态系统地表径流系数均值来源于自然资源部《资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价指南(试行)》

3.水土保持功能重要性

水土保持是生态系统通过其结构与过程减少由于水蚀所导致的土壤侵蚀的作用,通过该项指标评价,识别现状和未来承担水土保持功能的重点区域。水土保持功能主要与土壤、地形和植被有关。采用水土保持量作为评价指标,具体公式如下:

A=R×K×L×S×(1-C

式中,A为水土保持量,R为降雨侵蚀力因子,K为土壤可蚀性因子,L表示坡长因子,S表示坡度因子,C为植被因子。

降雨侵蚀力是指降雨引发土壤侵蚀的潜在能力,通过多年平均年降雨侵蚀力因子反映,采用广西91个气象站点历年日降水量、侵蚀性降雨日等监测数据,根据空间插值生成等级图;土壤可蚀性指土壤颗粒被水力分离和搬运的难易程度,主要与土壤质地、有机质含量、土体结构、渗透性等土壤理化性质有关,根据土壤黏粒、粉粒、砂粒和有机碳的百分比含量生成土壤可蚀性等级图;坡长、坡度采用DEM数据生成,植被因子主要反映生态系统对土壤侵蚀的影响,采用2018年地理国情监测数据对植被覆盖度进行计算,并结合不同生态系统类型确定植被覆盖系数。

(二)生态敏感性

生态敏感性是指生态系统对人类活动反应的敏感程度,用来表征生态失衡与生态环境问题的可能性大小。选取水土流失敏感性和石漠化敏感性两项评价指标,在分别开展上述两项评价的基础上,集成生态敏感性结果。集成公式为:

[生态敏感性]=Max([水土流失敏感性], [石漠化敏感性])

1.水土流失敏感性

采用降雨侵蚀力、土壤可蚀性、地形起伏度和植被覆盖度等因子开展评价,评价公式为:

式中,RKLSC分别为降雨侵蚀力因子、土壤可蚀性因子、地形起伏度因子和植被覆盖因子的敏感性分级值。具体分级如下表:

表3-5 水土流失敏感性评价因子分级赋值

水土流失敏感性因子分级赋值来源于自然资源部《资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价指南(试行)》

降雨侵蚀力、土壤可蚀性因子采用气象部门提供的等级图;地形起伏度根据DEM数据,按照30×30米栅格单元,用邻域分析功能采用15×15米邻域计算地形起伏度,按照大于200米、100~200米、50~100米、20~50米、小于20米划分为5个等级;植被覆盖度采用已生成的基于2018年地理国情监测数据得到的植被覆盖度。

2.石漠化敏感性

采用生态系统类型、地形坡度和植被覆盖度等因子开展评价,评价公式为:

式中,DP和C分别为生态系统类型、地形坡度和植被覆盖度的敏感性分级值。具体分级如下表:

表3-6 石漠化敏感性评价因子分级赋值

石漠化敏感性因子分级赋值来源于自然资源部《资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价指南(试行)》

根据生态系统类型对应的敏感性分级方法,采用2018年地理国情监测数据生成生态系统类型等级图;地形坡度和植被覆盖度分别采用前述评价已生成的等级图。将上述图层相应的数值按照石漠化敏感性等级进行划分并赋值,将最终的敏感性分值进行加权平均,按照大于9.0分、7.1~9.0分、5.1~7.0分、3.1~5.0分、1.0~3.0分别划分为高、较高、中等、较低和低5个等级。

将水土流失敏感性和石漠化敏感性评价结果在空间上进行叠加,按就高不就低的原则确定生态敏感性等级。

(三)生态保护重要性集成评价

广西生态保护重要性集成评价将生态系统服务功能重要性和生态敏感性结果按照就高不就低的原则进行集成,划分为重要(1级)、较重要(2级)、一般重要(3级)、较不重要(4级)和不重要(5级)五个等级,选取各县(自治县、市、区)不重要面积(4级、5级)和重要面积(1级、2级、3级)的比值作为识别各县(自治县、市、区)生态条件短板的依据,比值越大表明该县(自治县、市、区)生态条件短板越明显。

四 、大气环境容量评价方法

大气环境容量是在一定的环境标准下,某一环境单元大气所能承纳的污染物的最大允许量。以国家标准《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》(GB/T 13201-91)给出的A值法进行测算,其结果反映的是各地大气环境容量的理想状态理论值,根据《广西壮族自治区环境承载力评价》要求,大气环境容量主要选择SO2、NOx、烟粉尘作为大气环境容量控制因子。大气环境容量计算公式为:

式中:Qaki为第i 功能区某种污染物年允许排放总量,Aki为第i 功能区某种污染物排放总量控制系数,Si为第i 功能区面积,S为总量控制区面积,n为功能区总数,Cki为与第i 功能区类别相应的某种污染物年日均浓度限值,C0i为第i 功能区中相应的某种污染物背景浓度,A为流域总量控制系数,根据GB / T3840-91,广西流域总量控制系数A为3.6~4.9。

五、水环境容量评价方法

水环境容量是根据全国水环境容量核定技术指南要求,并结合广西河流特征,按照河流的不同规模分别选用河流零维模式、河流一维模式、河流二维模式和感潮河段一维模式河流进行计算。水环境容量主要包括化学需氧量和氨氮2项指标。

(一)河流一维模式测算公式:

式中:W为计算单元的理想水环境容量,α为不均匀系数,Q为河道流量,Cs为上游断面控制浓度,k为污染物综合降解系数,C为下游断面控制浓度,x为计算单元的长度,u为河段的设计流速。

(二)河流二维模式测算包括反向计算和正向计算

1.反向计算公式:

B>200m时,对岸反射项很小可忽略不计,公式可以简化为:

式中:W为水环境容量,cx, y)为控制点(混合区下边界)的水质标准,c1为排污口上游污染物浓度,H为设计流量下污染带起始断面平均水深,x为沿河道方向变量,y为沿河宽方向变量,k为污染物综合降解系数,u为设计流量下污染带内的纵向平均流速,B为河流平均宽度,Ey为横向混合系数,各地Ey按照实际取值,但一般不应超过0.5立方米/秒。

2.正向计算公式:

式中:Cix, y)为某i 点的水质标准值,Cx, y)为预测点处污染物的浓度,K1为污染物综合降解系数,x为预测点离排放点的距离,y 为预测点离排放点的横向距离,u 为河流流速,Cpi为污水中污染物的浓度,Qpi为污水流量,H 为河流平均水深,B 为河流平均宽度,My为河流横向混合系数,Ch为河流上游污染物浓度。

六、灾害条件评价方法

灾害条件评价采用地震危险性和地质灾害易发性作为评价指标。其中地震危险性通过地震动峰值加速度综合反映;地质灾害易发性主要通过崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降等地质灾害的易发程度反映。在分别开展地震危险性和地质灾害易发性评价的基础上,集成灾害危险性等级,集成公式为:

[灾害危险性]=Max([地震危险性], [地质灾害易发性])

首先,根据自治区地震局提供的全广西地震动峰值加速度数据和监测站点分布数据,按照0.05~0.10克、0.10~0.20克、0.20~0.30克、0.30~0.40克区间将地震危险性分别划分为低、中、较高、高4个等级,采用空间插值生成地震灾害危险等级图层。其次,收集全自治区崩滑流、地面沉降、地面塌陷等地质灾害调查评价数据,取崩滑流、地面沉降及地面塌陷中的最高等级,作为地质灾害易发性等级,将地质灾害易发性划分为高、中和低3个等级,生成全自治区地质灾害易发性等级图层。最后,取地震危险性和地质灾害易发性最高等级,作为灾害危险性评价最终等级。

将地震危险性和地质灾害易发性数据进行叠加,取最高级别为灾害危险性评价最终等级。广西灾害危险性分为高、中、低三级,选取各县(自治县、市、区)灾害危险性高区域面积和中、低区域面积的比值作为识别各县(自治县、市、区)灾害危险性短板的依据,比值越大表明该县(自治县、市、区)灾害危险性短板越明显。