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资源型城市生态脆弱性综合评价

温利华  
【摘要】:本文针对资源型城市生态脆弱性问题,以3S技术、景观移窗法、模糊排序法、隶属度函数和地理探测器为分析手段,融合地形数据、气象数据、LUCC数据、景观格局数据及社会经济统计数据等多源数据,在“压力—状态—响应”(PSR)和“暴露—敏感—适应”(VSD)评估体系基础上进行改进和模型参数“本地化”处理,提出了适宜资源型城市生态脆弱性评价的PSSR评估框架。从时空分异尺度对研究区的生态脆弱性进行综合评价,量化和可视化表达了研究区生态脆弱性等级划分;初步尝试了应用地理探测器,诊断生态系统脆弱性和社会经济系统脆弱性之间相互作用的强度;结合质性分析及社会经济与生态环境双重子系统自组织演化耦合规律,探索资源型城市演进过程和机制,旨在为资源型城市生态安全保护与恢复、可持续发展和经济转型复苏提供科学依据。研究成果如下:(1)邯郸并非是一座全域的资源型城市,采矿区分布集中在西部太行山区,以至于东部平原县的生态环境脆弱程度低于西部太行山区;伴随近年来华北地区干旱化的发展趋势,邯郸市年平均气温升高、年平均降水量下降、相对湿度降低,PM_(2.5)浓度上升,气象环境因子综合作用反映了研究区生境质量下降,固有的自然属性导致邯郸市生态系统脆弱性潜藏危机。利用景观格局软件获取研究区的生态敏感度和生态恢复力指标,邯郸市生态敏感度程度和生态恢复力等级都呈现下降趋势。高敏感区主要集中在西部太行山区的采矿区,低敏感区、非敏感区分布在东部平原区;生态恢复力呈下降趋势,且较弱恢复力(IV级)和弱恢复力(V级)扩散式蔓延显著。(2)基于模糊层次分析法对PSSR评估体系四个维度的评价因子排序,结合隶属度函数综合评价研究区的生态环境脆弱性,将邯郸市的生态环境脆弱性划分微度脆弱性、轻度脆弱性、中度脆弱性、重度脆弱性、极度脆弱性五个等级。结果表明2000—2015年邯郸市生态环境状况明显好转,表现在微度、轻度脆弱区面积持续增加,年变化率分别为32.06km~2/a和13.99km~2/a,极度脆弱区面积呈现持续减小的趋势,年变化率为68.48km~2/a。生态环境脆弱性分区变化速度大小排序为极度脆弱区微度脆弱区重度脆弱区轻度脆弱区中度脆弱区。(3)邯郸市生态脆弱性空间分布显示:从东部平原区向西部山区脆弱程度呈现加重趋势,有一定的垂直地带性特征。2000—2015年西部山区和邯郸市区脆弱性等级呈现显著减弱趋势,生态修复效果显著;东南部平原区脆弱性呈现轻微加重趋势,东北部平原区呈现轻度减弱趋势。生态脆弱性等级的转化关系分析有严重脆弱性等级向轻、微、中度转化的情况,也不乏微度、轻度向重度、极度转化的现象,脆弱性等级之间转入、转出关系十分复杂,数据总体显示生态意义的正向功能大于负向功能。2000—2015年生态脆弱性等级的重心在空间分布的典型特征是各等级重心的纬度数值越来越大,经度的数值越来越小,表现为从东南方向向西北方向的迁移路径,若是沿着这条主线采取相应等级的生态保护措施,将有助于在整体上改善研究区的生态环境。(4)基于地理探测器,将生态脆弱性指标与16个社会经济指标建立关联,探析2000—2015年资源型城市生态脆弱性的空间异质性与经济增长、产业结构、人类发展需求、科技进步和农业生产之间的解释关系。15年来解释力q值对生态脆弱性影响的解释力正在向均衡化方向发展,解释力最强的六个因子差值呈现明显减小的趋势,解释力较强的因子不止局限在工业类因子中,第一产业生产总值、第三产业生产总值、城镇化率、科技经费支出等因子对邯郸市生态脆弱性的解释力在提升,因子成分趋向于多元化。(5)利用风险探测器模型解释了邯郸市的生态脆弱性的演化机制,探测结果发现15年来邯郸市的资源型城市转型已有成效,但经济发展仍旧依赖于第二产业,产业内部结构不合理,加快优势产业优化升级、发展高新技术企业和环保企业是邯郸市生态环境脆弱程度改善的关键。第三产业生产总值对生态脆弱性呈正向关系,说明邯郸市在转型过程中尚未找到第三产业发展的生态位,立足文化资源优势发展优质第三产业是促进资源型城市经济转型和生态环境改善的重要途径。科技经费和人才指标对生态脆弱性的正向关系,表明科技创新、人才创新能力不足及科技经费保障机制缺失导致城市转型面临困境。邯郸市生态系统脆弱性逆向关系指向农业生产指标,说明农业对邯郸市生态脆弱性的改善有积极作用,因地制宜的农业产业布局,全方位推动了资源型城市现代农业的转型升级。(6)邯郸市社会经济子系统和生态环境子系统之间的耦合协调度水平整体偏低,15年来处于勉强协调发展阶段,在空间格局上呈现中西部地区初级协调发展、东部濒临、轻度失调发展的格局,反映出区域的发展资源过于向西部矿区聚集,缺乏对东部地区的资源输出和政策倾斜。通过对邯郸城市发展的演变轨迹刻画和情景描绘,发现城市的演进经历了双重子系统低级协调发展阶段、经济优先发展阶段和社会经济系统改善、生态环境治理阶段三个阶段,在资源型产业转型升级,国家政策干预与农户行为积极响应的共同驱动下社会和生态环境脆弱性正在朝着改善和优化的方向演变。文章最后针对邯郸市产业转型升级需求,从产业结构转型升级、承接京津产业转移、优化第三产业、深耕三农产业链、加强生态修复和生态环境保护等五方面提出了具体建议。本研究着重对生态脆弱性、生态效应与自然环境因素和社会经济因素的关联性和耦合性进行了评估,揭示了资源型城市生态环境响应的演化机制,系统分析了资源型城市的人、地与生态环境之间的矛盾约束关系,为资源型城市转型发展规划提供了研究思路和实践经验。


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