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导语
作者深圳市城市规划设计科研院有限机构鄢吴景，华中科技大学建筑与城市规划学院副教授、硕士生导师，湖北省城乡规划专家库专家任绍斌，华中科技大学建筑与城市规划学院、湖北省城镇化工程技术中心副教授、硕士生导师单卓然在《规划师》2019年第19期撰文，在新时代城市国土空间规划和城镇化绿色转型的双重语境下，生态守护红线划定及管控作为城乡生态空间守护的重要手段，然而因为生态守护红线规划的技术办法及管控手段不足，部分城市生态守护红线范围内的城乡生态空间广泛存在着系统连接性欠缺、格局破碎等问题，引起其生态效应削弱乃至骤减。因此呢，有必要探讨建构生态守护红线效应评估的技术办法，用以评定生态守护红线的规划方法及实施效果。文案以生态网络连接度的关联理论为科研前提，经过分析生态网络连接度与生态守护红线效应之间的内在相关，构建生态守护红线效应的评估办法体系，并以此对湖北武穴市生态守护红线效应进行量化评估和问题总结，提出对应性的空间处理方法和拥有普适性道理的城市生态守护红线优化策略。
[关键词]生态守护红线；生态效应；生态网络；湖北武穴市
[ 文案编号 ]1006-0022(2019)19-0032-07
[ 中图归类号 ]TU984
[ 文献标识码 ]B
[ 引文格式 ]鄢吴景，任绍斌，单卓然．城市生态守护红线效应评估及优化策略[J]．规划师，2019(19)：32-38． 
一
生态网络连接度与生态效应评估办法概述
对生态网络连接度的评估科研重点集中在两个方面：①对特定生物种的关联科研。以特定生物种的迁移扩散、觅食活动和繁殖过程为依据，对生物栖息地、生境的生态连接和相互功效程度进行评估，从生态网络或景观格局的方向进行局部结构调节来守护生物多样性，如姜广顺等人对马鹿生境网络、杨天翔对鸟类边缘种的位移痕迹进行了分析评估，并探讨了人类的活动对斑块和网络的影响。②对距离阈值的关联科研。以环境适应性和生物种的迁移扩散为前提，经过选择区别的距离阈值，计算和评估区别阈值下生态网络连接度与相应景观结构的变化，对比分析区别斑块在区别连接度下的重要程度和生态服务功能。例如，刘常富等人经过对斑块的种类、连通性指数、组分数和整体链接数进行评估，筛选出适合沈阳市的网络连接度阈值；陈杰等人分析了区别阈值下斑块的重要指数、组分数和连通性指数的变化，以及其对生态网络连接度和整体格局的影响。
对生态效应的评估科研重点集中在两个维度：①对典型生态系统服务价值和效应的量化。例如，杜瑶等人对森林生态系统服务功能、草地生态系统服务功能、湿地生态系统服务功能及农田生态系统服务功能进行了量化评估。②对城市生态系统效应和服务价值的综合研究评估。例如，宗跃光等人针对城市景观生态价值的边缘效应及城市生态系统服务功能的价值结构进行了计量性分析；徐剑波等人基于遥感技术的支持，以广州市为例更加准确地评估了绿地生态效应的空间差异性及其动态变化；吴敏经过创立网络连接度、网络渗透度和网络密度的“评估三指标”，将生态网络与景观格局紧密联系，阐述了城市绿地生态网络的效应体系和空间增效途径。
由此可见，一方面，生态网络连接度评估的关联科研侧重于探讨特定生物体的迁移扩散及生境破碎化，而针对系统地从格局和网络的方向探讨区别生态核心要素之间生态连接度的科研较为薄弱。另一方面，生态效应的理论与评估办法仍未形成统一体系，生态资源及其效应的定量分析办法较为单一化，缺乏城乡规划的宏观视角，很少从全域全要素的方向探讨结构性网络的生态效应，难以抓住守护重点，同期在详细评定过程中缺乏价值目的与空间手段间的有机衔接。
二
生态网络连接度与生态守护红线效应的相关科研
（一）生态网络连接度与生态守护红线效应的相关性
生态网络连接度是对网络空间单元相互间生态连续性的一种度量，反映了生态功能的有机联系，是一个抽象、相对能够被量化的测定指标，应同期思虑结构连接度和功能连接度两个层面。其中，结构连接度测定网络的结构特征，能够从网络空间分布中得到反映；而功能连接度是网络的功能特征，其与生态空间的分布、生态行径及过程密切关联。表征结构的结构连接度与网络基质的连接阻力，一起影响了表征功能的功能连接度(图1)。 
生态网络连接度的优化有利于生物体的顺利迁移扩散、人类轨迹的生态通达，有助于生态网络的生态、文化、休憩和经济等多元复合功能的实现。城市生态守护红线是城市发展的底线管控区，本文将生态守护红线空间看成一个网络系统，优先从城市最需要守护的区域出发，摘取重中之重。在对生态守护红线连接度进行量化评估时，将生态节点、生态廊道、生态基质的结构连接度和功能连接度均思虑在内，同期在思虑可行性的前提下，经过对生态守护红线网络空间格局的扭转和优化，使其生态服务价值和生态效应得到最大限度的发挥，从而提高全域生态空间网络的整体效应。
（二）生态网络连接度视角的生态守护红线“空间—效应”相关系统
生态守护红线效应是对生态守护红线的空间结构体系与功能效应之间内在相关和功效机制的探讨，目的是将“效应”和“空间”的双重特征进行相关。在评价测度方式上，结构性经过空间测度要素进行评估，功能性经过效应测度要素进行评估。
通常来讲，空间测度要素既包含用以描述斑块形状繁杂度的空间规模、空间形状和空间属性等直接可测指标，亦包括空间分布和空间关联等间接可测指标(表1)。在效应测度方面，本文基于生态网络连接度做为生态守护红线效应评估的出发点和视角，在既有科研成果的基础上，将生态守护红线效应测度体系分为4个部分：节点效应、流效应、边缘效应和网络效应(表2)。其中，节点效应源于生态网络节点，包含核心“源”斑块和歇脚石斑块；流效应源于生态通廊；边缘效应与基质的性质相关；网络效应是衡量网络结构恰当性的重要标准。  
由此，经过创立生态守护红线“空间—效应”相关系统，可借助效应测度的评估结果对实质可量化、较易操作的空间规划提出改进方向(图2)。 
（三）基于生态网络连接度的生态守护红线效应评估技术路线
基于以上相关系统，本文采用“要素—整体”的评估形式，对节点效应、流效应、边缘效应和网络效应4 个方面分别进行评估(图3)。 
(1) 节点效应评估。
节点效应的评估包含提取生态节点斑块、核心斑块评估和歇脚石斑块评估3个部分。首要，以空间数据和生态属性数据为基本提取生态节点斑块，通常情形下，先经过其重要程度和斑块体积进行初步筛选。其次，运用相关长度指数POIP办法对核心斑块进行评估，数值越高越好，以区分核心斑块和歇脚石斑块，并评估“源”斑块的分布及特点。最后，运用介数指数BCI 办法对歇脚石斑块进行分级，评估数值越高级数越高，以此构建节点效应的斑块等级体系，并评估节点斑块的整体结构和存在问题。
(2) 流效应评估。
流效应的详细评估过程为：首要以地形坡度/ 高度、地表覆盖类型及生态服务价值3个方面因子的栅格叠加构建生态阻力模型MCR，从而创立网络的复合生态阻力面；其次，基于MCR模型，经过节点斑块最小成本耗费路径来进行潜在廊道评估；最后，在重力模型的基础上构建斑块间流效应相互关系矩阵，去除冗余廊道，继而对廊道的重要性进行分级评估。
(3) 边缘效应评估。
基质综合重要程度的量化评估反映了基质与斑块、廊道之间的渗透连接关系。边缘效应的评估重点运用AHP 层次分析法，构建包括山、水、田、林、湖、草和建设用地的基质要素指标体系并确定因子权重进行评估，叠加出生态守护红线网络基质的重要性等级分布图。
(4) 网络效应评估。
借鉴生态网络关联科研，参考图论理论和网络分析法，采用网络闭合度、线点率、网络连接度(即α、β、γ指数)对状况生态守护红线网络效应进行评估，3种指标分别反映了网络的连接性、有效性和稳定性(表3)。 
三
湖北武穴市生态守护红线效应评估
本文所触及的统计数据重点包含武穴市社会经济、人口、规划属性等关联信息数据，空间数据包含基本地理信息数据和“多规”规划数据，依此创立矢量数据库进行分析。
（一）节点效应评估结果：核心节点分散，斑块碎化和缺失并存
经过评估，将42个面状特征显著的生态节点划分为“7个核心斑块—12个二级歇脚石斑块—23个三级歇脚石斑块”的节点等级体系。经过比对，歇脚石斑块评估结果与核心斑块中剩余35个节点的评估结果大体一致(图4，图5)。评估结果表示，节点均匀度低，体积差异显著；节点敏锐度较高，尤其是分散的小型核心斑块；节点结构度较低，一方面部分核心斑块( 如武山湖节点) 的周边因缺少介数指数较高的歇脚石斑块分流而孤立，另一方面西北和东南的节点斑块缺失。  
（二）流效应评估结果：东西向廊道流弱，长廊道众多
经过对重力模型筛选出的重要廊道进行自然断点法分级，创立“8个核心一级廊道—10个二级廊道—25个三级廊道—44个四级廊道”的廊道等级体系(图6)。评估结果表示，核心斑块间的一级廊道连续度较好；廊道选取度较低，不仅廊道共用数量较多，且东西向廊道流弱，缺乏与网络的空间连接性；廊道敏锐度较高，红线网络中有13条廊道长度超过20000m，尤其是太白湖核心节点，与其相连的6 条廊道长度均超过20000m，过长的廊道增多了生态的敏锐性和脆弱性。
（三）边缘效应评估结果：基质分布不均，渗透性弱
通过对武穴市基质生态空间重要性的分析得出，评分为5分(极重要区域)与4分(很重要区域)、3 分(重要区域)、2分(相对重要区域) 和1分(不重要区域) 的区域分别占总面积的38.31％、29.89％、24.81％和6.99％ (图7)。评估结果表示，武穴市整体上基质生态环境良好，但分布不均。生态绿地如林地、草地等重点分布在科研区边缘地带，生态湿地重点分布在中部和南部，应对不同的区域实施区别的策略；渗透度北高南低，宜采取相应策略守护和强化区别基质与不规则斑块、廊道缓冲区的渗透连接。 
（四）网络效应评估结果：连通性较强，仍有提高空间
评估结果表示，生态网络的α指数为0.74，较接近理想值1，显示武穴市生态守护红线的网络闭合度较高，生物体在节点斑块之间拥有较多的路径可供选取，网络整体结构较为稳定，但仍有提高空间；生态网络的β指数为2.07，与理想值3 仍有差距，显示武穴市生态守护红线的网络连接较为繁杂，节点之间拥有较好的连接性，但仍存在部分孤立点和斑块破碎化的现象；生态网络的γ指数为0.725，较接近理想值1，显示武穴市生态守护红线网络的区域连通性较好，但覆盖度仍未达到理想状态。
四
湖北武穴市生态守护红线优化策略
结合以上评估结果，本文经过运用空间格局与生态过程的相关机制和内在原理，创立以生态守护红线优化维度、优化路径和优化办法为框架的湖北武穴市生态守护红线整体优化思路(图8)。 
详细优化办法包含：依据节点及廊道的评估结果对网络空间进行增补和修复，加强分级归类管控，并在现有的基质空间要求下，经过划定红线弹性区，细分红线层级，实行全域分区管控，使生态守护红线网络做为底线区融入生态安全格局的大背景，防止快速城镇化背景下城市建设对生态守护红线及重要结构性区域的蚕食。
（一）节点效应优化策略
(1) 增补歇脚石斑块。
通常来讲，歇脚石斑块的增补有以下3种情形：第1种是过长廊道的网络交汇点，此处歇脚石斑块的建设将对物种迁徙起到良好的促进功效(如编号为43、49 的新增斑块)；第二种是廊道密度低或廊道等级低的区域，这些区域需要歇脚石斑块的增补来强化连接性(如编号为45、50 的新增斑块)；第三种是由于于核心斑块的分布分散，需在周边适当位置增多歇脚石斑块以强化节点间的相互功效(如编号为47、53 的新增斑块)。
按照武穴市的详细实质状况，本文科研增补了16个歇脚石斑块(编号为43～58)。这些斑块本不属于生态守护红线区，本文将生态守护红线网络安置于全域基质生态空间中，经过重要潜在廊道的交汇点、周边节点的重要程度和斑块空间分布位置予以确定(图9)，包含14个林地斑块、2 个湿地斑块(李兴四水库和观音湖)。 
(2) 加强小型斑块的缓冲区建设。
有些斑块在网络连接和结构中拥有重要功效，但却因自己规模较小，斑块内部稳定性较弱，生态敏锐性较高。因此，为最大程度地发挥这些节点的生态环境效应，提高其生态服务功能，应加强小型斑块的缓冲区建设。按照《饮用水水源守护区划分技术规范》和关联研究，本文将面积少于20hm²断层下的2个核心节点的缓冲区设为500m( 斑块外围延展距离)，4 个二级节点的缓冲区设为300m，1个三级节点的缓冲区设为200m，做为生态预留空间，禁止一切与生态无关的建设。
(3) 实行节点分级、归类管控。
在详细管控上，核心斑块应保持或规划生态价值高的用地类型，禁止一切研发和建设。对二级、三级歇脚石斑块应巩固和加强其周边廊道建设，逐步提升其生态功能，在周边进行城市建设和用地扩张时，宜布局绿地率较高或低冲击性的城市用地类型。从建设时序看，可按照节点等级体系评估结果，对等级高的节点进行优先、重点守护，以此亦可保准等级较低的节点在后续的守护过程中更有成效。
（二）流效应优化策略
(1) 新增连接廊道。
经过对新增16个歇脚石斑块后的流效应进行再次评估和去除冗余，共新增了8条连接廊道，其中包含1条重要廊道和7条通常廊道。新增廊道位置于武穴市东南部，连接50号斑块和56号斑块，分流了3 个核心斑块(李山水库、杨林汊湖和武山湖湿地公园) 的负荷，并因50、56、58号斑块的设置，使东南区域新增了3条廊道，加强了斑块与流之间的联系，减缓了核心斑块太白湖的承载重担，并加强了东西向廊道流(图10)。 
从建设时序看，8条连接廊道的增加使全部生态守护红线网络更具繁杂性和完整性，但在进行规划时不急于直接形成斑块网络，在前期能够先构建小的歇脚石斑块，逐步实现由点到线、面、网，再产生从空间上到视觉上的联系。
(2) 创立廊道缓冲区。
基于关联学者的科研，本文分别将廊道缓冲区设置成100m、300m、500m进行模拟分析，当缓冲区设为300m时，建设用地的占比在3 种缓冲区中最少；当设为500m时，建设用地比重显著上升，并高于缓冲区100m的占比值。因此呢，经过比对分析，将武穴市生态廊道的缓冲区距离设为300m，在详细科研中可结合目的迁移物种、廊道重要性和下垫面状况进行适当调节。
(3) 实行廊道分级管控。
在详细管控上，连接度高的一级廊道重点串联了重要核心湿地斑块，规划时应进行严格守护，在适当区域可拓宽廊道缓冲区，在建设时序上属于优先重点关注区域；连接度中等的2、三级廊道以廊道构建和预留守护为主，加强其与一级廊道的连接程度，其中荆竹河和铁石河两条廊道应与河流两侧的生态斑块一块纳入守护范围进行整体管控；连接度较低的四级廊道区域，应经过构建歇脚石斑块和加强自己生态建设，降低生态连接阻力，加强生境适宜性，详细可采取必要的恢复和改善工作来调节局部景观结构，以此强化与较高等级廊道的对接和联结。
（三）边缘效应优化策略
(1) 划定生态守护红线弹性区域。
弹性区域指在生态守护与建设用地研发的空间协调上拥有必定程度弹性的区域。在城镇化快速发展时期，结合生态守护红线划定的刚性区域和弹性区域既能够守护全域生态环境核心区，又不会阻碍城市的整体发展。因此呢，将综合评估为4分和5分的区域进行叠加，并加上划定的小型斑块的缓冲区，再减去已划定的刚性生态守护红线区域，最后划出48.89km²的生态守护红线弹性区域(图11)。生态守护红线弹性区域重点分布在中部湿地公园区、西南部山体林区和西南部石漠化区的刚性边界外围，为生态核心区向建设用地区域过渡的弹性空间，可在生态保持的前提下灵活掌控和管理。 
(2) 实行生态守护红线分级管控。
经过生态守护红线弹性区域的划定，可创立生态守护红线一级刚性区域、二级刚性区域和生态守护红线弹性区域的三级守护体系。因为区别级别的红线区域拥有区别的重要程度、土地属性和生境状况，应对生态守护红线划定区域采取分级、分重点的管控。
（四）网络效应优化策略
(1) 创立全域生态安全格局。
武穴市生态守护红线节点斑块和廊道的有机组合对全域生态系统网络的健康生长起到重要的功效。基于以上对武穴市生态守护红线节点和重要生态廊道的评估分析，结合市域生态空间格局和城市发展的详细状况，以重要生态斑块为基本要素，构建“一江四库，三湖三区三屏障”的区域生态框架(图12)。经过网络状的生态廊道将重点生态要素进行串联，同期对核心自然生态斑块进行守护、抚育和修复，最后形成网络化和多层次的区域生态支撑体系，充分协调城镇与自然、生态的关系，维系市域生态空间体系的稳定和平衡。  fill=%23FFFFFF%3E%3Crect x=249 y=126 width=1 height=1%3E%3C/rect%3E%3C/g%3E%3C/g%3E%3C/svg%3E)
(2) 实行全域分区管控。
为更好提高全域整体生态质量，提供有效的城乡空间发展结构和模式，同时促进一产、二产的产业升级转型，本文按照武穴市现有生态空间区域的归类属性和现有的城镇结构，将生态空间格局划分为6个功能分区并进行分区管控，分别为北部横岗山水土涵养区、西部生态林保育区、西南部仙姑山水土保持区、东部太白湖湿地守护区、北部生态农业发展区和东部生态农业发展区，同期提出不同生态空间分区的发展定位及发展方向。
五 结语
城市生态守护红线做为城市国土空间规划中的底线关键区域，其划定和优化是对生态文明所倡导的新型“人”“地”关系的融合思考。本文经过将生态守护红线网络的“空间”和“效应”双重特征进行耦合，突破了以往“就红线论红线”的思维局限，再也不将红线区域视为“消极空间”圈起来置之不睬，而是将其视为联动的网络格局。经过增补和修复的空间手段，对局部斑块、廊道连接度和格局结构进行扭转与改造，并加强管掌控度建设，对促进全域生态系统网络的可连续与健康发展拥有重要道理。科研下一步应探索生态网络连接度做为生态学知识与空间规划的深层纽带联系，持续完善评估办法体系，并科研基于生态网络连接度的评估办法与其他关联评估办法的综合，进一步深入思虑经济、社会原因对生态守护红线效应的影响，将使生态守护红线效应的评估和优化科研更具说服力和实践道理。
源自：2019年19期《规划师》杂志
新媒介编辑：刘晓莹
审读：刘芳
文案全文详见《规划师》2019年19期
《城市生态守护红线效应评估与优化策略》
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发表于 2024-8-31 11:08:50
